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sciencejoy新蟲 (著名寫手)
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奧斯特發(fā)現(xiàn)電生磁
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 歡迎點(diǎn)擊瀏覽我的博客：博客園 Joyful Physics 博客 或者 學(xué)術(shù)網(wǎng) Joyful Physics 博客 18世紀(jì)末時(shí)，科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了很多電現(xiàn)象和很多磁現(xiàn)象，大部分科學(xué)家認(rèn)為電和磁是截然不同的力。在1820年7月，丹麥科學(xué)家奧斯特（Hans Christian Oersted）發(fā)表的一篇單行本的論文，證明電和磁之間有密切的關(guān)系。 奧斯特于1777年8月生于丹麥魯茲克賓。他主要在家里接受的教育，在兒童時(shí)代便對(duì)科學(xué)產(chǎn)生了興趣。13歲時(shí)，他給做藥劑師的父親做學(xué)徒。1794年，他進(jìn)入哥本哈根大學(xué)，他學(xué)物理、哲學(xué)和藥學(xué)，并獲得了哲學(xué)博士學(xué)位。 1801年，他完成了博士學(xué)業(yè)。按照慣例，他開始環(huán)游歐洲，訪問(wèn)德國(guó)和法國(guó)并結(jié)識(shí)其他科學(xué)家。他結(jié)識(shí)的一位科學(xué)家，約翰·里特（Johann Ritter）——那時(shí)認(rèn)為電和磁之間有某種聯(lián)系的少數(shù)科學(xué)家之一，可能啟發(fā)了他以后的科學(xué)生涯。 1803年，奧斯特返回了哥本哈根，他謀求一個(gè)大學(xué)物理教師的職位，但未能立即如愿。他于是私下里收費(fèi)講課。很快，他的課程大受歡迎。1806年，他在哥本哈根大學(xué)獲得了一個(gè)職位。他擴(kuò)展了物理和化學(xué)的課程，建立了新的實(shí)驗(yàn)室，并且繼續(xù)自己在物理和其他科學(xué)領(lǐng)域的研究。他的第一篇論文是關(guān)于電力和化學(xué)力的。他研究了物理學(xué)中的很多問(wèn)題，如水的壓縮率和電流在開礦中的應(yīng)用。 1820年，奧斯特作出了使他一舉成名的發(fā)現(xiàn)。那時(shí)，盡管大多數(shù)科學(xué)家認(rèn)為電和磁是沒(méi)有關(guān)系的，但是，也有很多理由認(rèn)為二者之間有聯(lián)系。比如，那時(shí)人們?cè)缇椭�，指南針遭受雷擊之后有時(shí)會(huì)改變極性。奧斯特也早已注意到熱輻射和光有某種相似性，盡管他不能證明它們都是電磁波。那時(shí)，他可能已經(jīng)相信電和磁是物質(zhì)輻射出的力，并且二者彼此之間有某種相互作用。 1820年4月21日，在課堂演示實(shí)驗(yàn)中，在他搭建他的實(shí)驗(yàn)儀器時(shí)，奧斯特發(fā)現(xiàn)當(dāng)他把電線接到電池兩端接通電流的時(shí)候，旁邊的一個(gè)磁針偏離了正常的磁北極。小磁針只有很輕微的變化，課堂上的學(xué)生都沒(méi)有注意到。但是，這一輕微的現(xiàn)象對(duì)于奧斯特來(lái)說(shuō)是很顯著的了。 有人認(rèn)為這個(gè)發(fā)現(xiàn)純屬偶然。這個(gè)演示實(shí)驗(yàn)是專門設(shè)計(jì)來(lái)尋找電和磁之間的聯(lián)系，還是為了演示其他現(xiàn)象，檔案有不同的記述�？梢钥隙ǖ氖�，奧斯特早已準(zhǔn)備好來(lái)觀測(cè)這一效應(yīng)，就僅僅用手頭的磁針和電池。 不管純屬意外還是些許意料之中，這一發(fā)現(xiàn)激發(fā)了奧斯特的極大興趣。他沒(méi)有立即找到一個(gè)數(shù)學(xué)公式來(lái)表述這一發(fā)現(xiàn)，思考了三個(gè)月之后，他繼續(xù)做實(shí)驗(yàn)，直到他確信電流可以產(chǎn)生磁場(chǎng)（他稱之為”electric conflict”） 1820年7月21日，奧斯特以單行本論文的形式發(fā)表了他的結(jié)果，這片單行本在物理學(xué)家和科學(xué)團(tuán)體間私下流傳。他的結(jié)果主要是定性的，但是效應(yīng)很清楚——電流可以產(chǎn)生磁力。 奧斯特用的電池是20個(gè)銅板組成的伏打電堆，電動(dòng)勢(shì)大約為15-20伏。他試驗(yàn)過(guò)各種種類的電線，都能發(fā)現(xiàn)磁針的偏轉(zhuǎn)。當(dāng)反向接通電流，他發(fā)現(xiàn)磁針偏轉(zhuǎn)方向也會(huì)相反。他實(shí)驗(yàn)中考查過(guò)磁針的各種取向和電流方向的關(guān)系。他還注意到，這種效應(yīng)不能被木材或玻璃屏蔽。 這篇論文立即引起了轟動(dòng)，并且提升了奧斯特在科學(xué)界的地位。有人開始研究這一新發(fā)現(xiàn)的電和磁之間的聯(lián)系。法國(guó)物理學(xué)家安培寫出了一個(gè)數(shù)學(xué)定律來(lái)描述電流之間的磁力。在奧斯特的發(fā)現(xiàn)十年之后，法拉第發(fā)現(xiàn)了奧斯特的發(fā)現(xiàn)的逆現(xiàn)象——變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)。在法拉第的工作之后，麥克斯韋寫出了麥克斯韋方程組，終于將電和磁統(tǒng)一起來(lái)。 奧斯特繼續(xù)從事物理學(xué)方面的工作。他認(rèn)為科普很重要，創(chuàng)辦了自然科學(xué)傳播協(xié)會(huì)(the Society for Dissemination of Natural Science)，該協(xié)會(huì)的宗旨是使公眾了解科學(xué)。1829年，奧斯特創(chuàng)建哥本哈根理工學(xué)院。他還是一個(gè)作家和詩(shī)人。他在其他科學(xué)領(lǐng)域也有建樹，如在化學(xué)領(lǐng)域，1825年，他第一次生產(chǎn)出了鋁。1851年，奧斯特逝世。他在1820年的發(fā)現(xiàn)是電磁學(xué)革命的開端，第一次把截然不同的物理現(xiàn)象聯(lián)系了起來(lái)。 |
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