安培


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  1. 1.安德烈·瑪麗·安培
  2. 2.電流單位

1.安德烈·瑪麗·安培

安德烈·瑪麗·安培(André-Marie Ampère,1775年—1836年),法國化學家,在電磁作用方面的研究成就卓著,對數學和物理也有貢獻。電流的國際單位安培即以其姓氏命名。

中文名: 安培
外文名: André-Marie Ampère
國籍: 法國
出生地: 裡昂
出生日期: 1775年1月20日
逝世日期: 1836年6月10日
職業: 物理學家
主要成就: 安培定則

安培簡介

  1775年1月20日生于裡昂一個富商家庭,1836 年6月10日卒于馬賽。1802 年他在布爾讓-布雷斯中央學校任物理學和化學教授 ;1808年被任命為法國帝國大學總學監,此后一直擔任此職 ;1814 年被選為帝國學院數學部成員;1819年主持巴黎大學哲學講座;1824年擔任法蘭西學院實驗物理學教授。
  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.奧斯特發表關于電流磁效應的論文后,安培報告了他的實驗結果 :通電的線圈與磁鐵相似 ;9月25日,他報告了兩根載流導線存在相互影響,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。通過一系列經典的和簡單的實驗,他認識到磁是由運動的電產生的。他用這一觀點來說明地磁的成因和物質的磁性。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對稱分布,對外不顯示磁性;當受外界磁體或電流影響時,對稱性受到破壞,顯示出巨觀磁性,這時分子就被磁化了。在科學高度發展的今天,安培的分子電流假說有了實在的內容,已成為認識物質磁性的重要依據。為了進一步說明電流之間的相互作用,1821~1825年,安培做了關于電流相互作用的四個精巧的實驗,并根據這四個實驗導出兩個電流元之間的相互作用力公式。1827年,安培將他的電磁現象的研究綜合在《電動力學現象的數學理論》一書中 ,這是電磁學史上一部重要的經典論著,對以后電磁學的發展起了深遠的影響。為了紀念安培在電學上的杰出貢獻,電流的單位安培是以他的姓氏命名的。
  他曾研究過機率幾率論和積分偏微分方程,顯示出他在數學方面奇特的才能。他還做過化學研究,幾乎與H.戴維同時認識到元素氯和碘 ;比 A.阿伏伽德羅晚3年導出阿伏伽德羅定律。

英文簡述

  André-Marie Ampère (January 20, 1800 – June 10, 1836), was a French physicist who is generally credited as one of the main discoverers of electromagnetism. The SI unit of measurement of electric current, the ampere, is named after him.
  Contributions to physics and further studies
  Jean Baptiste Joseph Delambre’s recommendation obtained for him the Lyon appointment, and afterwards (1804) a subordinate position in the polytechnic school at Paris, where he was appointed professor of mathematics in 1809. Here he continued to pursue his scientific research and his diverse studies with unabated diligence. He was admitted as a member of the Institute in 1814.
  Ampère’s fame mainly rests on the service that he rendered to science in establishing the relations between electricity and magnetism, and in developing the science of electromagnetism, or, as he called it, electrodynamics. On September 11, 1820 he heard of H. C. Ørsted’s discovery that a magnetic needle is acted on by a voltaic current. Only a week later, on September 18, he presented a paper to the Academy containing a far more complete exposition of that and kindred phenomena.

安培的生平

  安培小時候記憶力極強,數學才能出眾。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,經常帶他到圖書館看書。安培自學了《科學史》、《百科全書》等著作。他對數學最著迷,13歲就發表第一篇數學論文,論述了螺旋線。1799年安培在裡昂的一所中學教數學。1802年二月安培離開裡昂去布爾格學院講授物理學和化學,四月他發表一篇論述賭博的數學理論,顯露出極好的數學根底,引起了社會上的注意。后來應聘在拿破崙建立的法國公學任職。1808年安培任法國帝國大學總學監,1809年任巴黎工業大學數學教授。1814年當選為法國科學院院士。1824年任法蘭西學院實驗物理學教授。1827年當選為英國倫敦皇家學會會員。他還是柏林、斯德哥爾摩等科學院的院士。
  安培在物理學方面的主要貢獻是對電磁學中的基本原理有重要發現,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家奧斯特發現了電流的磁效應。法國物理學界長期信奉庫侖關于電、磁沒有關系的信條,這個重大發現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家迅速作出反應。八月末阿拉果在瑞士聽到奧斯特成功的訊息,立即趕回法國,九月十一日就向法國科學院報告了奧斯特的實驗細節.安培聽了報告之后,第二天就重復了奧斯特的實驗,并于九月十八月向法國科學院報告了第一篇論文,提出了磁針轉動方向和電流方向的關系服從右手定則,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線互相吸引,電流方向相反的兩皋平行載流導線互相排斥。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,并運用高度的數學技巧于1826年總結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,認為每個分子的圓電流形成十個小磁體,這是形成物體巨觀磁性的原因。安培還對比了靜力學和動力學的名稱,第一個把研究動電的理論稱為“電動力學’,并于‘1822年出版了《電動力學的觀察匯編》,1827年出版了螟電動力學理論》。此外,安培還發現,電流線上圈中流動的時候表現出來的磁性和磁鐵相似,創制出第一個螺線管,在這個基礎上發明了探測和量度電流的電流計。
  安培的研究還涉及哲學化學等領域,甚至還研究過植物分類學上的復雜問題。
  1836年,安培以大學學監的身份外出巡視工作,不幸途中染上急性肺炎,醫治無效,于六月十日在馬賽去世,終年61歲。后人為了紀念安培,用他的名字來命名電流強度的單位,簡稱“”。【科學成就】
  安培最主要的成就是1820~1827年對電磁作用的研究。
  ①發現了安培定則
  奧斯特發現電流磁效應的實驗,引起了安培注意,使他長期信奉庫侖關于電、磁沒有關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動方向和電流方向的關系及從右手定則的報告,以后這個定則被命名為安培定則。
  ②發現電流的相互作用規律
  接著他又提出了電流方向相同的兩條平行載流導線互相吸引,電流方向相反的兩條平行載流導線互相排斥。對兩個線圈之間的吸引和排斥也作了討論。
  ③發明了電流計
  安培還發現,電流線上圈中流動的時候表現出來的磁性和磁鐵相似,創制出第一個螺線管,在這個基礎上發明了探測和量度電流的電流計。
  ④提出分子電流假說
  他根據磁是由運動的電荷產生的這一觀點來說明地磁的成因和物質的磁性。提出了著名的分子電流假說。安培認為構成磁體的分子內部存在一種環形電流——分子電流。由于分子電流的存在,每個磁分子成為小磁體,兩側相當于兩個磁極。通常情況下磁體分子的分子電流取向是雜亂無章的,它們產生的磁場互相抵消,對外不顯磁性。當外界磁場作用后,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,它們的效果顯示出巨觀磁性。安培的分子電流假說在當時物質結構的知識甚少的情況下無法證實,它帶有相當大的臆測成分;在今天已經了解到物質由分子組成,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容,已成為認識物質磁性的重要依據。
  ⑤總結了電流元之間的作用規律——安培定律
  安培做了關于電流相互作用的四個精巧的實驗,并運用高度的數學技巧總結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”,1827年安培將他的電磁現象的研究綜合在《電動力學現象的數學理論》一書中。這是電磁學史上一部重要的經典論著。為了紀念他在電磁學上的杰出貢獻,電流的單位“安培”以他的姓氏命名。
  他在數學和化學方面也有不少貢獻。他曾研究過機率幾率論和積分偏微方程;他幾乎與H戴維同時認識元素氯和碘,導出過阿伏伽德羅定律,論證過恒溫下體積和壓強之間的關系,還嘗試尋找各種元素的分類和排列順序關系。

國際單位制基本單位
長度 質量 時間 電流 熱力學溫度 物質的量 發光強度
千克 安培

開爾文摩爾坎德拉

安培的故事

  大家熟悉的電流強度單位–安培,是為了紀念在1775年1月22日出生于法國裡昂的物理學家安德烈·瑪麗·安培(Andre M. Ampere)而命名的。
  安培家境富裕,他父親因深受盧梭教育理論的影響,特別為他設立一個藏書豐富的私人圖書館,所以他從小就博覽群書。這些書不但讓他體會到生命崇高的一面,更激發起他對自然科學、數學和哲學的興趣。
  安培是個數學天才,年紀小小已學會數學的基本知識和幾何學;12歲就開始學習微積分;18歲時已能重復拉格朗日的《分析力學》中的某些計算。1799年他在裡昂擔任數學教師,并開始有系統地研究數學,后來更寫了機率幾率論的論文。
  安培智慧非凡,善于運用數學進行定量分析,他的學術地位也因而不斷提高。他被聘為多個學院的物理和數學分析教授,更被邀為英國皇家學會會員。
  安培對電磁學的發展可說是功不可沒。他不但創造了「電流」這個名詞,又將正電流動的方向定為電流的方向。1820年他根據奧斯特的發現的「電流的磁力效應」,進行了很多有關電流和磁鐵相互作用的實驗,得出幾個重要的結果:(一)兩個距離相近、強度相等、方向相反的電流對另一電流產生的作用力可以相互抵消;(二)在彎曲導線上的電流可被看成由許多小段的電流組成,它的作用就等于這些小段電流的矢量和;(三)當載流導線的長度和作用距離同時增加相同的倍數時,作用力將保持不變。經過一番定量的分析之后,他終于在1822年發現了安培定律,并在1826年推出兩電流之間的作用力的公式。安培在電磁學上杰出的成就是有目共睹的,當時許多物理學家都對他萬分敬佩。
  1836年安培在法國馬賽逝世,享年61歲。
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趣聞軼事

1.懷表變卵石

  安培思考科學問題專心致志,據說有一次,安培正慢慢地向他任教的學校走去,邊走邊思索著一個電學問題。經過塞納河的時候,他隨手揀起一塊鵝卵石裝進口袋。過一會兒,又從口袋裡掏出來扔到河裡。到學校后,他走進教室,習慣地掏懷表看時間,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,安培在街上散步,走著走著,想出了一個電學問題的算式,正為沒有地方運算而發愁。突然,追著馬車做題 享受思考快樂他見到面前有一塊“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,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.“電學中的牛頓”

  安培將他的研究綜合在《電動力學現象的數學理論》一書中,成為電磁學史上一部重要的經典論著。麥克斯韋稱贊安培的工作是“科學上最光輝的成就之一,還把安培譽為“電學中的牛頓”。
  安培還是發展測電技術的第一人,他用自動轉動的磁針制成測量電流的儀器,以后經過改進稱電流計。
  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,論述帶電導線的磁效應,因此我們稱他是電動力學的先創者,他是當之無愧的。

安培定則

  安培定則表示電流和電流激發磁場的磁感線方向間關系的定則,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繞方向。
  (2)環形電流的安培定則 讓右手彎曲的四指和環形電流的方向一致,那么伸直的大拇指所指的方向就是環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形電流中心軸線上磁感強度的方向。疊加起來就得到環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,環形電流的安培定則可由直線電流的安培定則導出,直線電流的安培定則對電荷作直線運動產生的磁場也適用,這時電流方向與正電荷運動方向相同,與負電荷運動方向相反。
  (3)通電螺線管磁場磁感線的分布
  用右手握住螺線管,讓彎曲的四指所指的方向與電流方向一致,那么大拇指所指的方向就是螺線管內部的磁感線的方向,也就是,大拇指指向通電螺線管的N極。

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。

安培力(Ampere’s force)

  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| B按右手螺旋定則確定,安培力的大小為F=BI|d|sina,其中a|d|B之間的夾角。磁場對任意載流導線的作用力是各電流元受力的矢量和。安培力公式是關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巨觀表現。

1、磁場對電流的作用

  用條形磁鐵可以在一定的距離內吸起較小質量的鐵塊,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
  垂直于磁場方向的通電直導線,受到磁場的作用力的大小眼導線中電流的大小有關,電流大,作用力大;電流小,作用力也小。
  (2)與通電導線在磁場中的長度有關
  垂直于磁場方向的通電直導線,受到的磁場的作用力的大小限通電導線在磁場中的長度有關,導線長、作用力大;導線短,作用力小。
  (3)與導線在磁場中的放置方向有關
  保持電流的大小及通電導線的長度不變,改變導線與磁場方向的夾角,當夾角為0°時,導線不動,即電流與磁場方向平行時不受安培力作用;當夾角增大到90°的過程中,導線擺角不斷增大,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、磁感應強度

  用L表示通電導線長度,I表示電流,保持電流和磁場方向垂直,通電導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:通電導線垂直置于磁場同一位置,B值保持不變;若改變通電導線的位置,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.把它叫做磁感應強度。
  定義:磁感應強度 B=F/IL
  單位:特斯拉,符號為T
  1T=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,磁感應強度大、磁場強.若磁感應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 量度磁感應強度時,導線長L應很短,電流近似處在勻強磁揚中。
  4、安培力的大小和方向
  根據磁感應強度的定義式,可得通電導線垂直磁場方向放置時所受的安培力大小為:B=F/IL

安培環路定律

  安培環路定律:磁感應場強度矢量沿任意閉合路徑一周的線積分等于真空磁導率乘以穿過閉合路徑所包圍面積的電流代數和。
  ∮L B*dl=μ0*∑IL為下標,B dl為矢量)
  電流和回路繞行方向構成右手螺旋關系的取正值,否則取負值。

安培獎

  巴黎科學院授獎。法國電氣公司于 1975年為紀念物理家安培(1775-1836)誕生200周年而設立,每年授獎一次,獎勵一位或幾位在純粹數學、套用數學或物理學領域中研究成果突出的法國科學家。電流的國際單位命名為安培。

2.電流單位

安培

  安培是電流的國際單位,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線,通以相等的恒定電流,當每米導線上所受作用力為2e-7N(2×10^(-7) N)時,各導線上的電流為1安培。
  比安培小的電流可以用毫安、微安等單位表示。
  1安培 = 1000毫安 (MA)
  1毫安 = 1000微安(
μ A)
  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,簡稱‘庫’)的電子,亦即提供一耗電量為 500mA 的電器使用一小時的電量。