奥斯特实验
北京大学物理学院
根据陈秉乾录像整理
制作 王稼军
?奥斯特实验及其意义
?相关实验
?研究课题
奥斯特实验
奥斯特实验及其意义
? 19世纪 20年代前，磁和
电是独立发展的
? 奥斯特,丹麦物理学家
Hans Christian Oersted
深受康德哲学关于“自
然力”统一观点的影响，
试图找出电、磁之间的
关系
奥斯特实验
?1820年 7月
看演示实验
奥斯特实验表明
? 长直载流导线与之平行放置的磁针
受力偏转 ——电流的磁效应
? 磁针是在水平面内偏转的
——横向力
? 突破了非接触物体之间只存在有心
力的观念 ——拓宽了作用力的类型
意义
? 揭示了电现象与磁现象的联系
? 宣告电磁学作为一个统一学科
诞生
? 历史性的突破
? 此后迎来了电磁学蓬勃发展的
高潮
评价
Ampere写道：, Oerster先生 ……
已经永远把他的名字和一个新纪
元联系在一起了,,
Faraday评论说：, 它突然打开了
科学中一个一直是黑暗的领域的
大门, 使其充满光明,,
相关实验
? 9.18 Ampere
圆电流对磁针
作用
? 9.25 Ampere
平行电流对磁
针作用
? 9.25 Arago
钢片被电流磁
化
磁铁对电流的作用
Ampere
通电导线受
马蹄形磁铁
作用而运动
Ampere
螺线管与
磁铁相互
作用时显
示出 N 极
和 S极
确定载流螺线管极性
实验表明载
流螺线管相
当于磁棒，
螺线管的极
性与电流成
右手螺旋关
系
一系列实验表明
磁铁 ———— 磁铁
电流 ———— 电流
都存在相互作用
爱因斯坦指出：
?,提出一个问题往往比解决一个
问题更重要，因为解决一个问题
也许仅是一个数学上或实验上的
技能而已，而提出新的问题，新
的可能性，从新的角度去看旧的
问题，却需要有创造性的想像力，
而且标志着科学的真正进步。”
研究课题
? 毕奥－萨筏尔的研究课题
? 安培的研究课题
? 电流产生磁的逆效应
? 电、磁相互作用的传递问题
毕奥－萨筏尔的研究课题
? 寻找电流元对磁极作用力的定量规
律
? 认为电流对磁极的作用力是自然界
的基本力
? 受 Oester横向力的影响, 认为每一个
电流元对磁极的作用力也垂直于导
线与磁极构成的平面
? 困难是无孤立的电流元
关键是找到几何关系
I d ldf ?
把电流分割成
许多电流元
还和几何因素如
有关
?,r
即解决了电流产生磁场的规律
安培的研究课题
? 几乎在同样的背景下，安培提出的
问题更深入，显示出大师的风范
? 安培认为：
–磁现象的本质是电流
–物质的磁性来源于“分子”电流
? 这是安培根据实验的种种表现作出
的重要的抽象
“分子”电流
? 所谓“分子”，是指构成物质的基
元，当时对物质结构和分子、原子
的认识还很肤浅
? 每个分子都有电流环绕着，当分子
排列整齐时，它们的电流合起来就
可以满足磁棒的磁性所需要的电流
? 磁化可视为使物质中的分子电流排
列整齐显示出总体效果
? 以“分子电流”取代磁荷
——能解释磁棒与载流螺线管的等
效性
? 可将种种磁相互作用归结为电流之
间的相互作用
? 提出寻找任意 两个电流元 之间作用
力的定量规律 ——即可解决磁相互
作用的问题
困难
? 同样是无孤立的电流元
? 两电流元及两者连线三
者不共面
? 涉及的几何因素更多，
难度增大
? 安培精心设计了四个示
零实验来解决这些困难
? 给出了电流元之间相互作用力的
公式 —Ampere定律
? 被 Maxwell誉为, 科学中最光辉
的成就之一,,
? Ampere本人则被誉为, 电学中
的 Newton”．
进一步提出的课题
? 电流产生磁的逆效应的问题
–将导致电磁感应现象的发现
? 电、磁相互作用的传递问题
–超距作用和近距作用的论争再次
激化，将导致电磁场理论的建立
北京大学物理学院
根据陈秉乾录像整理
制作 王稼军
?奥斯特实验及其意义
?相关实验
?研究课题
奥斯特实验
奥斯特实验及其意义
? 19世纪 20年代前，磁和
电是独立发展的
? 奥斯特,丹麦物理学家
Hans Christian Oersted
深受康德哲学关于“自
然力”统一观点的影响，
试图找出电、磁之间的
关系
奥斯特实验
?1820年 7月
看演示实验
奥斯特实验表明
? 长直载流导线与之平行放置的磁针
受力偏转 ——电流的磁效应
? 磁针是在水平面内偏转的
——横向力
? 突破了非接触物体之间只存在有心
力的观念 ——拓宽了作用力的类型
意义
? 揭示了电现象与磁现象的联系
? 宣告电磁学作为一个统一学科
诞生
? 历史性的突破
? 此后迎来了电磁学蓬勃发展的
高潮
评价
Ampere写道：, Oerster先生 ……
已经永远把他的名字和一个新纪
元联系在一起了,,
Faraday评论说：, 它突然打开了
科学中一个一直是黑暗的领域的
大门, 使其充满光明,,
相关实验
? 9.18 Ampere
圆电流对磁针
作用
? 9.25 Ampere
平行电流对磁
针作用
? 9.25 Arago
钢片被电流磁
化
磁铁对电流的作用
Ampere
通电导线受
马蹄形磁铁
作用而运动
Ampere
螺线管与
磁铁相互
作用时显
示出 N 极
和 S极
确定载流螺线管极性
实验表明载
流螺线管相
当于磁棒，
螺线管的极
性与电流成
右手螺旋关
系
一系列实验表明
磁铁 ———— 磁铁
电流 ———— 电流
都存在相互作用
爱因斯坦指出：
?,提出一个问题往往比解决一个
问题更重要，因为解决一个问题
也许仅是一个数学上或实验上的
技能而已，而提出新的问题，新
的可能性，从新的角度去看旧的
问题，却需要有创造性的想像力，
而且标志着科学的真正进步。”
研究课题
? 毕奥－萨筏尔的研究课题
? 安培的研究课题
? 电流产生磁的逆效应
? 电、磁相互作用的传递问题
毕奥－萨筏尔的研究课题
? 寻找电流元对磁极作用力的定量规
律
? 认为电流对磁极的作用力是自然界
的基本力
? 受 Oester横向力的影响, 认为每一个
电流元对磁极的作用力也垂直于导
线与磁极构成的平面
? 困难是无孤立的电流元
关键是找到几何关系
I d ldf ?
把电流分割成
许多电流元
还和几何因素如
有关
?,r
即解决了电流产生磁场的规律
安培的研究课题
? 几乎在同样的背景下，安培提出的
问题更深入，显示出大师的风范
? 安培认为：
–磁现象的本质是电流
–物质的磁性来源于“分子”电流
? 这是安培根据实验的种种表现作出
的重要的抽象
“分子”电流
? 所谓“分子”，是指构成物质的基
元，当时对物质结构和分子、原子
的认识还很肤浅
? 每个分子都有电流环绕着，当分子
排列整齐时，它们的电流合起来就
可以满足磁棒的磁性所需要的电流
? 磁化可视为使物质中的分子电流排
列整齐显示出总体效果
? 以“分子电流”取代磁荷
——能解释磁棒与载流螺线管的等
效性
? 可将种种磁相互作用归结为电流之
间的相互作用
? 提出寻找任意 两个电流元 之间作用
力的定量规律 ——即可解决磁相互
作用的问题
困难
? 同样是无孤立的电流元
? 两电流元及两者连线三
者不共面
? 涉及的几何因素更多，
难度增大
? 安培精心设计了四个示
零实验来解决这些困难
? 给出了电流元之间相互作用力的
公式 —Ampere定律
? 被 Maxwell誉为, 科学中最光辉
的成就之一,,
? Ampere本人则被誉为, 电学中
的 Newton”．
进一步提出的课题
? 电流产生磁的逆效应的问题
–将导致电磁感应现象的发现
? 电、磁相互作用的传递问题
–超距作用和近距作用的论争再次
激化，将导致电磁场理论的建立
