電流形成的磁場

　　閉合電路中產(chǎn)生電流，電流通過導(dǎo)體時(shí)在導(dǎo)體(即電流)周圍產(chǎn)生一定范圍大小的磁場，學(xué)習(xí)啦小編在此整理了電流形成的磁場介紹，供大家參閱，希望大家在閱讀過程中有所收獲!

　　電流形成的磁場介紹

　　長期以來，磁現(xiàn)象與電現(xiàn)象是被分別進(jìn)行研究的，特別是吉爾伯特對磁現(xiàn)象與電現(xiàn)象進(jìn)行深入分析對比后斷言電與磁是兩種截然不同的現(xiàn)象，沒有什么一致性。之后，許多科學(xué)家都認(rèn)為電與磁沒有什么聯(lián)系，連庫侖也曾斷言，電與磁是兩種完全不同的實(shí)體，它們不可能相互作用或轉(zhuǎn)化。但是電與磁是否有一定的聯(lián)系的疑問一直縈繞在一些有志探索的科學(xué)家的心頭。

　　丹麥物理學(xué)家漢斯·奧斯特(H.C.Oersted，1777-1851)是康德哲學(xué)思想的信奉者，深受康德等人關(guān)于各種自然力相互轉(zhuǎn)化的哲學(xué)思想的影響，奧斯特堅(jiān)信客觀世界的各種力具有統(tǒng)一性，并開始對電、磁的統(tǒng)一性的研究。1751年富蘭克林用萊頓瓶放電的辦法使鋼針磁化的發(fā)現(xiàn)對奧斯特啟發(fā)很大，他認(rèn)識到電向磁轉(zhuǎn)化不是可能不可能的問題，而是如何實(shí)現(xiàn)的問題，電與磁轉(zhuǎn)化的條件才是問題的關(guān)鍵。開始奧斯特根據(jù)電流通過直徑較小的導(dǎo)線會發(fā)熱的現(xiàn)象推測：如果通電導(dǎo)線的直徑進(jìn)一步縮小那么導(dǎo)線就會發(fā)光如果直徑進(jìn)一步縮小到一定程度，就會產(chǎn)生磁效應(yīng)。但奧斯特沿著這條路子并未能發(fā)現(xiàn)電向磁的轉(zhuǎn)化現(xiàn)象。奧斯特沒有因此灰心，仍在不斷實(shí)驗(yàn)，不斷思索，他分析了以往實(shí)驗(yàn)都是在電流方向上尋找電流的磁效應(yīng)，結(jié)果都失效了，莫非電流對磁體的作用根本不是縱向的，而是一種橫向力，于是奧斯特繼續(xù)進(jìn)行新的探索。1820年4月的一天晚上，奧斯特在為精通哲學(xué)及具備相當(dāng)物理知識的學(xué)者講課時(shí)，突然來了“靈感”，在講課結(jié)束時(shí)說：“讓我把通電導(dǎo)線與磁針平行放置來試試看!”于是，他在一個(gè)小伽伐尼電池的兩極之間接上一根很細(xì)的鉑絲，在鉑絲正下方放置一枚磁針，然后接通電源，小磁針微微地跳動(dòng)，轉(zhuǎn)到與鉑絲垂直的方向。小磁針的擺動(dòng)，對聽課的聽眾來說并沒什么，但對奧斯特來說實(shí)在太重要了，多年來盼望出現(xiàn)的現(xiàn)象，終于看到了，當(dāng)時(shí)簡直使他愣住，他又改變電流方向，發(fā)現(xiàn)小磁針向相反方向偏轉(zhuǎn)，說明電流方向與磁針的轉(zhuǎn)動(dòng)之間有某種聯(lián)系。

　　奧斯特為了進(jìn)一步弄清楚電流對磁針的作用，于1820年4月到7月，費(fèi)了三個(gè)月的時(shí)間，做了六十多個(gè)實(shí)驗(yàn)，他把磁針放在導(dǎo)線的上方、下方，考察了電流對磁針作用的方向;把磁針放在距導(dǎo)線不同距離，考察電流對磁針作用的強(qiáng)弱;把玻璃、金屬、木頭、石頭、瓦片、松脂，水等放在磁針與導(dǎo)線之間，考察電流對磁針的影響……。并于1820年7月21日發(fā)表了題為《關(guān)于磁針上電流碰撞的實(shí)驗(yàn)》的論文，這篇論文僅用四頁紙，十分簡潔地報(bào)告了他的實(shí)驗(yàn)，向科學(xué)界宣布了電流的磁效應(yīng)。1820年7月21日作為一個(gè)劃時(shí)代的日子載入史冊，它揭開了電磁學(xué)的序幕，標(biāo)志著電磁學(xué)時(shí)代的到來。

　　奧斯特當(dāng)時(shí)把電流對磁體的作用稱為“電流碰撞”，他總結(jié)出了兩個(gè)特點(diǎn)：一是電流碰撞存在于載流導(dǎo)線的周圍;二是電流碰撞“沿著螺紋方向垂直于導(dǎo)線的螺紋線傳播”。奧斯特實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電流所產(chǎn)生的磁力的橫向作用，他在二十年前建立的信念，終于靠自己的實(shí)驗(yàn)證實(shí)了。

　　電流磁效應(yīng)：安培定律簡介

　　此后安培又創(chuàng)造性地發(fā)展了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，研究了電流對電流的作用，這比奧斯特實(shí)驗(yàn)大大前進(jìn)了一步。他又向法國科學(xué)院提出了第二篇論文，闡述了他用實(shí)驗(yàn)證明了兩平行載流導(dǎo)線，當(dāng)電流方向相同時(shí)相互吸引，當(dāng)電流方向相反時(shí)相互排斥。之后安培又用各種形狀的曲線載流導(dǎo)線，研究他們之間的相互作用，并提出了第三篇論文。

　　在這以后安培又花了兩、三個(gè)月的時(shí)間集中力量研究電流之間的相互作用。安培以極精巧的實(shí)驗(yàn)和相當(dāng)高超的數(shù)學(xué)技巧結(jié)合起來，做了四個(gè)實(shí)驗(yàn)。

　　第一個(gè)實(shí)驗(yàn)，安培用一無定向秤檢驗(yàn)對折通電導(dǎo)線有沒有作用力，結(jié)果是否定的，從而證明當(dāng)電流反向時(shí)，它產(chǎn)生的作用也相反。

　　第二個(gè)實(shí)驗(yàn)，安培仍用一無定向秤檢驗(yàn)一對折通電導(dǎo)線，只是這時(shí)對折導(dǎo)線的另一臂繞成螺旋線，結(jié)果也是否定的，從而證明，電流元具有矢量性質(zhì)，即許多電流元的合作用等于各單個(gè)電流元所產(chǎn)生的作用的矢量和。

　　第三個(gè)實(shí)驗(yàn)，安培設(shè)計(jì)了一個(gè)裝置，同一端固定于圓心的絕緣柄固連一圓弧形導(dǎo)體，再將圓弧形導(dǎo)線架在兩個(gè)通電的水銀槽上.然而用各種通電線圈對它作用，結(jié)果卻不能使圓弧形導(dǎo)體沿其電流方向運(yùn)動(dòng)。從而證明，作用在電流元上的力是與它垂直的。

　　第四個(gè)實(shí)驗(yàn)，安培用1.2、3三個(gè)相同的線圈，這三個(gè)線圈的線度之比與三線圈間距之比一致，通電后發(fā)現(xiàn)：1、3線圈對2線圈的合作用為零。從而證明，各電流強(qiáng)度和相互作用距離增加同樣倍數(shù)時(shí)，作用力不變。

　　安培提出了一個(gè)假設(shè)是兩電流元之間的相互作用力沿著它們的連線，在此基礎(chǔ)上，安培總結(jié)得出兩電流元之間的作用力與距離平方成反比的公式，這就是著名的安培定律。安培于同年12月4日向法國科學(xué)院報(bào)告了這個(gè)極為重要的成果。

　　為了解釋奧斯特效應(yīng)，安培把磁的本質(zhì)簡化為電流，認(rèn)為磁體有一種繞磁軸旋進(jìn)的電流，磁體中的電流與導(dǎo)體中的電流相互作用便導(dǎo)致了磁體的轉(zhuǎn)動(dòng)。這在某種意義上起到了用電流相互作用力來統(tǒng)一解釋各種電磁現(xiàn)象的效果。

　　但菲涅耳對安培的磁體電流提出了質(zhì)疑，他認(rèn)為磁體中既然有電流，磁體就應(yīng)當(dāng)有明顯的溫升現(xiàn)象，但實(shí)際上無法測量出磁體的自發(fā)放熱。在這種情況下，安培又提出了著名的分子電流假設(shè)：磁性物質(zhì)中每個(gè)分子都有一微觀電流，每個(gè)分子的圓電流形成一個(gè)小磁體。在磁性物質(zhì)中，這些電流沿磁軸方向規(guī)律地排列，從而顯現(xiàn)一種繞磁軸旋轉(zhuǎn)的電流，如同螺線管電流一樣。1827年安培發(fā)表了《電動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象的理論》.將其電動(dòng)力學(xué)的數(shù)學(xué)理論牢固地建立在分子電流假設(shè)的基礎(chǔ)上。