尋找事物間的聯繫是物理學和物理學家永恆的追求。偉大的物理學家牛頓致力於力和運動關係的研究，在總結歸納前人的基礎上，總結歸納出了牛頓運動定律。英國物理學家焦耳致力於電和熱之間關係的研究，通過實驗得到了焦耳定律。
17世紀電理論和磁理論得到了發展，那麼電和磁之間是否存在著某種關聯呢？給出答案的是丹麥的物理學家奧斯特。奧斯特的發現源於一次偶然。1820年4月奧斯特在一次演講快結束時，抱著試試看的心情又做了一次實驗，他把一條非常細的鉑導線放在一根玻璃罩罩著的小磁針上方。接通電源的瞬間發現磁針跳動了一下。這一跳讓奧斯特喜出望外，奧斯特花了三個多月，做了許多次實驗，發現磁針在電流的周圍都會偏轉。今天我們來重溫一下奧斯特實驗。
一、奧斯特實驗
這是一根小磁針。放在水面桌面上，靜止時小磁針指示南北方向。在小磁針上方架設一根導線。接通開關，小磁針發生了偏轉。斷開開關小磁針又回到了原來的位置。我們改變導線中電流的方向，發現小磁針又向相反的方向發生了偏轉，我們把剛才觀察到的現象記錄在這樣一個表格中。通過分析我們發現通電導體的周圍存在的磁場，磁場的方向跟電流的方向有關。
接下來我們要思考兩個問題，第一，通電導體周圍存在的磁場，磁場的方向和電流的方向有關，磁場除了有方向還有強弱，那麼通電導體周圍的磁場強弱與哪些因素有關呢？第二，通電導體周圍存在的磁場，通電導體相當於一個磁體，那麼這個磁體周圍的磁場又是如何分布的呢？為了研究方便，我們把直導線繞在圓筒上做成螺線管，我們先來研究通電螺線管周圍磁場分布。
二、通電螺線管周圍的磁場
（一）磁場的方向
這時大家可以按下暫停鍵。找一根細線，用一本書做成一個圓筒，大家試著繞一繞，看一看有幾種繞法。
第一種繞法，從左開始，導線從圓筒的後面開始向前方繞。第二種繞法反過來，從左開始，導線從圓筒的前面開始向後繞，只有這兩種。把螺線管接上電源，它就變成了通電螺線管。剛才的兩種繞法，我們分別接上電源，考慮電流的方向，有四種情況，第一幅圖和第二幅圖繞線方式相同，電流方向相反。第二幅圖和第三幅圖電流方向一致，都是從通電螺線管的右側進入螺線管。但這兩幅圖中，繞線方式不同。
下面我們就來研究第一幅圖通電螺線管周圍磁場的分布。這個螺線管固定在玻璃板上方，給它通以如圖所示電流。並在玻璃板上均勻的撒上鐵屑，輕輕地敲擊玻璃板。玻璃板上方的鐵屑成如圖所示的分布，這種分布與條形磁體的磁場分布非常相似。在玻璃板上螺線管兩端放上兩根小磁針。根據小磁針的指向，容易判斷出這個通電螺線管的右端為N極。
我們可以按照剛才的實驗過程，探究以下三幅圖中通過螺線管的磁場分布，結果如下。我們比較這兩幅圖，繞線方式相同，電流方向相反，我們發現通電螺線管的極性與管中電流的方向有關。再來比較這兩幅圖，電流方式相同，繞線方向不同，我們發現通電螺線管的極性與螺線管的繞線方式有關。
綜上所述，通電螺線管的極性與螺線管的繞線方式和管中電流方向都有關。安培巧妙地通過右手螺旋給出了三者之間的邏輯關係。我們一起來認識一下安培右手螺旋定則：用右手握螺線管，讓四指彎向螺線管中電流的方向，則大拇指所指的那端就是通過螺線管的N極。作個說明：首先，把螺線管握在掌心，無非就這兩種情況；到底怎麼握，我們看第二步，這四指中指夾可以看成一個向下箭頭，這個箭頭指向應該跟螺線管中電流的方向要一致。滿足以上兩點，大拇指所指的方向就是螺線管的N極。
剛才說了，安培右手螺旋定則給出了螺線管的繞線方式、螺線管中的電流方向、螺線管極性三者之間的關係邏輯關係。只要已知了其中兩個方向，我們就能判斷出第三個。下面我們來做一個練習。根據小磁針靜止時指針的指向，判斷出電源的正負極。
通電螺線管周圍的磁場和條形磁體的磁場相似，因此我們可以畫出一條通過小磁針的磁感線。又根據小磁針N極向右可以畫出磁感線的方向。從而判斷出通電螺線管周圍磁場的左端為N極，右端為s級。因此這道題就相當於已知通電螺線管的極性以及通電螺線管的繞線方式，讓我們判斷電流方向。根據右手螺旋定則我們可以標出通電螺線管中電流方向，從而判斷出電源的左邊為正極，右端為負極。
（二）磁場的強弱
接下來我們來探究通電螺線管周圍磁場的強弱。實驗表明，通電螺線管周圍磁場的強弱與電流的大小有關，其他條件相同時電流越大磁場越強。與線圈的匝數有關，其他條件相同時線圈的匝數越多磁場越強，其他條件相同時在螺線管中插入鐵芯磁場增強。在通電螺線管中插入鐵芯，鐵芯被磁化。這時候，這時螺線管周圍的磁場與鐵芯的磁場相互疊加，磁性增強。我們把他有鐵芯的通通電螺線管稱為電磁鐵。它有許多的優點：如通電有磁性，斷電無磁性；電流增大，磁性增強；匝數增多，磁場增強。總之，磁性能快顯快消，強弱可靈活調節。
電磁鐵在生產生活中有著非常重要的應用，如電磁起重機，電磁起重機通電時有磁性，能吸引鐵，鈷，鎳等物質，將這些物質移動到固定的相應的位置後，斷開電源。吸盤失去磁性，這些物質離開吸盤，到達指定的位置。
這是電鈴的構造示意圖。電磁鐵。彈性金屬片、銜鐵觸點、軟鐵棒錘、鈴鐺。閉合開關。觸點和弦鐵相連，銜鐵和金屬片以及電磁鐵相連，構成一個迴路，電磁鐵工作，吸引銜鐵，鐵棒敲打鈴鐺，我能聽到聲音。同時，觸點和銜鐵斷開，電磁鐵停止工作。由於彈性金屬片的作用，又將鐵銜彈回，如此反覆，我們就聽到了連續不斷的鈴聲。電磁鐵的第三個應用叫電磁繼電器。在自動控制中有著非常廣泛的應用。左邊是它的構造，它的核心構件是電磁鐵、彈簧和銜鐵。右邊是一個低壓控制高壓的電路，大家仔細看一看，能不能看出其中的奧妙？
左邊的電磁鐵和低壓電低壓電路相連。右邊的高壓電路有兩個觸點。因此左邊的繼電器相當於右邊高壓電路的一個開關。當閉合低壓控制電路的開關。左邊的電磁鐵工作，銜鐵被吸引。高壓電路兩個觸點接通電路工作。當低壓電路的開關斷開，電磁鐵停止工作，在彈簧的作用下銜鐵被彈開，相當於高壓電路的開關斷開，高壓電路停止工作。因此通過控制低壓電路的開關就能自如地控制高壓電路的通斷。
今天我們通過奧斯特實驗發現電流周圍存在的磁場，通電的導體相當於一個磁體。通過實驗得到了通電螺線管周圍磁場的分布：通電螺線管的磁場強弱與電流的大小、線圈的匝數有關、有無鐵芯有關。在通電螺線管中插入鐵芯，就變成了電磁鐵，電磁鐵在生產生活中有著非常重要的應用，包括電磁起重機，電鈴，電磁繼電器等。通電螺線管的磁場的方向與螺線管的繞線方式、螺線管中的電流方向、螺線管極性三者有關，安培右手螺旋定則給出了這三者之間的關係邏輯關係，實際上大家應該發現電流的方向和磁場方向是相互垂直的。
其實通電直導線和其他形狀的通電導體周圍的磁場也滿足這種垂直關係。比如圖所示，讓直導體垂直穿過一個透明的玻璃板，給導線通一豎直向上的電流，在玻璃板上均勻的撒上鐵屑。輕輕敲擊玻璃板，玻璃板上的小鐵線呈現出環狀的分布。離直導線近的地方小鐵線分布密集，離直導線遠的地方分布稀疏，這說明通電直導線周圍的磁場分布是以直導線為圓心的一簇同心圓。離直導線近的地方磁場越強，離指導性越遠的地方磁場越弱。如果我們在玻璃板上，放上小磁針，我們就可以判斷出此時通電直導線周圍的磁場方向。右圖，是一個環形電流的磁場分布圖，對於環形電流的磁場，我們可以用兩種方法去判斷，第一種方法可以把它當成是一個單匝線圈的通電螺線管，根據前面的安培右手螺旋定則可以判斷。也可以把這種環形導線上的極短一部分看成是通電的直導線，用剛才的方法加以判斷。無論用哪種方法，我們都可以得到相同的結果。
總之，通電的導體，無論形狀如何，都相當於一個磁體。前面的學習，我們知道電荷的定向移動形成電流，電流的周圍存在的磁場，這也就是說，這也就是說，定向移動的電荷周圍也存在著磁場。為了解釋永磁和磁化現象，安培提出了分子電流假說，物質是由大量分子構成，分子在永不停息地做無規則的運動。安培認為，任何物質的分子中都存在著環形電流，稱為分子電流，而分子電流相當一個基元磁體。當物質中大量分子在雜亂無章地運動時，分子電流做的取向是無規則的，每一個基元磁體的磁極指向各個方向，它們對外界所產生的磁效應互相抵消，故使整個物體不顯磁性。在外磁場作用下，分子電流做的取向有規則的，等效於基元磁體的磁極取向一致，而使物體顯示磁性。從這個觀點看，自然界中也就不存在單極的磁體。
今天的新課到此結束，謝謝大家！