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电流的磁效应
在历史上相当长的一段时间里,人们认为电现象和磁现象是互不相关的。 到了19世纪初,一些哲学家和科学家意识到,各种自然现象之间应该存在着相互联系。 基于这种思想,丹麦物理学家奥斯特(Hans Christian Oersted, 1777—1851)长时间用实验寻找这种联系。 在多次失败之后, 1820年,奥斯特在课堂上做实验时终于发现: 当导线中通过电流时,它下方的磁针发生了偏转。这个发现令奥斯特极为兴奋, 他怀着极大的兴趣又继续做了许多实验,终于证实电流的周围存在着磁场, 在世界上第一个发现了电与磁之间的联系。 从图20.2-1的实验可以发现,如果导线在小磁针上方并且两者平行,当导线通电时,磁针发生偏转;切断电流时,磁针又回到原位。这说明通电导线和磁体一样,周围存在磁场,即电流的磁场。实验还表明,当电路中的电流反向时,磁针的偏转方向也相反。这说明电流的磁场方向跟电流的方向有关。 通电导线周围存在与电流方向有关的磁场, 这种现象叫做 电流的磁效应。 通电螺线管的磁场 既然电能生磁,为什么手电筒在通电时连一根大头针都吸不动?这是因为它的磁场太弱了。如果把导线绕在圆筒上,做成螺线管(也叫线圈,图20.2-3),各圈导线产生的磁场叠加在一起,磁场就会强得多。 我们已经通过磁感线的分布了解了条形磁体、蹄形磁体周围的磁场,那么,通电螺线管的磁场是怎样分布的,也可以用同样的方法来研究。 安培定则 实验结果表明,通电螺线管外部的磁场和条形磁体的磁场一样。通电螺线管的两端相当于条形磁体的两个极,它们的极性可以从实验中小磁针的指向来确定。改变电流方向,通电螺线管的N、S 极正好对调,这说明,通电螺线管两端的极性跟螺线管中电流的方向有关。 在发现一个物理规律后,如果能够采用一个巧妙的办法把它表述出来,则既方便记忆,又便于我们发现其中各量之间的联系。对于通电螺线管的极性跟电流方向之间的关系,我们可以用安培定则(Ampere’s rule)来表述: 照图20.2-8那样,用右手握住螺线管,让四指指向螺线管中电流的方向,则拇指所指的那端就是螺线管的N极。 参考资料: 第2节 (电生磁) |