19世紀初,隨著對電學的深入研究,電和磁的關係開始引起了人們的注意。法國物理學家阿拉果曾記載過,一場雷電使船上的指南針方向改變了;富蘭克林曾發現,萊頓瓶中的電可以使鐵針磁化。在矢誌搞清電和磁的聯係的科學家中,有一位就是丹麥物理學家奧斯特。

    奧斯特深受德國哲學家康德、謝林自然哲學的影響,相信光、電、磁等各種自然力具有統一性。還在1807年他在哥本哈根大學擔任物理、化學教授時,就已開始著手研究電和磁之間的聯係。

    根據電流通過直徑小的導線會發熱的現象,奧斯特推測,通電的導線直徑進一步縮小,便會發光,再縮小就會產生磁效應,他做了許多實驗,但一直沒有發現電能夠轉化為磁。

    失敗並沒有使奧斯特灰心。他分析,以往人們都是在電流方向上尋找電流的磁效應,莫非電流對磁體的作用根本不是縱向的,而是一種橫向的力?他的腦海中閃出一個問號。

    1820年4月的一天,奧斯特在給學員們作電學演示實驗。他在一個伽伐尼電池的兩極間安了一根鉑絲,鉑絲的下方有一枚小磁針。當他把電路接通的時候,突然發現小磁針微微地抖動,轉到了與鉑絲垂直的位置上。奧斯特一下愣住了,簡直不敢相信自己的眼睛,多少年來夢寐以求的現象終於出現了!

    此後三個月,奧斯特一連做了60多個實驗,他把磁針放在導線的上下左右,改變導線中電流的方向,觀察電流對磁針作用的方向;把磁針放在離導線不同的距離上,看電流對磁針作用的大小;在導線與磁針之間放上玻璃、金屬、石頭、木塊、水等,考察它們對這一作用的影響……1820年7月21日,奧斯特發表了題為《關於磁針上電流碰撞的實驗》的論文,向科學界宣布了電流的磁效應。他指出,當電流通過導線時,在導線周圍會產生像磁鐵那樣的磁力;這個電流產生的磁力不是沿著電流方向而是沿著垂直於導線的方向傳播的。

    奧斯特的發現看來似乎是偶然的,但正如巴斯德所說:“在觀察的領域中,機遇隻偏愛那種有準備的頭腦。”

    奧斯特的發現轟動了整個學術界,許多科學家紛紛投入了對電與磁的研究,其中最快做出反應並取得重要成就的就是法國物理學家安培。

    安培在得知這一消息後,第二天就重複了奧斯特的實驗。7天後,向法國科學院提交了他的第一篇論文,提出了圓形電流產生磁性的可能性,並發現了磁針轉動方向與電流方向的關係服從右手定則。

    安培發展了奧斯特的實驗,不僅研究了電流對磁體的作用,還研究了電流對電流的作用。他發現兩條平行的通電導線,當電流方向相同時互相吸引,當電流方向相反時互相排斥。

    為了解釋奧斯特效應,安培把磁的本質簡化為電流,創立了分子電流假說。他提出在原子、分子內部,存在一種叫分子電流的環形電流,正是分子電流的存在,使每一個物質微粒都成為小磁體。在沒有磁化的物體內部,所有分子電流的方向是雜亂無章的,它們形成的小磁體也雜亂無章地排列,因此對外不顯示磁性。磁化的時候,在外磁場的作用下,每個分子電流產生的磁場方向變得相同,對外就顯示出磁的作用。安培把電磁現象上升到一個新的理論高度。

    奧斯特的發現拉開了現代電磁學的序幕。2000多年來一直被人們認為毫不相幹的電與磁,原來是互相聯係的;過去,人們一直以為兩個物體之間相互作用的力的方向,在兩個物體的連線上,無論萬有引力定律還是庫侖定律都是如此,而現在電磁作用力卻不是這樣。由此引發了物理學上的一場革命,導致了場論的誕生。而第一個提出電磁場概念的,就是被人們稱作電學之父的法拉第。

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