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奥斯特,全名汉斯·克里斯蒂安·奥斯特(Hans Christian Oersted,1777年8月14日-1851年3月9日),丹麦物理学家、化学家。1820年发现了电流的磁效应,他的重要论文在1920年整理出版,书名是《奥斯特科学论文》。

基本信息

  • 中文名称

    汉斯·克里斯蒂安·奥斯特

  • 外文名称

    Hans Christian Oersted

  • 别名

    大汉斯·克里斯蒂安

  • 国籍

    丹麦

  • 出生地

    兰格朗岛鲁德乔宾

  • 出生日期

    1777年8月14日

  • 逝世日期

    1851年3月9日

  • 职业

    物理学家 化学家

  • 毕业院校

    哥本哈根大学

  • 主要成就

    1820年发现电流的磁效应

  • 代表作品

    《奥斯特科学论文》

折叠 编辑本段 个人简介

奥斯特奥斯特汉斯·克里斯蒂安·奥斯特(Hans Christian Oersted,1777~1851),丹麦物理学家。1777年8月14日生于兰格朗岛鲁德乔宾的一个药剂师家庭。1794年考入哥本哈根大学,1799年获博士学位。1801~1803年去德、法等国访问,结识了许多物理学家及化学家。1806年起任哥本哈根大学物理学教授,1815年起任丹麦皇家学会常务秘书。1820年因电流磁效应这一杰出发现获英国皇家学会科普利奖章。1829年起任哥本哈根工学院院长。1851年3月9日在哥本哈根逝世。

他曾对物理学、化学和哲学进行过多方面的研究。由于受康德哲学与谢林的自然哲学的影响,坚信自然力是可以相互转化的,长期探索电与磁之间的联系。1820年4月终于发现了电流对磁针的作用,即电流的磁效应。同年7月21日以《关于磁针上电冲突作用的实验》为题发表了他的发现。这篇短短的论文使欧洲物理学界产生了极大震动,导致了大批实验成果的出现,由此开辟了物理学的新领域──电磁学。

他是一位热情洋溢重视科研和实验的教师,他说:"我不喜欢那种没有实验的枯燥的讲课,所有的科学研究都是从实验开始的"。因此受到学生欢迎。他还是卓越的讲演家和自然科学普及工作者,1824年倡议成立丹麦科学促进协会,创建了丹麦第一个物理实验室。

1908年丹麦自然科学促进协会建立"奥斯特奖章",以表彰做出重大贡献的物理学家。1934年以"奥斯特"命名CGS单位制中的磁场强度单位。1937年美国物理教师协会设立"奥斯特奖章",奖励在物理教学上做出贡献的物理教师。

折叠 编辑本段 单位说明

在厘米·克·秒制单位里,磁场强度的单位是这样规定的:把具有1单位磁场强度的磁极放在磁场里的某一点,如果作用在这个磁场上的磁场力正好是1达因,那么这一点处的磁场强度就叫做1厘米·克 ·秒制磁场强度单位,或者叫做1奥斯特。

折叠 编辑本段 科学成就

发现电流的磁效应

自从库仑提出电和磁有本质上的区别以来,很少有人再会去考虑它们之间的联系。而安培和毕奥等物理学家认为电和磁不会有任何联系。可是奥斯特一直相信电、磁、光、热等现象相互存在内在的联系,尤其是富兰克林曾经发现莱顿瓶放电能使钢针磁化,更坚定了他的观点。当时,有些人做过实验,寻求电和磁的联系,结果都失败了。奥斯特分析这些实验后认为:在电流方向上去找效应,看来是不可能的,那么磁效应的作用会不会是横向的?

在1820年4月,有一次晚上讲座,奥斯特演示了电流磁效应的实验。当伽伐尼电池与铂丝相连时,靠奥斯特奥斯特近铂丝的小磁针摆动了。这一不显眼的现象没有引起听众的注意,而奥斯特非常兴奋,他接连三个月深入地研究,在1820年7月21日,他宣布了实验情况。

奥斯特将导线的一端和伽伐尼电池正极连接,导线沿南北方向平行地放在小磁针的上方,当导线另一端连到负极时,磁针立即指向东西方向。把玻璃板、木片、石块等非磁性物体插在导线和磁针之间,甚至把小磁针浸在盛水的铜盒子里,磁针照样偏转。

奥斯特认为在通电导线的周围,发生一种"电流冲击"。这种冲击只能作用在磁性粒子上,对非磁性物体是可以穿过的。磁性物质或磁性粒子受到这些冲击时,阻碍它穿过,于是就被带动,发生了偏转。

导线放在磁针的下面,小磁针就向相反方向偏转;如果导线水平地沿东西方向放置,这时不论将导线放在磁针的上面还是下面,磁针始终保持静止。

他认为电流冲击是沿着以导线为轴线的螺旋线方向传播,螺纹方向与轴线保持垂直。这就是形象的横向效应的描述。

奥斯特对磁效应的解释,虽然不完全正确,但并不影响这一实验的重大意义,它证明了电和磁能相互转化,这为电磁学的发展打下基础。

《奥斯特科学论文》

他的重要论文在1920年整理出版,书名是《奥斯特科学论文》。

其它成就

奥斯特曾经对化学亲合力等作了研究。1822年他精密地测定了水的压缩系数值,论奥斯特奥斯特证了水的可压缩性。1823年他还对温差电作出了成功的研究。他对库仑扭秤也作了一些重要的改进。

奥斯特在1825年最早提炼出铝,但纯度不高,以致这项成就在冶金史上归属于德国化学家F.维勒(1827)。他最后一项研究是40年代末期对抗磁体的研究,试图用反极性的反感应效应来解释物质的抗磁性。同一时期M.法拉第在这方面的成就超过了奥斯特及其法国的同辈。法拉第证明不存在所谓的反磁极。并用磁导率和磁力线的概念统一解释了磁性和抗磁性。不过,奥斯特研究抗磁体的方法仍具有很深的影响。

折叠 编辑本段 趣闻轶事

磁针的跳动令他激动

奥斯特受康德哲学思想的影响,一直坚信电和磁之间一定有某种关系,电一定可以转化为磁。当务之急是怎样找到实现这种转化的条件。奥斯特仔细地审查了库仑的论断,发现库仑研究的对象全是静电和静磁,确实不可能转化。他猜测,非静电、非静磁可能是转化的条件,应该把注意力集中到电流和磁体有没有相互作用的课题上去。他决心用实验来进行探索。

1819年上半年到1820年下半年,奥斯特一面担任电、磁学讲座的主讲,一面继续研究电、磁关系。1820年4月,在一次讲演快结束的时候,奥斯特抱着试试看的心情又作了一次实验。他把一条非常细的铂导线放在一根用玻璃罩罩着的小磁针上方,接通电源的瞬间,发现磁针跳动了一下。这一跳,使有心的奥斯特喜出望外,竟激动得在讲台上摔了一跤。但是因为偏转角度很小,而且不很规则,这一跳并没有引起听众注意。以后,奥斯特花了三个月,作了许多次实验,发现磁针在有电流的闭合电路周围都会偏转。在导线的上方和导线的下方,磁针偏转方向相反。在导体和磁针之间放置非磁性物质,比如木头、玻璃、水、松香等,不会影响磁针的偏转。1820年7月21日,奥斯特写成《论磁针的电流撞击实验》的论文,正式向学术界宣告发现了电流磁效应。

设立奥斯特奖章

奥斯特是一位热情洋溢重视科研和实验的教师,他说:"我不喜欢那种没有实验的枯燥的讲课,所有的科学研究都是从实验开始的"。因此受到学生欢迎。他还是卓越的讲演家和自然科学普及工作者,1824年倡议成立丹麦科学促进协会,创建了丹麦第一个物理实验室。

1908年丹麦自然科学促进协会建立"奥斯特奖章",以表彰做出重大贡献的物理学家。奥斯特的功绩受到了学术界的公认,为了纪念他,国际上从1934年起命名磁场强度的单位为奥斯特,简称"奥"。1937年美国物理教师协会设立"奥斯特奖章",奖励在物理教学上做出贡献的物理教师。

折叠 编辑本段 与安徒生的友谊

安徒生安徒生汉斯·克里斯蒂安·安徒生是世界著名的童话作家,汉斯·克里斯蒂安·奥斯特是丹麦的另一位伟大人物,发现了电流磁效应的物理学家,安徒生这位文学家是科学家奥斯特的密友。

安徒生16岁时,第一次在哥本哈根拜见了44岁的奥斯特。那时,奥斯特由于发现电流的磁效应已经誉满全球。6年后,安徒生在外地读完语法学校后回到哥本哈根。从这时起,他每周应邀到奥斯特家做一次客,即便在奥斯特去世后,他依旧是奥斯特家的座上宾。另一个习惯是,每个圣诞节的上午,安徒生都要去奥斯特家帮助装点圣诞树,写一些短诗贴在奥斯特给孩子们准备的圣诞礼物上。安徒生曾说过,"奥斯特大概是我最热爱的一个人"。1829年,安徒生考哥本哈根大学时,奥斯特是主考官。所以说,他们二人首先是师生关系。后来,师生关系发展成了朋友关系。于是,安徒生给奥斯特写信时,有时就不再规规矩矩地称呼对方了,而戏称自己是"小汉斯·克里斯蒂安",称对方是"大汉斯·克里斯蒂安"。安徒生与奥斯特的子女的关系也很好,并曾暗恋过奥斯特的小女儿。安徒生对奥斯特一家太熟悉了,他1859年创作的童话《两兄弟》就是以奥斯特和他的哥哥安德斯·桑多(长大后成为一名法学家)为原型的。《两兄弟》中描写了终身痛恨迷信的奥斯特小时候的情况;"哥哥还没起床;弟弟站在窗前,凝视着草地上升起的水汽。这不是小精灵在跳舞,如同诚实的老仆人所说的那样;他懂的可多了,才不信这一套呢。那是水蒸气,比空气要暖,所以往上升"。

两人的友谊对于他俩的事业发展都很重要,还丰富了对方的精神生活。安徒生的写作深受奥斯特的自然观的影响。奥斯特则尝试创作诗歌与散文,他有组诗《飞艇》等作品问世。 奥斯特的道义支持对于安徒生的写作和艺术创作具有重要的、甚至是决定性的意义。安徒生1833-1834年去意大利旅行期间画了一些素描,奥斯特是第一个看出这些美术作品的潜力的人。他还劝安徒生多旅行,多观察。1835年,安徒生发表了第一部小说《即兴诗人》,还发表了第一部包含有童话的作品集。奥斯特慧眼识珠,对安徒生说:"《即兴诗人》使你成名,童话将使你不朽"。

两人就信仰与知识的关系,就当时的技术发明,还有科学在艺术中的地位等等交流了很多看法,互相影响,互相启发。例如,奥斯特很早就树立了一种整体观,强调自然和人类精神之间的联系与类同。他认为,同样一个神圣而永恒的事物(或者叫"理性")反映在自然现象中,反映在人这一造物的身上,也发映在人的创造物(例如艺术)之中。这样,他就化解了信仰(宗教)与知识(科学)之间的潜在不相容性。这一思想立刻在安徒生那里引起了共鸣。他给奥斯特写了一封长信,信中说;"我们的主并不反对我们通过思考去认识他,因为思考能力就是他赋予我们的;我不愿意懵懵懂懂地去见上帝;我要睁开双眼;我要看,要知晓,即使我除了成为一名信仰者之外达不到其他目标,至少我的思想丰富起来了。"安徒生1845年发表的童话《钟渊》、1848年发表的童话《水滴》和1851年发表的游记《在瑞典》都留下了这种整体观的痕迹。他们两人的交流探讨也对奥斯特发生了潜移默化的影响,他将阐述整体观的《自然精神》一书中的一章题献给"科学与诗的关系"。

他俩对科学技术进步将给人类带来的福祉都持乐观态度。安徒生在1853年发表了一篇类似科幻小说的童话《千年之后》,其中居然预言了飞机的发明和英吉利海峡海底隧道的兴建。奥斯特认为,气球将在气象研究中大显身手,推动气象学的进展,以至人类最终将能对任何地方、任何时候的天气形势进行预报。

当然,二人并不是没有分歧的。奥斯特主张,诗的表现也绝对不能偏离科学事实,对于这个观点,安徒生不敢恭维。安徒生认为,诗歌要从自然和科学中汲取灵感,而不是机械地描摹现实。另一个分歧在于,奥斯特谴责任何迷信思想和行为,而在安徒生的童话中总难免出现女巫和巫术之类的东西。

总之,安徒生觉得奥斯特像一位慈祥的、具有鼓舞力的、见多识广的父执和朋友,奥斯特则视安徒生为一位对自己充满敬佩心的知己朋友,富有奇思妙想的谈话伙伴,也是用诗性语言宣传自己的整体论自然哲学的急先锋。他俩的友谊是科学与人文可以而且应当交融的活生生的见证。

折叠 编辑本段 奥斯特的实验

折叠 起因

奥斯特早在读大学时就深受康德哲学思想的影响,认为各种自然力都来自同一根源,可以相互转化。他一直坚信电和磁之间一定有某种关系,电一定可以转化为磁。当务之急是怎样找到实现这种转化的条件。奥斯特仔细地审查了库仑的论断,发现库仑研究的对象全是静电和静磁,确实不可能转化。他猜测,非静电、非静磁可能是转化的条件,应该把注意力集中到电流和磁体有没有相互作用的课题上去。他决心用实验来进行探索。

折叠 实验

1819 年上半年到1820年下半年,奥斯特一面担任电、磁学讲座的主讲,一面继续研究电、磁关系。1820年4月,在一次讲演快结束的时候,奥斯特抱着试试看的 心情又作了一次实验。他把一条非常细的铂导线放在一根用玻璃罩罩着的小磁针上方,接通电源的瞬间,发现磁针跳动了一下。这一跳,使有心的奥斯特喜出望外, 竟激动得在讲台上摔了一跤。但是因为偏转角度很小,而且不很规则,这一跳并没有引起听众注意。以后,奥斯特花了三个月,作了许多次实验,发现磁针在电流周 围都会偏转。在导线的上方和导线的下方,磁针偏转方向相反。在导体和磁针之间放置非磁性物质,比如木头、玻璃、水、松香等,不会影响磁针的偏转。

1820年7月21日,奥斯特写成《论磁针的电流撞击实验》的论文,这篇仅用了4页纸的论文,是一篇极其简洁的实验报告。奥斯特在报告中讲述了他的实验装置和60多个实验的结果,从实验总结出:电流的作用仅存在于载 流导线的周围;沿着螺纹方向垂直于导线;电流对磁针的作用可以穿过各种不同的介质;作用的强弱决定于介质,也决定于导线到磁针的距离和电流的强弱;铜和其 他一些材料做的针不受电流作用;通电的环形导体相当于一个磁针,具有两个磁极,等等。正式向学术界宣告发现了电流磁效应。

折叠 意义

奥斯特发现的电流磁效应,是科学史上的重大发现,它立即引起了那些懂得它的重要性和价值的人们的注意。在这一重大发现之后,一系列的新发现接连出现。两个月后安培发现了电流间的相互作用,阿拉果制成了第一个电磁铁,施魏格发明电流计等。安培曾写道:"奥斯特先生已经永远把他的名字和一个新纪元联系在一起了."奥斯特的发现揭开了物理学史上的一个新纪元。

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