當今社會，人們的生活、工作、科學技術活動都離不開電。隨著科學技術的快速發展，某些與電相關的研究內容逐漸獨立，形成專門的學科，如電子學、電工學等。其實，電還有一個孿生“兄弟”——磁。許多電和磁連在一起的詞匯，如電磁鐵、電磁爐、電磁波、電磁場等，表明電與磁聯系非常緊密。那它們之間究竟有怎樣的關系呢？要回答這個問題，首先要從電的強度談起來。因為歷史上很長一段時間里，電學和在磁學的研究一直彼此獨立地進行著。

從18世紀30年代起，電和磁之間相互聯系的現象便引起某些科學家的注意。1751年，美國科學家富蘭克林在做萊頓瓶放電的實驗時，發現電使焊條、鋼針磁化或退磁。由于各種原因，富蘭克林既未作過系統的研究，也沒想到與電流之間有何聯系。1819年冬天，丹麥物理學家奧斯特在哥本哈根大學講授電學、伽伐尼電流和磁學的課程時，進行了電流對磁針效應的第一批實驗。通過實驗，他發現電流對磁極的作用力是一種旋轉力，對中心力觀念的有力沖擊。奧斯特發現的電流磁效應揭開了把電學和磁學聯系起來的電磁學新篇章，奠定了近現代電磁學的實驗基礎。

電流對磁針效應的實驗

奧斯特的發現使整個科學界都為之震驚，因為長期以來所信奉的電和磁沒有內在聯系的信條崩潰了。這個發現開啟了一扇通向新的研究領域的大門，導致了進一步探索的激流。在這股激流中，有一個法國科學家敏銳地感覺到機會來了。長期從事物理研究的科學家認識到磁現象的本質是電流 ，并把涉及電流、磁體的各種相互作用歸結為電流之間的相互作用。1820年9月25日，這位勤奮的科學家向法國科學院報告了關于兩條平行載流導線之間相互作用的發現；證明了同向電流相互吸引，反向電流相互排斥。法國科學院表示收到這份報告，并希望他抓緊時間得出相關理論結果。從當年 10 月開始，他像科學家牛頓把質量分解成質量元一樣，把電流分成無限多電流元，并用四個精巧的實驗來探討電流元之間相互作用的性質。

當年12月4日，他在法國科學院的會議上報告了電流元相互作用的定律，即（一）兩個距離相近、強度相等、方向相反的電流對另一電流產生的作用力可以相互抵消；（二）在彎曲導線上的電流可被看成由許多小段的電流組成，它的作用就等于這些小段電流的矢量和；（三）當載流導線的長度和作用距離同時增加相同的倍數時，作用力將保持不變。他進一步報告，可以通過彎曲的右手清晰表示出電流和電流激發磁場的磁感線方向間關系：（一）直線電流的安培定則用右手握住導線，讓伸直的大拇指所指的方向跟電流的方向一致，那么彎曲的四指所指的方向就是磁感線的環繞方向。（二）環形電流的安培定則讓右手彎曲的四指和環形電流的方向一致，那么伸直的大拇指所指的方向就是環形電流中心軸線上磁感線的方向。

右手螺旋定律

會后，法國科學院的專家經過詳細研究，認為這個理論在電磁學方面具有開創性。后來，人們便用這位科學家的名字——安培，為電流元相互作用的關系命名。這個定律便是眾所周知的安培定律。而這個電流及其磁感線關系的理論，便是初中生都知道的右手螺旋定律。

安培畫像

安培定律是磁作用的基本實驗定律 ，它決定了磁場的性質，提供了計算電流相互作用的途徑。安培定律的建立奠定了電磁理論的基礎。麥克斯韋對安培的工作給以高度的評價：“安培為建立電流間的作用定律而進行的實驗研究在科學上是最光輝的成就，整個理論和實驗似乎是從‘電學中的牛頓’的頭腦中跳躍出來的，曾在那里得到全盤思考和全副武裝，它們是完善的無懈可擊的。它們總結在一個公式中，所有電磁現象都可以從這個公式推導出來，這個公式將永遠是電動力學的基本公式。”

擁有重大發現的安培并沒有停步，而是在電磁學理論研究方面繼續闊步向前。1821 年，46歲的他提出了著名的分子電流假說，1822 年他總結了當時有關動電理論的研究成果，發表了《電動力學的觀察匯編》，1824年他發現電流在線圈中流動的時候表現出來的磁性和磁鐵相似而發明了探測和量度電流的電流計，1827 年他又出版了《電動力學理論》一書。《電動力學理論》中有一段話精彩地反映了安培對電動學的認識及貢獻：“我首先觀察事實，盡可能地變換條件以精確的測量來實現這一步。目的在于推導建立在經驗基礎上的一般定律，在于獨立于所有關于產生現象的力的性質的假說推導這些力的數學值，在于獲得表示它們的方式。這就是牛頓所走過的道路，也是對物理學作出重大貢獻的法蘭西知識界近來普遍遵循的途徑。同樣，它也在引導我把所有研究都投入到電動力學現象中去。”

為了紀念這位偉大的電磁學研究科學家，1908年倫敦國際電學大會公開決定，把安培（英文名ampere）作為國際單位制中表示電流的基本單位，簡稱安。符號為A；同時規定，把1秒時間間隔內從硝酸銀溶液中能電解出1.118,00毫克銀的恒定電流為1安培，又稱國際安培。以此為基礎，科學界推導出比安培小的電流可以用毫安、微安等單位表示，具體為1安=1000毫安 ，1毫安=1000微安 。1946年，國際計量委員會提出定義：在真空中，截面積可忽略的兩根相距1米的平行而無限長的圓直導線內，通以等量恒定電流，導線間相互作用力在1米長度上為2×10－7牛時，則每根導線中的電流為1安培，又稱絕對安培。該定義沿用至今。

 

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安培定律：奠定現代電磁學的理論基礎

圖文簡介

當今社會，人們的生活、工作、科學技術活動都離不開電。