直到 19 世纪初，许多科学家都认为电和磁是两种不相关的现象。这种情况在 1820 年发生了变化，当时一位教授在一次讲座中报告了一个令人震惊的发现：电和磁现象之间存在联系。于是，电磁学研究诞生了。为了庆祝这一发现已经 200 周年了，我们来看看电磁学发现过程中的五个 W：谁、什么、哪里、什么时候、为什么，以及如何研究电磁学。
谁发现了电磁学？
Hans Christian Ørsted 于 1777 年 8 月 14 日出生在丹麦的 Rudkøbing。12 岁左右，Ørsted 开始在他父亲的药房工作，这激发了他对科学的兴趣。追随父亲的脚步，他于 1797 年获得了哥本哈根大学的药理学学位。两年后，Ørsted 受德国哲学家 Immanuel Kant 工作的启发写了一篇论文，并获得了哲学博士学位。
Hans Christian Ørsted。本作品在美国属于公共领域，因为它在 1925 年 1 月 1 日之前通过Wikimedia Commons出版(或在美国版权局注册)。
Ørsted 在 29 岁时曾担任药房经理，后来成为哥本哈根大学的一名物理学教授。在那里，他研究了电流和声学。(有趣的事实：Ørsted 凭借对克拉尼图 Chladni figures的研究获得了物理学教授的职位)。
是什么让 Ørsted 电磁学发现 200 周年如此重要？
1824 年，Ørsted 成立了自然科学传播学会(SNU)。SNU 的建立是为了向公众发布有关物理学和化学最新进展的信息。为纪念电磁学发现 200 周年， SNU 通过举办讲座并为研究人员和高中教师颁发奖章，来表彰他们对科学和技术的贡献。
此外，丹麦的许多公司、大学和组织全年都认可并庆祝这一周年纪念日。
电磁学是在哪里发现的？
1820 年 4 月 21 日，Ørsted 在为一次演讲做实验时，发现了一些突破性的现象：带电导线中的电流会使其附近的罗盘磁针发生偏转。这一发现是革命性的，因为它证实了电和磁之间的关系，为今天所有的电磁学研究奠定了基础。
一个(更现代的)指南针。
尽管许多人认为 Ørsted 是偶然发现的，但据他说，这是一个有计划的实验。在他的发现的几年后，他发表了一篇以第三人称写的论文，讨论了最初的实验，并指出：
““第一个实验的计划是，使他讲座中常用的一个小电流槽装置的电流通过一根非常细的铂丝，该铂丝放在一个覆盖着玻璃的罗盘上。实验的准备工作已经做好了，但是在讲座之前发生了一些意外，阻碍了他的实验，他打算推迟到另一次演讲机会。但在演讲过程中，成功的可能性似乎更大，所以他在听众面前进行了第一个实验。”
Ørsted是如何在电和磁之间建立联系的？
如前所述，在他的发现之前，Ørsted 已经预感到电和磁效应是相互关联的。一方面，他不相信当时被广泛接受的观点，即电、磁、热和其他化学过程是不相关的。相反，由于他的哲学背景，他倾向于相信——比如电和磁——该现象是由同一个原始力量产生的。此外，众所周知的是，闪电会影响指南针的极性，从而进一步将这两种现象联系起来了。
值得注意的是，Ørsted 结识了一些志同道合的科学家，并可能从他们那里找到了灵感，例如德国物理学家 Johann Wilhelm Ritter。像 Ørsted 一样，Ritter 也正确地假设电和磁在某种程度上是相关的。两位科学家都喜欢德国哲学家 Friedrich Schelling的观点，他曾经说过：“所有现象都由一个绝对和必然的规律相互关联，并可以从中推导出。”
Ørsted何时发表了他的发现？
在他发现电磁学三个月后，1820 年 7 月 21 日，Ørsted 宣布了他的发现。据 Ørsted 说，他等待着发表他的发现，因为他想确定他的结果，这将是一个革命性的发现，与当时大多数科学观点相悖。在进行了多次的实验后，他确信电流会产生磁力。
铜锌伏特电池示意图。图片由Borbrav提供，svg版本由Luigi Chiesa提供。通过Wikimedia Commons获得许可（CC BY-SA 3.0）。
电磁学的发现是在科学史上的革命时期出现的。例如，20 年前，即 1800 年，意大利物理学家Alessandro Volta发明了伏特电池，即第一块电池。像这样轰动一时的发现发布后，19 世纪的科学家们致力于扩展这些发现并设计新的设备。其中一位科学家就是Michael Faraday，他在研究 Ørsted 的工作后，发明了第一台电动机。
为什么电磁学在今天很重要？
今天，由于电磁学的存在，技术和我们周围的世界变得更加先进。除了开发出第一台电动机外，这一发现还带来了其他实用设备的发展，包括：
- 安培表
- 电磁铁
- 变压器
- 发电机
- 电报机
COMSOL Multiphysics®软件中发电机的完整几何结构(左)和 E 形铁心变压器模型(右)。
如今，我们可以通过多物理场仿真进一步研究和优化这类设备。例如，左图显示了简化的 3D 发电机模型，而右图显示了单相 E 形铁心变压器的瞬态仿真。
为了庆祝电磁学发现 200 周年，让我们深情缅怀 Hans Christian Ørsted，因为他大胆思考并发现了这一重要的物理学分支！
延伸阅读
- 阅读以下资源，了解有关 Hans Christian Ørsted 及其工作的更多信息：
- 阅读 COMSOL 博客，了解其他研究电磁学的科学家：
- André-Marie Ampère，一位法国物理学家，在了解了 Ørsted 的实验后帮助定义了电和磁之间的理论
- James Clerk Maxwell，一位苏格兰科学家，他发现了麦克斯韦方程，或一组描述电场和磁场如何相互作用的方程
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