Что сделал ампер для физики. Андре мари ампер краткая биография

Андре-Мари Ампер (фр. Andre Marie Ampere; 22 января 1775 - 10 июня 1836 ) - знаменитый французский физик, математик и естествоиспытатель, член Парижской Академии наук (1814). Член многих академий наук, в частности иностранный почётный член Петербургской Академии наук (1830). Джеймс Максвелл назвал Ампера «Ньютоном электричества».

Краткая биография

Ампер родился в Лионе, получил домашнее образование. После смерти своего отца, гильотинированного в 1793, Ампер был сперва репетитором в Политехнической школе в Париже, затем занимал кафедру физики в Бурге, а с 1805 года - кафедру математики в парижской Политехнической школе, где он проявил себя и на литературном поприще, впервые выступив с сочинением: «Considerations sur la theorie mathematique du jeu» («Рассуждения о математической теории игр», Лион, 1802).

В 1814 он был избран членом Академии наук, а с 1824 занимал должность профессора экспериментальной физики в Коллеж де Франс. Ампер умер 10 июня 1836 в Марселе.

Его имя внесено в список величайших учёных Франции, помещённый на первом этаже Эйфелевой башни.

Сын Андре Мари, Жан-Жак Ампер (1800-1864), был известным филологом.

Научная деятельность

Математика, механика и физика обязаны Амперу важными исследованиями. Его основные физические работы выполнены в области электродинамики. В 1820 он установил правило для определения направления действия магнитного поля на магнитную стрелку, известное ныне как правило Ампера; провёл множество опытов по исследованию взаимодействия между магнитом и электрическим током; для этих целей создал ряд приборов; обнаружил, что магнитное поле Земли влияет на движущиеся проводники с током. В том же году открыл взаимодействие между электрическими токами, сформулировал закон этого явления (закон Ампера), развил теорию магнетизма, предложил использовать электромагнитные процессы для передачи сигналов.

Согласно теории Ампера, магнитные взаимодействия являются результатом происходящих в телах взаимодействий так называемых круговых молекулярных токов, эквивалентных маленьким плоским магнитам, или магнитным листкам. Это утверждение носит название теоремы Ампера. Таким образом, большой магнит, по представлениям Ампера, состоит из множества таких элементарных магнитиков. В этом заключается суть глубокого убеждения ученого в чисто токовом происхождении магнетизма и тесной связи его с электрическими процессами.

В 1822 Ампером был открыт магнитный эффект соленоида (катушки с током), откуда следовала идея эквивалентности соленоида постоянному магниту. Также им было предложено усиливать магнитное поле с помощью железного сердечника, помещаемого внутрь соленоида. Идеи Ампера были изложены им в работах «Свод электродинамических наблюдений» (фр. «Recueil d’observations electrodynamiques», Париж, 1822), «Краткий курс теории электродинамических явлений» (фр. «Precis de la theorie des phenomenes electrodynamiques», Париж, 1824), «Теория электродинамических явлений» (фр. «Theorie des phenomenes electrodynamiques»). В 1829 Ампер изобрел такие устройства как коммутатор и электромагнитный телеграф.

В механике ему принадлежит формулировка термина «кинематика».

В 1830 году ввел в научный оборот термин «кибернетика».

Разносторонний талант Ампера оставил след и в истории развития химии, которая отводит ему одну из почетных страниц и считает его, совместно с Авогадро, автором важнейшего закона современной химии.

В честь учёного единица силы электрического тока названа «ампером», а соответствующие измерительные приборы - «амперметрами».

Некоторые исследования Ампера относятся к ботанике, а также к философии, в частности «Наброски по философии науки» (фр. «Essais sur la philosophie des Sciences», 2 т., 1834-43; 2-е издание, 1857).

Андрэ-Мари Ампер (фр. André-Marie Ampère). Родился 20 января 1775 года - умер 10 июня 1836 года. Знаменитый французский физик, математик и естествоиспытатель, член Парижской Академии наук (1814). Член многих академий наук, в частности иностранный почётный член Петербургской Академии наук (1830). Он создал первую теорию, которая выражала связь электрических и магнитных явлений. Амперу принадлежит гипотеза о природе магнетизма, он ввел в физику понятие «электрический ток». Джеймс Максвелл назвал Ампера «Ньютоном электричества».

Ампер родился в Лионе, получил домашнее образование. После смерти своего отца, гильотинированного в 1793, Ампер был сперва репетитором в Политехнической школе в Париже, затем занимал кафедру физики в Бурке, а с 1805 года - кафедру математики в парижской Политехнической школе, где он проявил себя и на литературном поприще, впервые выступив с сочинением: «Considerations sur la thèorie mathematique du jeu» («Рассуждения о математической теории игр», Лион, 1802).

Его имя внесено в список величайших учёных Франции, помещённый на первом этаже Эйфелевой башни.

Сын Андре Мари, Жан-Жак Ампер (1800-1864), был известным филологом.

Согласно теории Ампера, магнитные взаимодействия являются результатом происходящих в телах взаимодействий так называемых круговых молекулярных токов, эквивалентных маленьким плоским магнитам, или магнитным листкам. Это утверждение носит название теоремы Ампера. Таким образом, большой магнит, по представлениям Ампера, состоит из множества таких элементарных магнитиков. В этом заключается суть глубокого убеждения учёного в чисто токовом происхождении магнетизма и тесной связи его с электрическими процессами.

В 1822 Ампером был открыт магнитный эффект соленоида (катушки с током) , откуда следовала идея эквивалентности соленоида постоянному магниту. Также им было предложено усиливать магнитное поле с помощью железного сердечника, помещаемого внутрь соленоида. Идеи Ампера были изложены им в работах «Свод электродинамических наблюдений» (фр. «Récueil d’observations électrodynamiques», Париж, 1822), «Краткий курс теории электродинамических явлений» (фр. «Precis de la thèorie des phenômenes électrodynamiques», Париж, 1824), «Теория электродинамических явлений» (фр. «Thèorie des phenômenes électrodynamiques»).

В 1826 году им была доказана теорема о циркуляции магнитного поля.

В 1829 Ампер изобрёл такие устройства как коммутатор и электромагнитный телеграф .

В механике ему принадлежит формулировка термина «кинематика» .

В 1830 году ввёл в научный оборот термин «кибернетика» .

В честь учёного единица силы электрического тока названа «ампером» , а соответствующие измерительные приборы - «амперметрами».

Формулировка «единица силы тока» была впервые употреблена французским математиком и физиком А. Ампером при повторении опытов электромагнитного взаимодействия. Впоследствии начиная с 1881 года, когда состоялся Первый Международный конгресс электриков, ампером стали называть единицу силы тока.

Какие характеристики определяют силу тока в 1 ампер

Формальное определение данной единицы – ампер – было введено в 1948 году по предложению МКМВ (Международного комитета мер и весов). Оно гласит, что ампер – это сила постоянного тока , который протекает по беспредельно тонким длинным параллельным проводникам, отстоящим друг от друга на 1 метр и находящимся в вакууме, вызывая взаимодействие между ними силой 2 × 10−7 ньютона на каждый участок длиной 1 метр.

На практике воспроизвести условия определения невозможно, проводники имеют как конечную длину, так и конкретное сечение. Обычно сила взаимодействия определяется между двумя катушками с большим количеством витков провода. Этот принцип до 1992 года лежал в основе определения эталона ампера на токовых весах. При этом измерялась сила или момент сил, действующих на помещенную в катушку с током. Сила электрического тока измеряется .

С 1992 года эталон ампера в РФ определяется косвенным путем с использованием закона Ома, благодаря чему погрешность значения уменьшилась на два порядка.

Силу электрического тока можно представить как скорость изменения заряда, т. е. 1 ампер – это такая сила тока, когда за каждую секунду через поперечник проводника проходит количество электричества, равное 1 кулону (6,241·10¹⁸ электронов).

– определение

А. М. Ампер не только дал свое имя единице силы тока, но и установил закон, определяющий силу воздействия однородного магнитного поля на проводник, размещенный в нем. Ее величина прямо пропорционально зависит от длины проводника, силы протекающего по нему тока, вектора магнитной индукции и синуса угла между вектором и направлением тока.

Физик первым установил особенности взаимодействия двух проводников с током. Направленное перемещение электронов – протекание тока в них – обуславливает притяжение проводников (ток течет в едином для обоих направлении) или отталкивание этих проводов при противоположном направлении протекания тока.

Представление о силе тока дают следующие характеристики процессов:

— в канале молнии она равна примерно 500 килоамперам (1 кА = 10³ А);

— во включенной стоваттной протекает ток силой ≈ 0,5 А;

— примерная сила тока при лечении электрофорезом равняется 0,8 мА (1мА = 0,001A);

— в ТЭНе электрообогревателя проходит ток до 10 А.

В замкнутой цепи в любом ее месте через поперечник проводника ежесекундно проходит одно и то же количество электричества, т. е. сила тока на каждом участке цепи одинакова. Ее величина не зависит от толщины электрического проводника, т. к. заряды не имеют свойства накапливаться в одном месте.

Перспективы единицы силы тока в будущем

Условиями будущей ревизии единиц системы СИ, принятыми XXIV ГКМВ в октябре 2011 года, предусмотрено переопределение некоторых величин, в том числе и ампера. На величину единицы будет влиять вновь определенное значения электрического заряда (e = 1,602 17X·10−19 Кл).

Ампер в будущем также будет определять силу тока, но его величина будет устанавливаться в зависимости от данного числа.

Из школьного курса физики известно, что ампер – это одна из основных единиц измерения при изучении физики электрических явлений. В амперах меряют силу тока.

Определение

Единица измерения силы взаимодействия электронов названа в честь ученого из Франции А. Ампера. Он проводил опыты, направленные на изучение воздействия магнита на проводник и выявил взаимозависимость между его длиной, количеством частиц, которое перемещается по нему в промежуток времени, направлением магнитного воздействия и углом между вектором воздействия и движением частиц по проводнику.

В 1948 году было принято решение Международной организации по мерам и весам о том, что такой показатель измеряется в амперах. Физическое значение данного параметра состоит в следующем:

Элементарные частицы постоянно текут по бесконечно тонким и длинным проводникам в одном направлении;
Цепь находится в вакууме, и потенциалы расположены параллельно друг к другу с расстоянием в один метр;
Сила притяжения или отталкивания между ними составляет 2*10-7 Ньютона.

На практике такие условия даже в лаборатории воспроизвести невозможно, поэтому для установления эталона и тарирования измерительных приборов специалисты мерили уровень взаимодействия, возникающий между двумя катушками с большим количеством проводов минимального сечения.

С 1992 года ситуация изменилась, и описываемое физическое явление стали определять на основании закона Ома. Теперь под одним ампером (обозначение 1А) понимается сила тока, при которой за 1 секунду по проводнику перемещается количество электронов, равное одному кулону.

Что такое сила тока

Как известно, все материальные вещества состоят из молекул, которые, в свою очередь, состоят из атомов. Атом состоит из ядра и вращающихся вокруг него электронов. Когда происходит химическая реакция между двумя разными веществами, электроны из одних атомов переходят в другие. Это объясняется тем, что одни атомы обладают избыточным количеством электронов, а у других – их недостаточно. Перемещение электронов из одного вещества при контакте с другим веществом и является электрическим током. Если не оказывать внешнего воздействия, такой переток элементарных частиц будет происходить до тех пор, пока заряды у атомов, из которых состоят контактирующие вещества, не выровняются.

Однако, одного перемещения частиц недостаточно. Необходимо, чтобы их движение было в определенном направлении. Только в таком случае можно говорить об электричестве и его параметрах. Для этого между полюсами или окончаниями должна существовать разница потенциалов (на одном конце расположено вещество с избытком электронов, а на другом – с недостатком). Если такая разница не меняется в течение времени, ток называется постоянным (ярким примером является батарейка). Если же в процессе движения частиц потенциалы меняются местами, то он будет называться переменным.

Закон Ома

Количеством перемещаемых по проводнику частиц можно управлять. Это эмпирическим (опытным) путем установил немецкий физик Георг Ом. После ряда опытов он выявил, что чем выше разница потенциалов между полюсами (другими словами, напряжение), тем выше скорость движения элементарных частиц. Поэтому бытует мнение, что высокое напряжение способно убить человека.

С точки зрения науки, это совершенно не так. Во-первых, убивает не напряжение (это всего лишь разница потенциалов между полюсами), а электроны, перемещаемые по проводнику за единицу времени. Проходящие через человека частицы, в силу свойств электричества, выделяют тепло, что и приводит к ожогам либо химическим изменениям внутренних органов. Поэтому при работе с электрическими цепями в соответствии с требованиями охраны труда требуется надевать резиновые перчатки и сапоги (резина не проводит электричества, а, значит, поражения не будет).

Вместе с тем, встречались случаи, когда человек даже после контакта с электричеством оставался живой и невредимый. Это объясняется сопротивлением. Скорость движения и количество перемещаемых частиц уменьшается по мере увеличения сопротивления, которым обладает каждое вещество. Таким образом, при необходимости уменьшить данные параметры можно просто увеличить сопротивление.

Сила тока в быту

Основное ее назначение в быту – передача энергии. Электроны, взаимодействуя с различными веществами, меняют их свойства. Например, вольфрам начинает излучать свечение (так устроена обыкновенная лампочка), а другим химическим элементам, у которых высокие значения сопротивления, электричество отдает тепло (так устроена электроплитка). В некоторых случаях происходит отделение веществ друг от друга (при производстве алюминия).

Очень важно при монтаже электрических цепей в квартире или на предприятии избегать контакта полюсов. Если это произойдет, наступит «короткое замыкание», в результате которого резко увеличится сила тока в проводнике. Это приведет к его резкому нагреву и, возможно, даже пожару.

Итак, ответ на вопрос, что такое амперы, может быть следующим: это отражение скорости движения электронов по проводнику за единицу времени. Чем она больше, тем выше опасность поражения, но тем большее количество энергии передается.

Видео

Многие наверняка часто слышали слово "ампер", моментально относя это понятие к физике. Ампер является единицей измерения силы электрического тока. Но задумывались ли вы, почему и в чью честь была названа единица силы тока? Сегодня мы изложим информацию о биографии Андре Мари Ампера, выдающегося физика и гениального ученого, а также о его вкладе в науку, личной жизни, семье и карьере.

Основные сведения из жизни ученого

В краткой биографии Андре Мари Ампера сказано, что он был французским физиком и одним из основателей электродинамики. Он также был признанным математиком, интересующимся и другими областями науки, такими как история, философия и естественные науки. Рожденный в разгар французской эпохи Просвещения, он вырос в интеллектуально стимулирующей атмосфере. Франция его молодости была отмечена широко распространенными событиями в области науки и искусства, и Французская революция, начавшаяся тогда, когда он был юношей, также оказала значительное влияние в формировании его будущей жизни.

Сын процветающего предпринимателя, он был воодушевлен для образования, поиска себя и получения знаний с ранней юности, увлекался математикой и пограничными с ней науками. Будучи гениальным ученым, обладающим обширными и ценными знаниями в различных областях, также преподавал философию и астрономию в Парижском университете.

Интересы

Наряду с академической карьерой, Ампер также занимался научными экспериментами в различных областях и был особенно заинтригован работами Ханса Христиана Эрстеда, который обнаружил связь между электричеством и магнетизмом. Биография Ампера отражает то, как сильно он повлиял на науку. Став последователем Эрстеда, посредством усердной лабораторной деятельности, Ампер сделал еще несколько открытий в этой области, которые внесли огромный вклад в становление электромагнетизма и электродинамики как наук. Ампер считается одним из основателей этой отрасли теоретической физики. Биография Ампера кратко будет изложена в этой статье.

Семья Андре Мари

Ампер родился 20 января 1775 года в семье Жан-Жака Ампера и Жанны Антуанетты Десутье-Сарси Ампер. Жан-Жак был успешным предпринимателем. У Андре Ампера было две сестры.

Отец ученого был ценителем философии Жана-Жака Руссо, который считал, что молодые мальчики должны избегать формального обучения и вместо этого им следует «обучаться у окружающей среды». Таким образом, он не стал отправлять своего сына в школу и вместо этого позволил ему просвещать себя с помощью книг в своей неплохо укомплектованной библиотеке.

В детстве Ампер был очень любознателен, что явилось хорошей почвой для развития его дальнейшей ненасытной жажды знаний. Под руководством своего отца он читал книги по математике, истории, философии и естественным наукам, а также поэзию. Наряду с его интересом к наукам он также был заинтересован католической верой, поскольку его мать была очень набожной женщиной.

Он был особенно увлечен математикой и начал серьезно изучать этот предмет, когда ему было 13 лет. Его отец всячески поощрял его интеллектуальные занятия, находил специализированные книги по этому предмету для сына и организовал для него возможность получать уроки математики от аббата Дабурона. В это время Андре начал изучать физику.

Французская революция началась в 1789 году, когда Андре было 14. Его отец был призван на государственную службу недавно пришедшим к власти правительством и был отправлен в маленький городок недалеко от Лиона.

Семья Ампера потерпела трагедию, когда одна из его сестер умерла в 1792 году. Еще одно несчастье, касающееся его семьи, произошло, когда фракция якобинцев захватила контроль над революционным правительством в 1792 году и гильотинировала отца Андре в ноябре 1793 года. Переживая эти ужасные потери, он оставил учебу на год. Карьера Ампер начал работать частным преподавателем математики в Лионе в 1797 году. Он оказался отличным учителем, и ученики начали быстро стекаться к нему, с целью перенять знания и стать последователем талантливого преподавателя. Его успех в качестве учителя привлек к Амперу внимание интеллектуалов Лионы - они были поражены багажом знаний молодого человека.

Карьера

В 1799 году он нашел постоянную работу в качестве учителя математики. В течение нескольких лет был назначен профессором физики и химии в Школе Сентрале в Бург-ан-Брессе в 1802 году. За это время Андре также исследовал математику и подготовил к публикации труд под названием «Исследования математической теории игр», 1802.

Ампер стал преподавателем в новой, недавно учрежденной Политехнической школе в 1804 году. Помимо многочисленных талантов в разных сферах, у него был еще и преподавательский дар. В связи с этим Андре стал профессором математики в школе в 1809 году, несмотря на отсутствие базового образования в широком смысле этого понятия (ведь он обучался индивидуально). Ампер был избран во Французскую академию наук в 1814 году. Биография Ампера демонстрирует нам, что упорный труд всегда вознаграждается.

Он также занимался научными исследованиями наряду с его академической карьерой и преподавал такие дисциплины, как философия и астрономия, в Парижском университете в 1819-20 годах.

Ампер был сильно впечатлен открытиями Эрстеда касательно электромагнитизма, поэтому перенял исследовательскую инициативу и стал работать над дальнейшими открытиями. После тщательных экспериментов Ампер показал, что два параллельные провода, несущие электрические токи, притягивают или отталкивают друг друга, в зависимости от того, протекают ли токи в одном и том же или противоположном направлении.

Одаренный от природы, имеющий массу знаний и навыков в области точных наук, Ампер применял математику в обобщении физических законов из экспериментальных результатов. После долгих лет интенсивных исследований и экспериментов Ампер опубликовал «Размышление о математической теории электродинамических явлений, уникально выведенных из опыта в 1827 году. Новая наука, «электродинамика» была названа таковой и обобщена в этой работе, которая стала известной как ее основополагающий трактат.

Это краткая биография Андре Ампера.

Основные работы

Ученый вывел закон (названный в его честь), который гласит, что взаимное действие двух длин токопроводящей проволоки пропорционально их длинам и интенсивности их токов.

Ампер изобрел астатическую иглу - почти первостепенную по важности составляющую современного астатического гальванометра.

Награды и достижения

В 1827 году Ампер стал членом Королевского общества и членом Королевской Академии наук в Швеции в 1828 году. Но это лишь капля в море. Великий ученый внес неоценимый вклад в развитие науки.

Личная жизнь и наследие

Андре Мари Ампер женился на Кэтрин-Антуанетт Каррон в 1799 году. Сын родился у них год спустя, назвали его в честь деда ─ Жан-Жаком.

Однако в молодой семье случилась трагедия - жена ученого заболела раком и умерла в 1803 году.

Андре сочетался браком с Жанне-Франсуазой Пото в 1806 году. Этот союз казался многим неудачным с самого начала. И действительно, пара рассталась вскоре после рождения дочери.

Ампер умер в городе Марселе 10 июня 1836 года от пневмонии. Биография Ампера довольно трагична, если рассматривать сферы жизни, не связанные с его профессиональной деятельностью.

В краткой биографии Андре Ампера сказано, что его имя одно из 72 имен, записанных на Эйфелевой башне.

Великие достижения

Жизнь величайшего ученого тесным образом связана с научной деятельностью. Экспромтом рассмотрим 5 важнейших событий в биографии Андре Мари Ампера, касающиеся его научной деятельности.

Открытие, касающееся фтора. В 1810 году Андре-Мари Ампер предположил, что фтористоводородная кислота представляет собой соединение водорода и неизвестного элемента, свойства которого, по его словам, были похожи на хлор. Он придумал термин "фтор" для этого элемента, предположив, что F может быть изолирован электролизом. Спустя 76 лет французский химик Анри Моисан окончательно изолировал фтор (сделал это путем электролиза по предложению Ампера.
Предложил свою версию идентификации элементов. В 1816 году Ампер предложил указать химические элементы в соответствии с их свойствами. В то время было известно только 48 элементов, и Андре попытался поместить их в 15 групп. Он успешно группировал щелочные металлы, щелочноземельные металлы и галогены. Спустя 53 года после попытки ученого организовать элементы, российский химик Дмитрий Менделеев опубликовал свою знаменитую периодическую таблицу.
Придумал «правило правой руки». Андре-Мари Ампер разработал правило, известное как правило правой руки, чтобы определить направление отклонения стрелки компаса относительно направления, в котором электрический ток протекал вдоль провода. В этом правиле, если предполагается, что правая рука наблюдателя захватывает провод, через который протекает ток, большим пальцем, направленным вдоль провода в направлении тока. Затем пальцы, скручивающиеся вокруг провода, указывают направление, в котором стрелка компаса будет отклоняться. Правило Ампера все еще используется учениками для расчета направления магнитных силовых линий.
Эрстед экспериментальным путем указал на связь между электричеством и магнетизмом в 1820 году. Спустя незначительное время Андре-Мари Ампер обнаружил, что два параллельных провода с электрическим током отталкивают или притягивают друг друга. Это зависит от того, совпадает или разнится ли их направление, соответственно. Таким образом, Ампер впервые показал, что магнитное притяжение и отталкивание могут быть получены без использования магнитов.
Андре-Мари Ампер применил математику к своим экспериментам с электромагнетизмом, чтобы сформулировать физические законы. Наиболее важный из них - это силовой закон Ампера (сформулирован в 1823 году) - показывает, что возникновение притяжения или отталкивания между двумя проводами, несущими токи, напрямую зависит от длин и интенсивности проходящего через них тока. Физическое происхождение этой силы состоит в том, что каждый провод генерирует магнитное поле.

Кибернетика

Существует множество определений кибернетики. Норберт Винер, математик, инженер и социальный философ, придумал слово «кибернетика» происходящее из греческого языка, означает «рулевой». Он определил его как науку о связи и управлении живыми организмами и машинами. Ампер же, еще до Винера, нарек кибернетику наукой правительства. Важным элементом этой науки Андре назвал отрасль, которая должна изучать законы, их происхождение и воздействие на социум.

Мы рассмотрели биографию Мари Ампера.

Характеристики