奥斯特与电磁效应

电现象与磁现象的相似性，很早就是人们谈论的题目。当库仑发现电力与磁力都是与距离平方成反比的力以后，寻找电与磁之间的联系便成为不少人研究的课题，但几十年过去了，都没有取得什么进展。为什么这天赐良机偏偏降落在丹麦物理学家奥斯特的身上，这是有他的主、客观原因的。从客观方面来说，电流，特别是电池的发现，不仅激发了人们研究电现象与化学现象、磁现象之间联系的兴趣，也为发现这种联系提供了可能性。电池问世后，德国物理学家、紫外线的发现者利特尔就大力提倡人们去探讨这种联系，并且亲自做了有关实验。1802 年意大利的法律学家兼哲学家罗曼尼斯曾做过伏打电堆连结成的电路对磁针的影响的实验，并且看到了磁针的微小转动，但是他误认为这是电堆的两极对磁针的作用，没有想到是电流的作用，因为当时流传的看法是，电堆的两极与磁石的两极有类似性质。从主观方面来看，寻找电与磁的内在联系正是奥斯特从事科学研究的长远目标。1799 年他对伽伐尼的发现有了浓厚的兴趣，第二年就掌握了酸溶液在电池中的重要作用。他最先提出了电池的两极的性质是不同的主张。1801～1803 年到法国和德国各地进行学术交流与考察，大大扩展了他的科学视野。1812 年发表的论文中，说明他对电力与化学力的认识是比较深刻的。利特尔是他的好友，他不仅与利特尔共同做了不少有关的实验，利特尔还向他介绍了不少德国的自然哲学家，这就更坚定了他的信念：自然界的各种力：光、电、磁和化学力都是相互关联的统一的。他就是在这种指导思想下去寻找电与磁的内在联系的。

1812 年奥斯特作了这方面的探索，他从导线通电后发热的现象出发，进一步推测如果逐渐缩小导线的直径，将会出现光和磁的效果。结果，他只看到了光的效果而未获得磁的效果，失败说明此路是不通的。1819 年冬，奥斯特在哥本哈根为一些科学工作者讲授电磁学方面的问题，当时他也正在研究电流对磁针是否有作用的课题，但一直没有什么成效。1820 年有一天他突然想到以前的实验总是把电流的磁力想成是纵向力，是否这就是失败的原因呢？莫非电流对磁针的作用力是横向的不成？于是，在讲课后他立即把磁针与导线平行的放置在导线的下方，在接通电源的一瞬间，小磁针发生了神奇的一跳。从 1807 年开始经历了将近 13 个年头，终于发现了电流与磁针之间

这种内在联系。奥斯特紧接着进行了为时 3 个月的实验研究，于 1820 年 7

月 21 日把他实验研究的成果以题为《关于电流对磁针的作用的实验》的论文

发表出来。论文是用拉丁文写的，仅用了 4 页纸。法国的《化学与物理学年鉴》破例给予了全文发表。后来，在翻译成法文时，论文的题目改为《关于电冲撞对磁针作用的实验》，这也是后来通常采用的题目。

在这篇论文中，谈到了实验过程中的十种情况。其中（1）、（2）、（3）、

、（10）所叙述的情况是：

“（1）把导线的直线段，平行地放置在普通的可自由转动的磁针之上⋯⋯接通伽伐尼装置的负极之后，磁针的 N 极转向西方，导线与磁针相距 3/4 英寸时，磁针转动的角度约为 45°。如果增加两者的距离，转动的角度也随之减小⋯⋯”

“（2）连接的导线，如果是由几根导线组成的导线束，或者是几片金属带，磁作用的效果更加明显。电流的磁作用效果与金属的性质没有多大关系。

我们实验时，用白金、金、银、黄铜、铁制成的导线，与锡和铅片、水银作导体，得到的结果基本相同⋯⋯”

“（3）⋯⋯在导线与磁针之间，放置玻璃板、金属板和木板，并不能消除电流的磁效应，甚至于把这三者合在一起，也看不出对电流的磁效应有明显的影响⋯⋯”

“（4）把导线放在磁针的下方，和导线在磁针的上方的效果完全相同，只不过磁针的转动方向相反。也就是说接通电源负极时，磁针转向东方。为了记忆可以简单地说：导线在磁针的上方，磁针向西转动；导线在磁针的下方，磁针向东转动。”

“（10）与用磁针实验同样的方法，如果把黄铜针放在导线下方，看不到黄铜针受到什么作用，其它物质也是如此⋯⋯这说明电冲撞只是对磁性物质起作用⋯⋯”

最后，奥斯特在论文中指出：“我们把在导体周围所产生的这种效应称之为电冲撞⋯⋯我们根据实验可以判定这种电冲撞是圆形的，否则就不可能发生这样情形：将闭合导线的一段放在磁针下面时，磁针（N 极）被推转向东方；而放在上面时，就被推向西方。其原因是，只有圆才具有这种性质，其相反部分指向相反。”

奥斯特的发现具有重大的科学价值和历史意义，他不仅揭露出电与磁之间的内在联系，还发现一种新的自然力——旋转力。同时，为电的应用开辟了一个新的领域。