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关子安培的分子流假说

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关子安培的分子流假说

既然是"假说",是不是科学家仍未确认它是否正确?那么我们能否用它解决问题?

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  • 2005-01-18 17:57:48
      分子电流假设 
      这样,安培就更加坚定地认为,电与磁的关系比原来想象的要密切得多,即磁并不是与电分开的孤立现象,而是电的多种特性的一个方面。实验中,安培还发现绕成螺旋的导线的磁效应完全像永久磁铁。实验结果支持了安培的环电流假说,但是又产生了新的问题:永久磁铁中的电流在什么地方?实际上只有两种可能性:或者电流沿着整个磁铁的轴作环形运动,或者电流沿着组成磁铁的每个微粒做小得多的环形运动。
      安培假设电流是沿着磁铁的各个分子流动的,在1821年1月提出了著名的分子电流假设,他认为物体内部每个分子的元电流形成一个小磁体,以此作为物体宏观磁性形成的内在根据;所谓磁化一个磁体,就是利用外界的作用促使所有的分子小磁体趋向于沿同一方向排列,这就是安培关于磁的本性的分子电流假说。
         分子电流假说需要用实验加以证明,安培1821年的实验就是为了这个目的设计的。实验装置的设计受到阿拉果的一个磁化实验的启发。阿拉果曾经把铜线绕成螺旋状,在线圈的中心悬挂一根铁针。当他把螺旋形的导线连接到电池上时,产生的环形电流磁化了线圈内的铁针。
      因此,如果安培的理论是正确的,那么螺旋导线里的环形电流就会使铁针里产生环形电流。但是,电流是沿着铁针的轴向运动呢?还是沿着铁针的单个分子运动?安培决定要找出问题的答案。于是,他把一块薄铜片弯成环形,取代阿拉果所用的铁针,悬挂在线圈内,这就是文章开始介绍的1821年的实验装置。
      安培推想,如果螺旋导线中的环形电流使阿拉果的铁针中产生了沿轴向的电流,那么类似的电流将会产生沿薄铜片流动的环形电流,使薄铜片的性质暂时像磁铁。为了检验这种电流,他在线圈上有电流流过时将一根磁棒靠近铜环。实验结果正如安培所预料的那样,铜环没有发生偏转。
      安培公布了这一实验结果,把它作为分子电流假说的有利证据。   与真理擦肩而过   1821年,安培的分子电流假说受到了公开的怀疑,为了维护自己的理论,安培进行了深入的思考,到1822年,安培已经对自己的分子电流假说坚信不疑,他重做铜环和线圈实验,是为了给他的分子电流假说提供更有力的证据。
      此时安培已经有了先入为主的观点。他认为,即使使用了磁性更强的马蹄形磁铁,铜环也会像1821年一样,不会发生偏转。他将磁棒换成了磁性更强的马蹄形磁铁,实验中,电流通过线圈之前,他就将磁铁靠近铜环,此时没有观察到铜环的偏转;这时接通线圈的电源,线圈中的电流从无到有,这个变化的电流就在铜环中产生了瞬时的感生电流,铜环与磁铁发生相互作用,因此,铜环发生短时间的偏转,然后回到最初的位置。
      这个现象是安培意料之外的。事实上,安培已在无意中发现了电磁感应产生电流现象。当时,安培只想用分子电流来解释实验现象,他不想去确定电流的方向,他忽视铜环这一短时间的偏转,他在实验报告中所强调的是,铜环位置在实验中长时间不偏转。他没有思考研究发生铜环偏转的条件,也就没有能够认识到感生电流的瞬时性,因此,他错过了真正发现电磁感应的机遇。
         被自己的理论所囚禁   科学史家认为,安培未能发现电磁感应的原因是因为安培把他的分子电流理论看得极为重要,他完全被自己的理论囚禁起来了,无论在1822年的实验中观察什么现象,他都会把他解释为分子电流。从当时电学研究的历史情况看,对稳恒电流之间的相互作用,安培作了最深入的研究,从稳恒电流之间的作用可研究变化电流之间的相互作用,从而引向电磁感应的发现。
      而理论的局限,使安培失去了这一领域的领先地位,法国的电学研究热潮也很快降温。电磁学的研究热潮转向英国,经过法拉第、W·汤姆孙和麦克斯韦等人的工作建立了电磁场理论。   英国科学家法拉第努力探索电与磁的联系,寻找让磁生电的途径,他虽然经历了多次失败,但始终不放弃自己的追求,经过10年探索终于在1831年发现了电磁感应。
      但是,法拉第发现的突破口并不是磁铁对线圈的作用,而是两个线圈之间的感应。对比安培和法拉第的研究工作,我们会发现,他们提出的科学研究问题不同,研究的目的不同,同样的实验现象对他们具有不同的意义,用磁产生电流正是法拉第寻找的现象和追求的目标。   安培的电磁学研究取得了丰富的成果,他对科学新发现十分敏感,具有高超的数学才能,深刻的物理思想,敢于大胆提出科学假设,并努力发展完善,这些都是他成功的原因。
      但是,他又被自己的科学假说所限制,由于先入为主的观念,影响了科学发现的取得,安培的失误再一次告诉后来人,如果错误地将新现象纳入已有的旧理论,就不能意识到新现象的重大价值,错过科学发现的机遇。对实验的解释恰恰是理论的功能,科学中包含着理论和实验的相互关系,从这一点来说,实验中是渗透着理论的,理论会影响实验的发现。
      突破已有观念的束缚,对于科学创造是十分重要的。造成安培的失误的另一个原因是,19世纪前半叶,在电磁现象的研究中法国学者普遍信奉超距作用,忽视带电物体周围空间的变化,忽视电磁作用的传播过程,这也是导致法国电磁学研究走向低潮,失去领先地位的原因之一。
      法国当时的一批具有很高数学水平,良好研究基础的学者,脱离了达到电磁学理论发展的主流和前沿,确实是十分遗憾的。 。

    有***

    2005-01-18 17:57:48

其他答案

    2005-01-25 13:47:47
  • 法国学者安培认为,在原子,分子等物质微粒内部,存在着一种环形电流,即分子电流,分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体,它的两侧相当于两个磁极.安培电流假说能够解释一些磁现象.一根铁棒,在未被磁化的时候,内部各分子的电流的取向是杂乱无章的,它们的磁场相互抵消对外界不显磁性.当铁棒受到外界磁场作用时,各分子的电流取向变得大致相同,铁棒被磁化,形成磁极.安培电流假说使我们认识到:磁铁的磁场与电流的磁场一样,都是由电荷的运动产生的.即反映了磁现象的电本质.

    一***

    2005-01-25 13:47:47

  • 2005-01-19 17:30:04
  • 这就是物理啊,加上了物理学家的一些合理假设的。

    h***

    2005-01-19 17:30:04

  • 2005-01-18 22:06:46
  • 以目前的科技水平来说认为是正确的,经历了实践的检验,可以用来解决实际问题!

    c***

    2005-01-18 22:06:46

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