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【安培的生平】
安培小时候记忆力极强,数学才能出众。他父亲受卢梭(1712…1778)的教育思想的影响很深,决定让安培自学,经常带他到图书馆看书。安培自学了《科学史》、《百科全书》等著作。他对数学最着迷,13岁就发表第一篇数学论文,论述了螺旋线。1799年安培在里昂的一所中学教数学。1802年二月安培离开里昂去布尔格学院讲授物理学和化学,四月他发表一篇论述赌博的数学理论,显lou出极好的数学根底,引起了社会上的注意。后来应聘在拿破仑创建的法国公学任职。1808年安培任法国帝国大学总学监,1809年任巴黎工业大学数学教授。1814年当选为法国科学院院士。1824年任法兰西学院实验物理学教授。1827年当选为英国伦敦皇家学会会员。他还是柏林、斯德哥尔摩等科学院的院士。
安培在物理学方面的主要贡献是对电磁学中的基本原理有重要发现,如安培定律、安培定则和分子屯流等。1820年七月二十一日丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应。法国物理学界长期信奉库仑关于电、磁没有关系的信条,这个重大发现使他们受到极大的震动,以阿拉果(1786…1853),安培等为代表的法国物理学家迅速作出反应。八月末阿拉果在瑞士听到奥斯特成功的消息,立即赶回法国,九月十一日就向法国科学院报告了奥斯特的实验细节。安搪听了报告之后,第二天就重复了奥斯特的实验,并于九月十八月向法国科学院报告了第一篇论文,提出了磁针转动方向和电流方向的关系服从右手定则,以后这个定则被命名为安培定则。九月二十五日安培向科学院报告了第二篇论文,提出了电流方向相同的两条平行载流导线互相吸引,电流方向相反的两皋平行载流导线互相排斥。十月九日报告了第三篇论文,阐述丁各种形状的曲线载流导线之间的相互作用。后来,安培又做了许多实验,并运用高度的数学技巧于1826年总结出电流元之间作用力的定律,描述两电流元之间的相互作用同两电流元的大小、间距以及相对取向之间的关系。后来人们把这个定律称为安培定律。十二月四日安培向科学院报告了这个成果。安培并不满足于这些实验研究的成果。1821年一月,他提出了著名的分子电流的假设,认为每个分子的圆电流形成十个小磁体,这是形成物体宏观磁性的原因。安培还对比了静力学和动力学的名称,第一个把研究动电的理论称为“电动力学’,并于‘1822年出版了《电动力学的观察汇编》,1827年出版了螟电动力学理论》。此外,安培还发现,电流在线圈中流动的时候表现出来的磁性和磁铁相似,创制出第一个螺线管,在这个基础上发明了探测和量度电流的电流计。
安培的研究还涉及哲学、化学等领域,甚至还研究过植物分类学上的复杂问题。
1836年,安培以大学学监的身份外出巡视工作,不幸途中染上急性肺炎,医治无效,于六月十日在马赛去世,终年61岁。后人为了纪念安培,用他的名字来命名电流强度的单位,简称“安”。
【科学成就】
安培最主要的成就是1820~1827年对电磁作用的研究。
①发现了安培定则
奥斯特发现电流磁效应的实验,引起了安培注意,使他长期信奉库仑关于电、磁没有关系的信条受到极大震动,他全部精力集中研究,两周后就提出了磁针转动方向和电流方向的关系及从右手定则的报告,以后这个定则被命名为安培定则。
②发现电流的相互作用规律
接着他又提出了电流方向相同的两条平行载流导线互相吸引,电流方向相反的两条平行载流导线互相排斥。对两个线圈之间的吸引和排斥也作了讨论。
③发明了电流计
安培还发现,电流在线圈中流动的时候表现出来的磁性和磁铁相似,创制出第一个螺线管,在这个基础上发明了探测和量度电流的电流计。
④提出分子电流假说
他根据磁是由运动的电荷产生的这一观点来说明地磁的成因和物质的磁性。提出了著名的分子电流假说。安培认为构成磁体的分子内部存在一种环形电流——分子电流。由于分子电流的存在,每个磁分子成为小磁体,两侧相当于两个磁极。通常情况下磁体分子的分子电流取向是杂乱无章的,它们产生的磁场互相抵消,对外不显磁性。当外界磁场作用后,分子电流的取向大致相同,分子间相邻的电流作用抵消,而表面部分未抵消,它们的效果显示出宏观磁性。安培的分子电流假说在当时物质结构的知识甚少的情况下无法证实,它带有相当大的臆测成分;在今天已经了解到物质由分子组成,而分子由原子组成,原子中有绕核运动的电子,安培的分子电流假说有了实在的内容,已成为认识物质磁性的重要依据。
⑤总结了电流元之间的作用规律——安培定律
安培做了关于电流相互作用的四个精巧的实验,并运用高度的数学技巧总结出电流元之间作用力的定律,描述两电流元之间的相互作用同两电流元的大小、间距以及相对取向之间的关系。后来人们把这定律称为安培定律。安培第一个把研究动电的理论称为“电动力学”,1827年安培将他的电磁现象的研究综合在《电动力学现象的数学理论》一书中。这是电磁学史上一部重要的经典论著。为了纪念他在电磁学上的杰出贡献,电流的单位“安培”以他的姓氏命名。
他在数学和化学方面也有不少贡献。他曾研究过概率论和积分偏微方程;他几乎与H戴维同时认识元素氯和碘,导出过阿伏伽德罗定律,论证过恒温下体积和压强之间的关系,还试图寻找各种元素的分类和排列顺序关系。
【趣闻轶事】
1.怀表变卵石
安培思考科学问题专心致志,据说有一次,安培正慢慢地向他任教的学校走去,边走边思索着一个电学问题。经过塞纳河的时候,他随手拣起一块鹅卵石装进口袋。过一会儿,又从口袋里掏出来扔到河里。到学校后,他走进教室,习惯地掏怀表看时间,拿出来的却是一块鹅卵石。原来,怀表已被扔进了塞纳河。
2.马车车厢做“黑板”
还有一次,安培在街上行走,走着走着,想出了一个电学问题的算式,正为没有地方运算而发愁。突然,他见到面前有一块“黑板”,就拿出随身携带的粉笔,在上面运算起来。那“黑板”原来是一辆马车的车厢背面。马车走动了,他也跟着走,边走边写;马车越来越快,他就跑了起来,一心一意要完成他的推导,直到他实在追不上马车了才停下脚步。安培这个失常的行动,使街上的人笑得前仰后合。
3.“电学中的牛顿”
安培将他的研究综合在《电动力学现象的数学理论》一书中,成为电磁学史上一部重要的经典论著。麦克斯韦称赞安培的工作是“科学上最光辉的成就之一,还把安培誉为“电学中的牛顿”。
安培还是发展测电技术的第一人,他用自动转动的磁针制成测量电流的仪器,以后经过改进称电流计。
安培在他的一生中,只有很短的时期从事物理工作,可是他却能以独特的、透彻的分析,论述带电导线的磁效应,因此我们称他是电动力学的先创者,他是当之无愧的。
【电流的国际单位】
安培是电流的国际单位,简称为安,符号为A,定义为:在真空中相距为1米的两根无限长平行直导线,通以相等的恒定电流,当每根导线上所受作用力为2※#215;10…7N时,各导线上的电流为1安培。
比安培小的电流可以用毫安、微安等单位表示。
1安=1000毫安
1毫安=1000微安
在电池上常见的单位为mAH(毫安※#8226;小时),例如500mAH代表这颗电池能够提供500mA※#215;1hr=1800c(库仑)的电子,亦即提供一耗电量为500mA的电器使用一小时的电量。
【安培定则】
安培定则表示电流和电流激发磁场的磁感线方向间关系的定则,也叫右手螺旋定则。
(1)直线电流的安培定则用右手握住导线,让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致,那么弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。
(2)环形电流的安培定则让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致,那么伸直的大拇指所指的方向