2.2 施威格正切电流计

1820年，奥斯特发现了电流的磁效应以后，当许多人还在重复这一定性的检测方式的时候，德国哈雷大学（University of Halle）物理学家施威格（Johann Salomo Christoph Schweigger，1779—1857，见图2-3）教授首先把小磁针应用于定量的研究，他的发明堪称世界上第一个电流计。不过，当时电流的概念是在稍后出现的，施威格本人将其称为电磁倍增器（electromagnetic multiplier）。在科技高度发展的今天，电流的测量已是一种很常见的、基本的测量了。但在当时，它有力地推动了电磁学的研究。在伏特电堆问世20年以后，人们终于可以定量地测量电流大小和方向了。

图2-3 施威格，德国物理学家、化学家。

施威格的电流计结构并不复杂，在一个多匝线圈中间，放置一个磁针，这就制成了最早的电流检测装置。奥斯特发现电流的磁效应的时候，使用的是一根导线，使磁针发生偏转。在施威格的电流检测装置中，为了提高测量的灵敏度，他使用了反复环绕的线圈，电流的磁效应扩大了若干倍，这样，就可以检测更小的电流了。所以，这个装置被他自己称为电磁倍增器（electromagnetic multiplier，见图2-4）。显然，施威格的电流计的“0”点必须是南北的方向。当电流为0时，磁针N极自然指北。当有电流通过时，磁针发生偏转，磁针是在电流的磁力和地磁力的共同作用下达到平衡的，两者相差90°；当电流的磁力远远大于地磁力时，也就是当电流很大很大（无穷大）时，磁针偏转90°指向东或西。在理论上讲，磁针偏转的角度的正切对应的是电流的大小。它在磁针偏转5°以内有着良好的线性度，在更大角度时，会产生严重的非线性变化。所以，这种测量仪表在1837年首先被法国物理学家玻尔莱特（Claude Servais Mathias Pouillet，1790—1868）称为正切电流计（tangent galvano-meter）。玻尔莱特还是一位专业的制作各种灵敏电流计的工程师，在当年，几乎各地都有这样的专门制作科学仪器的工匠。世界上各大学当年曾经使用的、仍然保存完好的、非常精美的许多正切电流计，就是出自这些人之手，这些仪器100%都是纯手工制作。

图2-4 施威格发明的电磁倍增器。