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在这里,我迅速地回忆起以后将对我们有用的定律。
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1°如果电流强度保持不变,如果两个电路在经历了无论什么形变和位移之后,最终回复到它们的初始位置,那么电动力作用的总功将为零。
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换句话说,存在着两电路的电动力学势,它与电流强度之积成比例,而且依赖于电路的形状和相对位置;电动力学作用的功等于这个电势的变化。
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2°闭合螺线管的作用是零。
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3°电路C对另一个伏打电路C’的作用只取决于这个电路产生的“磁场”。事实上,在空间的每一点,我们都能够规定具有一定大小和方向的力,这种力被称为磁力,它具有下述特性:
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(a)C施加在磁极上的力作用于该极,它等于磁力乘以这个极的磁质量;
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(b)极短的磁针倾向于取磁力的方向,它倾向于变成的力偶与磁力、磁针的磁矩和磁针的磁倾角的正弦成比例;
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(c)如果移动电路C,那么C施加在C’上的电动力作用所做的功将等于通过该电路的“磁力流”的增量。
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2.闭合电流对一段电流的作用。安培未能产生严格意义上所谓的开路电流,他只有一种方法研究闭合电流对一段电流的作用。
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这是对电路C操作的,该电路由两部分构成:一部分是固定的,另一部分是可动的。例如,可动部分是一个可动导线αβ,其末端α和β能够沿固定导线滑动。在可动导线的一个位置上,α端处在固定导线的A点,β端处在固定导线的B点。电流从α向β环流,也就是说,沿可动导线从A流到B,然后沿固定导线从B返回A。因此,这个电流是闭合的。
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在第二个位置上,可动导线滑动了,α端处于固定导线的另一点A’,β端处于固定导线的另一点B’。然后电流从α到β环流,也就是说,沿可动导线从A’流到B’,此后总是沿着固定导线从B’流回B,接着从B到A,最后从A到A’。因此,电流也是闭合的。
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如果同样的电流受到闭合电流C的作用,那么可动部分将发生位移,恰如它受到力的作用一样。安培这样设想,这个可动部分AB似乎受到的表观力表示C对于电流αβ部分的作用,它与终止在α和β的开路电流通过αβ、而不是闭合电流通过αβ时所受的力相同,而闭合电流在到达β之后,还要通过电路的固定部分返回α。
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这个假设好像是十分自然的,是安培无意识地做出的;不过,它并不是必要的,因为我们进而将要看到,亥姆霍兹反对它。然而不管怎样,这个假设容许安培阐明闭合电流对于开路电流、甚或对于电流元作用的定律,虽然安培永远未能产生开路电流。
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该定律是简单的:
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1°作用在电流元上的力施加在这个元上;它与电流元和磁力垂直,且与垂直于电流元的磁力的分量成比例。
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2°闭合螺线管对于电流元的作用是零。
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但是,电动力学势消失了,也就是说,当其强度保持不变的闭合电流和开路电流流回它们的初始位置时,则总功不是零。
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3.连续转动。在电动力学实验中,最引人注目的实验是产生连续转动的实验,有时也称其为单极感应实验。磁铁可以绕它的轴转动;电流先通过固定导线,经由N极进入磁铁,例如流过一半磁铁,再由滑动触点流出,重新流进固定导线。
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于是,磁铁开始连续不断地转动,永远也不能达到平衡;这是法拉第的实验。
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这怎么可能呢?如果它是形状不变的两个电路的问题,即一个是固定电路C,另一个是可绕轴转动的电路C’,那么后者永远也不会连续转动;事实上,这里存在着电动力学势;因此,当这个势是极大值时,必定有一个平衡位置。
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因此,只有当电路C’由两部分构成时,即一部分是固定的,另一部分可绕轴转动时,连续旋转才是可能的,情况有如法拉第实验。在这里,可以再次方便地做出区分。从固定部分到达可动部分,或者反过来,既可以用简单接触(可动部分的同一点始终与固定部分的同一点接触)来实现,也可以用滑动接触(可动部分的同一点依次与固定部分的各点接触)来实现。
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只有在第二种情况下,才能发生连续转动。系统趋向于取平衡位置,这就是接着发生的事情;但是,在到达平衡位置的点时,滑动接点使可动部分与固定部分的新点连通;它改变了连接关系,从而改变了平衡条件,可以说,它致使平衡位置在系统企图达到它之前就逃离了,所以转动可以无限期地进行下去。
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安培假定,电路对C’可动部分的作用与C’的固定部分不存在时一样,从而与通过可动部分的电流是开路电流时一样。
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因此,他得出结论说,闭合电流对于开路电流的作用,或者反过来,开路电流对于闭合电流的作用,可以引起连续转动。
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但是,这个结论取决于我已阐述的假设,正如我上面说过的,亥姆霍兹不承认这个假设。
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