安培定律：奠定现代电磁学的理论基础

　　当今社会，人们的生活、工作、科学技术活动都离不开电。随着科学技术的快速发展，某些与电相关的研究内容逐渐独立，形成专门的学科，如电子学、电工学等。其实，电还有一个孪生“兄弟”——磁。许多电和磁连在一起的词汇，如电磁铁、电磁炉、电磁波、电磁场等，表明电与磁联系非常紧密。那它们之间究竟有怎样的关系呢？要回答这个问题，首先要从电的强度谈起来。因为历史上很长一段时间里，电学和在磁学的研究一直彼此独立地进行着。

　　从18世纪30年代起，电和磁之间相互联系的现象便引起某些科学家的注意。1751年，美国科学家富兰克林在做莱顿瓶放电的实验时，发现电使焊条、钢针磁化或退磁。由于各种原因，富兰克林既未作过系统的研究，也没想到与电流之间有何联系。1819年冬天，丹麦物理学家奥斯特在哥本哈根大学讲授电学、伽伐尼电流和磁学的课程时，进行了电流对磁针效应的第一批实验。通过实验，他发现电流对磁极的作用力是一种旋转力，对中心力观念的有力冲击。奥斯特发现的电流磁效应揭开了把电学和磁学联系起来的电磁学新篇章，奠定了近现代电磁学的实验基础。

　　电流对磁针效应的实验

　　奥斯特的发现使整个科学界都为之震惊，因为长期以来所信奉的电和磁没有内在联系的信条崩溃了。这个发现开启了一扇通向新的研究领域的大门，导致了进一步探索的激流。在这股激流中，有一个法国科学家敏锐地感觉到机会来了。长期从事物理研究的科学家认识到磁现象的本质是电流 ，并把涉及电流、磁体的各种相互作用归结为电流之间的相互作用。1820年9月25日，这位勤奋的科学家向法国科学院报告了关于两条平行载流导线之间相互作用的发现；证明了同向电流相互吸引，反向电流相互排斥。法国科学院表示收到这份报告，并希望他抓紧时间得出相关理论结果。从当年 10 月开始，他像科学家牛顿把质量分解成质量元一样，把电流分成无限多电流元，并用四个精巧的实验来探讨电流元之间相互作用的性质。

　　当年12月4日，他在法国科学院的会议上报告了电流元相互作用的定律，即（一）两个距离相近、强度相等、方向相反的电流对另一电流产生的作用力可以相互抵消；（二）在弯曲导线上的电流可被看成由许多小段的电流组成，它的作用就等于这些小段电流的矢量和；（三）当载流导线的长度和作用距离同时增加相同的倍数时，作用力将保持不变。他进一步报告，可以通过弯曲的右手清晰表示出电流和电流激发磁场的磁感线方向间关系：（一）直线电流的安培定则用右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致，那么弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。（二）环形电流的安培定则让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致，那么伸直的大拇指所指的方向就是环形电流中心轴线上磁感线的方向。