奧斯特發現電流的磁效應

漢斯·奧斯特

自從法國物理學家庫侖提出電和磁有本質上的區别以來，很少有人會去考慮電與磁之間的聯系。就連法國當時的大物理學家安培和畢奧等人也一直這樣認為。可是奧斯特一直相信電、磁、光、熱等現象相互存在内在的聯系，尤其是富蘭克林曾經發現萊頓瓶放電能使鋼針磁化，更堅定了他的觀點。

有一次當屋外有閃電時，奧斯特看到室内的指南針發生了不規則的擺動。在這個啟示下，他猜想是電流使磁針發生了擺動。在實驗室，他将電池的兩個電極用導線短接，把導線靠近磁針，導線是水平放置并與磁針成直角，因而沒有觀察到對磁針的影響。當他将導線放到與磁針平行的位置時，卻立即發現磁針産生了明顯的偏轉。在接下來的三個月裡，他換了一個大一些的電池，反複做了多次這樣的實驗以證實這一現象。

1820年6月，他寫了一本小冊子《電流對磁針作用的實驗》，私人印發給一些科學家和科學團體。這本書中記載了他觀察到的現象：“接通電池兩極的金屬導線可簡稱聯線，……在聯線距磁針約3／4英寸時，磁針的偏轉約為45度，若距離增加則針的偏轉減小，偏轉的大小與電池的強弱有關系。……這種效應可以透過玻璃、金屬、木材、樹脂、石頭等。……‘電沖突’的效應不同于正電荷或負電荷的作用，聯線放在磁針的上方或者磁針的下方，針的偏轉方向是相反的。……”

奧斯特還觀察到當把導線在水平面上改變軸線方向時，磁鐵也跟着轉動；如果将磁針改用銅的、玻璃的、或樹脂的針，則電流導線對這些針不産生影響。因此，他在小冊子中對他所發現的現象作了一些解釋：“電沖突僅僅對物質中的磁粒子發生作用，對非磁性物質，電沖突隻是穿透過去，而磁粒子抵抗這種穿透，所以物體就被推動。”很明顯，電沖突不隻存在于導體聯線本身，而是廣泛散布到周圍空間。從已有事實中，我們可以得出這樣的結論，電沖突是沿着圓周形狀作用的，否則聯線放在磁針上面或磁針下面時，針的偏轉方向就不會相反了。”

奧斯特實驗

奧斯特在他的小冊子中，叙述上的确有些雜亂并缺乏定量的結果，但是他也确實研究了一些現象，例如這種效應與電流強度的關系，與距離的關系，包括與不同材料的關系等這種效應是沿着圓周方向也是一個有力的推論。

奧斯特發現了電流的磁效應，是科學史上的一個重要發現，它把電學和磁學從此聯系起來了。

電磁效應的發現簡直就是石破天驚，引爆了電磁學的“火藥桶”，一系列的新發現接踵而來。安培發現了電流間的相互作用，提出了安培定律，阿果拉發明了電磁鐵，施魏格發明了電流計等等，物理學的一個全新領域——電磁學，從此宣告到來。正如安培所言，奧斯特先生已經把他的名字和一個新紀元聯系在一起了。奧斯特憑着這一發現，獲得了該年度英國皇家學會科普利獎章，并于1829年起榮任哥本哈根工學院院長。

1777年8月14日，漢斯·奧斯特出生于丹麥蘭格朗島魯德喬賓的一個藥劑師家庭，從小就愛好科學。為了實現自己科學的夢想，他于1794年考入了哥本哈根大學，1799年獲博士學位。此後幾年他去德、法等國訪問，結識了許多物理學家及化學家，在從中了解到當時電磁研究狀況的同時，也和不少物理學家交流了自己的觀點和看法。1806年起任哥本哈根大學物理學教授。

從1812年開始，奧斯特便開始了對電磁學的深入研究，經過多年的研究和試驗使他對科學發現有了敏銳的觀察力，哪怕是十分微小的變化，他也要追根究底。盡管當時也有人從事電與磁的聯系實驗，盡管一個失敗緊接一個失敗，他都沒有動搖自己的觀點。正是有這種經曆和信念，他便抓住了稍縱即逝的機會，發現了電流的磁效應。

除發現電流磁效應外，奧斯特在科學上還有許多傑出的貢獻。1822年他精密地測定了水的壓縮系數值，并論證了水的可壓縮性。次年他還對溫差電作出了成功的研究，改進了庫侖扭秤。1825年，他提煉出金屬鋁，雖然純度不高，但在當時是最早的。40年代末期，他還研究了抗磁體，對後人深入研究磁本質打開了一個通道。

作為物理學家，奧斯特一生成果豐碩，作為一名教師，他的講課也深受學生歡迎。他說過“我不喜歡那種沒有實驗的枯燥的講課，因為歸根到底，所有的科學進展都是從實驗開始的”。為此，1934年美國特地設立了“奧斯特獎”，以獎勵優秀的物理老師。

1851年3月9日，奧斯特在哥本哈根逝世。為紀念他在科學上做出的貢獻，1934年科學界把國際單位制中的磁場強度單位命名為“奧斯特”。

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