《會跑的“黑板”》安培

《會跑的“黑板”》安培【安培的簡介】安德烈·瑪麗·安培（André-MarieAmpère，1775年—1836年），法國物理學家，在電磁作用方面的研究成就卓著，對數(shù)學和化學也有貢獻。電流的國際單位安培即以其姓氏命名。1775年1月22日生于里昂一個富商家庭，1836年6月10日卒于馬賽。1802年他在布爾讓-布雷斯中央學校任物理學和化學教授；1808年被任命為法國帝國大學總學監(jiān)，此后一直擔任此職；1814年被選為帝國學院數(shù)學部成員；1819年主持巴黎大學哲學講座；1824年擔任法蘭西學院實驗物理學教授。安培最主要的成就是1820～1827年對電磁作用的研究。1820年7月，.奧斯特發(fā)表關(guān)于電流磁效應(yīng)的論文后，安培報告了他的實驗結(jié)果：通電的線圈與磁鐵相似；9月25日，他報告了兩根載流導線存在相互影響，相同方向的平行電流彼此相吸，相反方向的平行電流彼此相斥；對兩個線圈之間的吸引和排斥也作了討論。通過一系列經(jīng)典的和簡單的實驗，他認識到磁是由運動的電產(chǎn)生的。他用這一觀點來說明地磁的成因和物質(zhì)的磁性。他提出分子電流假說：電流從分子的一端流出，通過分子周圍空間由另一端注入；非磁化的分子的電流呈均勻?qū)ΨQ分布，對外不顯示磁性；當受外界磁體或電流影響時，對稱性受到破壞，顯示出宏觀磁性，這時分子就被磁化了。在科學高度發(fā)展的今天，安培的分子電流假說有了實在的內(nèi)容，已成為認識物質(zhì)磁性的重要依據(jù)。為了進一步說明電流之間的相互作用，1821～1825年，安培做了關(guān)于電流相互作用的四個精巧的實驗，并根據(jù)這四個實驗導出兩個電流元之間的相互作用力公式。1827年，安培將他的電磁現(xiàn)象的研究綜合在《電動力學現(xiàn)象的數(shù)學理論》一書中，這是電磁學史上一部重要的經(jīng)典論著，對以后電磁學的發(fā)展起了深遠的影響。為了紀念安培在電學上的杰出貢獻，電流的單位安培是以他的姓氏命名的。他曾研究過概率論和積分偏微分方程，顯示出他在數(shù)學方面奇特的才能。他還做過化學研究，幾乎與H.戴維同時認識到元素氯和碘；比A.阿伏伽德羅晚3年導出阿伏伽德羅定律?！景才嗟纳健堪才嘈r候記憶力極強，數(shù)學才能出眾。他父親受盧梭（1712—1778）的教育思想的影響很深，決定讓安培自學，經(jīng)常帶他到圖書館看書。安培自學了《科學史》、《百科全書》等著作。他對數(shù)學最著迷，13歲就發(fā)表第一篇數(shù)學論文，論述了螺旋線。1799年安培在里昂的一所中學教數(shù)學。1802年二月安培離開里昂去布爾格學院講授物理學和化學，四月他發(fā)表一篇論述賭博的數(shù)學理論，顯露出極好的數(shù)學根底，引起了社會上的注意。后來應(yīng)聘在拿破侖創(chuàng)建的法國公學任職。1808年安培任法國帝國大學總學監(jiān)，1809年任巴黎工業(yè)大學數(shù)學教授。1814年當選為法國科學院院士。1824年任法蘭西學院實驗物理學教授。1827年當選為英國倫敦皇家學會會員。他還是柏林、斯德哥爾摩等科學院的院士。安培在物理學方面的主要貢獻是對電磁學中的基本原理有重要發(fā)現(xiàn)，如安培定律、安培定則和分子屯流等。1820年七月二十一日丹麥物理學家奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)。法國物理學界長期信奉庫侖關(guān)于電、磁沒有關(guān)系的信條，這個重大發(fā)現(xiàn)使他們受到極大的震動，以阿拉果（1786—1853），安培等為代表的法國物理學家迅速作出反應(yīng)。八月末阿拉果在瑞士聽到奧斯特成功的消息，立即趕回法國，九月十一日就向法國科學院報告了奧斯特的實驗細節(jié)。安搪聽了報告之后，第二天就重復了奧斯特的實驗，并于九月十八月向法國科學院報告了第一篇論文，提出了磁針轉(zhuǎn)動方、向和電流方向的關(guān)系服從右手定則，以后這個定則被命名為安培定則。九月二十五日安培向科學院報告了第二篇論文，提出了電流方向相同的兩條平行載流導線互相吸引，電流方向相反的兩皋平行載流導線互相排斥。十月九日報告了第三篇論文，闡述丁各種形狀的曲線載流導線之間的相互作用。后來，安培又做了許多實驗，并運用高度的數(shù)學技巧于1826年總結(jié)出電流元之間作用力的定律，描述兩電流元之間的相互作用同兩電流元的大小、間距以及相對取向之間的關(guān)系。后來人們把這個定律稱為安培定律。十二月四日安培向科學院報告了這個成果。安培并不滿足于這些實驗研究的成果。1821年一月，他提出了著名的分子電流的假設(shè)，認為每個分子的圓電流形成十個小磁體，這是形成物體宏觀磁性的原因。安培還對比了靜力學和動力學的名稱，第一個把研究動電的理論稱為“電動力學’，并于1822年出版了《電動力學的觀察匯編》，1827年出版了螟電動力學理論》。此外，安培還發(fā)現(xiàn)，電流在線圈中流動的時候表現(xiàn)出來的磁性和磁鐵相似，創(chuàng)制出第一個螺線管，在這個基礎(chǔ)上發(fā)明了探測和量度電流的電流計。安培的研究還涉及哲學、化學等領(lǐng)域，甚至還研究過植物分類學上的復雜問題。1836年，安培以大學學監(jiān)的身份外出巡視工作，不幸途中染上急性肺炎，醫(yī)治無效，于六月十日在馬賽去世，終年61歲。后人為了紀念安培，用他的名字來命名電流強度的單位，簡稱“安”。【科學成就】安培最主要的成就是1820～1827年對電磁作用的研究。①發(fā)現(xiàn)了安培定則奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)的實驗，引起了安培注意，使他長期信奉庫侖關(guān)于電、磁沒有關(guān)系的信條受到極大震動，他全部精力集中研究，兩周后就提出了磁針轉(zhuǎn)動方向和電流方向的關(guān)系及從右手定則的報告，以后這個定則被命名為安培定則。②發(fā)現(xiàn)電流的相互作用規(guī)律接著他又提出了電流方向相同的兩條平行載流導線互相吸引，電流方向相反的兩條平行載流導線互相排斥。對兩個線圈之間的吸引和排斥也作了討論。③發(fā)明了電流計安培還發(fā)現(xiàn)，電流在線圈中流動的時候表現(xiàn)出來的磁性和磁鐵相似，創(chuàng)制出第一個螺線管，在這個基礎(chǔ)上發(fā)明了探測和量度電流的電流計。④提出分子電流假說他根據(jù)磁是由運動的電荷產(chǎn)生的這一觀點來說明地磁的成因和物質(zhì)的磁性。提出了著名的分子電流假說。安培認為構(gòu)成磁體的分子內(nèi)部存在一種環(huán)形電流——分子電流。由于分子電流的存在，每個磁分子成為小磁體，兩側(cè)相當于兩個磁極。通常情況下磁體分子的分子電流取向是雜亂無章的，它們產(chǎn)生的磁場互相抵消，對外不顯磁性。當外界磁場作用后，分子電流的取向大致相同，分子間相鄰的電流作用抵消，而表面部分未抵消，它們的效果顯示出宏觀磁性。安培的分子電流假說在當時物質(zhì)結(jié)構(gòu)的知識甚少的情況下無法證實，它帶有相當大的臆測成分；在今天已經(jīng)了解到物質(zhì)由分子組成，而分子由原子組成，原子中有繞核運動的電子，安培的分子電流假說有了實在的內(nèi)容，已成為認識物質(zhì)磁性的重要依據(jù)。⑤總結(jié)了電流元之間的作用規(guī)律——安培定律安培做了關(guān)于電流相互作用的四個精巧的實驗，并運用高度的數(shù)學技巧總結(jié)出電流元之間作用力的定律，描述兩電流元之間的相互作用同兩電流元的大小、間距以及相對取向之間的關(guān)系。后來人們把這定律稱為安培定律。安培第一個把研究動電的理論稱為“電動力學”，1827年安培將他的電磁現(xiàn)象的研究綜合在《電動力學現(xiàn)象的數(shù)學理論》一書中