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安培|

安培

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——电学领域的牛顿

安德烈-玛丽·安培(André-Marie Ampère,1775年1月20日-1836年6月10日)是法国物理学家、数学家,经典电磁学的创始人之一。从小就沉浸在图书馆里,博览群书,奠定成名的理论基础。安培的一生对电磁学的贡献非常大。为了纪念他,国际单位制中电流的单位“安培”以他的姓氏命名。麦克斯韦把安培誉为“电学中的牛顿”,今天我们所使用的校园一卡通、微波炉、手机、蓝牙技术、磁悬浮列车等等都应用了电磁学知识,安培以他的科学发现改变着现代人的生活……

安培

早年经历

安德烈-马里·安培于1775年出生,正逢启蒙时代的高潮。父亲让-雅克·安培是一名富商,母亲名叫贞·安东妮·德叙蒂耶勒斯-萨尔塞。安培在法国里昂附近的家族宅第度过了童年和青少年时期。他的父亲十分推崇卢梭的思想。因此,安培早期接受的教育以卢梭的著作《爱弥尔:论教育》为基础。卢梭认为,男孩不应接受传统的学校教育,而应当“直接从自然中获得教育”。让-雅克将这一理论付诸实践,他让安培在藏书丰富的自家图书馆里自学。安培在此期间学习了包括蒲丰的《论自然史的研究方法》、《自然通史》以及狄德罗和达朗贝尔的《百科全书,或科学、艺术和工艺详解词典》在内的书籍。安培也学习了拉丁语,以及欧拉和伯努利的著作。

安培从12岁开始,利用他所能获取的资源来学习高等数学,在青少年时期就已经完成了数学和科学的学习。13岁时,安培递交了自己的第一篇数学论文,但论文未获发表。同时,安培还阅读了大量史书、游记、诗歌、哲学和科学著作。安培的母亲是一位虔诚的教徒。受此影响,安培在获得科学启蒙的同时也成了一名天主教徒。法国大革命亦对安培的幼年时期产生一定影响。安培的父亲应召进入新成立的革命政府担任公职,在里昂附近的一个小镇担任法官。1792年雅各宾派控制革命政府后,他的父亲由于抵制新的政治浪潮,于1793年11月24日被送上断头台。1796年,安培与朱莉·卡伦相遇,两人随后于1799年结婚。结婚后的第二年,安培的儿子出生。安培用自己父亲的名字为儿子取名为让-雅克·安培。

崭露头角

1802年,布尔格中央理工大学任命安培为物理和化学教授,他离开住在里昂的家人,前去赴任。1803年,仍在任教的安培撰写了一篇题为《游戏中的数学理论》的论文,并提交到巴黎科学院,最终获得发表。1803年7月,妻子去世后,安培搬往巴黎。1804年他开始在新成立的巴黎综合理工学院担任教育工作。虽然他没有正规教师资格,该学院仍于1809年任命安培为数学教授,直至1828年。1819年及1820年,安培分别在巴黎大学教授哲学及天文学。1824年他获选在法兰西公学院教授著名的实验物理学。1814年,安培还受邀加入改革国家科学院下属的帝国学院数学家课程。同年,安培还进行了气体分子组成的研究,独立地提出了现今命名为阿伏伽德罗常数的物理量。安培在参与学院选举的数年间,进行多个领域的科学研究。他编写的文章涉及数学、哲学、化学与天文学。安培称,在十八年里,自己经历了人生中的三个高潮:首次领圣餐、阅读安托万·莱昂纳德·托马斯的《笛卡尔的欧洲》以及攻占巴士底监狱事件。

锋芒毕露——安培定律的诞生

1820年九月,丹麦物理学家奥斯特发现电流的磁效应。安培的本职工作是数学和化学教授,物理只是业余爱好,但安培能够闻名于世就是在电磁学领域的研究上。在看到这个实验后,安培开始着手建立描述电磁关系的物理理论与数学方程。为了进行定量研究,安培设计了一个检流计,可通过指针的偏转检测电流的方向并测量电流的大小。1822年,安培发表了一篇论文,对实验现象进行定量总结,发现两根平行载流导线以各自产生的磁场对另一根导线产生作用力。1826年,安培提出载流导线中的电流与其产生的磁场之间的关系,即安培定律。此后,安培的代表作《关于电动力学现象之数学理论的回忆录,独一无二的经历》出版,“电动力学”一词自此产生。1827年,安培获选为英国皇家学会外籍会员,一年后又当选瑞典皇家科学院外籍会员。为了纪念安培在电磁学中的贡献,1948年第九届国际计量大会决定采用安培作为电流在国际单位制中的单位。安培的名字与另外71个法国科学家的名字一起被刻在埃菲尔铁塔上。

小知识:安培定则:

(1)通电直导线中的安培定则:用右手握住通电直导线,让大拇指指向电流的方向,那么四指指向就是磁感线的环绕方向;

(2)通电螺线管中的安培定则:用右手握住通电螺线管,让四指指向电流的方向,那么大拇指所指的那一端是通电螺线管的N极。

安培定则

于我之思

拥有大学教授这样体面的工作,发现了影响深远的安培定则,名字被作为电流的国际单位,在今天看来安培也是个不折不扣的成功人士,那么安培为何能成为发现安培定则的“学神”呢?回顾他的生平,我们至少可以总结出以下几条原因:

重视学习的良好家风

1775年,安培出生在法国里昂的一个富裕家庭。安培的父亲非常重视对他的教育,特别为安培设立了私人图书馆,安培从小便博览群书。

安培的父亲一开始曾教他学习拉丁文,但很快就发现安培的数学才能尤其出众,而转教其数学。他12岁自学了微分运算和各种数学书籍,14岁时钻研了狄德罗和达兰贝主编的《百科全书》。

优越的家庭条件和父亲为教育他所作出的种种努力让安培受到了良好的启蒙,他从小便发现了数学兴趣并不断学习,为之后从事数理化研究工作奠定了基础。

全神贯注的学习态度

移动的黑板

有一次,安培在大街上行走。一般人在大街上搜寻的是美食,安培却在思考科学问题。忽然,他想到了一个电学算式,就想找张草稿纸演算一番,可是大街上哪里有纸笔啊!正在此时,一块黑板映入眼帘,安培不由得心中一阵狂喜,马上跑到黑板前,掏出随身携带的粉笔——随身带着粉笔,看这敬业精神!迫不及待地演算起来。

算着算着,神奇的一幕发生了:黑板向前移动起来。就像我们做题做一半没时间抓耳挠腮起来一样,安培满心里都是他的电学算式,根本顾不上注意移动的黑板,黑板走、他也走,边走边写。无奈,黑板移动地越来越快。最后,他实在跟不上了,这才停下来仔细看了一下:原来这根本就不是什么黑板,而是一辆马车的车厢后板!

安培叹了口气,说:“太可惜了,马上就算完了。”旁边的行人看到了这怪异的一幕,忍不住前仰后合地大笑起来。

怀表变卵石

安培到他任教的学校去上班,途中要经过法国著名的河流塞纳河,因为在专心思考问题,所以他走得很慢。在河边,他随手捡起了一块鹅卵石,并且装进了自己的口袋里。过了一会儿,他又掏出鹅卵石,扔回了塞纳河。

来到学校,走进教室。他习惯性地从兜里掏出怀表来看时间,结果掏出来一看是一块鹅卵石。原来,他把自己的怀表当作鹅卵石扔进了塞纳河。学生们看到老师的这个举动,哄堂大笑。

两则小故事便可看出安培在思考问题时是全身心投入,我们在学习中也应向安培学习,静心学习、刻苦琢磨,方能体会学习的乐趣。

打破常规的创新精神

安培发现安培定则也是“破旧立新”的过程,奥斯特发现电流磁效应的实验引起了安培注意,使他长期信奉库仑关于电、磁没有关系的信条受到极大震动,他全部精力集中研究,两周后就提出了磁针转动方向和电流方向的关系及从右手定则的报告,也就是本文中提出的安培定则。

安培还是发展测电技术的第一人,他用自动转动的磁针制成测量电流的仪器,称为“电流计”,现在所用的电流表也一度被称为“安培表”。

重视学习的良好家风、全神贯注的学习态度和打破常规的创新精神是安培成功的重要原因,近200年的时间过去了,历史证明这三个原因仍然是学生取得优异成绩和良好发展的必要条件。我们在当今的学习中又何尝不需要呢?

电线与安培配比

电线与安培的配比国家有相应的标准。6A以下配1号电线,6到12A配1.5号电线,12到20A配2.5号电线,20A配4号电线,32A配6号电线,40A配10号电线,80A配25号电线,100A配35号电线,125A配50号电线,160A配70号电线,200A配95号电线,250A配120号电线,250A以上时不可用电线,应采用铜版。

电瓶安培是什么意思

电瓶安培(ampere)是国际单位制中表示电流的基本单位,简称安。符号A。为纪念法国物理学家A.安培而命名,他在1820年提出了著名的安培定律。1908年在伦敦举行的国际电学大会上,定义1秒时间间隔内从硝酸银溶液中能电解出1.118,00.02毫克银的恒定电流为1安培,又称国际安培。

1946年,国际计量委员会(CIPM)提出定义为:在真空中,截面积可忽略的两根相距1米的平行而无限长的圆直导线内,通以等量恒定电流,导线间相互作用力在1米长度上为2×10-7牛时,则每根导线中的电流为1安培,又称绝对安培。该定义经1948年第9届国际计量大会(CGPM)通过。


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