【科學哪裡來 】安培右手定律

文/怪醫鳥博士 |2021.12.06
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科學哪裡來 安培右手定律 圖/怪醫鳥博士
科學哪裡來 安培右手定律 圖/怪醫鳥博士
科學哪裡來 安培右手定律 圖/怪醫鳥博士

文/怪醫鳥博士

厄斯特(Hans Orsted)「電流可以生磁」的驚人發現,很快傳遍了歐洲,吸引科學家們進一步的研究。其中最厲害的當屬法國數學天才安培(Andre Ampere),這位猛人在13歲時就寫了一篇論文「求圓錐形曲線長度的研究」,並發表在法國的科學會刊物上,他擅長用數學來驗證物理發現。

當時厄斯特已經發現電流引發的磁力方向垂直於電線,和重力的縱向力不一樣。安培進一步在短短時間內就歸納出「右手定則」:如果右手大拇指是電的方向,那麼電流引起的磁力線,將以其餘四指的方向成環形迴路(由大拇指方向看過去會是「逆時針方向」),並且提出了數學公式(安培定律)。

右手模擬 螺旋線圈



在當時的年代從公式可以知道,磁力跟電流量大小成正比。安培又進一步發現兩條平行電線的電流方向一樣時,產生的磁力會相吸,反之則相斥;兩者之間的作用力和距離的平方成反比。

那如果電線不是直線,而是螺旋狀線圈呢?安培的右手,一樣解決了這個疑問。這時右手四指模擬線圈方向,大拇指就會指向N極。

這安培為何這麼厲害呢?他的父親是法官,家境富裕而且重視教育,小安培從小閱讀的不是童話故事──當時的百科全書,他是自A冊從頭讀起。所以小安培多方涉獵、興趣廣泛,後來對數學產生濃厚的興趣,一路研究而成為學者。

帶電微粒 移動生磁



但安培並非一帆風順,法國大革命時,擔任法官的父親被處死,安培悲痛不已,所幸後來認識的夫人,撫慰了他的心靈;但沒多久夫人卻又病死,安培再受打擊,而安培的第二段婚姻卻不幸福,經歷了這些不幸,安培曾極度放縱自己,所幸最後安培從宗教中找回了迷失的自己,並適時地投入了厄斯特剛發現的電磁學現象。

安培的「電流」概念是劃時代的貢獻,他還提出了「分子電流」的概念,認為電線中有帶電荷的微小粒子,就是這些電荷的移動,造成了電流;電流產生了磁場,所以磁力現象也是這些微小粒子運動所造成的。

從此電與磁之間的關係,被完全解開,安培又提出了電動力學,被後人譽為「電學中的牛頓」,電流單位「安培」更是以他為名,以彰顯他的卓越貢獻!

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