電生磁知識預習

電現象和磁現象有許多相似的地方：（1）帶電體可以吸引輕小物體；磁體可以吸引鐵類物質.（2）電荷只有正電荷和負電荷兩種；磁體只有南極和北極兩極.（3）同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引；同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引.

在19世紀初，科學家們開始猜想，電和磁之間一定存在著相互聯系，并進行了長期的探索，丹麥物理學家奧斯特就是其中的一位.

1820年4月的一天，奧斯特在講課結束收拾實驗器材時突然發現：當電池與鉑絲相連時，靠近鉑絲的小磁針擺動了.這一不顯眼的現象沒有引起聽眾的注意，而奧斯特卻非常興奮.在接連三個月深入的研究后，7月21日他宣布了實驗情況.

如下頁圖1所示，在一個電池的兩極之間接上一根很細的鉑絲，鉑絲沿南北方向放置，在鉑絲正下方與鉑絲平行放置一枚磁針.接通電源，發現磁針轉到與鉑絲垂直的方向.切斷電流時，磁針又回到原位.改變電流方向，磁針向相反方向偏轉.以上實驗說明磁針的轉動與電流有關.奧斯特實驗第一次揭示了電和磁兩大自然現象間的必然聯系，為統一的電磁學的建立奠定了基礎.

我們知道，任何情況下都不允許不經過用電器而把電源的兩端直接連在一起！為什么本實驗使用了任何情況下都不能使用的電源短路呢？實際上，由于地磁場的存在，要使實驗效果比較明顯，導線中必須要有5 A～10 A的電流，這樣強大的電流一般只能采取觸接電池兩極引起短路來獲得.電池短路會損壞電源，所以實驗中觸接電池的時間必須盡可能短，也一定只能用一次性的干電池.這樣做僅僅是為了獲得短暫的強大電流而采取的一種變通辦法，我們絕不能因此認為可以將電源的兩端直接用導線連在一起！

做完這個實驗，你會不會還產生這樣的疑問：（1）通電直導線的上方有沒有磁場？（2）與導線在同一水平面內的各點是否有磁場？

將鉑絲移到小磁針的下方，重復上述實驗，發現小磁針偏轉，說明通電導線的上、下方都有磁場.將導線與磁針放在同一水平面上，且導線與磁針平行，重復圖1所示實驗，小磁針不偏轉.難道通電導線周圍有的地方有磁場，有的地方沒有磁場？由于小磁針只能在水平面內轉動，它是不是不能指示疑問（2）中的磁場方向？如果我們將導線和小磁針按圖2所示放置，你能設法探究這一問題嗎？

責任編輯程哲