北大物理学院电磁学教程――Oersted课件.ppt

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1、奥斯特实验北京大学物理学院根据陈秉乾录像整理制作王稼军奥斯特实验及其意义相关实验研究课题奥斯特实验奥斯特实验及其意义19世纪20年代前，磁和电是独立发展的奥斯特,丹麦物理学家HansChristianOersted深受康德哲学关于“自然力”统一观点的影响，试图找出电、磁之间的关系奥斯特实验1820年7月看演示实验奥斯特实验表明长直载流导线与之平行放置的磁针受力偏转——电流的磁效应磁针是在水平面内偏转的——横向力突破了非接触物体之间只存在有心力的观念——拓宽了作用力的类型意义揭示了电现象与磁现象的联系宣告电磁学作为一个统一学科诞生历史性的突破此后迎来了电

2、磁学蓬勃发展的高潮评价Ampere写道：“Oerster先生……已经永远把他的名字和一个新纪元联系在一起了”．Faraday评论说：“它突然打开了科学中一个一直是黑暗的领域的大门，使其充满光明”．相关实验9.18Ampere圆电流对磁针作用9.25Ampere平行电流对磁针作用9.25Arago钢片被电流磁化磁铁对电流的作用Ampere通电导线受马蹄形磁铁作用而运动Ampere螺线管与磁铁相互作用时显示出N极和S极确定载流螺线管极性实验表明载流螺线管相当于磁棒，螺线管的极性与电流成右手螺旋关系一系列实验表明磁铁————磁铁电流————电流都存在相互作用

3、爱因斯坦指出：“提出一个问题往往比解决一个问题更重要，因为解决一个问题也许仅是一个数学上或实验上的技能而已，而提出新的问题，新的可能性，从新的角度去看旧的问题，却需要有创造性的想像力，而且标志着科学的真正进步。”研究课题毕奥－萨筏尔的研究课题安培的研究课题电流产生磁的逆效应电、磁相互作用的传递问题毕奥－萨筏尔的研究课题寻找电流元对磁极作用力的定量规律认为电流对磁极的作用力是自然界的基本力受Oester横向力的影响，认为每一个电流元对磁极的作用力也垂直于导线与磁极构成的平面困难是无孤立的电流元关键是找到几何关系把电流分割成许多电流元还和几何因素如有关即解

4、决了电流产生磁场的规律安培的研究课题几乎在同样的背景下，安培提出的问题更深入，显示出大师的风范安培认为：磁现象的本质是电流物质的磁性来源于“分子”电流这是安培根据实验的种种表现作出的重要的抽象“分子”电流所谓“分子”，是指构成物质的基元，当时对物质结构和分子、原子的认识还很肤浅每个分子都有电流环绕着，当分子排列整齐时，它们的电流合起来就可以满足磁棒的磁性所需要的电流磁化可视为使物质中的分子电流排列整齐显示出总体效果以“分子电流”取代磁荷——能解释磁棒与载流螺线管的等效性可将种种磁相互作用归结为电流之间的相互作用提出寻找任意两个电流元之间作用力的定量规律

5、——即可解决磁相互作用的问题困难同样是无孤立的电流元两电流元及两者连线三者不共面涉及的几何因素更多，难度增大安培精心设计了四个示零实验来解决这些困难给出了电流元之间相互作用力的公式—Ampere定律被Maxwell誉为“科学中最光辉的成就之一”．Ampere本人则被誉为“电学中的Newton”．进一步提出的课题电流产生磁的逆效应的问题将导致电磁感应现象的发现电、磁相互作用的传递问题超距作用和近距作用的论争再次激化，将导致电磁场理论的建立