基本介紹
- 中文名：安培電流
- 外文名：ampere’s electric current
- 領域：物理
- 別稱：分子電流
- 提出者：安培
- 提出時間：1821年
概念表述,詳細介紹,磁場強度,磁感應強度,人物簡介——安培,
概念表述
安培電流是關於物質磁性本質的假說。由安培於1821年提出。他觀察到通電螺線管有象磁體一樣的作用，認為一切磁現象的根源是電流的存在。磁性物質的分子中存在著迴路電流，稱為分子電流，分子電流相當於基元磁體。物質的磁性就決定於物質中分子電流對外界的磁效應的總和。分子電流與導線中通過的巨觀電流是有本質區別的，安培的假說把永磁體產生的磁場與巨觀電荷運動產生的磁場統一了起來。安培的假說與現代對物質磁性的理解是相當符合的，所以到目前為止，仍被採用。根據安培假說，基元磁體兩個磁極對應於圓形電流的兩個面，顯然這兩個面是不能單獨存在的，由此很容易解釋磁體的N、S兩極不能單獨存在的原因。
詳細介紹
安培認為在原子、分子等物質微粒的內部，存在著一種環形電流——分子電流，使每個微粒成為微小的磁體，分子的兩側相當於兩個磁極.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。當外界磁場作用後，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。
磁場強度和磁感應強度均為表征磁場性質（即磁場強弱和方向）的兩個物理量。由於磁場是電流或者說運動電荷引起的，而磁介質（除超導體以外不存在磁絕緣的概念，故一切物質均為磁介質）在磁場中發生的磁化對源磁場也有影響（場的迭加原理）。因此，磁場的強弱可以有兩種表示方法：
在充滿均勻磁介質的情況下，若包括介質因磁化而產生的磁場在內時，用磁感應強度B表示，其單位為特斯拉T，是一個基本物理量；單獨由電流或者運動電荷所引起的磁場（不包括介質磁化而產生的磁場時）則用磁場強度H表示，其單位為A/m，是一個輔助物理量。
具體的，B決定了運動電荷所受到的洛侖茲力，因而，B的概念叫H更形象一些。在工程中，B也被稱作磁通密度（單位Wb/m2）。在各向同性的磁介質中，B與H的比值即介質的絕對磁導率μ,單位為亨/米(H/m)。
磁場強度
磁感應強度
表征磁場強弱程度和磁場方向的物理量。又稱磁通密度。設磁場中某點有正電荷q，它的速度是v，磁場對它的作用力是F;改變速度v的方向但維持其量值不變，直到力的量值F為最大;定義該點的磁感應強度B的量值為B=F/qv，B的方向為F×v的方向。在國際單位制(SI)中，磁感應強度的單位是特[斯拉] (T);也有用高斯(Gs)作單位的。測量磁感應強度的常見方法，有基於感應電動勢效應的探測線圈法和基於霍耳效應的霍耳片法等。
磁感應線為了形象地描繪磁場，可畫出磁感應(強度)線的分布圖。在這種人為的有方向的磁感應線上，規定任一點的切線方向是該點的磁感應強度的方向。對於定性分析，所畫磁感應線的根數可隨意選定。如果還要求磁感應線能反映磁場強弱，可令垂直於磁場方向的單位截面積內穿過的磁感應線的根數，正比於該處的B值，從而磁感應線密度較大的地方，磁感應強度較大，即磁場較強。磁感應線通常是環繞電流的閉合曲線。圖示為載流螺線管的磁感應線分布圖。
磁場對運動電荷的作用力具有速度v的電荷q位於磁感應強度為B的位置時，電荷受到的力稱為洛倫茲力，按下式計算：
此式包含了B的定義。
磁場對載流導線的作用力長度是l的導線中通有電流I，當它置於磁感應強度是B的均勻磁場中時，導線受力F為：
當導線的方向與B的方向垂直時，力F的量值最大。此時，B、l和F三者互相垂直，可用左手定則描述為：伸開左手，讓磁感應線垂直進入手心，使合攏的四個手指指向電流的方向，則與四指相垂直的大拇指所指方向，就是載流導線所受磁場力的方向。
人物簡介——安培
法國物理學家、電動力學的創始人。1775年1月22日生於法國里昂一個富商家庭。1802年在布爾讓-布雷斯中央學校任物理學和化學教授。1805年定居巴黎，擔任法蘭西學院的物理學教授。1808年被任命為新建的大學聯合組織的總監事，此後一直擔任此職，1809年被聘為多種工藝學院數學分析教授。1814年被選為法國科學院院士。1818年擔任巴黎大學總督學。1827年被選為英國皇家學會會員，他還是柏林科學院和斯德哥爾摩科學院院士。1836年6月10日逝世於馬賽。
安培最主要的貢獻是對電磁作用的研究。1820年9月，奧斯特發現電流的磁效應的訊息傳到巴黎，以極其敏感，善於接受新成果而著稱的安培對此作出了異乎尋常的積極反應。兩周后 (9月18日)，安培報告了他的實驗結果; 通電線圈與磁鐵具有相同的磁場，9月 25 日又報告了一個實驗結果; 兩根平行的通電導線之間存在相互吸引(通電方向相同) 或相互排斥 (通電方向相反) 的作用力，並討論了兩個線圈之間的吸引和排斥作用。1822年正式公布了他推導出的通電導體之間相互磁作用力的公式，稱為安培力公式。另外，安培發現了電流與其產生的磁場的方向關係，稱為安培定則，還總結出了安培環路定律，為了揭示電、磁之間相互關係的本質，安培於1825年提出了很重要的分子電流假說： 在磁體的微粒中存在著很小的無阻抗的環形電流或分子電流，如它們按相同的方向順序排列，物體在巨觀上表現出磁性; 如它們的排列呈無序狀態，則物體巨觀上不顯出磁性。這一假說成功地解釋了物質的磁現象。安培還通過對比靜力學和動力學的研究對象及其名稱，把電磁學分為兩個部分： 靜電學和電動力學，磁學被視為電動力學的一個分支。安培的工作結束了磁是一種特殊物質的觀點，使電磁學開始走上全面發展的道路。
安培的研究領域是廣泛的。他14歲時就以極大的興趣讀完了吉德羅和達拉姆主編的20卷《百科全書》，並顯示出了非凡的數學天賦。1799年開始系統地研究數字，曾研究過機率論和積分偏微分方程。1814年推導出阿伏伽德羅定律(比阿伏伽德羅晚3年)。在電磁理論基礎上曾提出過電極的構想。
安培的主要著作有《電磁學說》、《無電流說》，晚年有《人類知識自然分類的分析說明》這一巨著。為了紀念安培在電磁學上的貢獻，他的名字被定為國際單位制中的電流單位。
