电流与磁效应：安培定则与分子电流解析

1.电流的磁效应实验

长期以来，磁现象与电现象是被分别进行研究的，许多科学家都认为电与磁没有联系，连大科学家库仑也曾这样断言。1731年，一名英国商人曾发现，雷电过后，他的一箱刀叉竟然有了磁性。1820年4月，奥斯特用实验发现了通电导线周围存在磁场。

在如图4-11所示的实验中，当开关合上时，小磁针发生了偏转。

通电导体的周围存在着磁场，这种现象称为电流的磁效应。

实训与思考5

◆按图4-11所示连接好电路，设法让小磁针上方的导线拉直、挂空，以便观察。

你观察到了什么？

◆把上述电路电池的正、负极互换，观察现象。

你观察到了什么？

你得出什么结论？

图4-11 电流的磁效应实验

2.安培定则

继奥斯特实验后的几个月里，法国科学家安培用大量的实验得出了通电导体周围磁场方向的判断方法，即安培定则，也称右手螺旋定则。

安培定则一（用于通电直导线）：用右手握住通电直导线，让大拇指指向电流方向，那么，四指的指向就是磁感线的环绕方向，如图4-12所示。可见，通电直导线的磁场是一系列同心圆。

安培定则二（用于通电螺线管）：用右手握住通电螺线管，使四指弯曲的方向与电流方向一致，那么大拇指所指的那一端就是通电螺线管的N极，如图4-13所示。可见，通电螺线管的磁场与条形磁铁的磁场相似。

对于通电金属环，可以将它视作一匝的线圈，利用安培定则二来判断其磁场方向自然就不困难了，如图4-14所示。

(www.xing528.com)

图4-12 安培定则一

图4-13 安培定则二

图4-14 通电金属环的磁场

3.分子电流假说

安培还提出了著名的分子电流假说：安培认为构成磁体的分子内部存在一种环形电流，称为分子电流。由于分子电流的存在，每个分子就成了一个小磁体，如图4-15所示。安培的分子电流假说揭示了磁现象的电本质，即磁场是因电荷的运动所致。

图4-15 分子电流假说

实训与思考6

◆取带有螺线管的有机玻璃板等按图4-16所示接好电路，在玻璃板上撒上铁屑，放上若干个小磁针，合上开关后观察通电螺线管的磁场及方向。

◆观察到的方向与用安培定则二判定的方向是否一致？

◆绘制通电螺线管磁场的磁感线。

你能得出什么结论？____

◆想一想：条形磁铁的磁感线。

图4-16 磁感线实验