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电流磁效应
 

电流磁效应:1820年丹麦物理学家奥斯特发现,任何通有电流的导线,都可以在其周围产生磁场的现象,称为电流的磁效应。

磁现象与电现象是被分别进行研究的,特别是吉尔伯特对磁现象与电现象进行深入分析对比后断言电与磁是两种截然不同的现象,没有什么一致性。之后,许多科学家都认为电与磁没有什么联系,连库仑也曾断言,电与磁是两种完全不同的实体,它们不可能相互作用或转化。但是电与磁是否有一定的联系的疑问一直萦绕在一些有志探索的科学家的心头。

中文名 :电流磁效应

外文名: Galvanomagnetic effect

属   性:磁现象与电现象

发现人:丹麦物理学家奥斯特

发现时间:1820年

发现历史

1820年,一位具有哲学头脑的物理学家、化学家解开了这个秘密,第一个发现了电磁之间的微妙关系。这位开路先锋的名字叫奥斯特

1819年冬季到1820年春天,奥斯特担任了电学与磁学的讲课。这几个月在他的一生中至关重要。他重新思考多年来一直萦绕在心的那个问题:如何使电流向磁转化?他想:如果电流能产生磁效应,也许这个磁效应的作用是横向的,而不可能沿着电流的方向——因为不少人沿着这个方向去探索都没有效果。这是一个大胆而天才的设想。

1820年4月的一天,奥斯特在课堂上抱着试一试的想法,做了一次即兴实验。他把一根很细的铂丝连在伏打电槽上,细铂丝下搁着一个用玻璃罩的磁针,以往的实验磁针与导线是垂直的,这次他特意让磁针与细铂丝平行。当着许多听课学生的面,奥斯特接通电源,这时他发现,磁针果然摆动了一下!由于他实验的电流很小,磁针的摆动不大明显,在场的学生并没有在意,然而奥斯特却大喜过望,据说他当时高兴得竟然在讲台上摔了一跤。只有奥斯特知道:这是人类第一次有意识地发现了电和磁的关系!又经过3个月深入地研究,奥斯特终于弄清楚了在通电导线的周围,确实存在一个环形磁场。这正是他一直在寻找的电流的磁效应!

奥斯特的发现轰动了全欧洲的物理学界。人们本来以为毫不相关的两种现象,竟有这样奇妙的关系。这个发现成了近代电磁学的突破口,各国科学家纷纷转向电磁研究。法拉第后来对奥斯特的发现作了如此精当的评价:“它猛然打开了一个科学领域的大门,那里过去是一片漆黑的,如今充满了光明。”[1]

定义

电流的磁效应(通电会产生磁):奥斯特发现,任何通有电流的导线,都可以在其周围产生磁场的现象,称为电流的磁效应。

非磁性金属通以电流,却可产生磁场,其效果与磁铁建立的磁场相同。

通有电流的长直导线周围产生的磁场:在通电流的长直导线周围,会有磁场产生,其磁感线的形状为以导线为圆心一封闭的同心圆,且磁场的方向与电流的方向互相垂直.。

常见电流磁场

1、直线电流周围的磁感线

是一些以导线上各点为圆心的同心圆,这些同心圆都在跟导线垂直的平面上直线电流的方向和磁感线方向之间的关系可用安培定则(也叫右手螺旋定则)来判定: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,弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。[2]

2、环形电流的磁场

A、环形电流磁场的磁感线:是一些围绕环形导线的闭合曲线,在环形导线的中心轴线上,磁感线和环形导线的平面垂直。

B、环形电流的方向跟中心轴线上的磁感线方向之间的关系也可以用安培定则来判定:让右手弯曲的四指和和环形电流的方向一致,伸直的大拇指所指的方向就是环形导线中心轴线上磁感线的方向。[3]

3、通电螺线管的磁场

A、通电螺线管磁场的磁感线:和条形磁铁外部的磁感线相似,一端相当于南极,一端相当于北极;内部的磁感线和螺线管的轴线平行,方向由南极指向北极,并和外部的磁感线连接,形成一些环绕电流的闭合曲线。

B、通电螺线管的电流方向和它的磁感线方向之间的关系,也可用安培定则来判定:用右手握住螺线管,让弯曲四指所指的方向和电流的方向一致,则大拇指所指的方向就是螺线管的北极(螺线管内部磁感线的方向)。

4、匀强磁场

A、匀强磁场:如果磁场的某一区域里,磁感应强度的大小和方向处处相同,这个区域的磁场叫匀强磁场。匀强磁场的磁感线是一些间隔相同的平行直线。

B、两种情形的匀强磁场:即距离很近的两个异名磁极之间除边缘部分以外的磁场;相隔一定距离的两个平行线圈(亥姆霍兹线圈)通电时,其中间区域的磁场。

相关视频

1、电流的磁效应

2、奥斯特实验(电流的磁效应)-乐乐课堂

参考来源

  1. 奥斯特的发现:电流的磁效应,蝌蚪五线谱网,2018-08-27
  2. 电磁关系的几个法则,搜狗网,2010-05-23
  3. 磁感线方向和磁场方向的判断方法,高三网,2018-11-16