安德烈·瑪麗·安培 - 簡介

安德烈·瑪麗·安培（André-MarieAmpère，1775年—1836年），是近代物理學(xué)史上功績顯赫的科學(xué)家。1775年1月22日生于里昂一個富商家庭，1836年6月10日卒于馬賽。1802年他在布爾讓-布雷斯中央學(xué)校任物理學(xué)和化學(xué)教授；1808年被任命為法國帝國大學(xué)總學(xué)監(jiān)，此后一直擔(dān)任此職；1814年被選為帝國學(xué)院數(shù)學(xué)部成員；1819年主持巴黎大學(xué)哲學(xué)講座；1824年擔(dān)任法蘭西學(xué)院實驗物理學(xué)教授。

安培最主要的成就是1820～1827年對電磁作用的研究。1820年7月，H.C.奧斯特發(fā)表關(guān)于電流磁效應(yīng)的論文后，安培報告了他的實驗結(jié)果：通電的線圈與磁鐵相似；9月25日，他報告了兩根載流導(dǎo)線存在相互影響，相同方向的平行電流彼此相吸，相反方向的平行電流彼此相斥；對兩個線圈之間的吸引和排斥也作了討論。通過一系列經(jīng)典的和簡單的實驗，他認(rèn)識到磁是由運動的電產(chǎn)生的。他用這一觀點來說明地磁的成因和物質(zhì)的磁性。他提出分子電流假說：電流從分子的一端流出，通過分子周圍空間由另一端注入；非磁化的分子的電流呈均勻?qū)ΨQ分布，對外不顯示磁性；當(dāng)受外界磁體或電流影響時，對稱性受到破壞，顯示出宏觀磁性，這時分子就被磁化了。在科學(xué)高度發(fā)展的今天，安培的分子電流假說有了實在的內(nèi)容，已成為認(rèn)識物質(zhì)磁性的重要依據(jù)。為了進一步說明電流之間的相互作用，1821～1825年，安培做了關(guān)于電流相互作用的四個精巧的實驗，并根據(jù)這四個實驗導(dǎo)出兩個電流元之間的相互作用力公式。1827年，安培將他的電磁現(xiàn)象的研究綜合在《電動力學(xué)現(xiàn)象的數(shù)學(xué)理論》一書中，這是電磁學(xué)史上一部重要的經(jīng)典論著，對以后電磁學(xué)的發(fā)展起了深遠(yuǎn)的影響。為了紀(jì)念安培在電學(xué)上的杰出貢獻，電流的單位安培是以他的姓氏命名的。

他曾研究過概率論和積分偏微分方程，顯示出他在數(shù)學(xué)方面奇特的才能。他還做過化學(xué)研究，幾乎與H.戴維同時認(rèn)識到元素氯和碘；比A.阿伏伽德羅晚3年導(dǎo)出阿伏伽德羅定律。

安德烈·瑪麗·安培 - 人物生平

安培小時候記憶力極強，數(shù)學(xué)才能出眾。他父親受盧梭 (1712-1778) 的教育思想的影響很深，決定讓安培自學(xué)，經(jīng)常帶他到圖書館看書。安培自學(xué)了《科學(xué)史》、《百科全書》等著作。他對數(shù)學(xué)最著迷，13歲就發(fā)表第一篇數(shù)學(xué)論文，論述了螺旋線。1799年安培在里昂的一所中學(xué)教數(shù)學(xué)。1802年二月安培離開里昂去布爾格學(xué)院講授物理學(xué)和化學(xué)，四月他發(fā)表一篇論述賭博的數(shù)學(xué)理論，顯露出極好的數(shù)學(xué)根底，引起了社會上的注意。后來應(yīng)聘在拿破侖創(chuàng)建的法國公學(xué)任職。1808年安培任法國帝國大學(xué)總學(xué)監(jiān)，1809年任巴黎工業(yè)大學(xué)數(shù)學(xué)教授。1814年當(dāng)選為法國科學(xué)院院士。1824年任法蘭西學(xué)院實驗物理學(xué)教授。1827年當(dāng)選為英國倫敦皇家學(xué)會會員。他還是柏林、斯德哥爾摩等科學(xué)院的院士。

安培在物理學(xué)方面的主要貢獻是對電磁學(xué)中的基本原理有重要發(fā)現(xiàn)，如安培定律、安培定則和分子屯流等。1820年七月二十一日丹麥物理學(xué)家奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)。法國物理學(xué)界長期信奉庫侖關(guān)于電、磁沒有關(guān)系的信條，這個重大發(fā)現(xiàn)使他們受到極大的震動，以阿拉果(1786-1853)，安培等為代表的法國物理學(xué)家迅速作出反應(yīng)。八月末阿拉果在瑞士聽到奧斯特成功的消息，立即趕回法國，九月十一日就向法國科學(xué)院報告了奧斯特的實驗細(xì)節(jié).安搪聽了報告之后，第二天就重復(fù)了奧斯特的實驗，并于九月十八月向法國科學(xué)院報告了第一篇論文，提出了磁針轉(zhuǎn)動方向和電流方向的關(guān)系服從右手定則，以后這個定則被命名為安培定則。九月二十五日安培向科學(xué)院報告了第二篇論文，提出了電流方向相同的兩條平行載流導(dǎo)線互相吸引，電流方向相反的兩皋平行載流導(dǎo)線互相排斥。十月九日報告了第三篇論文，闡述丁各種形狀的曲線載流導(dǎo)線之間的相互作用。后來，安培又做了許多實驗，并運用高度的數(shù)學(xué)技巧于1826年總結(jié)出電流元之間作用力的定律，描述兩電流元之間的相互作用同兩電流元的大小、間距以及相對取向之間的關(guān)系。后來人們把這個定律稱為安培定律。十二月四日安培向科學(xué)院報告了這個成果。安培并不滿足于這些實驗研究的成果。1821年一月，他提出了著名的分子電流的假設(shè)，認(rèn)為每個分子的圓電流形成十個小磁體，這是形成物體宏觀磁性的原因。安培還對比了靜力學(xué)和動力學(xué)的名稱，第一個把研究動電的理論稱為“電動力學(xué)’，并于‘1822年出版了《電動力學(xué)的觀察匯編》，1827年出版了螟電動力學(xué)理論》。此外，安培還發(fā)現(xiàn)，電流在線圈中流動的時候表現(xiàn)出來的磁性和磁鐵相似，創(chuàng)制出第一個螺線管，在這個基礎(chǔ)上發(fā)明了探測和量度電流的電流計。安培的研究還涉及哲學(xué)、化學(xué)等領(lǐng)域，甚至還研究過植物分類學(xué)上的復(fù)雜問題�！�

1836年，安培以大學(xué)學(xué)監(jiān)的身份外出巡視工作，不幸途中染上急性肺炎，醫(yī)治無效，于六月十日在馬賽去世，終年61歲。后人為了紀(jì)念安培，用他的名字來命名電流強度的單位，簡稱“安”。

安德烈·瑪麗·安培 - 科學(xué)成就

安培最主要的成就是1820～1827年對電磁作用的研究。

一、發(fā)現(xiàn)了安培定則

奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)的實驗，引起了安培注意，使他長期信奉庫侖關(guān)于電、磁沒有關(guān)系的信條受到極大震動，他全部精力集中研究，兩周后就提出了磁針轉(zhuǎn)動方向和電流方向的關(guān)系及從右手定則的報告，以后這個定則被命名為安培定則。

安培定則表示電流和電流激發(fā)磁場的磁感線方向間關(guān)系的定則，也叫右手螺旋定則。

1、直線電流的安培定則用右手握住導(dǎo)線，讓伸直的大拇指所指的方向跟電流的方向一致，那么彎曲的四指所指的方向就是磁感線的環(huán)繞方向。

2、環(huán)形電流的安培定則讓右手彎曲的四指和環(huán)形電流的方向一致，那么伸直的大拇指所指的方向就是環(huán)形電流中心軸線上磁感線的方向。

直線電流的安培定則對一小段直線電流也適用。環(huán)形電流可看成許多小段直線電流組成，對每一小段直線電流用直線電流的安培定則判定出環(huán)形電流中心軸線上磁感強度的方向。疊加起來就得到環(huán)形電流中心軸線上磁感線的方向。直線電流的安培定則是基本的，環(huán)形電流的安培定則可由直線電流的安培定則導(dǎo)出，直線電流的安培定則對電荷作直線運動產(chǎn)生的磁場也適用，這時電流方向與正電荷運動方向相同，與負(fù)電荷運動方向相反。

二、發(fā)現(xiàn)電流的相互作用規(guī)律

接著他又提出了電流方向相同的兩條平行載流導(dǎo)線互相吸引，電流方向相反的兩條平行載流導(dǎo)線互相排斥。對兩個線圈之間的吸引和排斥也作了討論。

三、發(fā)明了電流計

安培還發(fā)現(xiàn)，電流在線圈中流動的時候表現(xiàn)出來的磁性和磁鐵相似，創(chuàng)制出第一個螺線管，在這個基礎(chǔ)上發(fā)明了探測和量度電流的電流計。電流的國際單位為安培，簡稱為安，符號為A，定義為：在真空中相距為1米的兩根無限長平行直導(dǎo)線，通以相等的恒定電流，當(dāng)每根導(dǎo)線上所受作用力為2×10-7N時，各導(dǎo)線上的電流為1安培。

比安培小的電流可以用毫安、微安等單位表示。

1安=1000毫安

1毫安=1000微安

在電池上常見的單位為mAH（毫安?小時），例如500mAH代表這顆電池能夠提供500mA×1hr=1800C(庫侖)的電子，亦即提供一耗電量為500mA的電器使用一小時的電量。

四、提出分子電流假說

他根據(jù)磁是由運動的電荷產(chǎn)生的這一觀點來說明地磁的成因和物質(zhì)的磁性。提出了著名的分子電流假說。安培認(rèn)為構(gòu)成磁體的分子內(nèi)部存在一種環(huán)形電流——分子電流。由于分子電流的存在，每個磁分子成為小磁體，兩側(cè)相當(dāng)于兩個磁極。通常情況下磁體分子的分子電流取向是雜亂無章的，它們產(chǎn)生的磁場互相抵消，對外不顯磁性。當(dāng)外界磁場作用后，分子電流的取向大致相同，分子間相鄰的電流作用抵消，而表面部分未抵消，它們的效果顯示出宏觀磁性。安培的分子電流假說在當(dāng)時物質(zhì)結(jié)構(gòu)的知識甚少的情況下無法證實，它帶有相當(dāng)大的臆測成分；在今天已經(jīng)了解到物質(zhì)由分子組成，而分子由原子組成，原子中有繞核運動的電子，安培的分子電流假說有了實在的內(nèi)容，已成為認(rèn)識物質(zhì)磁性的重要依據(jù)。

五、總結(jié)了電流元之間的作用規(guī)律——安培定律

安培做了關(guān)于電流相互作用的四個精巧的實驗，并運用高度的數(shù)學(xué)技巧總結(jié)出電流元之間作用力的定律，描述兩電流元之間的相互作用同兩電流元的大小、間距以及相對取向之間的關(guān)系。后來人們把這定律稱為安培定律。安培第一個把研究動電的理論稱為“電動力學(xué)”，1827年安培將他的電磁現(xiàn)象的研究綜合在《電動力學(xué)現(xiàn)象的數(shù)學(xué)理論》一書中。這是電磁學(xué)史上一部重要的經(jīng)典論著。為了紀(jì)念他在電磁學(xué)上的杰出貢獻，電流的單位“安培”以他的姓氏命名。他在數(shù)學(xué)和化學(xué)方面也有不少貢獻。他曾研究過概率論和積分偏微方程；他幾乎與H戴維同時認(rèn)識元素氯和碘，導(dǎo)出過阿伏伽德羅定律，論證過恒溫下體積和壓強之間的關(guān)系，還試圖尋找各種元素的分類和排列順序關(guān)系。

安德烈·瑪麗·安培 - 軼聞趣事

1．懷表變卵石

安培思考科學(xué)問題專心致志，據(jù)說有一次，安培正慢慢地向他任教的學(xué)校走去，邊走邊思索著一個電學(xué)問題。經(jīng)過塞納河的時候，他隨手揀起一塊鵝卵石裝進口袋。過一會兒，又從口袋里掏出來扔到河里。到學(xué)校后，他走進教室，習(xí)慣地掏懷表看時間，拿出來的卻是一塊鵝卵石。原來，懷表已被扔進了塞納河。

2．馬車車廂做“黑板”

還有一次，安培在街上行走，走著走著，想出了一個電學(xué)問題的算式，正為沒有地方運算而發(fā)愁。突然，他見到面前有一塊“黑板”，就拿出隨身攜帶的粉筆，在上面運算起來。那“黑板”原來是一輛馬車的車廂背面。馬車走動了，他也跟著走，邊走邊寫；馬車越來越快，他就跑了起來，一心一意要完成他的推導(dǎo)，直到他實在追不上馬車了才停下腳步。安培這個失常的行動，使街上的人笑得前仰后合。

3．“電學(xué)中的牛頓”

安培將他的研究綜合在《電動力學(xué)現(xiàn)象的數(shù)學(xué)理論》一書中，成為電磁學(xué)史上一部重要的經(jīng)典論著。麥克斯韋稱贊安培的工作是“科學(xué)上最光輝的成就之一，還把安培譽為“電學(xué)中的牛頓”。安培還是發(fā)展測電技術(shù)的第一人，他用自動轉(zhuǎn)動的磁針制成測量電流的儀器，以后經(jīng)過改進稱電流計。安培在他的一生中，只有很短的時期從事物理工作，可是他卻能以獨特的、透徹的分析，論述帶電導(dǎo)線的磁效應(yīng)，因此我們稱他是電動力學(xué)的先創(chuàng)者，他是當(dāng)之無愧的。

安德烈·瑪麗·安培 - 安培力

磁場對電流的作用力。電流元|d|在外磁場B中受到的作用力為F＝BI|d|安培力的方向由|d|和B按右手螺旋定則確定，安培力的大小為F＝BI|d|sina，其中a是|d|和B之間的夾角。磁場對任意載流導(dǎo)線的作用力是各電流元受力的矢量和。安培力公式是關(guān)于電流元之間相互作用力的安培定律的一部分。安培力是磁場對運動電荷的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)。

1、磁場對電流的作用　　

用條形磁鐵可以在一定的距離內(nèi)吸起較小質(zhì)量的鐵塊，巨大的電磁鐵卻能吸起成噸的鋼塊，表明磁場有強有弱，如何表示磁場的強弱呢？我們利用磁場對電流的作用力——安培力來研究磁場的強弱。

2、決定安培力大小的因素有哪些？

（1）與電流的大小有關(guān)

垂直于磁場方向的通電直導(dǎo)線，受到磁場的作用力的大小眼導(dǎo)線中電流的大小有關(guān)，電流大，作用力大；電流小，作用力也小。

（2）與通電導(dǎo)線在磁場中的長度有關(guān)

垂直于磁場方向的通電直導(dǎo)線，受到的磁場的作用力的大小限通電導(dǎo)線在磁場中的長度有關(guān)，導(dǎo)線長、作用力大；導(dǎo)線短，作用力小。

（3）與導(dǎo)線在磁場中的放置方向有關(guān)

保持電流的大小及通電導(dǎo)線的長度不變，改變導(dǎo)線與磁場方向的夾角，當(dāng)夾角為0°時，導(dǎo)線不動，即電流與磁場方向平行時不受安培力作用；當(dāng)夾角增大到90°的過程中，導(dǎo)線擺角不斷增大，即電流與磁場方向垂直時，所受安培力最大；不平行也不垂直時，安培力大小介于0°和最大值之間。

3、磁感應(yīng)強度　　

用L表示通電導(dǎo)線長度，I表示電流，保持電流和磁場方向垂直，通電導(dǎo)線所受的安培力大小FIL　　

用B表示這一比值，有B=F/IL．B的物理意義為：通電導(dǎo)線垂直置于磁場同一位置，B值保持不變；若改變通電導(dǎo)線的位置，B值隨之改變。表明B值的大小是由磁場本身的位置決定為．對于電流和長度相同的導(dǎo)線，放置在B值大的位置受的安培力F也大，表明磁場強。放在B值小的位置受的安培力F也小，表明磁場弱．因而我們可以用比值B=F/IL來表示磁場的強弱．把它叫做磁感應(yīng)強度。

定義：磁感應(yīng)強度B=F/IL

單位：特斯拉，符號為T1T=1N/A.m

用磁感線也可直觀地反映磁場的強弱和方向，磁感線越密處，磁感應(yīng)強度大、磁場強．若磁感應(yīng)強度大小和方向處處相同，稱為勻強磁場。

在非勻強磁場中，用B=F/IL量度磁感應(yīng)強度時，導(dǎo)線長L應(yīng)很短，電流近似處在勻強磁揚中。

4、安培力的大小和方向　　

根據(jù)磁感應(yīng)強度的定義式，可得通電導(dǎo)線垂直磁場方向放置時所受的安培力大小為：B=F/IL

安德烈·瑪麗·安培 - 安培滴定法

利用電解池中電流的變化指示滴定終點的電滴定分析方法。分為一個極化電極的安培滴定法和兩個極化電極的安培滴定法。用滴汞電極為極化電極的一個極化電極的安培滴定法稱為極譜滴定法。兩個極化電極的安培滴定法稱為死停終點法或雙安培滴定法。

安德烈·瑪麗·安培 - 安培環(huán)路定律

安培環(huán)路定律：

磁感應(yīng)場強度矢量沿任意閉合路徑一周的線積分等于真空磁導(dǎo)率乘以穿過閉合路徑所包圍面積的電流代數(shù)和。

∮LB*dl=μ0*∑I（L為下標(biāo)，B與dl為矢量）

電流和回路繞行方向構(gòu)成右手螺旋關(guān)系的取正值，否則取負(fù)值。

安德烈·瑪麗·安培 - 安培獎

巴黎科學(xué)院授獎。法國電氣公司于1975年為紀(jì)念物理家安培（1775－1836）誕生200周年而設(shè)立，每年授獎一次，獎勵一位或幾位在純粹數(shù)學(xué)、應(yīng)用數(shù)學(xué)或物理學(xué)領(lǐng)域中研究成果突出的法國科學(xué)家。