伟大的电学家们（另一章凑字）

毫安※#86;小时），例如500ｍAH代表这颗电池能够提供500ｍA※#15;1hr=1800ｃ(库仑)的电子，亦即提供一耗电量为500ｍA的电器使用一小时的电量。

    【安培定则】

    安培定则表示电流和电流激发磁场的磁感线方向间关系的定则，也叫右手螺旋定则。

    (1)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。

    ()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。

    直线电流的安培定则对一小段直线电流也适用。环形电流可看成许多小段直线电流组成，对每一小段直线电流用直线电流的安培定则判定出环形电流中心轴线上磁感强度的方向。叠加起来就得到环形电流中心轴线上磁感线的方向。直线电流的安培定则是基本的，环形电流的安培定则可由直线电流的安培定则导出，直线电流的安培定则对电荷作直线运动产生的磁场也适用，这时电流方向与正电荷运动方向相同，与负电荷运动方向相反。

    【安培滴定法】

    利用电解池中电流的变化指示滴定终点的电滴定分析方法。分为一个极化电极的安培滴定法和两个极化电极的安培滴定法。用滴汞电极为极化电极的一个极化电极的安培滴定法称为极谱滴定法。两个极化电极的安培滴定法称为死停终点法或双安培滴定法。

    【安培力（Aｍpｅrｅ’sforｃｅ）】

    磁场对电流的作用力。电流元|d|在外磁场B中受到的作用力为F＝BI|d|安培力的方向由|d|和B按右手螺旋定则确定，安培力的大小为F＝BI|d|sina，其中a是|d|和B之间的夹角。磁场对任意载流导线的作用力是各电流元受力的矢量和。安培力公式是关于电流元之间相互作用力的安培定律的一部分。安培力是磁场对运动电荷的洛伦兹力的宏观表现。

    1、磁场对电流的作用

    用条形磁铁可以在一定的距离内吸起较小质量的铁块，巨大的电磁铁却能吸起成吨的钢块，表明磁场有强有弱，如何表示磁场的强弱呢？我们利用磁场对电流的作用力——安培力来研究磁场的强弱。

    、决定安培力大小的因素有哪些？

    （1）与电流的大小有关

    垂直于磁场方向的通电直导线，受到磁场的作用力的大小眼导线中电流的大小有关，电流大，作用力大；电流小，作用力也小。

    （）与通电导线在磁场中的长度有关

    垂直于磁场方向的通电直导线，受到的磁场的作用力的大小限通电导线在磁场中的长度有关，导线长、作用力大；导线短，作用力小。

    （）与导线在磁场中的放置方向有关

    保持电流的大小及通电导线的长度不变，改变导线与磁场方向的夹角，当夹角为0※#176;时，导线不动，即电流与磁场方向平行时不受安培力作用；当夹角增大到90※#176;的过程中，导线摆角不断增大，即电流与磁场方向垂直时，所受安培力最大；不平行也不垂直时，安培力大小介于0※#176;和最大值之间．

    、磁感应强度

    用L表示通电导线长度，I表示电流，保持电流和磁场方向垂直，通电导线所受的安培力大小FIL

    用B表示这一比值，有B=F/IL．B的物理意义为：通电导线垂直置于磁场同一位置，B值保持不变；若改变通电导线的位置，B值随之改变。表明B值的大小是由磁场本身的位置决定为．对于电流和长度相同的导线，放置在B值大的位置受的安培力F也大，表明磁场强。放在B值小的位置受的安培力F也小，表明磁场弱．因而我们可以用比值B=F/IL来表示磁场的强弱．把它叫做磁感应强度。

    定义：磁感应强度B=F/IL

    单位：特斯拉，符号为T

    1T=1N/A.ｍ

    用磁感线也可直观地反映磁场的强弱和方向，磁感线越密处，磁感应强度大、磁场强．若磁感应强度大小和方向处处相同，称为匀强磁场．

    在非匀强磁场中，用B=F/IL量度磁感应强度时，导线长L应很短，电流近似处在匀强磁扬中。

    4、安培力的大小和方向

    根据磁感应强度的定义式，可得通电导线垂直磁场方向放置时所受的安培力大小为：B=F/IL

    【安培环路定律】

    安培环路定律：磁感应场强度矢量沿任意闭合路径一周的线积分等于真空磁导率乘以穿过闭合路径所包围面积的电流代数和。

    ∮LB＊d1=μ0＊∑I（L为下标，B与d1为矢量）

    电流和回路绕行方向构成右手螺旋关系的取正值，否则取负值

    【安培奖】

    巴黎科学院授奖。法国电气公司于1975年为纪念物理家安培（1775－186）诞生00周年而设立，每年授奖一次，奖励一位或几位在纯粹数学、应用数学或物理学领域中研究成果突出的法国科学家。

    、伏特

    伏特是意大利物理学家，英文名（AlｅssandroVolta（，1745年月18日出生于意大利科莫一个富有的天主教家庭里。他的父亲和一位高贵的妇女结婚之前，一直是耶稣会的一位新教徒，已有十一年之久，这位妇女也是一位宗教信仰很深的人。

    伏特的父亲有三位担任圣职的兄弟，有九个儿女，其中五个加入教会。伏特非常崇拜他担任副主教的兄弟和他最好的朋友、大教堂牧师加托尼。但伏特在接受耶稣会教育后，宁愿过一种世俗生活，虽然他周围的宗教社会整个说来还是快乐的，热爱生活的，而且是相当开明的。

    伏特和一位歌女同居了多年，但在大约五十岁时却和另一女人结了婚。他的妻子被描述为一位普通的家庭妇女，高贵、富有和聪慧。

    伏特所受的教育主要是拉丁文、语言学和文学。他有时写作法文和意大利文的十四行诗，以及拉丁文颂诗。他对科学的爱好似乎是自然而然发生的，十九岁时他写作了一首关于化学发现的六韵步的拉丁文小诗。他居住的科莫周围地区甚为繁华，与瑞士的交通也非常便捷。奥地利政府当时信奉自由主义，因此这地区的富豪们都过着一种悠闲舒适的生活。

    伏特在青年时期就开始了电学实验，他读了他能够找到的许多书，对这工作深感兴趣。他的好友加托尼送给他一些仪器，并在家里让出了一间房子来支持他的研究。伏特十六岁时开始与一些著名的电学家通信，其中有巴黎的诺莱和都灵的贝卡里亚。

    贝卡里亚是一位很有成就的国际知名的电学家，他劝告伏特少提出理论，多做实验。事实上，伏特年青时期的理论思想远不如他的实验重要。随着岁月的流逝，伏特对静电的了解至少可以和当时最好的电学家媲美。不久他就开始应用他的理论制造各种有独创性的仪器，用现代的话来讲，要点在于他对电量、电量或张力、电容以及关系式Q＝ｃV都有了明确的了解。1769年发表第一篇科学论文。

    伏特制造的仪器的一个杰出例子是起电盘。一块导电板放在一个由摩擦起电的充电树脂“饼”上端，然后用一个绝缘柄与金属板接触，使它接地，再把它举起来，于是金属板就被充电到高电势，这个方法可以用来使莱顿瓶充电。这种操作可以不断地重复。这一发明是非常精巧的，以后发展成为一系列静电起电机。

    伏特强烈地感到，他必须定量地测定电量，于是他设计了一种静电计，这就是各种绝对电计的鼻祖，它能够以可重复的方式测量电势差。他还为他的静电计建立了一种刻度，根据电盘的发明，根据他的描述，我们可以确定他的单位是今天的1，50伏。

    由于起电盘的发明，1774年伏特担任了科莫皇家学校的物理教授，1779年任帕维亚大学物理学教授。他的名声开始扩展到意大利以外，苏黎世物理学会选举他为会员。

    伏特的兴趣并不只限于电学。他通过观察马焦雷湖附近沼泽地冒出的气泡，发现了沼气。他把对化学和电学的兴趣结合起来，制成了一种称为气体燃化的仪器，可以用电火花点燃一个封闭容器内的气体。

    伏特在三十二岁时去瑞士游历，见到了伏尔泰和一些瑞士物理学家。回来后他被任命为帕维亚大学物理学教授，这是伦巴第地区最著名的大学。他担任这个教授职务一直到退休，正是在那里他作出了他的划时代的发现。

    伏特于179年去国外作另一次长途游历，这次并不限于邻近的瑞士，而是到了德国、荷兰、法国和英国。他访问了一些最著名的同行，例如拉普拉斯和拉瓦锡，有时还和他们共同做实验。他当时还被选为法国科学院的通讯院士，不久又被选为伦敦皇家学会的外国会员。

    伏特在四十五岁生日后不久，读到了伽伐尼1791年的文章，这促使他去作出了最大的发明和发现。他开始还有些犹豫，但不久他就开始了工作，用伏特的话说，他实验的内容“超出了当时已知的一切电学知识，因而它们看来是惊人的”。

    起初他同意伽伐尼用蛙做莱顿瓶的观点，但几个月后，他开始怀疑蛙主要是一种探测器，而电源则在动物之外，他还注意到，如果两种相互接触的不同金属放在舌上，就会引起一种特殊的感觉，有的是酸性的，有时是碱性的。

    他假定，两种不同的金属，例如铜和锌接触时会得到不同的电势。他测量了这种电势差，得到的结果与我们现在所知的接触电势差没有多大差别。至少当连接肌肉和神经的金属电弧是双金属时，只要假定蛙是一种非常灵敏的静电计，伽伐实验就到了解释。当然，伽伐尼回答说，甚至当金属电弧是单金属的时，他也能够观察到肌肉的收缩。这是一种严峻的反对意见，伏特对这些指出了金属的不纯和其他原因来为自己辨解。

    伏特对这个问题进行了更深入的研究，1800年月0日他宣布发明了伏达电堆，这是历史上的神奇发明之一。

    伏特发现导电体可以分为两大类，第一类是金属，它们接触时会产生电势差；第二类是液体(在现代语言中称为电解质)，它们与浸在里面的金属之间没有很大的电差。而且第二类导体互相接触时也不会产生明显的电势差，第一类导体可依次排列起来，使其中第一种相对于后面的一种是正的，例如锌对铜是正的，在一个金属链中，一种金属和最后一种金属之间的电势差是一样的，仿佛其中不存在任何中间接触，而第一种金属和最后一种金属直接接触似的。

    伏特最后得到了一种思想，他把一些第一种导体和第二种导体连接得使每一个接触点上产生的电势差可以相加。他把这种装置称为“电堆“，因为它是由浸在酸溶液中的锌板、铜板和布片重复许多层而构成的。他在一封写给皇家学会会长班克斯的著名信件(用法文写的)中介绍了他的发明，用的标题是《论不同导电物质接触产生的电》。

    电堆能产生连续的电流，它的强度的数量级比从静电起电机能得到的电流大，因此开始了一场真正的科学革命。阿拉果在181年写的一篇文章中谈到了对它的一些赞美：“……这种由不同金属中间用一些液体隔开而构成的电堆，就它所产的奇异效果而言，乃是人类发明的的最神奇的仪器。”他描述了当时所知道的一切情况，我们必须记住，在181年，电流还没有什么重要的实际应用。

    伏特最伟大的成就(伏达电堆)是在他达到相当高龄(五十五岁)时得到的，它立即引起所有物理学家的欢呼。1801年他去巴黎，在法国科学院表演了他的实验，当时拿破仑也在场，他立即下令授予伏特一枚特制金质奖章和一份养老金，于是伏特成为拿破仑的被保护人，正如二十年前，他曾经是奥地利皇帝约瑟夫二世的被保护人一样。

    1804年他要求辞去帕维亚大学教授而退休时，拿破仑拒绝了他的要求，赐予他更多的名誉和金钱，并授予他伯爵称号。拿破仑倒台后，伏特使自己与归国的奥地利人和睦相处，没有发生多少麻烦。因此他安然地度过了那个激烈变化的历史时期，无论是谁当权，他都受到了尊敬，同时他对政治毫不关心，只专心于他的研究。

    伏特在完成了电堆工作后，实际上就从舞台上消失了。对他发现的利用完全落在其他人身上。他可能是年纪太大了，无法再与年青的新生力量竞争，也可能在心理上受到了他以前的巨大成就的阻碍。他没有拖离过学校，他的工作可能太个人化了，他的著作与教学中缺乏正规的数学，可能限制了他表达自己思想的能力。

    伏特最后的八年是在他的坎纳戈别墅和科莫附近度过的，他完全过一种隐居的生活。187年月5日，伏特去世，终年八十二岁。为了纪念他，人们将电动势(电势)单位取名伏特。

    4、伏打与贾尔尼

    元1799年，伏打以含食盐水的湿抹布，夹在银和锌的圆形版中间，堆积成圆柱状，制造出最早的电池－伏打电池。

    将不同的金属片cha入电解质水溶液形成的电池，通称伏打电池。

    伏达与伏达电池

    背景：

    当时对於电已经有相当的认识（静电、导电、电的种类），加上对雷电的正确了解，尤其是避雷针的研制成功，消除人们对於雷电的畏惧。特别是蓄电装置的发现后，科学家开始动脑筋去想如何能够有效地运用电。

    青蛙腿的启示：

    义大利波洛尼亚大学的解剖学教授贾法尼(LuigiGalvani177..1798)经常利用电击研究生物反应，1780年秋天无意间发现，即使没通电源的情况下，剥下来的青蛙腿也会发生痉挛的现象，后来经过十年的研究，在1791年发表成果。他一直认为这是一种由动本身的生理现象所产生的电，称为动物电，因此开发了一支新的科学电生理学的研究。同时也带动了电流研究的开始，触使电池的发明。关於这次意外的发现说法如下；

    一次寻常的闪电，使贾法尼解剖室台上的起电机发生电气火花的同时，放在桌子上与钳子和镊子环连接触的一只青蛙腿发生痉挛，而此时起电机与青蛙腿之间并无导体连接。接著他把青蛙腿的一只脚吊高，再用黄铜钩刺在脊髓上，并使其接触银制的台板，让另一只脚可以在台板上方自由活动，当它碰到银台时，脚的肌肉就起收缩而离开台板，但是离开台板后即又再度伸长碰到银台，如此反覆摇摆。如果将钩与台改换成同一种金属，就看不到这种现象。

    伏达和贾法尼的争辩：

    义大利利帕维亚大学的物理学教授伏达(AlｅssandroVlota1745..187)，反覆重做贾法尼的实验，仔细观察后发现电并不是发生於动物组织内，而是由於金属或是木炭的组合而产生的。於是伏达完全不使用动物的组织，仅用不同的金属相接触，使用莱顿瓶及金箔检电器进行实验，发现在接触面上会产生电压，称为接触压。这种装置可以同时用不同的几种的金属，提高实验效果，但是总无法产生连续不断的电流。

    伏达同时注意到贾法尼的实验中也是使用不同的金属，而实验中的青蛙腿可以看作一种潮湿的物质，所以就使用能够导电的盐水液体代替动物组织试验之，终於因此发现了电池的原理，做出了著名的伏达电堆与伏达电池。

    贾法尼和伏达是朋友，贾法尼相当坚持自己的看法，伏达的反对意见触使贾法尼更进一步的研究，这一次他乾脆不用任何金属做导体，剥出一条青蛙腿的神经，一端缚在另一条腿的肌肉上，另一端和脊髓相接，结果腿仍然会有抽搐现象，证明了表现在青蛙腿上的电刺激，可以仅仅来自动物本身，这就是所谓的贾法尼电池、贾法尼电流(Galvaniｃｃｅll、Galvaniｃｃurrｅnt、Gagnoｍｅtｅr)。贾法尼创造出动物电，导使电生理学的建立。

    伏达电堆与伏达电池：

    伏达电堆是由几组圆板对堆积而成，每一组圆板包括两种不同的金属板。所有的圆板之间夹放著几张盐水泡过的布，潮湿的布具有导电的功能。伏达进一步试验不同金属对所产生的电动势效果，得到以下的关系；

    Zn—Pb—Sn—Fｅ—ｃu—Ag—Au

    同时他也试过不同的导电液，后来就用硫酸液代替盐水。至於电堆的原理，伏达则认为是由於金属接触的机械原因所导致的，一直到后来赫尔姆霍兹才指出这是错误，而认为这是化学作用所引起的。

    1800年伏达将十几年研究成果，写成一篇论文「论不同金属材料接触所激发的电」，寄给英国皇家学会，不幸受到当时皇家学会负责论文工作的一位秘书尼克尔逊有意的搁置，后来伏达以自己名义发表，终於使尼克尔逊的窃取行为遭受学术界的唾弃。

    当时法国国王拿破仑平素喜欢学者，1800年11月0日在巴黎召见伏达，当面观看实验顿觉感动，立即命令法国学者成立专门的委员会，进行大规模的相关实验（有眼光！！）。同时也颁发6000法郎的奖金和勋章给伏达，发行了纪念金币，而伏达也被作为电压的单位，直到现在我们还在如此引用。

    伏达电池之后：

    在伏达之前，人们只能应用摩擦发电机，运用旋转以发电，再将电存放在莱顿瓶中，以供使用，这种方式相当麻烦，所得的电量也受限制。伏达电池的发明改进了这些缺点，使得电的取得变成非常方便，现在电气所带来的文明，伏达电池是一个重要的起步，他带动后续电气相关研究的蓬勃发展，后来利用电磁感应原理的电动机，和发电机研发成功也得归功於它，而发电机之后电气文明的开始，导致第二次产业革命改变人类社会的结构。

    ？？？丹麦丹聂尔(J.F.Daniｅll)和卢克歇尔(Lｅｃlanｃhｅ)发明乾电池。西元1859年普兰第(R.L.G.Plantｅ)发明铅蓄电池。

    ？？？英国的化学家德斐(HuｍphryDavy1778..189)后续的研究发现了几种碱金属，导致电气化学工业的兴起。德斐在电流的磁效应上面的研究有过重要的贡献，著名的物理大师法拉第，曾经在德斐实验室当助理学习。

    5、法拉第（ｍiｃhaｅIFaraday1791-1867）

    迈克尔※#86;法拉第是给19世纪的科学打上深刻印记的大科学家，184年他被选为英国皇家学会会员，在物理化学尤其是电化学方面，做出了杰出的贡献。他是英国著名化学家戴维的学生和助手，他的发现奠定了电磁学的基础，是麦克思韦的先导。

    法拉第1791年9月日出生在英国的萨利，父亲詹姆斯※#86;法拉第是一位手工工人，母亲照顾家务。由于家境贫寒，法拉第童年时生活很清苦，他父亲也因过度劳累，身体极为衰弱。法拉第从未没有进过学校。1867年8月8日，法拉第在伦敦病逝。

    他逝世后，皇家学会为他举行了隆重的葬礼，各国科学家都对他表示深切的哀悼。

    1816年，戴维让法拉第分析了托斯卡那的土壤成分，并把分析绪果写成论文发表。法拉第在论文中写到：“戴维先生建议我把这项研究，作为我在化学领域中的第一次实验。当时，我的恐惧多于信心，我从未学习过怎样写真正的论文，但对分析给果的准确描述，将有助于读者对托斯卡那土壤的了解。”

    1817年，法拉第连续发表了6篇论文9这些论文的发表，使他增强了从事科学研究的信心，同时，许科学家也逐步了解了法拉第。

    1819年，法拉第应斯达特的要求，研究了不锈钢与各种合金，他在皇家实验室中，kao斯达特的资助，建造了一个小小的冶炼炉，不久就炼出了铁镍合金，后来又炼出铂、钯、锗、银、铬、锡、钛、饿、铱等多种金属与铁的合金。

    180年，怯拉第合成了二氯乙烷和六氯乙烷，但在当时，有机化学发展得还很不够，因此，法拉第把他的合成物叫做“氯化碳”。法拉第的才能逐步为人们所了解。

    181年，他被提升为皇家学院实验室的总负责人。

    18年，法拉第提出了两条电解定律：（１）电解时，在电极上析出或溶解悼的物质的重量，与通过电极的电量成正比；（２）如通过的电量相同，则析出或溶解掉的不同物质的化学克当量数相同。电解一克当量的物质，所需用的电量叫L个“法拉第”，等于96484库仑。人们为了纪念法拉第，把这两条电解定律称为“法拉第定律”。

    电解定律的发现，把电和化学统一起来了，这使法拉第成了世界知名的大师级科学家。

    法拉第出生在一个十分贫穷的铁匠家，他爸爸实在是太穷了，小法拉第是饥一餐饱一顿地长大的。他后来回忆说，有时候爸爸妈妈一个星期只给他一个面包吃。

    穷成这个样子，法拉第当然没上过学。他从小就去当听差，当报童，1岁时便到一家书店里当了学徒。那个时代书刊和报纸是奢侈品，小法拉第专门为订户送报，送完一户跑一户。后来他开始学装订，并且在装订之余去看书。

    有一次法拉第装订一本书，书名叫《关于化学的对话》。他看这本书入了迷，用仅有的钱买了药品，按照书里的话做起实验来，从此他对科学产生了浓厚的兴趣。

    法拉第读的书越来越多，于是他用废纸订成笔记本，摘录各种资料，有时还在笔记中配上cha图。他从《大英百科全书》里学到了许多电学知识。

    后来，法拉第去听著名科学家戴维的科普报告，便把笔记本呈送给了戴维。经戴维推荐，法拉第成了英国皇家学会实验室的助理，从此法拉第走上了科学研究的道路。

    当时科学家们相信：电流既然可以产生磁场，那么磁也应该能够生电，但是，戴维和法拉第研究了10年，都没有找到用磁生电的办法。虽然这样，法拉第仍然不灰心，他有信心在磁生电上取得突破。

    181年8月，法拉第做了一个新的装置。他在一个直径为6英寸的铁环的半边，用铜丝绕成线圈，接上电流计；在铁环的另一半也绕了一组线圈，然后接到电源上。

    “合闸！”法拉第亲眼看到那电流表的指针摆动了。可是，他再定眼一看，那电流表的指针又指向了零，这是为什么呢？法拉第决定断开电源再重新做一下实验，谁知，在断开电源时，指针又摆动了，但是这一次的方向与上次相反。法拉第总想让第二个线圈产生持续的电流，可是实验的结果总是只有合闸和断电的一瞬才能“感生”出电流来。

    法拉第不但善于实验，更善于思考。他想，使电流感生出来的应该是一个运动着的磁场。于是，他把一块条形磁铁cha进空心线圈，电流计上的指针摆动了，磁终于产生电啦。

    法拉第成名以后，世界各国赠给他的荣誉头衔有94个，但是他说：“我承认这些荣誉很有价值，不过我从来没有为追求这些荣誉而工作。”“科学家不应是个人的崇拜者，而应当是事物的崇拜者。真理的探求应是他唯一的目标。”！~！

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