●“磁荷”理论
| 在早期，认识磁铁后提出“磁荷”理论 磁库仑定律、磁场强度、磁势、磁偶极矩等 这种观点正确吗？存在什么问题？ “磁荷”无法分离、磁力线闭合 |
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“磁荷”无法分离→磁偶极矩模型 磁介质与电介质的比较 |
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总结：“磁荷”理论能够解释一些现象，但也存在某些无法解释的问题。“磁荷”理论和电磁场理论具有某些等价性，在现代工程中仍有实用意义
●磁场的电本质与Ampere理论
| Franklin发现莱顿瓶放电使锯条磁化 Oersted实验造成了重大的影响 电与磁的统一 迎来了电磁学发展的高潮 |
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Biot和Savart提出的课题：研究电流对磁针的磁极作用力的定量规律
Ampere提出的课题：电流vs磁体；电流vs电流；磁体vs磁体——磁现象的本质是电流——分子电流假说
Ampere将磁现象归结为电流与电流的作用，研究目标是找出电流间的定量作用规律
Ampere提出的问题比Biot和Savart更深刻，更广泛，体现了大师风范
分子电流的真正本质是电子自旋，但在Ampere那个时代，人们对物质结构缺乏认识。Ampere能提出这样的假说是非常了不起的
电流间的相互作用机制是什么？ “电动力”——电动力学
Maxwell：科学中最光辉的成就之一 “电学中的牛顿”
●磁场基本规律
右手螺旋（Ampere）定则 左手定则
磁力线是一种“旋涡”，电流是造成旋涡的来源 比喻：水的旋涡
旋涡的强度与电流有关——Ampere环路定理
●研究方法
困难：电流元不可分割！
§Ampere示零实验
示零：通过零结果反映本质规律
| 测量装置：无定向秤 对均匀磁场（如地球磁场）随遇平衡，不响应 对非均匀磁场做出反应 |
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| 实验一：对右图所示电流，无定向秤没有运动 当电流反向时，作用力也反向 |
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| 实验二：对右图所示电流，无定向秤没有运动 反映了电流元的矢量特性 |
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| 实验三：圆弧导体与绝缘柄C相连 只能切向移动，不能横向移动 零结果——磁场力是横向力 |
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| 实验四：线圈ABC的尺寸为 距离比也是 B没有移动 零结果——几何线度（电流长度、距离）增加同一倍数，作用力不变 |
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理论分析：数学上找出符合以上四个特征的电流元间作用力公式
由于数学上的复杂，这里暂不介绍细节
§Biot和Savart的实验
| Oersted实验说明磁针磁极受横向力 右图：右手螺旋定则 基本方法：磁针振荡频率→磁感应强度 第一步： 长直导线、扭秤(右图二) B = kI / r
第二步： 如何得到单个电流元的规律？ 右图三 |
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| α=0时B=0；α=π/2时B最大 B = kI tan(α/2) / r 最终可计算出单个电流元产生磁场的公式 计算过程略 |
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●场概念的诞生：超距观点vs近距观点
天体间、电荷间、磁铁间的作用力由什么传递？
超距观点：超越空间距离、瞬态、无需介质
近距观点：“以太”？
当时尚无成熟理论和足够事实来判断是非
§超距作用电磁理论及其困难
由于数学上的复杂，这里暂不介绍细节
1、Neumann的理论和现代电磁场理论已较为接近，包含了电流产生磁场和电磁感应，只是没有考虑场的转化与传播
2、Weber企图修正Coulomb定律，以包含电荷运动的情况。给出超距作用力公式，建立统一的超距电磁理论。Weber力对解释感生电动势存在困难。
两个没有电流的线圈发生相对运动。按Weber理论，由于速度，也会产生感生电动势。不符合事实
Weber理论甚至在能量守恒方面存在问题
3、Ampere最初提出的Ampere力公式，也包含了超距瞬态作用思想。包含了牛顿第三定律和力沿连线的思想。但存在数学问题
讨论：两个电流元之间的作用力
| 牛顿第三定律？！ 动量守恒是客观世界的普遍规律，牛三定律的成立是有条件的。 若是无媒介的超距作用，牛三成立 有媒介的近距作用，存在第三者——场。场也具有动量 |
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Ampere支持超距观点，在原始的Ampere力公式加入牛三定律。然而实验显示了磁力的横向特征，因而原始Ampere力公式存在无法克服的数学问题
总结：磁场由运动电荷产生，传递运动电荷间的相互作用。什么是磁场？
电与磁统一整体 磁场是电场的运动效应 相对论效应