電流的磁效應(通電會產生磁):奧斯特發現:任何通有電流的導線，都可以在其周圍產生磁場的現象，稱為電流的磁效應.

非磁性金屬通以電流，卻可產生磁場，其效果與磁鐵建立的磁場相同.

通有電流的長直導線周圍產生的磁場.

在通電流的長直導線周圍，會有磁場產生，其磁感線的形狀為以導線為圓心一封閉的同心圓，且磁場的方向與電流的方向互相垂直.

用右手握住導線，大拇指指向電流的方向(所以必須是直流電，電流的方向，在導線中是由正極流到負極)，其余四指所指的方向，即為磁力線的方向或磁針N極所受磁力的方向。

以右手握住線圈，四指指向導線上電流的方向，則大拇指所指即為磁力線方向。

H(高斯)=2I(安培)/10r(公分)<;==長直導線

I:系指導線上的總電流，可借著增加線圈的匝數來提高導線上的總電流。

r:為與導線間的垂直距離。

*注:地球磁場約0.2高斯。

螺管線圈:管面半徑a，管長L，線圈總匝數N，距端面為X的P點

a.空心:X點之磁場

b.若在螺線管內塞滿磁鐵性物質，除了原有空心線圈所產生的磁場外，另外還得加上這些物質磁化后所造的磁場，即總磁場強度(B)應為

B=H+4πM=H+4πXH=(1+4πX)H=μH

X:導磁M:磁化強度H:空心線圈之磁場

由上式可知塞有磁性物質的螺線管，其所產生的磁場強度為空心線圈的M倍。一般鐵磁性物質的μ值在數百到數萬之間。

丹麥物理學家漢斯·奧斯特(H.C.Oersted，1777-1851)就是其中的一位。他是康德哲學思想的信奉者，深受康德等人關于各種自然力相互轉化的哲學思想的影響，奧斯特堅信客觀世界的各種力具有統一性，并開始對電、磁的統一性的研究。1751年富蘭克林用萊頓瓶放電的辦法可使鋼針磁化，這對奧斯特啟發很大，他認識到電向磁轉化不是可能不可能的問題，而是如何實現的問題，電與磁轉化的條件才是問題的關鍵。開始奧斯特根據電流通過直徑較小的導線會發熱的現象推測:如果通電導線的直徑進一步縮小那么導線就會發光如果直徑進一步縮小到一定程度，就會產生磁效應。但奧斯特沿著這條路子并未能發現電向磁的轉化現象。奧斯特沒有因此灰心，仍在不斷實驗，不斷思索，他分析了以往實驗都是在電流方向上尋找

??電流磁效應

電流的磁效應，結果都失效了，莫非電流對磁體的作用根本不是縱向的，而是一種橫向力，于是奧斯特繼續進行新的探索。1820年4月的一天晚上，奧斯特在為精通哲學及具備相當物理知識的學者講課時，突然來了"靈感"，在講課結束時說:"讓我把通電導線與磁針平行放置來試試看!"于是，他在一個小伽伐尼電池的兩極之間接上一根很細的鉑絲，在鉑絲正下方放置一枚磁針，然后接通電源，小磁針微微地跳動，轉到與鉑絲垂直的方向。小磁針的擺動，對聽課的聽眾來說并沒什么，但對奧斯特來說實在太重要了，多年來盼望出現的現象，終于看到了，當時簡直使他愣住，他又改變電流方向，發現小磁針向相反方向偏轉，說明電流方向與磁針的轉動之間有某種聯系。

奧斯特為了進一步弄清楚電流對磁針的作用，于1820年4月到7月，費了三個月的時間，做了六十多個實驗，他把磁針放在導線的上方、下方，考察了電流對磁針作用的方向;把磁針放在距導線不同距離，考察電流對磁針作用的強弱;把玻璃、金屬、木頭、石頭、瓦片、松脂，水等放在磁針與導線之間，考察電流對磁針的影響;……。于1820年7月21日發表了題為《關于磁針上電流碰撞的實驗》的論文，這篇論文僅用四頁紙，十分簡潔地報告了他的實驗，向科學界宣布了電流的磁效應。1820年7月21日作為一個劃時代的日子載入史冊，它揭開了電磁學的序幕，標志著電磁學時代的到來。

奧斯特當時把電流對磁體的作用稱為"電流碰撞"，他總結出了兩個特點:一是電流碰撞存在于載流導線的周圍;二是電流碰撞"沿著螺紋方向垂直于導線的螺紋線傳播"。奧斯特實驗證實了電流所產生的磁力的橫向作用，他的廿年前的信念，終于靠自己的實驗證實了。

有人說奧斯特的電流磁效應是"偶然地發現了磁針轉動"，當然也不無道理，但是法國的巴斯德說得好:"在觀察的領域中，機遇只偏愛那種有準備的頭腦。"

奧斯特的發現轟動了整個歐洲，對法國學術界的震動尤大，法國物理學家阿拉果在瑞士聽到了奧斯待發現電流磁效應的消息，十分敏銳地感到這一成果的重要性，迅即于1820年9月初從瑞士趕回法國。9月11日即向法國科學院報告了奧斯特的這一最新發現，他詳細地向科學院的同事們描述了電流磁效應的實驗。阿拉果的報告，在法國科學家中引起了很大反響。當時，以科學上極為敏感、最能接受他人成果而著稱的安培(A.M.Ampere，1775-1836)對此作出了異乎尋常的反應，他于第二天就重復了奧斯特的實驗，并加以發展，在一周內于9月18日向法國科學院報告了第一篇論文，闡述了他重復做的電流對磁針的實驗，并提出了圓形電流產生磁性的可能性。安培在這個實驗中發現磁針轉動的方向與電流方向的關系服從右手定則，即是后人稱它為"安培右手定則"。

此后安培又創造性地發展了實驗內容，研究了電流對電流的作用，這比奧斯特實驗大大前進了一步。9月25日他又向法國科學院提出了第二篇論文，闡述了他用實驗證明了兩平行載流導線，當電流方向相同時相互吸引，當電流方向相反時相互排斥。之后安培又用各種形狀的曲線載流導線，研究他們之間的相互作用，并于10月9日提出了第三篇論文。

在這以后安培又花了兩、三個月的時間集中力量研究電流之間的相互作用。安培以極精巧的實驗和相當高超的數學技巧結合起來，做了四個實驗。

第一個實驗，安培用一無定向秤檢驗對折通電導線有沒有作用力，結果是否定的，從而證明當電流反向時，它產生的作用也相反。

第二個實驗，安培仍用一無定向秤檢驗一對折通電導線，只是這時對折導線的另一臂繞成螺旋線，結果也是否定的，從而證明，電流元具有矢量性質，即許多電流元的合作用等于各單個電流元所產生的作用的矢量和。

第三個實驗，安培設計了一個裝置，同一端固定于圓心的絕緣柄固連一圓弧形導體，再將圓弧形導線架在兩個通電的水銀槽上.然而用各種通電線圈對它作用，結果卻不能使圓弧形導體沿其電流方向運動。從而證明，作用在電流元上的力是與它垂直的。

第四個實驗，安培用1.2、3三個相同的線圈，這三個線圈的線度之比與三線圈間距之比一致，通電后發現:1、3線圈對2線圈的合作用為零。從而證明，各電流強度和相互作用距離增加同樣倍數時，作用力不變。

安培提出了一個假設是兩電流元之間的相互作用力沿著它們的連線，在此基礎上，安培總結得出兩電流元之間的作用力與距離平方成反比的公式，這就是著名的安培定律。安培于同年12月4日向法國科學院報告了這個極為重要的成果。

為了解釋奧斯特效應，安培把磁的本質簡化為電流，認為磁體有一種繞磁軸旋進的電流，磁體中的電流與導體中的電流相互作用便導致了磁體的轉動。這在某種意義上起到了用電流相互作用力來統一解釋各種電磁現象的效果。

但菲涅耳對安培的磁體電流提出了質疑，他認為磁體中既然有電流，磁體就應當有明顯的溫升現象，但實際上無法測量出磁體的自發放熱。在這種情況下，安培又提出了著名的分子電流假設:磁性物質中每個分子都有一微觀電流，每個分子的圓電流形成一個小磁體。在磁性物質中，這些電流沿磁軸方向規律地排列，從而顯現一種繞磁軸旋轉的電流，如同螺線管電流一樣。1827年安培發表了《電動力學現象的理論》.將其電動力學的數學理論牢固地建立在分子電流假設的基礎上。

在安培得出電流元相互作用公式之前，法國科學家畢奧(J.B.Biot，1774-1862)和薩伐爾(F.Savart，1791-1841)通過實驗得到了載流長直導線對磁極的作用反比于距離r的結果，后來法國數學家拉普拉斯(P.S.Laplace，1749-1827)用絕妙的數學分析，幫他們把實驗結果提高到理論高度，得出了畢奧-薩伐爾-拉普拉斯定律(簡稱畢-薩-拉定律)給出了電流元所產生的磁場強度的公式，闡明電流元在空間某點所產生的磁場強度的大小正比于電流元的大小，反比于電流元到該點距離的平方，磁場強度的方向按右手螺旋法則確定，垂直于電流元到場點的距離。

奧斯特的發現揭示了長期以來認為性質不同的電現象與磁現象之間的聯系，電磁學立即進入了一個嶄新的發展時期，法拉第后來評價這一發現時說:"它猛然打開了一個科學領域的大門，那里過去是一片漆黑，如今充滿光明。"人們為了紀念這位博學多才的科學家，從1934年起用"奧斯特"的名字命名磁場強度的單位。

從1820年7月奧斯特發表電流的磁效應到12月安培提出安培定律，這期間僅僅經歷了四個多月時間。但電磁學卻經歷了從現象的總結到理論的歸納這一大飛躍，從而開創了電動力學的理論。這些成就的取得反映了當時物理學界的杰出人物的思想敏捷與高超的數學水平，也反映了物理學家們鍥而不舍的科學鉆研精神。

1731年，一名英國商人發現，雷電過后，他的一箱刀叉竟然有了磁性。1751年，富蘭克林發現萊頓瓶放電可使縫衣針磁化。

因磁通量變化產生感應電動勢的現象。1820年H.C.奧斯特發現電流磁效應后，許多物理學家便試圖尋找它的逆效應，提出了磁能否產生電，磁能否對電作用的問題，1822年D.F.J.阿喇戈和 A.von洪堡在測量地磁強度時，偶然發現金屬對附近磁針的振蕩有阻尼作用。1824年，阿喇戈根據這個現象做了銅盤實驗，發現轉動的銅盤會帶動上方自由懸掛的磁針旋轉，但磁針的旋轉與銅盤不同步，稍滯后。電磁阻尼和電磁驅動是最早發現的電磁感應現象，但由于沒有直接表現為感應電流，當時未能予以說明。 1831年8月，M.法拉第在軟鐵環兩側分別繞兩個線圈 ，其一為閉合回路，在導線下端附近平行放置一磁針，另一與 電池組相連，接開關，形成有電源的閉合回路。實驗發現 ，合上開關，磁針偏轉；切斷開關，磁針反向偏轉，這表明在無電池組的線圈中出現了感應電流。法拉第立即意識到，這是一種非恒定的暫態效應。緊接著他做了幾十個實驗，把產生感應電流的情形概括為 5 類 ：變化的電流 ， 變化的磁場，運動的恒定電流，運動的磁鐵，在磁場中運動的導體，并把 這些現象正式定名為電磁感應。進而，法拉第發現，在相同條件下不同金屬導體回路中產生的感應電流與導體的導電能力成正比，他由此認識到，感應電流是由與導體性質無關的感應電動勢產生的，即使沒有回路沒有感應電流，感應電動勢依然存在。

后來，給出了確定感應電流方向的楞次定律以及描述電 磁感應定量規律的法拉第電磁感應定律。并按產生原因的不同，把感應電動勢分為動生電動勢和感生電動勢兩種，前者起源于洛倫茲力，后者起源于變化磁場產生的有旋電場。電磁感應現象是電磁學中最重大的發現之一，它顯示了電、磁現象之間的相互聯系和轉化，對其本質的深入研究所 揭示的電、磁場之間的聯系，對麥克斯韋電磁場理論的建立具有重大意義。電磁感應現象在電工技術、電子技術以及電磁測量等方面都有廣泛的應用。

這就是法拉第第一次成功地觀察到電磁感應現象的生動記錄。從法拉第日記中可以看到，電磁感應(由磁產生電)的發現是他意料之中的事，使他感到意外的是電磁感應竟是一種短暫效應，而奧斯特發現的電流磁效應卻是一種穩定效應，在他的思想中，電磁感應似乎也應當是一種穩定效應，所以在發現電磁感應是短暫效應后，他在日記中就突出地記錄了這一點。

法拉第在圓環實驗的基礎上，進一步提出了兩個極有見地的問題:第一，圓鐵環能不能不要，沒有它能否仍有感應效應?第二，不用A邊線圈，而用磁鐵相對于B邊線圈運動，B邊線圈內是否仍有感應效應產生?法拉第帶著這些問題在以后的十天中又連續地做了許多實驗。其中有一個是這樣的:法拉第"把長為203碼(約為186米)的用紗布包起來的銅導線繞在很寬的木線筒上，再在原繞組線圈上絕緣地繞上同樣長度的紗包銅線，將一個繞組與電流計連接，另一個繞組與100對金屬板組成的電池組連接。發現當電健接通和斷開的曝間，電流計指針擺動……;電鍍合上后，發現導線灼熱，但電流計指針不偏轉"。

9月24日，法拉第在兩條磁棒的N、S極中間放上一繞有線圈的圓鐵棒，線圈與一電流計連接，他發現當圓鐵棒脫離或接近兩極的瞬間，電流計的指針就會偏轉。

10月17日法拉第又發現另一種形式的電磁感應現象。他用一線圈與電流計相連接，然后將一永久磁鐵迅速插入與拔出線圈.發現電流計指針也會偏轉。

l0月28日法拉第還進行了最早的發電機實驗。他把直徑為12英寸，厚為1/5英寸的銅盤裝在水平的黃銅軸上，又將兩條長為6-7英寸，寬約1英寸，厚約1/2英寸的小磁鐵相對放置在銅盤邊緣，見圖所示，他用另一電流計的兩個接線柱上引出兩個碳刷(圖中未畫出)。實驗時讓銅盤飛快旋轉，同時把兩個電刷分別接觸于銅盤的不同位置，以確定產生感應電流的最佳位置，經過反復試驗，他發現由盤心O到磁極所對的銅盤邊緣可以產生最大的感應電流，這臺實驗裝置實際上是一臺直流發電機--人類歷史上第一臺發電機。