Site Loader

Содержание

ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ (от 1820 до 1830 г.)

ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ (от 1820 до 1830 г.)

ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ


(приблизительно от 1820 до 1830 г.)
МАГНИТНОЕ ДЕЙСТВИЕ ТОКА

Уже много раз случалось гальванизму вторгаться в другие области физики, но эти явления либо оставлялись вовсе без внимания, либо недостаточно оценивались. Некоторые действия тока, например химическое разложение, считали само собою понятными, или же, когда не знали, что с ними делать, их дальше вовсе не упоминали. Однако отношение сразу резко изменилось, когда ток оказался способным производить и магнитные действия и даже не оставил в покое стрелки компаса. Самая замкнутая и наиболее узкая область физики, магнетизм с его жидкостями, действующими лишь через железо, была сразу завоевана и замещена гальванизмом. Это открытие повелительно указало даже многим консервативным физикам, что уже пришла пора значительно расширить и обобщить существующие представления о действии электричества, а вместе с тем и о природе сил вообще.

Коль скоро электрический ток способен вызывать магнитные действия, представление о двух разных невесомых жидкостях, электрической и магнитной, не может долее удержаться, и впервые физике приходится отказаться от одной из невесомых материй, которые утвердились в ней так прочно. Но это был вообще первый толчок к ниспровержению целой системы физики. Если магнитные явления и магнитные силы не являются больше результатом действия особых материй, но сообщаются многим веществам электрическим током, то связь между проявлением силы и элементарным качеством вещества оказалась разрушенной, и первое должно быть сведено хотя бы частично на явления движения. Но это был первый шаг назад от ньютоновской физики к Декарту, и потому великое значение новых гальванических явлений скорее чувствовалось инстинктивно, чем воспринималось сознательно.

РАННИЕ НАБЛЮДЕНИЯ ЯВЛЕНИЙ ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМА

Однако, как бы ни было велико впечатление, созданное магнитным действием тока, последнее, в сущности, не было совершенно неожиданным. Уже задолго до этого знали, что сильные электрические искры, например молния, могут намагнитить стальные иглы, размагнитить магнитные стрелки или даже изменить полярность последних. Правда, Марум относил этого рода намагничивание за счет земного магнетизма, действие которого якобы усиливается только от электрических сотрясений, и тем как будто разрешил эту загадку; однако другие более смелые и более склонные к умственной спекуляции физики пытались обосновать тождество электричества и магнетизма ввиду сходства электрических и магнитных притяжений и отталкиваний. Риттер, например, прямо утверждает, что всякий вольтов столб является магнитом и что даже всякая игла, спаянная только из цинка и серебра, есть магнитная игла. Прехтль, с целью изучить возможные магнитные действия вольтова столба, подвесил его в 1808 г. на шелковых шнурах; он высказал в 1810 г. следующее положение: «Таким образом, в природе все явления представляются либо как притягательное, либо как химическое действие электричества.

К категории первых относятся все явления сцепления, кристаллизации, обычные электрические явления, сила тяжести и магнетизм; к категории вторых относятся все явления, с которыми имеет дело химия, так что, в сущности, магнетизм и химизм являются главными ветвями общей науки, электрицизма.

Однако подобные предвзятые мнения, лишенные достаточной фактической подкладки, не могли привлечь к себе физиков, склоняя их скорее даже на противоположную сторону. Но вслед за открытием электромагнетизма Эрстедом это отношение тотчас же резко изменилось. Уже в том же 1820 г. указали на два сочинения 1804 г., в которых будто уже заключалось наблюдение электромагнитного действия. Альдини в своем «Traité sur le galvanisme (Paris 1804) («Трактат о гальванизме») говорит о Можоне: «Поместив горизонтально очень тонкие швейные иглы, длиною в 2 дюйма каждая, он присоединил их обоими концами к чашечному прибору (гальваническая батарея), состоявшему из 100 стаканов. По истечении 20 дней он вынул иглы, немного окислившиеся, но в то же время намагниченные, с ясно выраженной полярностью».

Дальше он продолжает о Романьози 5: «Это новое свойство гальванизма было установлено триентским физиком Романьози, который открыл, что гальванизм отклоняет намагниченную иглу». Аналогично высказался Изарн в своем «Manuel du galwanisme» (Paris 1804) («Руководство по гальванизму»): «Согласно наблюдениям триестского физика Романьози, намагниченная игла, будучи подвергнута действию гальванического тока, испытывает отклонение, а согласно наблюдениям известного генуэзского химика Можона, намагниченные иглы получают этим путем некоторый вид магнитной полярности». Однако подавляющее большинство держалось того мнения, что, как это высказал, например, Мунке в «Физическом словаре Гелера» (III, стр. 475, 1827), приписывать открытие электромагнетизма не Эрстеду, а упомянутым двум лицам, не следует, «так как они не сознавали важности своего открытия, не поняли его и не сумели оценить». Уже после того, как совершенно освоились и привыкли к электрическим явлениям, стали считать, что отмеченные выше догадки о влиянии электричества на магнитную мглу заключают уже в себе открытие электромагнетизма.
В 1859 г. Зантедески приписал честь этого открытия Романьози и вообще итальянцам, а И. Гамель считает весьма вероятным, что Эрстед, будучи в Париже, ознакомился с приведенными опытами, и потому прямо обвиняет его в умолчании. Однако из самой работы Романьози, как она была изложена Зантедески, ясно видно, что наблюдения первого стоят совершенно на одном уровне с известными уже в то время действиями электричества на магниты. В датированной 3 августа 1802 г. статье, в которой описаны наблюдения Романьози, мы читаем: «… построив вольтов столб, он прикрепил к нему серебряную проволоку, состоявшую из нескольких колен, соединенных между собою, как звенья цепи. Последнее колено этой цепи проходило через стеклянную трубку, на наружном конце которой тоже имелась серебряная пуговка. Затем он взял обыкновенную магнитную иглу, вроде корабельного компаса, заключенную в четырехугольном деревянном ящике, и, сняв стеклянную крышку ящика, поставил последний на стеклянный изолятор… После этого, взяв в руки стеклянную трубку с последним коленом, он быстро прикоснулся концом или пуговкой к магнитной игле, и последняя благодаря прикосновению в течение нескольких секунд отклонилась на несколько градусов от магнитного направления.
Когда серебряная цепь была отнята, игла осталась в отклоненном положении… Прикасаясь снова цепью, он заставлял иглу все сильнее и сильнее отклоняться от магнитного меридиана; таким образом он достиг того, что стрелка оставалась в одном и том же положении…, так что полярность ее оказалась совершенно бессильной. Чтобы восстановить полярность…, он зажал большим и указательным пальцем обеих рук конец изолированной деревянной коробки и, стараясь ее не колебать, подержал ее несколько секунд в этом положении, тогда стрелка медленно двинулась назад, приобретая снова свою полярность, однако, не сразу, а в несколько толчков».

РАБОТЫ ЭРСТЕДА ПО ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМУ

Эрстед Ханс Кристиан (1777-1851)

Если бы это наблюдение постоянного отклонения иголки, говорит Гамель, было именно тем самым, что с 1820 г. считается открытием Эрстеда, и если бы оно действительно было известно Эрстеду, то последний был бы не только обманщиком, но и очень медлительным и неловким плагиатором. Он должен был бы знать электромагнетизм, по крайней мере, с 1804 г., а, между тем, в 1812 г. в своем «Ansicht der chemischen Naturgesetze» (Berlin 1812) («Взгляд на химические законы природы») он говорит о тождестве электричества и магнетизма, не приводя в доказательство ни единого опыта. Наконец, в 1820 т. он выступает с этой уже старой историей и не только сообщает свое открытие в неудобной и нецелесообразной форме, но потом, когда все стали приписывать его открытие случаю, старается всячески доказать, что он уже давно, хотя и безуспешно, работал над ним. При всей моей готовности воздать должное заслугам Романьози, я в приведенных выше фактах не могу найти какого бы то ни было основания приписывать Эрстеду столь отвратительную роль.

По словам самого Эрстеда, удачные опыты ему удалось произвести лишь весной 1820 г. во время своих лекций об электричестве, гальванизме и магнетизме. Результаты этих опытов были им опубликованы в маленьком мемуаре «Experimenta circa efficaciam conflictus electrici in Acum magneticam» (Hafniae, 21 Juli 1820) («Опыты по влиянию электрического тока на магнитную иглу»), который был им разослан во все известные ученые общества, физикам и в редакции физических журналов.

В нем сообщается, что гальванический ток, идущий под свободно подвешенной магнитной иглой с севера на юг, отклоняет эту иглу на восток; а проходя в том же направлении над нею, он отклоняет ее на запад. Когда ток неизменного направления проходил в плоскости колебаний иглы, то замечалось лишь незначительное колебание полюсов вверх и вниз; когда же направление тока было перпендикулярно к плоскости колебаний, то никакого действия не было. Замечательно, что, по мнению Эрстеда, магнетизирующее действие тока проявлялось только при накаливании проводящих проволок, поэтому он считал необходимым употреблять в этих случаях или большие столбы, или большое число гальванических пар.

Вероятно, это и было причиной, почему вслед за опубликованием этого открытия сначала наступил небольшой перерыв, а затем полился целый поток новых работ. Так, Мунке полагал, что приступать к опытам нельзя, пока не будет устроен сильный столб, и он устроил его в 106 пар; однако потом, разбирая его по частям, он убедился, что отклонение стрелки можно получить от пяти пар и даже от одной.

Первым физиком, подтвердившим открытие Эрстеда, был И. Т. Майер, следующим был де-ла-Рив, повторивший опыты Эрстеда на собрании натуралистов в Женеве. Затем наступил потоп. Как во всех вообще случаях, когда новое явление легко воспроизводится и наблюдается, открытие Эрстеда вызвало огромный интерес со стороны самых широких кругов. Всякий, кто только был в состоянии достать и наладить элемент и буссоль, старался проделать опыт по отклонению стрелки током. Частью под влиянием этого всеобщего возбуждения, частью вследствие сознанной важности данного открытия, и работы настоящих ученых начали следовать друг за другом почти с небывалой скоростью.

Эрстед сам установил в том же году, что с увеличением числа пар в столбе эффект мало усиливается, а зависит он преимущественно от величины пластин; кроме того, он убедился, что накаливание проводников при этом не обязательно. Далее, подвесив свободно на нити ящичный элемент, он доказал, что магнит способен в свою очередь отклонять ток.

Араго, видевший опыты де-ла-Рива в Женеве, уже в сентябре 1820 г., показал, что проводники тока притягивают железные опилки, как магнит, а в ноябре того же года Буажиро наблюдал притяжение плавающей на воде магнитной иглы проводниками тока. Для усиления действия слабых токов на магнитную иглу, Швейггер изобрел в сентябре 1820 г. мультипликатор, а Поггендорф вскоре дал ему форму, применяемую и поныне. Для изоляции отдельных оборотов Швейгтер сначала употреблял сургуч или воск, но затем, ввиду хрупкости подобной оболочки, проволоку стали обвивать шелком. И. Гамель («Bull. l’Acad. Imp. de St. Petersburg», II, стр. 103—105, 1860) утверждает, что шелковую обмотку впервые начал применять С. Т. Земмеринг еще до 1810 г. на своих телеграфных проводах.

ЗАКОН БИО И САВАРА. АМПЕР

Био Жан Батист (1774-1862)

Математический закон действия гальванического тока на магнит был впервые определен опытным путем Био и Саваром. Они нашли: если неограниченной длины провод с проходящим по нему вольтовым током действует на частицу северного или южного магнетизма, находящуюся на известном расстоянии от середины провода, то равнодействующая всех сил, исходящих из провода, направлена перпендикулярно к кратчайшему расстоянию частицы от провода, и общее действие провода на любой — южный или северный — магнитный элемент обратно пропорционально расстоянию последнего от провода. Отсюда Лаплас вывел, что и эти действия, подобно тяготению, убывают обратно пропорционально квадрату расстояния.

РАБОТЫ АМПЕРА ПО ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМУ

Ампер Андре Мари (1775-1836)

Но оригинальнее, гениальнее и плодотворнее всех физиков, не исключая и самого Эрстеда, разработал эту новую, лишь слегка затронутую область Ампер. Работы свои он начал докладывать во Французской академии с 18 сентября 1820 г.. Действие тока на магнитную стрелку зависит от его направления; для определения этой зависимости Ампер дал известное правило пловца, которое тотчас же и было принято физиками вместо неудобного правила Эрстеда. Не довольствуясь одним установлением фактов, Ампер стремился найти внутреннюю связь между новыми явлениями и теми, которые уже ранее были известны. Электричество от трения действует притягательно и отталкивательно на всякое вещество, потому что оно вызывает в нем электричество; не свойственно ли подобное действие и электрическим токам? По-видимому, из этой именно совершенно новой точки зрения и исходил Ампер, приступая к своим исследованиям; и уже 18 сентября 1820 г. он сообщает, что гальванические токи, имеющие одинаковое направление, взаимно притягиваются, а противоположно направленные отталкиваются. Этим, конечно, сходство между действиями покоящегося и текущего электричества усиливалось, но, с другой стороны, выявилось существенное различие: в первом случае одноименности соответствовало отталкивание, а здесь, наоборот, притяжение. Далее, Ампер считает целесообразным совершенно отделить друг от друга эти две области электричества, обозначив их различными названиями: электростатика и электродинамика. Для наблюдения взаимного действия гальванических токов Ампер устроил много новых приборов. Уже в первом своем сообщении 1820 г. он описал проволочные прямоугольники и кольца с концами, погружающимися в чашечки с ртутью для подведения тока, равно как и штатив (за которым сохранилось его имя) для чашек с ртутью; последний, впрочем, тогда еще в неудобной форме. Тогда же для усиления действия он вместо применения одного кругового провода стал свивать провод в спираль — форму, которую в своей работе 1822 г. Ампер назвал соленоидом, а в Германии назвали электродинамическим винтом. Эти весьма подвижные приборы Ампера обнаруживали не только взаимное действие токов, но и полное взаимодействие между токами и магнитами. Подобно тому как магнитная игла отклоняется током, так же и проволочные прямоугольники отклоняются магнитом, и в обоих случаях, как в опытах Эрстеда, выявляется поперечность направления действующих сил. Проволочные треугольники двигались подобно магнитам, оси которых перпендикулярны к плоскостям прямоугольников, а соленоиды совершенно уподоблялись искусственным магнитам: их продольная ось (перпендикулярная к направлению тока) совпадала с осью магнита. Отсюда Ампер заключил, что чудовищное представление о Земле, как о цельном постоянном магните из стали или магнитной руды, можно заменить представлением о соленоиде, т. е. считать, что Землю обегает гальванический ток, имеющий направление с востока на запад. Вместе с тем было совершенно устранено и представление об особых магнитных жидкостях или силах: каждый магнит является естественным соленоидом, состоящим из индифферентного железного ядра, которое проявляет магнитное действие лишь благодаря обегающим его токам, или же (так как уже давно ощущалась необходимость смотреть на магнит, как на нечто составленное из элементарных магнитов) каждый магнит является немагнитным металлом, все частицы которого обтекаются гальваническими токами одного и того же направления.

МАГНИТНАЯ И ГАЛЬВАНИЧЕСКАЯ ИНДУКЦИЯ

Но тогда сейчас же встал новый вопрос: возникают ли молекулярные токи в металлах только при намагничивании, или же они всегда имеются в металлах, способных к намагничиванию? Сначала Ампер склонялся в пользу первого предположения, но вскоре признал возможность и второго. С последней точки зрения выходило, что в ненамагниченном железе, никеле или кобальте молекулярные токи имеют различное направление, и потому их действия во вне взаимно уничтожаются; и, далее, что намагничивание названных металлов заключается именно в том, что всем молекулярным токам сообщается параллельное направление. Позднее Ампер уже не касался более этого вопроса, так как, по словам Мунке, он не считал возможным остановиться на той иди другой точке зрения, ввиду полной пока невыясненности сущности электричества.

Возможно, впрочем, что последнее находилось в некоторой связи с холодным приемом, который был оказан другим опытам Ампера, опубликованным им около этого же времени. Если в немагнитном железе нет электрических токов и они возникают лишь при намагничивании, то намагничивание гальваническими токами, несомненно, доказывает, что последние способны вызывать другие гальванические токи в соседних проводниках или, по крайней мере, в ближайшем железе. Таким образом магнитная индукция является прямым доказательством гальванической индукции, а выявление последней, наоборот, доказывает правильность первого воззрения Ампера на процесс намагничивания, 4 сентября 1822 г. Ампер сообщил Парижской академии, что когда он подвесил на нити замкнутую в кольцо полоску меди внутри кольцеообразного проводника тока, то заметил, что медное кольцо притягивалось или отталкивалось приближенным к нему подковообразным магнитом, в зависимости от направления тока. Отсюда Ампер пришел к выводу, что электрический ток, проходя близ тел, способных проводить токи, возбуждает в них электричество. Современные ему физики, однако, совершенно не соглашались с этим выводом. Мунке считал весьма вероятным, что в опыт Ампера вкралась ошибка и что в данном случае с медным проводом получились те же явления, какое наблюдал и он, Мунке, при повторении этого опыта с латунным проводом, содержащим в себе небольшую примесь железа; можно, следовательно, полагать, что наблюденное Ампером явление было вызвано не электрическими токами, а именно примесью железа в медной полосе.

ЗАКОН ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОТОКОВ

На этом Ампер остановился в области эксперимента и занялся преимущественно математической теорией электродинамики 3. Он допустил, что взаимодействие двух элементов тока прямо пропорционально их длинам ds и ds’ и силам токов i и i’ и обратно пропорционально некоторой степени (rn) линии, соединяющей их центры; далее, что электродинамическое действие происходит по направлению указанной линии и, подобно действию всяких сил вообще, может складываться и разлагаться по закону параллелограмма сил. Путем такого разложения, он для действия двух элементов ds и ds’, пересекающих линию их соединения r под углом и 1 и образующих с нею плоскости, пересекающиеся под углом , получил следующую формулу:


или, если обозначить через угол между самими элементами:
Особыми опытами над действием замкнутых круговых токов друг на друга и на элементы токов Ампер определил неизвестные постоянные n = 2 и K=—1/2, откуда получилось:

Эта формула до настоящего времени составляет основу математической теории электродинамики, и вообще вся теория магнетизма и электромагнетизма до сих пор разрабатывается в направлении, данном Ампером. Свидетельством этого могут послужить слова Максвелла в его знаменитом «A Treatise on Electricity and Magnetism» (Oxford 1873, 2-е изд. 1881; переведено на немецкий язык под заглавием «Lehrbuch der Elektricität» 1883, II, стр. 216): «Исследования Ампера, в которых он установил законы механического взаимодействия электрических токов, принадлежат к числу самых блестящих работ, которые были проведены когда-либо в науке. Теория и опыт как будто в полной силе и законченности вылились сразу из головы «Ньютона электричества». Его сочинение («Théorie de Phénoménes») совершенно по своей форме недосягаемо по точности выражения и, в конечном счете, приводит к одной формуле, из которой можно вывести все явления, представляемые, электричеством, и которая навсегда останется основной формулой электродинамики».

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ТЕОРИЯ ФАРАДЕЯ

Фарадей майкл (1791-1867)

Несмотря на это, казалось, по крайней мере, вначале, как будто другие теории электромагнетизма и электродинамики, в которых недостатка не было, имеют лучшие виды, чем теория Ампера. Эрстед и Фарадей еще раньше Ампера разработали подобные, хотя и менее совершенные теории. Эрстед уже в первом своем сочинении 1820 г. и полнее в «Schweigger’s Journ.» (XXXII и XXXIII) выразил мысль, что оба рода электричества при передвижении по проводникам в противоположных направлениях должны закручиваться вихрями друг вокруг друга, распространяясь, таким образом, по винтовым линиям. Так как при этом положительное электричество должно было отталкивать южный полюс, а отрицательное северный, то и получилось простое объяснение основного электромагнитного явления, для поперечного направления стрелки по отношению к току. Фарадей нашел, что подвижной проводник тока приводится неподвижным магнитом во вращательное движение, направление которого зависит от направления тока и от полярности магнита. Соответственно этому он принял для объяснения основного электромагнитного явления, что магнитные и электрические жидкости вращаются около проводников. Но с этим нельзя было далеко уйти, а вскоре было показано, что все наблюденные Фарадеем разнообразные случаи вращения очень хорошо могут быть объяснены и теорией Ампера.

БОРЬБА ПРОТИВ ТЕОРИИ АМПЕРА

Вообще, нерасположение физиков к теориям Ампера обусловливалось главным образом тем, что эти теории устраняли магнитные жидкости. Например, Био, отличавшийся очень тонким чутьем ко всему, что угрожало господствующим системам физики, основным физическим воззрениям, укоряет в своем учебнике (III, стр. 194) Ампера за то, что тот все явления взаимодействия магнитных тел сводит на электрические токи, окружающие частицы металла чуть не наподобие декартовских вихрей, в результате чего будто бы создается такая путаница положений и допущений, что гипотезу Ампера почти невозможно представить. Био остается при своем убеждении, что и электромагнитные действия являются чисто магнитными, что медная проволока, под влиянием проходящего по ней тока, становится магнитом. Мунке (Cehler’s physik. Wörterbuch, 2. Aufl., III, стр. 643 и сл.) полагает, что это можно себе наглядно представить следующим образом: электричество течет по проводнику не сплошь, а толчками, которые в гальваническом электричестве выражены всего резче, так что они даже ощущаются нашими нервами в виде своеобразного зуда. Каждая достаточно сильная волна разъединяет в проводнике и поблизости от него имеющийся там нейтральный магнетизм на его полярные составные части, так что северная магнитная жидкость накопляется на одном конце проводника, а южная — на другом. Как бы там ни было, но так как магнетизм гальванического тока действует поперечно по отношению к направлению последнего, то Био полагает, что разъединение магнитных жидкостей происходит в каждом поперечном сечении проводника и притом таким образом, что каждое сечение действует на внешнюю магнитную частицу так, как если бы касательные к поперечному сечению состояли сплошь из магнитных игл. Отсюда он затем вывел также и электродинамические притяжения и отталкивания токов. Представим себе вокруг поперечного сечения тока четыре таких касательных иглы; тогда для поперечного сечения тока того же направления фигура останется та же, а для тока противоположного направления фигура тоже изменит свое положение на обратное. Из приведенных здесь чертежей (черт. 7), взятых из учебника Био (ч. III, табл. XI), ясно видно, что первые токи должны притягиваться, а вторые отталкиваться. Био до такой степени уверен в правильности своего объяснения и несостоятельности гипотезы Ампера, что в заключении соответствующей главы говорит: «Когда физики, в чем я уверен, вскоре оставят различные гипотезы, построенные для объяснения электромагнетизма, и вернутся к столь простому воззрению молекулярного намагничивания, то мне, я надеюсь, будет отдана справедливость, что я никогда не рассматривал этого обширного класса явления с иной точки зрения». Тем не менее, теория поперечного магнетизма все-таки тоже представляла для физиков большие трудности. Г. Г. Шмидт полагал, что магнетизм на сечении проводника распределяется таким образом, что на одной половине сечения собирается северный магнетизм, а на другой — южный. Фон-Альтгауз высказал предположение, что под влиянием тока в сечении проводника образуются четыре магнитных полюса, причем одноименные лежат друг против друга. И. Прехтель принимал, что каждая сторона окружности сечения становится полярной. Зеебек, а затем и Г. П. Поль утверждали, что в каждой точке поперечного сечения имеются и северный и южный магнетизм, причем оба они прошли через эту точку, но только в различных направлениях. Однако эта круговая полярность (так ее называет Поль) приводила, в сущности, к амперовским спиральным токам, следовательно, не зачем было удерживать одновременно и магнитные и электрические токи. Поэтому в дальнейшем ограничились одними электрическими токами и остались при теории Ампера, которая, в конце концов, оказалась в состоянии объяснить все наблюденные явления, хотя она и предъявляет большие требования к созерцательным и познавательным способностям.


Чертеж 7
МАГНЕТИЗМ ВРАЩЕНИЯ. ТЕРМОМАГНЕТИЗМ

Мысль, что все проводники электричества содержат в себе магнетизм, хотя бы в нейтральном состоянии, и поэтому способны при известных условиях намагничиваться, выплыла еще раз по другому поводу в очень интересной форме, отдалив тем самым время открытия гальванической индукции. В ноябре 1824 г. Араго доложил Французской академии опыты, в которых наблюдалось значительное замедление качаний свободно подвешенной магнитной стрелки, когда под нее подводились пластинки или кольца из меди или других металлов. В следующем году 7 марта он описал противоположные по своему эффекту и еще более поразительные опыты, именно отклонение магнитной стрелки или даже круговое вращение ее, когда металлическая пластинка над ней или под ней приводилась в быстрое вращение; при этом движение стрелки по своему направлению совпадало с вращением пластинки. Физики, повторившие эти опыты, именно Зеебек, Нобили и др., тотчас же приняли их за доказательство того, что игла индуцирует магнетизм в металле. Но когда Араго заметил, что магнитная игла, подвешенная к плечу весов и уравновешенная гирями, не притягивается вращающимся металлическим диском, а отталкивается им, то пришлось допустить в металлах особый вид магнетизма. Араго дал ему название магнетизма вращения, так как он проявляется только во вращающемся, а не в покоящемся металлическом диске. С этой последней точки зрения представлялась некоторая возможность объяснить и наблюдение Гершеля и Баббаджеса, согласно которому диск с радиальными прорезами действует на магнитную стрелку гораздо слабее массивного.

Другой замечательный вид магнетизма, именно термомагнетизм, открыл Зеебек 8 в 1821 г. Продумывая опыты Эрстеда, он напал на мысль, что магнетизм, возбуждаемый током, может быть получен и в результате прямого соприкосновения двух металлов без посредства жидкого проводника, — мысль, которая могла быть также навеяна основным опытом Вольты образования контактного электричества при «сухом» соприкосновении двух пластинок. Положив друг на друга две пластинки из меди и висмута, он присоединил их к оборотам мультипликатора; при этом он заметил, что каждый раз, когда он прижимал рукой концы проволок мультипликатора к пластинкам, магнитная стрелка отклонялась на несколько градусов. При этом влажность руки не играла никакой роли, так как, нажимая на проволоки через мокрую бумагу, Зеебек вовсе не получал отклонений, тогда как продолжительное нажимание руками через стекло или металл тоже давало отклонение. Последнее обстоятельство навело Зеебека на счастливую мысль, что действующим агентом в данном случае является теплота руки, — что разность температур в местах соприкосновения металлической цепи является источником освобождающегося магнетизма, причиной магнитных действий. Находясь под влиянием господствовавших тогда представлений о совместном существовании в проволоке цепи электричества и магнетизма, Зеебек описал найденные им явления под названием термомагнетизма. Понятно, что позднее, когда было открыто явление гальванической индукции и в связи с этим за теорией Ампера была признана окончательная победа, приведенное выше название было заменено более подходящим термином — термоэлектричество. Зеебеку удалось установить еще много других особенностей нового источника электричества. Подвергая места соприкосновения металлов вместо нагревания охлаждению, он получал такую же магнитную полярность. Далее, он заметил, что интенсивность магнитной поляризации с повышением разности температур вообще возрастает, но не пропорционально этому повышению, что она зависит от свойства металлов, их природы и кристаллографического строения, что она усиливается с увеличением в цепи числа термомагнитных пар, но опять-таки не пропорционально этому числу. И, наконец, Зеебек объяснил и магнетизм Земли термомагнетизмом, получающимся вследствие нагревания вулканами сплошного пояса металлов и руд, опоясывающего Землю.

ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСТВО

Первыми физиками, подтвердившими открытие Зеебека, были: Иелин (в Мюнхене), Эрстед и Фурье — двое последних стали повторять опыты Зеебека еще до опубликования работы Зеебека на основании устного сообщения о них. При этом они старались, главным образом, выяснить влияние увеличения числа зеебековских пар на количество получаемого электричества. Устроив для этой цели термоэлектрический столб (первый по времени), они нашли, что при очень короткой длине проводника действие не усиливается, а при употреблении мультипликатора оно усиливается в значительной степени. Отсюда им был сделан вывод, что в термоэлектрических элементах количество электричества больше, а напряжение меньше, чем в элементах Вольты. При опытах со своими столбами они заметили и химическое действие тока, по крайней мере, наблюдали разложение медных солей. Поэтому они предложили назвать эти явления термоэлектрическими. Зеебек еще спустя два года возражал в «Poggendorf’s Annalen» (Bd. VI) против этой замены названий и предложил твердо придерживаться термина термомагнетизм. Между тем обыкновенная электрическая природа термостолбиков выяснялась постепенно все больше и больше, а в 1836 г. Антинори и Линари удалось даже получить электрическую искру при помощи батареи в 25 сурьмо-висмутовых элементов.

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И ПРЕВРАЩЕНИЕ ФОРМ

Таким образом, электричество само по себе все больше и больше наводило на мысль о превращении сил, т. е. о прямом переходе одной формы силы в другую, а не о простом возбуждении одной силы другой. Интересно, что при этом мысль о взаимности таких превращений не только оставалась неясной, но даже в некоторых отдельных случаях она бралась под сомнение. Зеебек показал, что электрические токи могут быть получены как при повышении, так и при понижении температуры, однако только 13 лет спустя Пельтье показал, что, и обратно, электрическим током можно вызывать, не только тепло, но и холод. Он выяснил в 1834 г., что тепло, развиваемое током в проводниках, в однородных частях последних бывает распределено равномерно, а на концах этих частей оно зависит от свойств соприкасающихся частей. Если ток проходит по стержню, составленному из сурьмы и меди, в направлении от первого металла ко второму, то в спае этих металлов наблюдается повышение температуры на 10°; при обратном же направлении тока наблюдается понижение на 5°. Когда ток шел от висмута к сурьме, то спай нагревался на 37°, при обратном направлении он охлаждался на 45°. Это явление Пельтье было вскоре подтверждено Ленцем, которому даже удалось этим путем заморозить воду. Законы этих явлений были разработаны Беккерелем, Квинтус-Ицилиусом и Франкенгеймом.

Чем подвижнее, однако, оказывался гальванизм по своей природе и чем разнообразнее становились его действия, тем настойчивее выдвигался и приобретал все большее значение вопрос о количественной стороне этих действий. В самом деле, те выражения наивного изумления по поводу изменения действия гальванических батарей при измененки числа, величины и расположения элементов, которые мы в то время встречаем еще у многих физиков, конечно, сами по себе оставались безрезультатными до тех пор, пока новые открытия в этой области захватывали исследователей врасплох. Однако более спокойные и смелые исследователи уже тогда должны были задаться вопросом о количественной стороне явлений и о количественных затратах гальванизма при его превращении в другие силы.

РАЗВИТИЕ ЗАКОНА ОМА

Ом Георг Симон (1787-1854)

Первым, занявшимся успешно этими вопросами, был Р. С. Ом, который, несомненно, значительно опередил общее настроение своих современников, а также состояние вспомогательной научной аппаратуры. Уже раньше было много раз замечено, что действие гальванической батареи зависит не только от нее самой, но и от соединительной проволоки, замыкающей цепь батареи. Дэви, изучая химические действия тока, уже заметил, что металлическая проволока, замыкающая батарею, обладает сопротивлением прохождению тока; величина его зависит от качества металла, прямо пропорциональна длине проволоки и обратно пропорциональна ее поперечному сечению. Ом, подобно многим другим физикам того времени, занялся сначала тем же специальным вопросом и в 1825 г. дал ряд металлов по степени их проводимости; но уже в следующем году он дал точную связь между электровозбуждающей силой, сопротивления и силой тока. Уже в первой своей работе Ом заметил, что сила тока в гальванической цепи вскоре после ее замыкания падает до некоторого минимума, а затем после размыкания она до известной степени восстанавливается. Это непостоянство силы тока, конечно, мешало не только определению ее величины, но и определению влияющих на нее факторов, поэтому Ом охотно обратился, по совету Поггендорфа, к термоэлементу, дававшему, как показали опыты, ток постоянной силы. Его элемент состоял из висмутового стержня, впаянного между двумя медными проволоками. Окружив один спай льдом, а другой, держа в кипящей воде и замыкая цепь различными проводами, он пришел к формуле Х=a/(b+x) «где X обозначает силу магнитного действия на проводниках, х — их длину, а величины а и b — постоянные, зависящие от возбуждающей силы и от сопротивления прочих частей цепи. Спустя еще год Ом опубликовал свои исследования в сочинении «Die galvanische Kette, mathematisch bearbeiter von Dr. G. S. Ohm», Berlin 1827 («Гальваническая цепь, математически разработанная д-ром Г. С. Омом»), где его закон выведен также и теоретически. Для этой цели Ом представляет себе электрический ток в виде действительного потока. При таком воззрении действие его зависит от скорости течения; но в обыкновенном потоке последнее определяется наклоном русла, в электрическом же токе разностью напряжений на определенном участке, а именно на концах единицы длины. Как в водяном токе, Ом обозначает эту разность напряжений словом «падение» (Gefälle). Так как опыты показали, что сила тока в однородном проводнике везде одинакова, следовательно, то же должно иметь место и для падения; значит, эта последняя величина, при однородности замыкающей проволоки, пропорциональна разности напряжений в самой цепи, т. е. электродвижущей силе. Однако падение зависит не только от одной этой величины, но также от длины пути (проводника), по которому распределена вся разность напряжений, следовательно, оно обратно пропорционально этой длине. Таким образом сила тока i должна быть прямо пропорциональна электродвижущей силе е и обратно пропорциональна длине пути тока I; следовательно, при надлежащем выборе единиц измерения, i будет равно отношению e/l. Но так как цель никогда не бывает повсюду однородной и в различных местах представляет различные сопротивления, то она и оказывает различное влияние на падение. Но любое сопротивление может быть приравнено сопротивлению проволоки и заменено последним. Это особенно необходимо по отношению к сопротивлению самого элемента. Если редуцированную таким образом величину сопротивления элемента обозначить через w, а величину сопротивления всей внешней цепи — через I, то i=e/(w+l). Из этой формулы Ом затем вывел не только замечательный закон действия гальванических батарей при различных внешних сопротивлениях, но и дал теорию мультипликатора.

ОТНОШЕНИЕ К РАБОТАМ ОМА

В Германии и в кругу иностранных физиков, находившихся в общении с немецкими учеными, работы Ома встретили очень хороший прием. Берцелиус говорит в 1828 г.: «Хотя некоторые из результатов Ома и скажутся, может быть, впоследствии не вполне удовлетворительными, тем не менее, попытка построить и здесь наши знания на такой же твердой почве, на какой стоят закон тяжести и движений, является большой заслугой». Фехнер в 1831 г. полностью подтвердил законы Ома и показал некоторые дальнейшие теоретические и опытные их применения. За границей же, в особенности в Англии и Франции, работы Ома долгое время оставались неизвестными или, по крайней мере, на них не обращали внимания. Поггендорф в 1839 г., показав, что многие выводы, касающиеся действия гальванических батарей, полученные опытным путем лишь с большим трудом, очень просто вытекают из закона Ома, продолжает: «Но так как эта теория, совершенно необходимая для ясного понимания действия электрических токов, долгое время даже у нас не была оценена по достоинству, а во Франции и в Англии была физикам почти что неизвестна поэтому-то там и было произведено множество опытов, оказавшихся совершенно бесполезными, либо потому, что результаты их можно было бы наперед предвидеть, либо потому, что при этом необходимые величины не были определены с достаточной тщательностью, вследствие чего из них нельзя было извлечь ясных результатов), то, пожалуй, не будет лишним показать полезность ее на каком-нибудь простом частном случае». Правда, в это время во Франции Пулье, уже давно занимавшийся измерением проводимости металлов, установил и подтвердил при помощи устроенной им тангенс-буссоли тот же закон для гальванического тока, что и Ом; однако имени последнего он, к сожалению, не упомянул. В связи с этой работой первенство открытия закона тока чуть было даже не присвоил Пулье. Между тем первое его сообщение Парижской академии по вопросу об этом законе было сделано только в октябре 1831 г. Да и Пулье сам признается, что он до того читал работу Ома о гальванической цепи, по крайней мере, в извлечении, и что Ом бесспорно еще до него в 1827 г. высказал мысль, что при измерении силы тока следует принимать во внимание сопротивление цепи, а также все иные виды сопротивления. Если же, несмотря на это, Пулье утверждал, что Ом развил свой закон только математически, а не экспериментально, и что ему (Пулье) первому принадлежит заслуга определения отношений между силами тока в отдельных частях цепи, соответственно степени их проводимости, то это значит, что он не достаточно внимательно ознакомился с работами Ома по упомянутому им извлечению. Ому работа Пулье впоследствии привнесла пользу в том отношении, что закон его стал известен и во Франции. В Англии Ч. Уитсон придает в 1843 г. большое значение тому обстоятельству, что наконец-то столь долго господствовавшие туманные представления о количестве и напряженности уступили место определенным понятиям сил и сопротивлений, установленных Омом. Впрочем, Королевское общество еще в ноябре 1841 г., в признание заслуг Ома, наградило его медалью Коплея. Из работ Пулье 1837 г. следует еще упомянуть о произведенном им определении проводимости жидкостей и особенно о его проекте введения определенной единицы тока и сведении се на химическую меру. Пулье предложил в качестве единицы избрать ток термоэлектрического элемента из меди и висмута, с общим сопротивлением в цепи, соответствующим медной проволоке в 20 м длины и 1 мм толщины при температурах 100 и 0° С в спаях. Для разложения 1 г воды в 1 мин. потребовался бы ток в 13 787 единиц Пулье.



Используются технологии uCoz

Открытие электромагнитной индукции.

Жизнь и творчество Майкла Фарадея

Похожие главы из других работ:

Бесконтактные двигатели

2.3 Схема электромагнитной системы линейного бесконтактного двигателя

Для повышения стабильности момента и угловой скорости в пределах оборота применяют специальные схемы модуляции тока в обмотках статора. В настоящее время крупными сериями выпускаются только бесконтактные микродвигатели…

Джеймс Максвелл

Первое открытие

Если раньше отец изредка брал Джеймса на свое любимое развлечение — заседания Эдинбургского королевского общества, то теперь посещения этого общества…

Индукционная плавка металла

Явление электромагнитной индукции

Электрические токи создают вокруг себя магнитное поле. Связь магнитного поля с током привела к многочисленным попыткам возбудить ток в контуре с помощью магнитного поля. Эта фундаментальная задача была блестяще решена в 1831 г…

Исследования по электро- и магнитостатике. Развитие электродинамики.

Открытие электромагнетизма

В XVIII в. электричество и магнетизм считались хотя и похожими, но все же имеющими различную природу явлениями. Правда, были известны некоторые факты, указывающие на существование как будто бы связи между магнетизмом и электричеством…

Кварковая модель строения элементарных частиц

2.2.2 ОТКРЫТИЕ В — КВАРКА

История открытия нового кварка b аналогична истории открытия кварка с. В 1977 г. в Батавии (США) был открыт новый мезон, обозначенный через ?. Он возникал при бомбардировке мишени из меди и свинца пучком протонов с энергией 400 ГэВ…

Моделирование и получения планарных волноводов в градиентных PPLN

1.1 Основные оптические эффекты, приводящие к волноводному распространению электромагнитной волны

Основным свойством оптического волновода является способность каналировать электромагнитную энергию оптического диапазона. В лучевом приближении это свойство волновода иллюстрирует рис. ..

Распространение волн в диспергирующих средах

4. Дисперсия при распространении электромагнитной волны в диэлектрике

Пусть Р = Np = Ner — объемная поляризация среды, где N — объемная плотность молекул, r — смещение. Колебания молекул под действием внешнего электрического поля описываются моделью Друде-Лоренца (гармонический осциллятор)…

Становление взглядов на природу света

1.3 Открытие Планка

В 1900 году Макс Планк высказал идею, которая впоследствии перевернула казавшиеся незыблемыми представления ученых о характере физических законов и открыла новую эру в физике. Вся классическая физика строится…

Экспериментальное исследование явления электромагнитной индукции и практическое его применение

1.1 История открытия явления электромагнитной индукции

Высказывания синьоров Нобили и Антинори из журнала «Antologia». Господин Фарадей недавно открыл новый класс электродинамических явлений. Он представил об этом мемуар Лондонскому королевскому Обществу, но этот мемуар до сих пор еще не опубликован…

Экспериментальное исследование явления электромагнитной индукции и практическое его применение

1.2 Современная теория электромагнитной индукции

Взаимная связь электрических и магнитных полей была установлена английским физиком М. Фарадеем. Электрические токи создают вокруг себя магнитное поле…

Экспериментальное исследование явления электромагнитной индукции и практическое его применение

2. Экспериментальное исследование явления электромагнитной индукции

Экспериментальное исследование явления электромагнитной индукции и практическое его применение

2.2 Исследование зависимости ЭДС электромагнитной индукции от скорости движения постоянного магнита проводилось таким образом

Вначале вводили постоянный магнит с малой скоростью и фиксировали значение ЭДС по показаниям вольтметра, затем скорость увеличивали через равные промежутки времени и данные записывали в таблицу №1. ..

Экспериментальное исследование явления электромагнитной индукции и практическое его применение

3. Практическое применение явления электромагнитной индукции

Электромагнитная совместимость технических средств

2. Основные этапы проведения работ по определению электромагнитной обстановки

Работы по определению ЭМО на энергообъекте включает в себя следующие этапы: -получение исходных данных об энергообъекте для проведения работ; -экспериментально-расчетное определение ЭМО на объекте; -определение соответствия между уровнями…

Электромагнитные волны. Момент импульса электромагнитных волн

4. Момент импульса электромагнитной волны

Если на среду падает циркулярно поляризованная волна, то она вызывает круговое движение зарядов, т.е. передает зарядам вещества момент импульса. Пусть вектор E электромагнитная волна, распространяющаяся вдоль оси Z (рис.3)…

Пионер электромагнетизма

Давид Шарле

Зимой 1819/1820 учебного года (в одних источниках – 15 февраля, в других – еще в декабре) копенгагенский профессор физики Ханс Кристиан Эрстед на лекции в университете демонстрировал нагрев проволоки электричеством от вольтова столба, для чего составил электрическую, или, как тогда говорили, гальваническую цепь. На демонстрационном столе находился морской компас, поверх стеклянной крышки которого проходил один из проводов. Вдруг кто-то из студентов (о эти вездесущие любопытные студенты!) случайно заметил, что когда Эрстед замкнул цепь, магнитная стрелка компаса отклонилась в сторону. Повторное замыкание цепи привело к такому же результату. Так было открыто действие электрического тока (Эрстед говорил: «перемещение по проводу электрической жидкости») на магнитную стрелку.

Случайность? Не совсем. Прав был древнегреческий философ Аристотель, изрекший: «Случай помогает просвещенному уму». Многие годы неутомимо шел Эрстед к этому историческому мгновению.

Ханс Кристиан Эрстед

Ханс Кристиан Эрстед родился 14 августа 1777 г. в Рудкебинге (на одном из датских островов) в семье аптекаря. Работа в химической лаборатории, где Эрстед уже одиннадцатилетним мальчиком помогал отцу, и чтение книг по химии пробудили в нем интерес к естественным наукам. В 1797 г. Ханс закончил медицинский факультет Копенгагенского университета. Уже тогда сказалась широта интересов Эрстеда. С особым увлечением слушая лекции по физике и математике, он в то же время написал сочинение по эстетике (1796 г.) и статью по медицине (1798 г.), отмеченные золотыми медалями университета. В 1798 г. Эрстеду была присуждена степень доктора философии. Затем поездки в Германию и Францию (1801–1804 гг.), где Эрстед близко познакомился с крупнейшими философами и учеными того времени. По возвращении в Данию организовал чтение частных лекций по физике и химии. Огромный успех этих лекций содействовал назначению Эрстеда в 1806 г. экстраординарным профессором физики и химии в Копенгагенском университете. С 1817 г. он был ординарным профессором и членом правления Копенгагенского университета, а с 1829 г. занимал, кроме того, пост директора Копенгагенской политехнической школы.

С 1815 г. до конца жизни Эрстед был секретарем Королевского научного общества Дании.

Сочетая в себе блестящее дарование учетного с большим педагогическим талантом, Эрстед немало способствовал коренной реорганизации преподавания физики в учебных заведениях Дании. Он создал первую в стране физическую лабораторию, организовал Общество распространения естествознания. Физика при Эрстеде перестала быть второстепенным предметом, какой она была тогда в Дании (как и в других странах), и стала самостоятельной дисциплиной.

Много сил положил Эрстед на создание отечественной физической школы. По его учебнику «Наука всеобщих законов природы» в Дании велось преподавание физики в течение 50 лет. Большое значение он придавал изучению истории науки.

Опыт Эрстеда с магнитной стрелкой

Научные исследования Эрстеда, начало которых относится к первым годам XIX столетия, были глубоко проникнуты идеей всеобщей взаимосвязи явлений в природе. В многочисленных опытах Эрстед искал связь между тепловыми и электрическими явлениями, показал сходство химического воздействия одних веществ на другие с действием света на те же вещества (выцветание красок). Позднее (1807 г.) в своих обширных исследованиях в области акустики он пытался обнаружить возникновение электрических явлений при звуковых колебаниях.

Мысль о существовании связи между электрическими и магнитными явлениями возникла у Эрстеда в 1812 г., но он не имел убедительных доказательств. Восемь лет с большим упорством искал он эту связь. Теперь доказательство налицо.

21 июля 1820 г. вышла в свет тоненькая, всего на четырех страницах, брошюра Эрстеда «Опыты, касающиеся действия электрического конфликта на магнитную стрелку» .

Эрстед не продолжил и не развил свои исследования, теоретически не объяснил их. Это сделал два с половиной месяца спустя член Парижской академии наук А. М. Ампер.

Тем не менее великим достижением Эрстеда явилось установление самого факта взаимодействия тока и магнита. Его открытие положило начало новой области физики – электромагнетизму.

Заслуги Эрстеда были высоко оценены: две крупнейшие академии наук удостоили его высших наград: Лондонское Королевское общество – медалью Копли, Французская академия наук – Золотой медалью. Его именем названа единица напряженности магнитного поля.

Эрстед работал до последних дней жизни. 9 марта 1851 года он скоропостижно скончался.

Выдающийся ученый, кроме больших научных заслуг, оставил у современников, а через них и у последующих поколений замечательную память о себе. Он отличался исключительной мягкостью характера и чуткостью к людям. Дом его в Копенгагене был культурным центром, где собирались ученые, писатели, философы. «…Это был не только великий и редкий ученый и мыслитель, но и великий и редкий человек», – писал об Эрстеде датский ученый и поэт И.-К. Гаух в 1852 г.

«Сердцем ребенок и глубокий философ» – сказал об Эрстеде бывший одно время его студентом знаменитый датский писатель Ханс Кристиан Андерсен.

Статья опубликована 18.02.2003 г.

Открытие электромагнитной индукции (Статья) — TopRef.ru

Открытие электромагнитной индукции

После открытий Эрстеда и Ампера стало ясно, что электричество обладает магнитной силой. Теперь необходимо было подтвердить влияние магнитных явлений на электрические. Эту задачу блистательно решил Фарадей.

Майкл Фарадей (1791—1867) родился в Лондоне, в одной из беднейших его частей. Его отец был кузнецом, а мать — дочерью земледельца-арендатора. Когда Фарадей достиг школьного возраста, его отдали в начальную школу. Курс, пройденный Фарадеем здесь, был очень узок и ограничивался только обучением чтению, письму и началам счета.

В нескольких шагах от дома, в котором жила семья Фарадеев, находилась книжная лавка, бывшая вместе с тем и переплетным заведением. Сюда-то и попал Фарадей, закончив курс начальной школы, когда возник вопрос о выборе профессии для него. Майклу в это время минуло только 13 лет. Уже в юношеском возрасте, когда Фарадей только что начинал свое самообразование, он стремился опираться исключительно только на факты и проверять сообщения других собственными опытами.

Эти стремления доминировали в нем всю жизнь как основные черты его научной деятельности Физические и химические опыты Фарадей стал проделывать еще мальчиком при первом же знакомстве с физикой и химией. Однажды Майкл посетил одну из лекций Гэмфри Дэви, великого английского физика.

Фарадей сделал подробную запись лекции, переплел ее и отослал Дэви. Тот был настолько поражен, что предложил Фарадею работать с ним в качестве секретаря. Вскоре Дэви отправился в путешествие по Европе и взял с собой Фарадея. За два года они посетили крупнейшие европейские университеты.

Вернувшись в Лондон в 1815 году, Фарадей начал работать ассистентом в одной из лабораторий Королевского института в Лондоне. В то время это была одна из лучших физических лабораторий мира С 1816 по 1818 год Фарадей напечатал ряд мелких заметок и небольших мемуаров по химии. К 1818 году относится первая работа Фарадея по физике.

Опираясь на опыты своих предшественников и скомбинировав несколько собственных опытов, к сентябрю 1821 года Майкл напечатал «Историю успехов электромагнетизма». Уже в это время он составил вполне правильное понятие о сущности явления отклонения магнитной стрелки под действием тока.

Добившись этого успеха, Фарадей на целых десять лет оставляет занятия в области электричества, посвятив себя исследованию целого ряда предметов иного рода. В 1823 году Фарадеем было произведено одно из важнейших открытий в области физики — он впервые добился сжижения газа, и вместе с тем установил простой, но действительный метод обращения газов в жидкость. В 1824 году Фарадей сделал несколько открытий в области физики.

Среди прочего он установил тот факт, что свет влияет на цвет стекла, изменяя его. В следующем году Фарадей снова обращается от физики к химии, и результатом его работ в этой области является открытие бензина и серно-нафталиновой кислоты.

В 1831 году Фарадей опубликовал трактат «Об особого рода оптическом обмане», послуживший основанием прекрасного и любопытного оптического снаряда, именуемого «хромотропом». В том же году вышел еще один трактат ученого «О вибрирующих пластинках». Многие из этих работ могли сами- по себе обессмертить имя их автора. Но наиболее важными из научных работ Фарадея являются его исследования в области электромагнетизма и электрической индукции.

Строго говоря, важный отдел физики, трактующий явления электромагнетизма и индукционного электричества, и имеющий в настоящее время такое громадное значение для техники, был создан Фарадеем из ничего.

К тому времени, когда Фарадей окончательно посвятил себя исследованиям в области электричества, было установлено, что при обыкновенных условиях достаточно присутствия наэлектризованного тела, чтобы влияние его возбудило электричество во всяком другом теле. Вместе с тем было известно, что проволока, по которой проходит ток и которая также представляет собою наэлектризованное тело, не оказывает никакого влияния на помещенные рядом другие проволоки.

Отчего зависело это исключение? Вот вопрос, который заинтересовал Фарадея и решение которого привело его к важнейшим открытиям в области индукционного электричества. По своему обыкновению Фарадей начал ряд опытов, долженствовавших выяснить суть дела.

На одну и ту же деревянную скалку Фарадей намотал параллельно друг другу две изолированные проволоки. Концы одной проволоки он соединил с батареей из десяти элементов, а концы другой — с чувствительным гальванометром. Когда был пропущен ток через первую проволоку,

Фарадей обратил все свое внимание на гальванометр, ожидая заметить по колебаниям его появление тока и во второй проволоке. Однако ничего подобного не было: гальванометр оставался спокойным. Фарадей решил увеличить силу тока и ввел в цепь 120 гальванических элементов. Результат получился тот же. Фарадей повторил этот опыт десятки раз и все с тем же успехом.

Всякий другой на его месте оставил бы опыты, убежденный, что ток, проходящий через проволоку, не оказывает никакого действия на соседнюю проволоку. Но фарадей старался всегда извлечь из своих опытов и наблюдений все, что они могут дать, и потому, не получив прямого действия на проволоку, соединенную с гальванометром, стал искать побочные явления.

Сразу же он заметил, что гальванометр, оставаясь совершенно спокойным во все время прохождения тока, приходит в колебание при самом замыкании цепи и при размыкании ее Оказалось, что в тот момент, когда в первую проволоку пропускается ток, а также когда это пропускание прекращается, во второй проволоке также возбуждается ток, имеющий в первом случае противоположное направление с первым током и одинаковое с ним во втором случае и продолжающийся всего одно мгновение.

Эти вторичные мгновенные токи, вызываемые влиянием первичных, названы были Фарадеем индуктивными, и это название сохранилось за ними доселе. Будучи мгновенными, моментально исчезая вслед за своим появлением, индуктивные токи не имели бы никакого практического значения, если бы Фарадей не нашел способ при помощи остроумного приспособления (коммутатора) беспрестанно прерывать и снова проводить первичный ток, идущий от батареи по первой проволоке, благодаря чему во второй проволоке беспрерывно возбуждаются все новые и новые индуктивные токи, становящиеся, таким образом, постоянными. Так был найден новый источник электрической энергии, помимо ранее известных (трения и химических процессов), — индукция, и новый вид этой энергии — индукционное электричество.

Продолжая свои опыты, Фарадей открыл далее, что достаточно простого приближения проволоки, закрученной в замкнутую кривую, к другой, по которой идет гальванический ток, чтобы в нейтральной проволоке возбудить индуктивный ток направления, обратного гальваническому току, что удаление нейтральной проволоки снова возбуждает в ней индуктивный ток уже одинакового направления с гальваническим, идущим по неподвижной проволоке, и что, наконец, эти индуктивные токи возбуждаются только во время приближения и удаления проволоки к проводнику гальванического тока, а без этого движения токи не возбуждаются, как бы близко друг к другу проволоки ни находились.

Таким образом, было открыто новое явление, аналогичное вышеописанному явлению индукции при замыкании и прекращении гальванического тока. Эти открытия вызвали в свою очередь новые. Если можно вызвать индуктивный ток замыканием и прекращением гальванического тока, то не получится ли тот же результат от намагничивания и размагничивания железа?

Работы Эрстеда и Ампера установили уже родство магнетизма и электричества. Было известно, что железо делается магнитом, когда вокруг него обмотана изолированная проволока и по последней проходит гальванический ток, и что магнитные свойства этого железа прекращаются, как только прекращается ток.

Исходя из этого, Фарадей придумал такого рода опыт: вокруг железного кольца были обмотаны две изолированные проволоки; причем одна проволока была обмотана вокруг одной половины кольца, а другая — вокруг другой. Через одну проволоку пропускался ток от гальванической батареи, а концы другой были соединены с гальванометром. И вот, когда ток замыкался или прекращался и когда, следовательно, железное кольцо намагничивалось или размагничивалось, стрелка гальванометра быстро колебалась и затем быстро останавливалась, то есть в нейтральной проволоке возбуждались все те же мгновенные индуктивные токи — на этот раз: уже под влиянием магнетизма.

Таким образом, здесь впервые магнетизмбыл превращен в электричество. Получив эти результаты, Фарадей решил разнообразить свои опыты. Вместо железного кольца он стал употреблять железную полосу. Вместо возбуждения в железе магнетизма гальваническим током он намагничивал железо прикосновением его к постоянному стальному магниту. Результат получался тот же: в проволоке, обматывавшей железо, всегда! возбуждался ток в момент намагничивания и размагничивания железа.

Затем Фарадей вносил в проволочную спираль стальной магнит — приближение и удаление последнего вызывало в проволоке индукционные токи. Словом, магнетизм, в смысле возбуждения индукционных , токов, действовал совершенно так же, как и гальванический ток.

В то время физиков усиленно занимало одно загадочное явление, открытое в 1824 году Араго и не находившее объяснения, несмотря на; то, что этого объяснения усиленно искали такие выдающиеся ученые того времени, как сам Араго, Ампер, Пуассон, Бабэдж и Гершель.

Дело состояло в следующем. Магнитная стрелка, свободно висящая, быстро приходит в состояние покоя, если под нее подвести круг из немагнитного металла; если затем круг привести во вращательное движение, магнитная стрелка начинает двигаться за ним.

В спокойном состоянии нельзя было открыть ни малейшего притяжения или отталкивания между кругом и стрелкой, между тем как тот же круг, находившийся в движении, тянул за собою не только легкую стрелку, но и тяжелый магнит. Это поистине чудесное явление казалось ученым того времени таинственной загадкой, чем-то выходящим за пределы естественного.

Фарадей, исходя из своих вышеизложенных данных, сделал предположение, что кружок немагнитного металла, под влиянием магнита, во время вращения обегается индуктивными токами, которые оказывают воздействие на магнитную стрелку и влекут ее за магнитом.

И действительно, введя край кружка между полюсами большого подковообразного магнита и соединив проволокою центр и край кружка с гальванометром, Фарадей получил при вращении кружка постоянный электрический ток.

Вслед за тем Фарадей остановился на другом вызывавшем тогда общее любопытство явлении. Как известно, если посыпать на магнит железных опилок, они группируются по определенным линиям, называемым магнитными кривыми. Фарадей, обратив внимание на это явление, дал основы в 1831 году магнитным кривым название «линий магнитной силы», вошедшее затем во всеобщее употребление.

Изучение этих «линий» привело Фарадея к новому открытию, оказалось, что для возбуждения индуктивных токов приближение и удаление источника от магнитного полюса необязательны. Для возбуждения токов достаточно пересечь известным образом линии магнитной силы.

Дальнейшие работы Фарадея в упомянутом направлении приобретали, с современной ему точки зрения, характер чего-то совершенно чудесного. В начале 1832 года он демонстрировал прибор, в котором возбуждались индуктивные токи без помощи магнита или гальванического тока.

Прибор состоял из железной полосы, помещенной в проволочной катушке. Прибор этот при обыкновенных условиях не давал ни малейшего признака появления в нем токов; но лишь только ему давалось направление, соответствующее направлению магнитной стрелки, в проволоке возбуждался ток.

Затем Фарадей давал положение магнитной стрелки одной катушке и потом вводил в нее железную полосу: ток снова возбуждался. Причиною, вызывавшею в этих случаях ток, был земной магнетизм, вызывавший индуктивные токи подобно обыкновенному магниту или гальваническому току. Чтобы нагляднее показать и доказать это, Фарадей предпринял еще один опыт, вполне подтвердивший его соображения.

Он рассуждал, что если круг из немагнитного металла, например, из меди, вращаясь в положении, при котором он пересекает линии магнитной силы соседнего магнита, дает индуктивный ток, то тот же круг, вращаясь в отсутствие магнита, но в положении, при котором круг будет пересекать линии земного магнетизма, тоже должен дать индуктивный ток.

И действительно, медный круг, вращаемый в горизонтальной плоскости, дал индуктивный ток, производивший заметное отклонение стрелки гальванометра. Ряд исследований в области электрической индукции Фарадей закончил открытием, сделанным в 1835 году, «индуктирующего влияния тока на самого себя».

Он выяснил, что при замыкании или размыкании гальванического тока в самой проволоке, служащей проводником для этого тока, возбуждаются моментальные индуктивные токи.

Русский физик Эмиль Христофорович Ленц (1804—1861) дал правило для определения направления индукционного тока. «Индукционный ток всегда направлен так, что создаваемое им магнитное поле затрудняет или тормозит вызывающее индукцию движение, — отмечает А.А. Коробко-Стефанов в своей статье об электромагнитной индукции. — Например, при приближении катушки к магниту возникающий индукционный ток имеет такое направление, что созданное им магнитное поле будет противоположно магнитному полю магнита. В результате между катушкой и магнитом возникают силы отталкивания.

Правило Ленца вытекает из закона сохранения и превращения энергии. Если бы индукционные токи ускоряли вызывающее их движение, то создавалась бы работа из ничего. Катушка сама собой после небольшого толчка устремлялась бы навстречу магниту, и одновременно индукционный ток выделял бы в ней теплоту. В действительности же индукционный ток создается за счет работы по сближению магнита и катушки.

Почему возникает индукционный ток? Глубокое объяснение явления электромагнитной индукции дал английский физик Джемс Клерк Максвелл — творец законченной математической теории электромагнитного поля.

Чтобы лучше понять суть дела, рассмотрим очень простой опыт. Пусть катушка состоит из одного витка проволоки и пронизывается переменным магнитным полем, перпендикулярным к плоскости витка. В катушке, естественно, возникает индукционный ток. Исключительно смело и неожиданно истолковал этот эксперимент Максвелл.

При изменении магнитного поля в пространстве, по мысли Максвелла, возникает процесс, для которого присутствие проволочного витка не имеет никакого значения. Главное здесь — возникновение замкнутых кольцевых линий электрического поля, охватывающих изменяющееся магнитное поле. Под действием возникающего электрического поля приходят в движение электроны, и в витке возникает электрический ток. Виток — это просто прибор, позволяющий обнаружить электрическое поле.

Сущность же явления электромагнитной индукции в том, что переменное магнитное поле всегда порождает в окружающем пространстве электрическое поле с замкнутыми силовыми линиями. Такое поле называется вихревым».

Изыскания в области индукции, производимой земным магнетизмом, дали Фарадею возможность высказать еще в 1832 году идею телеграфа, которая затем и легла в основу этого изобретения. А вообще открытие электромагнитной индукции недаром относят к наиболее выдающимся открытиям XIX века — на этом явлении основана работа миллионов электродвигателей и генераторов электрического тока во всем мире…

Список литературы

Источник информации: Самин Д. К. «Сто великих научных открытий»., М.:»Вече», 2002 г.

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.electrolibrary.info

Майкл фарадей год рождения. Майкл фарадей

ФАРАДЕЙ (Faraday), Майкл

Английский физик Майкл Фарадей родился в предместье Лондона в семье кузнеца. Окончив начальную школу, с двенадцати лет он работал разносчиком газет, а в 1804 г. поступил в ученики к переплетчику Рибо, французскому эмигранту, всячески поощрявшему страстное стремление Фарадея к самообразованию. Чтением и посещением публичных лекций молодой Фарадей стремился пополнить свои знания, причем его влекли главным образом естественные науки – химия и физика. В 1813 г. один из заказчиков подарил Фарадею пригласительные билеты на лекции Гемфри Дэви в Королевском институте, сыгравшие решающую роль в судьбе юноши. Обратившись с письмом к Дэви, Фарадей с его помощью получил место лабораторного ассистента в Королевском институте.

В 1813–1815 гг., путешествуя вместе с Дэви по Европе, Фарадей посетил лаборатории Франции и Италии. После возвращения в Англию научная деятельность Фарадея протекала в стенах Королевского института, где он сначала помогал Дэви в химических экспериментах, а затем начал самостоятельные исследования. Фарадей осуществил сжижение хлора и некоторых других газов, получил бензол. В 1821 г. он впервые наблюдал вращение магнита вокруг проводника с током и проводника с током вокруг магнита, создал первую модель электродвигателя. В течение последующих 10 лет Фарадей занимался исследованием связи между электрическими и магнитными явлениями. Его исследования увенчались открытием в 1831 г. явления электромагнитной индукции. Фарадей детально изучил это явление, вывел его основной закон, выяснил зависимость индукционного тока от магнитных свойств среды, исследовал явление самоиндукции и экстратоки замыкания и размыкания. Открытие явления электромагнитной индукции сразу же приобрело огромное научное и практическое значение; это явление лежит, например, в основе работы всех генераторов постоянного и переменного тока.

Стремление выявить природу электрического тока привело Фарадея к экспериментам по прохождению тока через растворы кислот, солей и щелочей. Результатом этих исследований стало открытие в 1833 г. законов электролиза (законы Фарадея). В 1845 г. Фарадей обнаружил явление вращения плоскости поляризации света в магнитном поле (эффект Фарадея). В том же году он открыл диамагнетизм, в 1847 г. – парамагнетизм. Фарадей ввёл в науку ряд понятий – катода, анода, ионов, электролиза, электродов; в 1833 г. он изобрел вольтметр. Используя огромный экспериментальный материал, Фарадей доказал тождественность известных тогда «видов» электричества: «животного», «магнитного», термоэлектричества, гальванического электричества и т.д.

В 1840 г., ещё до открытия закона сохранения энергии, Фарадей высказал мысль о единстве «сил» природы (различных видов энергии) и их взаимном превращении. Он ввёл представления о силовых линиях, которые считал физически существующими. Идеи Фарадея об электрическом и магнитном полях оказали большое влияние на развитие всей физики. В 1832 г. Фарадей высказал мысль о том, что распространение электромагнитных взаимодействий есть волновой процесс, происходящий с конечной скоростью; в 1845 г. он впервые употребил термин «магнитное поле».

В 1824 г., несмотря на противодействие Дэви, претендовавшего на открытия своего ассистента, Фарадей был избран членом Королевского общества , а в 1825 г. стал директором лаборатории в Королевском институте. С 1833 по 1862 гг. Фарадей состоял профессором химии Королевского института. Весьма популярны были публичные лекции Фарадея; широкую известность приобрела его научно-популярная книга «История свечи ».

Открытия Фарадея завоевали широчайшее признание во всём научном мире; его именем впоследствии были названы законы, явления, единицы физических величин и т.д. Русский физик А. Г. Столетов так охарактеризовал значение Фарадея в развитии науки: «Никогда со времен Галилея свет не видал стольких поразительных и разнообразных открытий, вышедших из одной головы». В честь Майкла Фарадея Британское химическое общество учредило медаль Фарадея – одну из почётнейших научных наград.

Открытия в физике английского ученого, основоположника учения об электромагнитном поле повлияли на развитие науки.

Майкл Фарадей что изобрел?

Ученый достаточно большое количество времени уделял методичной работе. То есть, обнаруживая эффект, Майкл пытался изучить его как можно глубже, выяснить все параметры и характеристики.

Поскольку совершил Майкл Фарадей открытие электромагнитной индукции, и он считается основоположником учений об электромагнитном поле, то немаловажными являются такие его открытия:

  • Ученый создал первую модель электродвигателя.
  • Изобрел электрический мотор и трансформатор.
  • Открыл химическое действие тока и действие на свет магнитного поля.
  • Открыл законы диамагнетизма и электролиза.
  • Предсказал электромагнитные волны.
  • Обнаружил в магнитном поле повороты плоскости поляризации света. Это явление позже было названо в его честь — эффект Фарадея.
  • Открыл изобутилен и бензол.
  • Ввел в науку такие термины — катод, анод, ион, электролит, парамагнетизм, диэлектрик и диамагнетизм.

Фарадей в 1836 году доказал следующее — электрический заряд воздействует исключительно на поверхность оболочки-проводника замкнутого типа, не оказывая при этом абсолютно никакого воздействия на находящиеся внутри оболочки объекты. Это открытие он совершил благодаря проведенным экспериментам в устройстве, изобретенным ним самим — в «клетке Фарадея».

Часто правительство привлекало физика к решению разных технических задач, например, как защитить корабли от коррозии, экспертиза судебных дел, усовершенствование маяков и тому подобное.

Фарадей Майкл (1791-1867), английский физик, основоположник учения об электромагнитном поле .

Родился 22 сентября 1791 г. в Лондоне в семье кузнеца. Рано начал работать в переплётной мастерской, где увлёкся чтением. Майкла потрясли статьи по электричеству в «Британской энциклопедии»: «Беседы по химии» мадам Марсэ и «Письма о разных физических и философских материях» Л. Эйлера. Он тут же постарался повторить описанные в книгах опыты.

Талантливый юноша привлёк к себе внимание, и его пригласили послушать лекции в Королевском институте Великобритании. Через некоторое время Фарадей стал работать там лаборантом.

С 1820 г. он упорно трудился над идеей объединения электричества и магнетизма. Впоследствии это стало делом всей жизни учёного. В 1821 г. Фарадей впервые осуществил вращение магнита вокруг проводника с током и проводника с током вокруг магнита, т. е. создал лабораторную модель электродвигателя.

В 1824 г. он был избран членом Лондонского королевского общества. В 1831 г. учёный обнаружил существование электромагнитной индукции, в последующие годы установил законы этого явления. Открыл также экстратоки при замыкании и размыкании электрической цепи, определил их направление.

Опираясь на экспериментальный материал, доказал тождественность «животного» и «магнитного» термоэлектричества, электричества от трения, гальванического электричества. Пропуская ток через растворы щелочей, солей, кислот, сформулировал в 1833 г. законы электролиза (законы Фарадея). Ввёл понятия «катод», «анод», «ион», «электролиз», «электрод», «электролит». Сконструировал вольтметр.

В 1843 г. Фарадей экспериментально доказал идею сохранения электрического заряда и вплотную подошёл к открытию закона о сохранении и превращении энергии, высказав мысль о единстве сил природы и об их взаимном превращении.

Создатель учения об электромагнитном поле, учёный высказал мысль об электромагнитной природе света (мемуары «Мысли о лучевых колебаниях», 1846 г.).

В 1854 г. открыл явление диамагнетизма, а три года спустя — парамагнетизма. Положил начало магнитооптике. Ввёл понятие электромагнитного поля. Эта идея, по мнению А. Эйнштейна, была самым важным открытием со времён И. Ньютона.

Фарадей жил скромно и тихо, предпочитая всему занятия опытами.

Умер 25 августа 1867 г. в Лондоне. Прах покоится на лондонском Хайгетском кладбище. Идеи учёного до сих пор ждут нового гения

(1829, 1832, 1849, 1851, 1857)
Медаль Копли (1832, 1838)
Королевская медаль (1835, 1846)
Медаль Румфорда (1846)
Медаль Альберта (Королевское общество искусств) (1866)

Фарадей — основоположник учения об электромагнитном поле , которое затем математически оформил и развил Максвелл . Основной идейный вклад Фарадея в физику электромагнитных явлений заключался в отказе от ньютонова принципа дальнодействия и во введении понятия физического поля — непрерывной области пространства, сплошь заполненной силовыми линиями и взаимодействующей с веществом .

Энциклопедичный YouTube

    1 / 5

    ✪ Отец электричества Майкл Фарадей

    ✪ Эйнштейн ошибался, а Тесла был прав. ЭФИР СУЩЕСТВУЕТ! ПОЗНАНИЕ #5

    ✪ Золотой век микробиологии. Луи Пастер. (рус.) История нового времени

    ✪ История изучения кровотока во времена Галилея и Ньютона (16-17, нач. 18 века): Гарвей и Хейлз.

    ✪ ДОКЛАД ИСКОННАЯ ФИЗИКА АЛЛАТРА. ВИДЕО-ВЕРСИЯ. ALLATRA SCIENCE

    Субтитры

Биография

Ранние годы. Переплётчик

Майкл Фарадей родился 22 сентября 1791 года в посёлке Ньюингтон-Баттс близ Лондона (ныне Большой Лондон), в семье кузнеца. Семья — отец Джеймс (1761-1810), мать Маргарет (1764-1838), братья Роберт и Майкл, сестры Элизабет и Маргарет — жила дружно, но в нужде, поэтому уже в 13 лет Майкл, оставив школу, начал работать рассыльным в лондонском книжном магазине, принадлежащем французу-эмигранту Рибо. После испытательного срока он стал (там же) учеником переплётчика.

Фарадей так и не сумел получить систематическое образование, но рано проявил любознательность и страсть к чтению. В магазине было немало научных книг; в позднейших воспоминаниях Фарадей особо отметил книги по электричеству и химии, причём по ходу чтения он сразу начал проводить простые самостоятельные опыты . Отец и старший брат Роберт в меру своих возможностей поощряли тягу Майкла к знаниям, поддерживали его материально и помогли изготовить простейший источник электричества — «Лейденскую банку ». Поддержка брата продолжалась и после скоропостижной смерти отца в 1810 году.

Важным этапом в жизни Фарадея стали посещения Городского философского общества (1810-1811 годы), где 19-летний Майкл по вечерам слушал научно-популярные лекции по физике и астрономии, участвовал в диспутах. Некоторые учёные, посещавшие книжный магазин, отметили способного юношу; в 1812 году один из посетителей, музыкант Уильям Денс (William Dance ), подарил ему билет на цикл публичных лекций в знаменитого химика и физика, первооткрывателя многих химических элементов Гемфри Дэви .

Лаборант Королевского института (1812-1815)

Майкл не только с интересом выслушал, но и подробно записал и переплёл четыре лекции Дэви, которые послал ему вместе с письмом с просьбой взять его на работу в Королевский институт. Этот, как выразился сам Фарадей, «смелый и наивный шаг» оказал на его судьбу решающее влияние. Профессор, сам прошедший путь от ученика аптекаря, был восхищён обширными знаниями юноши, но в тот момент в институте не было вакантных мест, и просьба Майкла была удовлетворена лишь через несколько месяцев. В начале 1813 года Дэви, который был в Институте директором химической лаборатории, пригласил 22-летнего юношу на освободившееся место лаборанта Королевского института .

В обязанности Фарадея входили в основном помощь профессорам и другим лекторам Института при подготовке лекций, учёт материальных ценностей и уход за ними. Но сам он старался использовать любую возможность для пополнения своего образования, и в первую очередь — внимательно слушал все подготовленные им лекции. Одновременно Фарадей, при благожелательном содействии Дэви, проводил собственные химические эксперименты по интересующим его вопросам. Свои служебные обязанности Фарадей исполнял настолько тщательно и умело, что вскоре стал незаменимым помощником Дэви .

Осенью 1813 года Фарадей отправился вместе с профессором и его женой, как помощник и секретарь, в двухлетнее путешествие по научным центрам Европы, только что разгромившей Наполеона . Это путешествие имело для Фарадея большое значение: Дэви как знаменитость мирового масштаба приветствовали многие выдающиеся учёные того времени, в том числе А. Ампер , М. Шеврель , Ж. Л. Гей-Люссак и А. Вольта . Некоторые из них обратили внимание на блестящие способности молодого англичанина .

Путь в науку (1815-1821)

После возвращения в мае 1815 года в Королевский институт Фарадей приступил к интенсивной работе в новой должности ассистента, с довольно высоким для того времени окладом 30 шиллингов в месяц. Он продолжил самостоятельные научные исследования, за которыми засиживался допоздна. Уже в это время проявились отличительные черты Фарадея — трудолюбие, методичность, тщательность исполнения экспериментов, стремление проникнуть в сущность исследуемой проблемы. В первой половине XIX века он заслужил славу «короля экспериментаторов» . Всю жизнь он вёл аккуратные лабораторные дневники своих опытов (изданы в 1931 году). Последний эксперимент по электромагнетизму помечен в соответствующем дневнике номером 16041 , всего Фарадей провёл за свою жизнь около 30000 экспериментов .

В 1816 году появилась первая печатная работа Фарадея (об анализе химического состава тосканского известняка), в следующие 3 года число публикаций превысило 40, главным образом по химии. Завязывается переписка Фарадея с крупными европейскими химиками и физиками. В 1820 году Фарадей провёл несколько опытов по выплавке сталей с добавками никеля. Эта работа считается открытием нержавеющей стали , которое в то время не заинтересовало металлургов .

В 1821 году в жизни Фарадея произошло несколько важных событий. В июле он женился на 20-летней Саре Барнард (Sarah Barnard , 1800-1879) , сестре его друга. По отзывам современников, брак был счастливым, Майкл и Сара прожили вместе 46 лет. Жили супруги на верхнем этаже Королевского института, за отсутствием собственных детей они воспитывали малолетнюю племянницу-сироту Джейн; Фарадей также постоянно заботился о своей матери Маргарет (умерла в 1838 году) . В Институте Фарадей получил место технического смотрителя здания и лабораторий Королевского института (Superintendent of the House ). Наконец, его экспериментальные исследования начали неуклонно перемещаться в область физики. Несколько значительных работ по физике, опубликованных в 1821 году, показали, что Фарадей вполне сложился как крупный учёный. Главное место среди них занимала статья об изобретении электродвигателя, с которой фактически начинается промышленная электротехника .

Создание электродвигателя. Научная известность (1821-1830)

С 1820 года Фарадея чрезвычайно увлекла проблема исследования связей между электричеством и магнетизмом . К этому моменту уже существовала и стараниями К. Гаусса и Дж. Грина была в основном разработана наука электростатика . В 1800 году А. Вольта открыл мощный источник постоянного тока («вольтов столб »), и начала стремительно развиваться новая наука — электродинамика . Сразу же были сделаны два выдающихся открытия: электролиз (1800 год) и электрическая дуга (1802).

Но главные события начались в 1820 году, когда Эрстед обнаружил на опыте отклоняющее действие тока на магнитную стрелку. Первые теории, связывающие электричество и магнетизм, построили в том же году Био , Савар и позже Лаплас (см. Закон Био - Савара - Лапласа). А. Ампер , начиная с 1822 года, опубликовал свою теорию электромагнетизма, по которой первичным явлением является дальнодействующее взаимодействие проводников с током. Формула Ампера для взаимодействия двух элементов тока вошла в учебники. Среди прочего, Ампер открыл электромагнит (соленоид).

После серии опытов Фарадей опубликовал в 1821 году статью «О некоторых новых электромагнитных движениях и о теории магнетизма », где показал, как заставить намагниченную стрелку непрерывно вращаться вокруг одного из магнитных полюсов. По существу эта конструкция представляла собой ещё несовершенный, но вполне работоспособный электродвигатель , впервые в мире осуществивший непрерывное превращение электрической энергии в механическую . Имя Фарадея становится всемирно известным.

Конец 1821 года, в целом триумфального для Фарадея, омрачила клевета. Известный химик и физик Уильям Волластон пожаловался Дэви, что опыт Фарадея с вращением стрелки является плагиатом его, волластоновской идеи (практически никогда им не реализованной). История получила большую огласку и доставила Фарадею немало неприятностей. Дэви стал на сторону Волластона, отношения его с Фарадеем заметно ухудшились. В октябре Фарадей добился личной встречи с Волластоном, где разъяснил свою позицию, и состоялось примирение. Однако в январе 1824 года, когда Фарадей был избран членом Лондонского королевского общества , Дэви, тогдашний президент Королевского общества, был единственным, голосовавшим против (сам Волластон голосовал за избрание) . Отношения Фарадея и Дэви позднее улучшились, но лишились прежней сердечности, хотя Дэви любил повторять, что из всех его открытий самым значительным было «открытие Фарадея» .

Признанием научных заслуг Фарадея стало избрание его членом-корреспондентом Парижской Академии наук (1823). В 1825 году Дэви решил оставить руководство лабораторией Королевского института и рекомендовал назначить Фарадея директором физической и химической лабораторий, что и было вскоре сделано. Дэви скончался после продолжительной болезни в 1829 году.

После первых успехов в фарадеевских исследованиях электромагнетизма наступила десятилетняя пауза и до 1831 года он почти не публиковал работы на эту тему: опыты не давали желаемого результата, новые обязанности отвлекали, возможно, повлиял также неприятный скандал 1821 года .

В 1830 году Фарадей получил профессорскую кафедру сначала в Королевской военной академии (Вулидж), а с 1833 года — и в Королевском институте (по химии). Читал он лекции не только в Королевском институте, но и в нескольких других научных организациях и кружках. Современники чрезвычайно высоко оценивали преподавательские качества Фарадея, умевшего сочетать наглядность и доступность с глубиной рассмотрения предмета . Его научно-популярный шедевр для детей «История свечи» (популярные лекции, 1861 год) издаётся до сих пор.

Исследование электромагнетизма (1831-1840)

В 1822 году в лабораторном дневнике Фарадея появилась запись: «Превратить магнетизм в электричество». Рассуждения Фарадея были следующими: если в опыте Эрстеда электрический ток обладает магнитной силой, а, по убеждению Фарадея, все силы взаимопревращаемы, то и движение магнита должно возбуждать электрический ток.

Сообщение об опытах Фарадея немедленно вызвало сенсацию в научном мире Европы, массовые газеты и журналы также уделяли им немало внимания. Множество научных организаций избрали Фарадея своим почётным членом (всего он получил 97 дипломов) . Если открытие электродвигателя показало, как можно использовать электричество, то опыты по индукции указывали, как создать мощный его источник (электрогенератор). С этого момента трудности на пути широкого внедрения электроэнергии стали чисто техническими. Физики и инженеры активно занялись исследованием индукционных токов и конструированием всё более совершенных электротехнических устройств; первые промышленные модели появились ещё при жизни Фарадея (генератор переменного тока Ипполита Пикси , 1832), а в 1872 году Фридрих фон Хефнер-Альтенек представил высокоэффективный генератор, впоследствии улучшенный Эдисоном .

В 1835 году переутомление Фарадея привело к первому приступу болезни, которая мешала ему работать до 1837 года.

Последние годы (1840-1867)

Несмотря на всемирную славу, Фарадей до конца жизни оставался скромным добросердечным человеком . Он отклонил предложение возвести его, как ранее Ньютона и Дэви, в рыцарское достоинство, дважды отказался стать президентом Королевского общества (в 1848 и 1858 годах) . Во время Крымской войны правительство Великобритании предложило ему участвовать в разработке химического оружия против русской армии, но Фарадей с возмущением отверг это предложение как аморальное . Фарадей вёл непритязательный образ жизни и часто отклонял выгодные предложения, если они мешали бы ему заниматься любимым делом.

В 1840 году Фарадей вновь тяжело заболел (резкий упадок сил, ухудшение и частичная потеря памяти) и смог вернуться к активной работе только 4 года спустя, на короткий срок. Существует версия, что болезнь стала следствием отравления парами ртути, часто использовавшейся в его опытах . Рекомендованное врачами путешествие по Европе (1841) помогло мало. Друзья стали хлопотать о назначении всемирно известному физику государственной пенсии. Премьер-министр Великобритании (Уильям Лэм, лорд Мельбурн) сначала отнёсся к этому неодобрительно, но под давлением общественного мнения вынужден был дать своё согласие. Биограф и друг Фарадея Джон Тиндаль подсчитал, что после 1839 года Фарадей жил в крайней нужде (менее 22 фунтов в год), а после 1845 года пенсия (300 фунтов в год ) стала его единственным источником дохода. Тиндаль с горечью добавляет: «Он умер бедняком, но имел честь поддерживать на почётном месте научную славу Англии в продолжение сорока лет» .

В 1845 году Фарадей ненадолго вернулся к активной работе и сделал несколько выдающихся открытий , в том числе: поворот плоскости поляризации света в веществе, помещённом в магнитное поле (эффект Фарадея) и диамагнетизм .

Это были последние его открытия. В конце года болезнь возобновилась. Но Фарадей сумел вызвать ещё одну общественную сенсацию. В 1853 году он, со всей обычной тщательностью, исследовал модное в те годы «столоверчение » и уверенно заявил, что стол движется не вызванными духами умерших, а бессознательными движениями пальцев участников. Этот результат вызвал лавину возмущённых писем оккультистов , но Фарадей ответил, что примет претензии только от самих духов .

Майкл Фарадей умер 25 августа 1867 года за письменным столом, немного не дожив до 76-летия. Королева Виктория предложила похоронить учёного в Вестминстерском аббатстве , однако была исполнена воля самого Фарадея: скромные похороны и простой надгробный памятник в обычном месте. Могила учёного находится на Хайгейтском кладбище , участок для лиц неангликанского вероисповедания. Впрочем, воля королевы также была исполнена — в Вестминстерском аббатстве, рядом с могилой Ньютона , была установлена памятная табличка Майкла Фарадея .

Научная деятельность

Исследования по электромагнетизму

Электромагнитная индукция
  • Опыты Фарадея по индукции
    • При движении магнитного сердечника внутри проволочной катушки в последней возникал электрический ток.
    • Включение или выключение тока в проволочной катушке приводило к появлению тока во вторичной катушке, чьи витки чередуются с витками первой.

    17 октября 1831 года Фарадей пришёл к выводу: «электрическая волна возникает только при движении магнита, а не в силу свойств, присущих ему в покое». Он поставил решающий эксперимент :

    Я взял цилиндрический магнитный брусок (3/4 дюйма в диаметре и 8 1/4 дюйма длиной) и ввёл один его конец внутрь спирали из медной проволоки (220 футов длиной), соединенной с гальванометром. Потом я быстрым движением втолкнул магнит внутрь спирали на всю его длину, и стрелка гальванометра испытала толчок. Затем я так же быстро вытащил магнит из спирали, и стрелка опять качнулась, но в противоположную сторону. Эти качания стрелки повторялись всякий раз, как магнит вталкивался или выталкивался.

    Двести три фута медной проволоки в одном куске были намотаны на большой деревянный барабан; другие двести три фута такой же проволоки были проложены в виде спирали между витками первой обмотки, причем металлический контакт был везде устранен посредством шнурка. Одна из этих спиралей была соединена с гальванометром, а другая — с хорошо заряженной батареей из ста пар пластин в четыре квадратных дюйма с двойными медными пластинками. При замыкании контакта наблюдалось внезапное, но очень слабое действие на гальванометр, и подобное же слабое действие имело место при размыкании контакта с батареей.

    Таким образом, перемещающийся возле проводника магнит (или включение/выключение тока в соседнем проводнике) порождают в данном проводнике электрический ток. Это явление Фарадей назвал электромагнитной индукцией .

    28 октября он собрал первый полноценный генератор постоянного тока («диск Фарадея »): при вращении медного диска рядом с магнитом на диске возникает электрический потенциал , который снимается прилегающим проводом. Фарадей показал, как механическую энергию вращения преобразовать в электрическую. Толчком к этому изобретению послужил опыт Араго (1824 год): крутящийся магнит увлекал в своё вращение расположенный ниже медный диск, хотя медь неспособна намагничиваться . И обратно, если вращать медный диск вблизи магнита, подвешенного таким образом, что он может вращаться в плоскости, параллельной плоскости диска, то при вращении диска магнит следует за его движением. Араго обсуждал этот эффект с Ампером, Пуассоном и другими знаменитыми физиками, но объяснить его им не удалось.

    В отчёте о полученных результатах, обнародованном Фарадеем 24 ноября 1831 года перед Королевским обществом, он впервые употребил ключевой термин «магнитные силовые линии ». Это означало переход от дискретной картины «заряды/магниты» прежних теорий, построенных по образцу дальнодействующего ньютоновского тяготения , к совершенно новому непрерывному и близкодейственному физическому объекту, которое мы теперь называем полем . Несколько позже Фарадей аналогично ввёл электрические силовые линии.

    После открытий Фарадея стало ясно, что старые модели электромагнетизма (Ампер , Пуассон и др.) неполны и должны быть существенно переработаны. Сам Фарадей объяснял электромагнитную индукцию следующим образом. Окрестность всякого заряженного тела пронизано электрическими силовыми линиями, которые передают «силу» (по современной терминологии, энергию), и аналогично энергия магнитного поля течёт вдоль магнитных силовых линий. Эти линии не следует рассматривать как условные абстракции, они представляют собой физическую реальность . При этом:

    Точную формулировку этих законов и полную математическую модель электромагнетизма дал спустя 30 лет Джеймс Максвелл , родившийся в год открытия индукции (1831).

    При индукции, указал Фарадей, величина возникающего в проводнике тока тем больше, чем больше магнитных силовых линий за единицу времени, в ходе изменения состояния, пересекает этот проводник . В свете этих законов причина движения в описанном выше опыте Араго стала понятна: когда материал диска пересекал магнитные силовые линии, в нём создавались индукционные токи, магнитное поле которых взаимодействовало с исходным. Позднее Фарадей повторил опыт с «диском Фарадея », используя вместо лабораторного магнита земной магнетизм .

    Фарадеевская модель электромагнитного поля

    Мир электромагнитных явлений, каким его представлял и описывал Фарадей, решительно отличался от всего, что было в физике прежде. В записи своего дневника от 7 ноября 1845 года Фарадей впервые употребил термин «электромагнитное поле » (англ. field ) , этот термин позднее перенял и ввёл в широкое употребление Максвелл . Поле — это область пространства, сплошь пронизанная силовыми линиями . Силы взаимодействия токов, введённые Ампером, считались дальнодействующими; Фарадей решительно оспорил это положение и сформулировал (словесно) свойства электромагнитного поля как существенно близкодейственные, то есть непрерывно передающиеся от каждой точки к соседним точкам с конечной скоростью .

    До Фарадея электрические силы понимались как взаимодействие зарядов на расстоянии — где нет зарядов, нет и сил. Фарадей изменил эту схему: заряд создаёт протяжённое электрическое поле, и уже с ним взаимодействует другой заряд, дальнодействия на расстоянии нет. С магнитным полем положение оказалось более сложным — оно не является центральным , и именно для определения направления магнитных сил в каждой точке Фарадей ввёл понятие силовых линий . Веским основанием для отказа от действия на расстоянии были опыты Фарадея с диэлектриками и диамагнетиками — они ясно показали, что среда между зарядами активно участвует в электромагнитных процессах . Более того, Фарадей убедительно показал, что в ряде ситуаций электрические силовые линии искривляются, подобно магнитным — например, экранировав два изолированных шара друг от друга и зарядив один из них, можно наблюдать индуктивные заряды на втором шаре . Из полученных результатов Фарадей сделал вывод, «что сама обычная индукция во всех случаях является действием смежных частиц и что электрическое действие на расстоянии (то есть обыкновенное индуктивное действие) происходит только благодаря влиянию промежуточной материи» .

    Фарадей своим мысленным взором видел пронизывающие всё пространство силовые линии там, где математики видели центры сил, притягивающие на расстоянии. Фарадей видел среду там, где они не видели ничего, кроме расстояния. Фарадей усматривал местонахождение явлений в тех реальных процессах, которые происходят в среде, а они довольствовались тем, что нашли его в силе действия на расстоянии, которая прикладывается к электрическим жидкостям.

    …Некоторые из наиболее плодотворных методов исследования, открытых математиками, могли бы быть выражены в терминах представлений, заимствованных у Фарадея, значительно лучше, чем они выражались в их оригинальной форме.

    Начиная с 11-го выпуска серии «Экспериментальных исследования по электричеству», Фарадей посчитал возможным обобщить и теоретически осмыслить огромный накопленный материал. Система мира Фарадея отличалась большой оригинальностью. Он не признавал существования в природе пустоты, даже заполненной эфиром . Мир полностью заполнен проницаемой материей, и влияние каждой материальной частицы близкодейственно, то есть распространяется на всё пространство с конечной скоростью . Наблюдатель воспринимает это влияние как разного рода силы, но, как писал Фарадей, нельзя сказать, что одна из сил первична и является причиной других, «все они находятся во взаимной между собой зависимости и имеют общую природу» . В целом динамика мира Фарадея достаточно близка к представлениям об электромагнитном поле, какими они были до появления квантовой теории .

    В 1832 году Фарадей отвёз запечатанный конверт в Королевское общество. Сто лет спустя (1938 год) конверт вскрыли и обнаружили там формулировку гипотезы: индуктивные явления распространяются в пространстве с некоторой конечной скоростью, причём в виде волн. Эти волны также «являются наиболее вероятным объяснением световых явлений» . Окончательно этот вывод обосновал Максвелл в 1860-е годы.

    Теоретические рассуждения Фарадея нашли вначале мало сторонников. Фарадей не владел высшей математикой (в его трудах почти нет формул) и для создания своих научных моделей использовал свою исключительную физическую интуицию. Он отстаивал физическую реальность введённых им силовых линий; однако учёные того времени, уже свыкшиеся с дальнодействием ньютонового притяжения , теперь уже к близкодействию относились с недоверием .

    Мой дорогой сэр, я получил Вашу статью и очень благодарен Вам за неё. Не хочу сказать, что благодарю Вас за то, что Вами сказано относительно «силовых линий», поскольку я знаю, что Вы сделали это в интересах философской правды; но Вы должны также предполагать, что эта работа не только приятна мне, но и даёт мне стимул к дальнейшим размышлениям. Я поначалу испугался, увидев, какая мощная сила математики приложена к предмету, а затем удивился тому, насколько хорошо предмет её выдержал… Всегда истинно Ваш М. Фарадей.

    «Экспериментальные исследования по электричеству»

    Фарадей работал чрезвычайно методично — обнаружив эффект, он изучал его максимально глубоко — например, выяснял, от каких параметров и как он зависит (материал, температура и т. п.). Поэтому число опытов (и соответственно — число выпусков «Опытных исследований по электричеству») так велико. Нижеследующий краткий перечень тематики выпусков даёт представление о размахе и глубине исследований Фарадея .

    1. Индукция электрических токов. Образование электричества из магнетизма .
    2. Земная магнито-электрическая индукция .
    3. Тождество отдельных видов электричества, происходящих от различных источников (в то время многие физики считали, что разные способы получения генерируют принципиально «разное электричество»).
    4. О новом законе электрической проводимости .
    5. Об электрохимическом разложении. Влияние воды на электрохимическое разложение. Теория электрохимического разложения .
    6. О способности металлов и других твёрдых тел вызывать соединение газообразных тел .
    7. Об электрохимическом разложении (продолжение). О некоторых общих условиях электрохимического разложения. О новом приборе для измерения гальванического электричества. О первичном или вторичном характере выделяющихся у электродов химических веществ. Об определённой природе и о размерах электрохимического разложения .
    8. Об электричестве гальванического элемента; его источник, количество, напряжение и основные свойства его. О напряжении, необходимом для электролиза .
    9. Об индуктивном влиянии электрического тока на самого себя и об индуктивном действии электрических токов вообще .
    10. О гальванической батарее усовершенствованного типа. Некоторые практические указания .
    11. Теория индукции. Общие выводы относительно природы индукции .
    12. Об индукции (продолжение). Проводимость, или кондуктивный разряд. Электролитический разряд. Разрывной разряд и изоляция .
    13. Об индукции (продолжение). Разрывной разряд (продолжение) .
    14. Природа электрической силы или сил. Связь между электрической и магнитной силами. Замечания об электрическом возбуждении .
    15. Заключение о характере направления электрической силы у электрического угря .
    16. Об источнике мощности гальванического элемента .
    17. Об источнике мощности гальванического элемента (продолжение). Действие температуры. Действие разведения. Изменения порядка металлических элементов в гальванических цепях. Неправдоподобность предположения о контактной природе силы .
    18. Об электричестве, развивающемся при трении воды и пара о другие тела .
    19. Действие магнитов на свет. Действие электрических токов на свет .
    20. О новых магнитных действиях и о магнитном состоянии всякого вещества. Действие магнитов на тяжёлое стекло. Действие магнитов на другие вещества, оказывающие магнитное действие на свет. Действие магнитов на металлы вообще .
    21. О новых магнитных действиях и о магнитном состоянии всякого вещества (продолжение). Действие магнитов на магнитные металлы и их соединения. Действие магнитов на воздух и газы .
    22. О кристаллической полярности висмута и других тел и её отношении к магнитной форме силы. Кристаллическая полярность висмута, сурьмы, мышьяка. Кристаллическое состояние различных тел. О природе магнекристаллической силы и общие соображения. О положении кристалла сульфата железа в магнитном поле .
    23. О полярном или ином состоянии диамагнитных тел .
    24. О возможной связи между тяготением и электричеством .
    25. О магнитном и диамагнитном состоянии тел. Газообразные тела под влиянием магнитной силы не расширяются. Разностное магнитное действие. Магнитные свойства кислорода, азота и пустоты .
    26. Способность проводить магнетизм. Магнитная проводимость. Полярность проводимости. Магнекристаллическая проводимость. Атмосферный магнетизм .
    27. Об атмосферном магнетизме (продолжение). Экспериментальное исследование законов магнитного действия атмосферы и их применение к отдельным случаям. Доклад об атмосферном магнетизме .
    28. О магнитных силовых линиях, определённость их характера и их распределение в магните и в окружающем пространстве .
    29. О применении индукционного магнитоэлектрического тока для обнаружения и измерения магнитной силы .
    Другие работы по электромагнетизму

    В 1836 году, работая над проблемами статического электричества, Фарадей провёл эксперимент, показавший, что электрический заряд воздействует только на поверхность замкнутой оболочки-проводника, не оказывая никакого воздействия на находящиеся внутри неё объекты. Данный эффект связан с тем, что противоположные стороны проводника приобретают заряды, поле которых компенсирует внешнее поле. Соответствующие защитные свойства используются в устройстве, известном ныне как клетка Фарадея .

    Фарадей обнаружил поворот плоскости поляризации света в магнитном поле (эффект Фарадея). Это означало, что свет и электромагнетизм тесно связаны. Убеждённость Фарадея в единстве всех сил природы нашла ещё одно подтверждение. Позже Максвелл строго доказал электромагнитную природу света.

    Химия

    Фарадей сделал немало открытий в области химии. В 1825 году он открыл бензол и изобутилен , одним из первых получил в жидком состоянии хлор , сероводород , диоксид углерода , аммиак , этилен и диоксид азота . В 1825 году впервые синтезировал гексахлоран — вещество, на основе которого в XX веке изготовлялись различные инсектициды . Изучал каталитические реакции .

    В 1825-1829 годах Фарадей, в составе комиссии Королевского общества, детально исследовал, как химический состав стекла влияет на его физические свойства . Стёкла Фарадея были слишком дороги для практического применения, но полученный практический опыт пригодился позже при экспериментах с действием магнита на свет и для выполнения правительственного задания по усовершенствованию маяков .

    Электрохимия и магнитохимия

    Как уже говорилось выше, Фарадей верил в единство всех сил в природе, поэтому естественно было ожидать, что химические свойства и законы связаны с электрическими. Подтверждение этому предположению он получил в 1832 году, открыв фундаментальные законы электролиза . Эти законы легли в основу нового раздела науки — электрохимии , имеющего сегодня огромное количество технологических приложений . Вид законов Фарадея наводил на мысль о существовании «электрических атомов» с наименьшим возможным зарядом; действительно, на рубеже XIX-XX веков эта частица (электрон) была обнаружена, и законы Фарадея помогли оценить её заряд . Предложенные Фарадеем термины ион , катод , анод , электролит укоренились в науке .

    Опыты по электрохимии дали ещё одно доказательство близкодействия электромагнетизма. Многие учёные считали тогда, что электролиз вызывается притяжением на расстоянии (ионов к электродам). Фарадей провёл простой опыт: отделил электроды от смоченной соляным раствором бумаги двумя воздушными промежутками, после чего отметил, что искровой разряд вызвал разложение раствора. Отсюда вытекало, что электролиз вызывается не дальним притяжением, а местным током, и происходит он только в местах прохождения тока. Движение ионов к электродам происходит уже после (и вследствие) разложения молекул

Великий английский физик и химик, учёный-экспериментатор, Майк Фарадей сделал много научных открытий. Кто знает, как развивалось бы человечество, если бы не открытия Фарадея в области электричества.

Русский физик А.Г. Столетов говорил о Фарадее, как о величайшем учёном, сделавшем столько поразительных открытий, каких свет не видел со времён Галилея.

Путь в науку

Родился Майкл Фарадей в 1791 г. в Лондоне в семье кузнеца.

Работать он начал уже в 13 лет разносчиком газет, даже не окончив среднюю школу. В 14 лет он поступил на работу в книжную лавку учеником переплётчика. Книги он переплетал охотно, но с ещё большей охотой он их читал. И за годы работы в книжной лавке Майкл получил знаний по физике и химии гораздо больше, чем ему могла дать школа. Кроме того, он посещал лекции по физике и астрономии, которые читались в философском обществе.

Однажды ему посчастливилось попасть на лекции по химии, которые проходили в Королевском институте. Читал их сэр Хэмфри Дэви, известный английский учёный, физик и химик. Фарадей записал лекции, переплёл их и отправил Дэви вместе со своим письмом. В письме он сообщал, что хочет заниматься научной работой. Но Дэви взял Майкла Фарадея на работу не сразу. Это случилось только после того, как полученная травма глаза лишила Дэви возможности писать и читать некоторое время. Вот тут он вспомнил о Фарадее и взял его своим личным секретарём. Поражённый знаниями Фарадея, Дэви рекомендовал его на должность ассистента в Королевский институт. И в 1813 г. Фарадей с головой погрузился в свою новую работу, где помогал Дэви в опытах с соединениями азота и хлора.

Осенью 1813 г. Дэви отправился в поездку по Европе и взял с собой Фарадея. В течение полутора лет они путешествовали, ставили опыты, встречались с известными учёными – Андре Мари Ампером, Мишелем Эженом Шеврёлем, Жозефом-Луи Гей-Люссаком. Эта поездка стала началом пути Майкла Фарадея в большую науку.

Научная деятельность


Свой первый научный доклад Фарадей сделал в январе 1816 г. А в последующие 3 года им были опубликованы более 40 статей. Все они касались химии.

В 1823 г. Фарадей был принят в Лондонское Королевское общество. В 1824 г. ему удалось получить жидкий хлор, а в 1825 г. – гексахлоран, который используется как инсектицид.

В 1820 г. датский профессор физики Ганс Кристиан Эрстед открыл магнитное действие электричества . Его суть в том, что проводник с током образует вокруг себя магнитное поле. Это открытие очень заинтересовало Фарадея. А Фарадей решил обратную задачу. Он превратил магнетизм в электричество. В 1831 г. он впервые в мире осуществил «магнитное вращение», заставив магнит вращаться вокруг проводника с током. В свою очередь проводник с током вращался вокруг магнита. Так была открыта электромагнитная индукция . Суть её в том, что переменное магнитное поле образует электрическое поле . Именно на основе электромагнитной индукции осуществляется современное промышленное производство электричества. В основе работы всех современных генераторов переменного и постоянного тока лежит явление электромагнитной индукции. Более того, Фарадей математически описал открытое явление. Вскоре им была создана первая модель электродвигателя.

Первый трансформатор – тоже изобретение Фарадея.

Изучая прохождение электрического тока через растворы солей, щелочей и кислот, Фарадей в 1832 г. открыл явление электролиза, без которого невозможно представить работу химических и металлургических предприятий.

Занимаясь изучением способов передачи в пространстве электрических и магнитных сил, Фарадей предсказал электромагнитные волны.

В 1840 г. из-за болезни Фарадей прекратил на время свою научную деятельность. Он снова смог приступить к работе только в 1844 г.

1845 году он открыл эффект Фарадея – явление поляризации света. В том же году им был описан диамагнетизм (способность вещества намагничиваться в направлении, противоположном направлению действующего на него внешнего магнитного поля), а через 2 года и парамагнетизм (способность вещества намагничиваться в направлении, совпадающем с направлением внешнего магнитного поля) .

Химическое действие тока, действие магнитного поля на свет – всё это тоже открытия Фарадея.

Своё кредо Фарадей формулировал так: «Наблюдать, изучать и работать».

Умер Фарадей 25 августа 1867 г. в своём доме в Лондоне. Человечество с благодарностью к учёному пользуется его открытиями.

Электромагнетизму 200 лет

Удивительный янтарь. Из него тысячелетия назад уже делали украшения и амулеты. История не сохранила имени безвестного пастуха, случайно потершего окаменевшую смолу об овечью шкуру. Раздалось легкое потрескивание, и шерстинки встали дыбом. Но до открытия электромагнетизма в 1820 году еще было очень далеко. 

Вс 22 ноября 2020, 09:04

Фото: wikimedia.org, abnews.ru

Впервые явления, которые сегодня называют электрическими, были замечены в древнем Китае, Индии, а позднее в древней Греции. Древнегреческий философ Фалес Милетский в VI веке до нашей эры отмечал способность янтаря, натертого мехом или шерстью, притягивать пушинки и другие легкие тела. От греческого названия янтаря – «электрон» – это явление стали называть электризацией. Долгое время считалось, что это было единственное (не считая молний) знакомство человека с электричеством. Современную жизнь невозможно представить без электричества и тепла. Материальный комфорт, который окружает нас сегодня, как и дальнейшее развитие человеческой мысли накрепко связаны с изобретением электричества и использованием энергии.

Еще три века назад ученые почти ничего  не знали об электричестве. Франклин Бенджамин (1706 — 1790) в 1752 году просто доказал, что молния и крошечные электрические искры — это одно и то же. Определение электрической природы молнии позволило Франклину осуществить одно из главных изобретений своей жизни — громоотвод (сейчас его более правильно называют молниеотводом). Далее произошло создание конденсатора — «Лейденской банки», устройства для хранения статического электричества в Лейденском университете в 1746 году. А в России, в это же время, учёные Г. В. Рихман и М. В. Ломоносов проводили работы по изучению атмосферного электричества.

Французский инженер Шарль Кулон (1736-1806) в 1785 году установил один из фундаментальных законов природы: закон взаимодействия электрических зарядов.

Первым шагом по изучению электрического тока стало создание в 1800 году первого источника постоянного тока (батарейки). Этим изобретением итальянский физик, химик и физиолог (а также, граф) Алессандро Вольта (1745-1827) запустил целую революцию.

Начались эксперименты с электричеством. Первооткрывателем же этого общеизвестного явления был датский физик Ханс Кристиан Эрстед (1777 — 1851). В течение 20 лет он искал связь между электричеством и магнетизмом. В феврале 1820 года во время чтения лекции студентам ученый показывал нагревание проволоки с помощью электричества. Поблизости от нее случайно находился компас. Один из студентов подсказал профессору, что его стрелка реагирует на замыкание/размыкание электрической цепи, поворачиваясь в разные стороны. Так произошло великое открытие, которого ждали два десятилетия с момента создания первого источника электротока Вольтой. Уже в июне 1820 года Эрстед печатает на латинском языке небольшую работу под заголовком: «Опыты, относящиеся к действию электрического конфликта на магнитную стрелку». После своего открытия Эрстед стал всемирно признанным учёным. Он был избран членом многих наиболее авторитетных научных обществ: Лондонского Королевского общества, Парижской Академии, а в 1830 году его избрали почетным членом Петербургской Академии Наук.

Сам Ханс Кристиан Эрстед был неординарной личностью. Родившийся в бедной семье в датском захолустье — на острове Лангеланд — он не имел возможности ходить в начальную школу, но учился всему, чему мог, от окружающих его людей: от парикмахера — немецкому, от пастора – грамматике, от приезжего студента — геологии. Помогая отцу в аптеке, он увлёкся химией и впоследствии стал хорошим фармацевтом. Он самостоятельно подготовился к экзаменам и поступил в университет, и, в конце концов, прославил своё имя и маленькую Данию на весь мир своим открытием.

Открытие Эрстеда подтолкнуло других ученых к новым исследованиям. Через 10 лет 1831 году Майкл Фарадей (1791-1867) открыл явление электромагнитной индукции, с помощью мотка проводника и постоянного магнита получил электрический ток. Его открытие лежит в основе получения электроэнергии на всех современных электростанциях. Единица электроемкости в системе СИ — постоянная Фарадея, названа в его честь.

Французский физик Андре Мари Ампер (1775-1836), работавший по электромагнетизму заложили основы создания электрических двигателей. Единица тока в системе СИ — ампер, названа в его честь.

Георг Симон Ом (1789-1854), немецкий физик, открыл закон, названный его именем. В системе СИ единица сопротивления — Ом, названа в его честь.

Джеймс Клерк Максвелл (1831-1879) шотландский математик и физик, обобщил все открытия, сформулировал систему уравнений об основных законах электричества и магнетизма, названную уравнениями Максвелла.

Первый практически пригодный электродвигатель был создан петербургским профессором Борисом Семеновичем Якоби (1801-1874) в 1834 г. Б.С. Якоби принадлежал к числу тех иностранных ученых, которые по приглашению приехали в Россию и связали с ней свою творческую жизнь. Мориц Герман Якоби принял русское имя и прожил в России 39 лет до конца своих дней. Сначала он работал в Дерпте (ныне Тарту), а потом в Петербурге, с 1839 г. «состоял в Петербургской академии наук», а с 1865 г. был избран академиком по физике. Во время первых испытаний катер двигался по Неве со скоростью 2 км/ч на расстояние 7 км по течению и против течения. Это был первый в мире опыт практического применения электродвигателя для движения судна. Комиссия, учрежденная для испытания «электрического бота» Якоби, признала успех сенсационным и рекомендовала «увеличить мощность» гальванических батарей. Публичные испытания «электрического бота» состоялись в августе 1839 г. и вызвали восторженные отклики зрителей и статьи петербургской газете «Северная пчела» (сентябрь 1839 г.). В статье с весьма оптимистическим заголовком «Новые успехи на поприще электромагнетических опытов и радостные надежды в будущем» газета писала: «Человек до шестидесяти ученых, литераторов и любителей наук (в том числе несколько высших сановников) собрались на Петровском Острове, чтобы быть свидетелями новых опытов над применением электромагнетической силы к судоходству. Катер с 12 человеками, движимый электромагнетической силой (в 3/4 силы лошади), ходил несколько часов против течения при сильном противном ветре».

России принадлежит слава применения теории в практике. Новый более мощный двигатель быстрее вращал гребные колеса, и скорость движения катера увеличилась до 4 км/ч. Анализ истории развития электрических машин показывает, что первым практическим устройством был электродвигатель. Массовое практическое применение электродвигателей оказалось невозможным из-за неэкономичности источников электрического тока – гальванических батарей. Поэтому во многих развитых странах начинаются интенсивные исследования с целью решения этой актуальной проблемы.

Практически электрическое освещение в России появилось в 1879 на Литейном мосте в Петербурге, а официально — в 1880, с созданием 1-го электротехнического отдела, занимавшегося внедрением электричества в экономику государства. В 1881 Царское село было освещено электрическими фонарями. Лампы накаливания в Кремле в 1881 г осветили вступления на трон Александра III.

Прообраз российской энергосистемы был создан в 1886 г с основанием промышленно-коммерческого общества. В его планы входила электрификация населенных пунктов: улиц, заводов, магазинов и жилых домов. Первая крупная электрическая станция начала свою работу в 1888 г. в Зимнем дворце и на протяжении 15 лет считалась самой мощной в Европе. К 1917 г. в столице уже было электрифицировано около 30% домов. Огромное значение для развития энергетики Советской России и СССР имеет Ленинский по плану ГОЭЛРО принятого 22 декабря 1920 года. Этот день до сих пор отмечается в России и странах СНГ, как День энергетика.

Самая первая тепловая электростанция, построенная по плану ГОЭЛРО в 1922 году, называлась «Уткина заводь». В день пуска участники торжественного митинга переименовали ее в «Красный октябрь», и под этим именем она проработала до 2010 года. Самая первая гидроэлектростанция, построенная по плану ГОЭЛРО – Волховская ГЭС. Ее ввели в эксплуатацию 19 декабря 1926 года. Станция и сегодня продолжает исправно работать, являясь неотъемлемой частью энергосистемы Северо-Запада. Этот план позволил России стать мощной энергетической державой.

Валериан Чупин

Источник информации: Чайковские.Новости


Комментарии (2)

Впервые так досконально, подробно, критически собран и отобран публицистический материал, который необходимо знать обывателю, любому жителю многонациональной страны, чтобы понять значение электрического тока в жизни людей и, собственно, откуда этот ток взялся, чтобы освещать ежедневную жизнь в любых ее проявлениях. Большое спасибо за подборку материала. Всегда интересно читать то, что вы публикуете.

Великолепно!


Отдайте голос любимому учителю!

25 марта 2022 года станет известно, кто из чайковских педагогов, участвующих в конкурсе «Учитель года-2022», поедет в Пермь для участия в очных региональных испытаниях по профмастерству.

Вт 15 марта 2022, 16:28

Комментариев: 1


Всё уходит с молотка. Столовая № 5 продана

Здание легендарной столовой № 5 в Чайковском продано. Покупатель — пермский предприниматель Василий Негуляев, занимающийся производством товарного бетона и грузоперевозками.

Пн 21 марта 2022, 18:10

Комментариев: 9


Автовокзал сообщает об изменениях в расписании

Чайковский автовокзал сообщает об отмене и введении дополнительных рейсов по междугородним и пригородным маршрутам. Изменения введены в связи с длинными праздничными днями, приуроченными к Международному женскому дню.

Чт 03 марта 2022, 16:48

Комментариев: 1


ЛЕНТА НОВОСТЕЙ

АвтовокZал в Чайковском

Чайковский автовокзал сменил название. На фасаде здания муниципального предприятия в центре вывески появилась буква Z, ставшая в последнее время символом специальной военной операции на Украине.

Пт 25 марта 2022, 10:06

Комментариев: 13

Всё уходит с молотка. Столовая № 5 продана

Здание легендарной столовой № 5 в Чайковском продано. Покупатель — пермский предприниматель Василий Негуляев, занимающийся производством товарного бетона и грузоперевозками.

Пн 21 марта 2022, 18:10

Комментариев: 9

Подстаканник, зеленка и портянки – бренды ушедшей эпохи

Многие россияне, особенно молодые,  удивятся тому, что гречневую кашу варят только в России и бывших республиках СССР, зеленку можно найти только в наших аптеках, а обычный подстаканник был одним из госсимволов Советского Союза. Все это было, но кое-что осталось.

Пн 04 апреля 2016, 12:33

Комментариев: 3

Sceptic-Ratio. Фарадей. Силы материи и их взаимодействия

Майкл Фарадей

Силы материи и их взаимодействия

Вступительная статья и примечания 3. Цейтлина

ГОСУДАРСТВЕННОЕ АНТИРЕЛИГИОЗНОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО
МОСКВА — 1940

Настоящее издание представляет собой переработку выпущенного в 1865 г. В. Лугининым перевода под неточным названием «Силы природы и их взаимоотношения».

Текст сверен с английским оригиналом, вышедшим в 1861 г. третьим изданием под редакцией известного физико-химика Вильяма Крукса. Большинство примечаний написано 3. А. Цейтлиным, некоторые, принадлежащие Круксу, отмечены буквой «К».

Книга посвящена закону сохранения и превращения энергии, рассчитана на широкого читателя и может быть использована преподавателями средней школы и лекторами на научно-популярные и антирелигиозные

Краткая биография Фарадея

Вторая половина XVIII в. и первая половика XIX в. ознаменовались в экономической истории» Западной Европы промышленной революцией, сущность которой характеризуется переворотом в промышленной технике и переходом к промышленному капитализму.

Еще в период XVII — XVIII вв. ослабление цехов, усиление торгового капитала и рост массового кустарного производства, работающего на вывоз, появление первых крупных капиталистических предприятий — мануфактур — все это вместе взятое обусловило возникновение обширного рынка и широкое применение машин. В этих условиях (массового производства) стремление к снижению издержек производства содействовало появлению новых изобретений. Последние же нуждались в научном прогрессе и, естественно, стимулировали его.

Первой вступила на путь промышленной революции Англия. Среди других стран Западной Европы ома была самой экономически развитой страной, благодаря чему все характерные особенности буржуазной революции получили в ней наиболее полное и четкое выражение. Неудивительно поэтому, что Англия явилась родиной гениального ученого, открытия которого легли в основу Величайших технических достижений. Этим ученым был Фарадей.

Михаил Фарадей родился 22 сентября 1791 г. в окрестностях Лондона, в семье кузнеца. Родители Фарадея, как и он сам, принадлежали к небольшой религиозной секте, возникшей в Шотландии в 1728 г. Представители этой секты назывались сначала глэсситами, по имени ее основателя Джона Глэсса, а затем стали называться зандемяновцами, по имени Роберта Зандемана.

Фарадей при случае не скрывал своей религиозности, но, как это нередко бывает среди ученых, не порвавших с религией, его религиозное мировоззрение находилось в резком противоречии с его научной деятельностью. Биограф Фарадея — Вильгельм Оствальд — справедливо замечает, что своих религиозных воззрений Фарадей абсолютно не вносил в область научного исследования.

Сам Фарадей в одном из своих писем говорит: «Хотя в природе творения бога никогда не могут находиться в противоречии с высшими предметами, относящимися к нашей будущей жизни, и хотя эти творения должны служить подобно всему другому для его возвеличения и восхваления, — я все же не нахожу нужным сочетать изучение естественных наук с религией и всегда считал религию и науку вещами совершенно различными».

Отец Фарадея Джемс отдал своих сыновей Михаила и старшего Роберта в начальную школу. Но уже девяти лет из-за столкновения с учительницей, пожелавшей наказать маленького Фарадея розгами, мальчика пришлось забрать из школы и на этом покончить с его официальным обучением. В школе Фарадей научился лишь чтению, письму и начаткам счета.

Жить семье кузнеца Фарадея становилось все труднее. Был 1801 год, когда Наполеон I сколотил против Англии известный континентальный блок. Рабочее население Англии терпело особенно сильную нужду. Материальная стесненность семьи Фарадеев заставила отдать ставшего брата Фарадея в ученики к кузнецу, а Михаила, по настоянию матери, не трогали до 13 лет. Михаил в детстве обладал слабым здоровьем, и отец, определил его в книжную лавку француза Жоржа Рибо рассыльным. В обязанности мальчика входила разноска газет подписчикам. В те времена газет было мало, и стоили они дорого. Многие подписчики платили только за прочтение газеты, и маленькому Фарадею приходилось часто часами простаивать у подъездов, ожидая возврата газеты.

Фарадей рассказывал, что в часы таких ожиданий он никогда не скучал, а всегда обдумывал различные вопросы, которые он сам себе задавал. Пытливость и любознательность мальчика заставляли искать ответов в книгах, и Фарадей рано пристрастился к чтению.

По воскресеньям в лавке француза Рибо устраивалось нечто вроде клуба. Здесь прочитывались громко газеты, хозяин показывал покупателям книжные новинки, тут же обсуждались различные новости.

Михаил проработал рассыльным год, после чего отец Фарадея заключил с торговцем Рибо контракт, по которому Михаил был отдан в ученики на 7 лет. Рибо обязался выучить мальчика переплетному делу и торговле писчебумажными принадлежностями, за что Михаил должен был беспрекословно подчиняться хозяину и работать с 5 утра до 7 вечера. Дальше в контракте говорилось, что ученик пользуется пищей, одеждой и помещением хозяина безвозмездно. Побег от хозяина грозил ученику тюрьмой.

7 октября 1805 г. участь четырнадцатилетнего Фарадея была решена в камере мирового судьи, который, по английскому закону, утверждал подобного рода контракты.

Работал мальчик хорошо. По вечерам, оставаясь один, он жадно читал книги, которые переплетал. Рибо ценил способного ученика и не мешал этому чтению. Сначала Фарадей увлекался романами, путешествиями, сказками. Однажды ему попались три маленьких томика «Химических бесед» мадам Марсе, написанных ярким и живым языком. Книжка Марсе произвела большое впечатление на Фарадея, и с тех пор он пристрастился к чтению естественнонаучных книг. Явления природы и объяснение этих явлений — вот что занимало ум юноши. Он читает статьи по электричеству в Британской энциклопедии.

Мальчик был резв, имел сильное соображение и вместе с тем строгий критический ум. Он начал проверять прочитанное на опыте. Силы электричества настолько пленили его ум, что он соорудил в переплетной мастерской самодельную электрическую машину и немало удивлял ею окружающих. Еще одна книга оставила в уме Фарадея глубокий след. Это были «Письма о физике к немецкой принцессе» Леонарда Эйлера. Фарадей познакомился также с сочинением «Об уме» Уайта, трактующим модную в то время тему о познавательных способностях человеческого разума.

В 1810 г. умер от туберкулеза Джемс Фарадей. В этом же году Михаил Фарадей в витрине книжного магазина прочел объявление о том, что некий мистер Тетем прочтет ряд вечерних общедоступных лекций по естествознанию у себя на квартире. Плата за вход 1 шиллинг. Шиллинг, который так беспокоил Михаила, дал ему брат Роберт, правда, предупредив Михаила, что все эти лекторы — шарлатаны. Тетем оказался добросовестным и опытным педагогом. На этих лекциях Фарадей познакомился с несколькими молодыми учеными, которые не только помогли ему преодолеть трудности, встречавшиеся при изучении того или иного вопроса, но и дали возможность молодому переплетчику проникнуть в некоторые научные учреждения, в том числе в созданное тем же Тетемом вольное «Философское общество». Новые связи в большой мере содействовали развитию и образованию Фарадея.

Фарадей усердно конспектировал лекции и своим прилежанием обратил на себя внимание жильца своего хозяина, художника-эмигранта Маскерье, который обучил его рисованию и черчению.

Тут же на лекциях Фарадей познакомился с Бенджаменом Абботом, который на всю жизнь остался его другом и в тяжелые минуты поддерживал Фарадея.

В 1812 т. один из клиентов переплетной мастерской — Дэне обратил внимание на любознательного и чрезвычайно способного ученика. С целью поощрить его к дальнейшим занятиям Дэне предоставил ему возможность посетить несколько лекций знаменитого химика Дэви, которые произвели на Фарадея неизгладимое впечатление.

Дэви, несмотря на свою молодость, был самой блестящей фигурой в английском ученом мире и пользовался большой известностью за границей. Свою научную карьеру он сделал с большой быстротой. Дэви много работал над изучением действия разных газов в газовой лечебнице доктора Бэддоса в Клифтоне. Его открытие — соединение азота с кислородом (веселящий газ) создало ему большую известность. Дэви пригласили читать лекции в Королевском институте Великобритании, открытом на средства частных лиц, с прекрасно оборудованными аудиториями и лабораториями. Вначале он был единственным лектором Королевского института и сразу же стал очень популярным среди лондонской публики. На лекциях Дэви состав слушателей был совершенно иной, чем у Тетема. Фарадей чувствовал себя неловко среди нарядных леди и блестящих милордов. В своих лекциях по электрохимии Дэви доказывал научные истины на опыте, разбивая общераспространенные предвзятые мнения. Это производило сильное впечатление на Фарадея, который, несмотря на свою молодость, обладал большой способностью к критическому мышлению. Фарадей восхищался смелостью и новизной утверждений Дэви и прекрасным выполнением опытов.

Фарадей начал упорно думать о том, как бы ему самому заняться наукой. Он решил написать письмо Бэнксу, президенту Лондонского королевского общества естествознания и сам отнес свое письмо. В нем Фарадей просил Бэнкса помочь ему подучить хоть самое ничтожное место, где он постарался бы быть полезным науке и где он смог бы пополнить свое образование.

Ответа на письмо Фарадей не получил. С горечью принял Фарадей это холодное равнодушие. Между тем срок ученичества у Рибо окончился, и 7 ноября 1812 г. Рибо рекомендовал своего ученика новому хозяину, французу Делярошу. Делярош был человек вспыльчивый, часто кричал на рабочих и даже бил их. Опытов больше производить Фарадею не удавалось, и все мысли его были направлены на то, как избавиться от грубости хозяина и от отупляющего беспросветного механического труда. По существу, однако, Делярош был добрым человеком и даже хотел сделать Фарадея, своим наследником, но Фарадей мечтал быть ученым. Мистер Дэне, видя удрученное состояние Фарадея, посоветовал ему обратиться к Дэви, послав ему конспект лекций.

Фарадей на этот раз написал короткое письмо и на ответ не надеялся. Ответ последовал, но, к великому огорчению Фарадея, Дэви ограничился обещанием рекомендовать его своим коллегам в качестве… переплетчика. Лишь случай помог Дэви ближе узнать Фарадея и изменить свое мнение о Нем.

Лишившись временно способности работать вследствие ранения глаза, Дэви пригласил Фарадея для скромной роли писца. Вскоре из отрывочных частных разговоров с ним Дэви пришел к заключению, что молодой человек обладает исключительными способностями и довольно большими знаниями. Удивленный Дэви предложил ему вакантное место лаборанта химической лаборатории Королевского института, директором которой он состоял. Хотя обязанности лаборанта немногим отличались от обязанностей простого служителя, Фарадей принял предложение с радостью. Вознаграждение в размере 25 шиллингов в неделю и квартира из двух комнат вполне удовлетворяли нетребовательного Фарадея, тем более, что он мог теперь целиком отдаться научной работе, которая представляла собой предел его желаний.

Дэви не разделял восторга своего нового сотрудника. «Помогая мне в осуществлении моих стремлений, — рассказывал впоследствии Фарадей, — он вместе с тем предупреждал не бросать прежнего места; он говорил, что наука — особа черствая, что она в денежном отношении скупо вознаграждает тех, кто посвящает себя служению ей. На мое замечание о возвышенных нравственных переживаниях людей науки он улыбнулся и сказал, что предоставит меня опыту нескольких лет, который в этом отношении исправит мои взгляды».

Огромное влияние на развитие Фарадея оказало его путешествие совместно с Дэви на континент. Знакомство с бытом и нравами континентальной Европы, а также с ее выдающимися учеными расширило кругозор Фарадея, обогатило его жизненный опыт и научные знания. Ради этого путешествия он готов был переносить возмутительное отношение к себе высокомерной леди Дэви. Хотя Фарадей был приглашен Дэви в качестве «помощника натуралиста» он, по просьбе Дэви, в некоторой степени заменял камердинера, отказавшегося в последний момент ехать с хозяевами. Неуживчивый характер жены Дэви сделал это двусмысленное положение Фарадея весьма тягостным.

«Я научился понимать свое невежество, — писал Фарадей своему другу, — стыжусь своих разнообразных недостатков и желаю воспользоваться теперь случаем исправить их… Это обстоятельство и побуждает меня сопутствовать сэру Гемфри Дэви до окончания путешествия».

День отъезда из Англии Фарадей пометил в своем дневнике; как день, знаменующий новую эпоху его жизни…

Во время путешествия Фарадей впервые близко соприкоснулся с европейским ученым миром. Дэви посещали крупнейшие европейские естествоиспытатели — знаменитый Ампер, профессор прикладной химии Клемане, выдающийся физико-химик Гей-Люсак, физик и врач Делярив и др.

В Париже Дэви при сотрудничестве Фарадея открыл иод

Фарадей наблюдал водяные смерчи и производил опыты с электрическими рыбами — скатами. Он и раньше читал об этих чудесных рыбах, от прикосновения к которым получался сильный электрический удар.

В Италии, во Флоренции, Дэви проделал опыт, на котором подтвердилось предположение Ньютона, что алмаз — горючее тело. Дэви окончательно доказал, что алмаз — это кристалл чистого углерода.

Италия особенно поразила Фарадея. Вся Флоренция представлялась ему сплошным музеем. Флоренция бережно хранит памятники славного прошлого, оставшиеся от Данте, Микеланджело. Петрарки, Галилея. Во Флорентийском музее естествознания Фарадей увидел телескоп Галилея, с помощью которого Галилей открыл спутников Юпитера. Будучи в Риме, Фарадей долго простаивал перед зданиями, красота которых заключалась в удивительно правильном соотношении частей. От всестороннего познания. природы и культуры Фарадей возвращался к суровым будням, к унизительному положению лакея, что отравляло все радости молодого человека. Жена Дэви, знатная дама, старалась на каждом шагу подчеркнуть Фарадею его зависимое положение слуги. Гостя у Делярива, Фарадей был приглашен к общему столу. Леди Дэви была возмущена этим нарушением этикета, Деляриву пришлось приказать накрыть отдельный столик для Фарадея. Во время обеда он подошел с бокалом к Фарадею и провозгласил тост за науку. «Не огорчайтесь, мой молодой друг, и будьте уверены, что тот, кто хочет унизить другого, унижает только себя».

Фарадей скрывал от своих близких друзей и родных истинное положение, но часто печаль от повседневных унижений его человеческого достоинства прорывалась в нем. Он пишет своему другу Абботу: «Проходя через жизнь, каждый из нас получает двойной ряд уроков: в школе благополучия и в школе лишений. И я думаю, что это относится не только к богатству и к бедности, но и ко всему, что делает нас счастливыми или несчастными. Я прошел еще только первый класс обеих этих школ, но я уже научился видеть, что те вещи, которые представляются нам, как несчастье или крайнее зло, на самом деле оказываются благодетельными для будущего нашего развития».

Путешествие с Дэви открыло перед Фарадеем новый мир. Наблюдая за работой учителя, он научился замечать ошибки, которых следовало избегать. Фарадей придавал самообразованию большое значение. «Что может быть поучительнее для нас, чем наблюдение за действиями других?» — писал он. Фарадей с одинаковой пытливостью рассматривал ландшафты, животных и людей. Его, жителя Лондона, города самых резких социальных контрастов, глубоко поражала ужасная нищета, которую он увидел во Франции, истощенной наполеоновскими войнами.

Свои впечатления Фарадей тщательно заносил в дневник, и никакие, даже малозначащие, подробности не ускользали от его внимания.

15 мая 1815 г., через две недели после возвращения в Лондон, Фарадей опять приступил к работе в Королевском институте, но уже не лаборантом, а ассистентом с окладом 30 шиллингов в месяц. Фарадей расписал все часы своих занятий. Все дни он проводил в Институте, а вечера использовал для самообразования по точно выработанной программе. Работы у Фарадея было много. Кроме лабораторных занятий он присутствовал на лекциях Дэви и профессора химии Брэнда, помогая им во всем. После ухода Дэви из лаборатории Фарадей тщательно перемывал всю посуду и убирал приборы. Потом он был занят подготовкой опытов к очередным лекциям. Эта подготовка целиком лежала на Фарадее. По средам он посещал организованный им кружок самообразования — «Философское общество», а субботы проводил у матери.

В «Философском обществе» Фарадей прочел несколько лекций по химии. К своей первой лекции он готовился целый месяц и написал ее всю. Каждое слово, выражающее его мысли, звучало ясно и просто. Товарищи очень тепло приняли его лекцию и указали на недостатки и неудачные обороты речи, повторения, нечеткость отдельных выражений и неправильное произношение. Эта критика внушила Фарадею мысль брать уроки выразительного чтения.

В 1816 г. Фарадей прочел семь лекций о притяжении, и о химическом сродстве, о хлоре, фторе, йоде, кислороде и азоте. К этому периоду относится появление в печати первой работы Фарадея о химическом составе тосканской извести. Произвести химический анализ этой извести поручила Дэви одна знатная дама — герцогиня Монтрозская, а Дэви передал эту работу Фарадею, который выполнил поручение блестяще и составил о нем прекрасный отчет. Дэви остался очень доволен отчетом и передал его Брэнду для напечатания в журнале Королевского института.

Основным стремлением Фарадея в первый период его научной деятельности было стремление овладеть искусством экспериментирования. Он постиг это искусство в таком совершенстве, что впоследствии в ученом мире пользовался славой «короля экспериментаторов».

Стремление Фарадея стать мастером своего дела было той характерной чертой, которая отличала его от многих исследователей, и все, что он ни делал, делалось чрезвычайно тщательно и поистине мастерски.

Всего в течение первого периода своей научной деятельности (1816 — 1830 гг.) Фарадей опубликовал 60 исследований и вышедшую в 1827 г. книгу «Химические опыты». К числу открытий, сделанных им в это время, относятся и такие значительные, как, например, открытие метода сжижения газов, открытие бензола и бутилена, а также указание метода добывания новой группы веществ — сульфокислот.

Вслед за этим началась эпоха (1830 — 1860 гг.) замечательных открытий Фарадея в области электромагнетизма и электрохимии, о чем подробнее будет сказано ниже.

Особо необходимо отметить популяризаторскую деятельность Фарадея. На запрос комиссии общественных школ относительно целесообразности популяризации науки Фарадей ответил: «Я удивляюсь и понять не могу, почему естественнонаучные знания, сделавшие большие успехи в последние пятьдесят лет, остаются, так сказать, нетронутыми; почему вовсе не делают основательных попыток знакомить с ними подрастающую молодежь и давать ей хотя бы первые понятия в этих науках».

Кроме «Истории свечки» перу Фарадея принадлежит публикуемое ныне в новом издании популярное сочинение «Силы материи и их взаимоотношения».

Как исследователь Фарадей мало считался с ученой традицией и академической рутиной, Этому благоприятствовало то, что он был самоучкой, не получившим систематического школьного образования. Гений Фарадея не испытывал давления традиционных научных взглядов и мог свободно рассматривать вещи с новых точек зрения.

Это обстоятельство, вместе с завистью к возрастающей славе Фарадея, создало много его противников, во главе которых Фарадей с глубоким сожалением увидел своего бывшего покровителя Дэви. Кампания, поднятая ими против Фарадея, едва не помешала его избранию в члены высшей ученой корпорации Англии — Королевского общества, президентом которой Дэви состоял в то время. Когда последний убедился в том, что подавляющее большинство членов Общества поддерживает нежелательную ему кандидатуру, он предложил Фарадею, чтобы тот сам ее снял. «Я возразил, — сообщает об этом эпизоде Фарадей,— что этого сделать не могу, потому что выставил ее не я, а члены Королевского общества. Он заметил, что я должен побудить их взять свое предложение обратно. Я ответил, что заранее знаю, что они этого не сделают. Тогда он заявил, что сделает это как президент. Я ответил, что сэр Г. Дэви сделает наверное то, что он считает полезным для Королевского общества». Агитация Дэви среди членов Общества не увенчалась успехом, и Фарадей был избран в 1823 г. всеми голосами против одного.

Причины оппозиции Дэви против Фарадея недостаточно выяснены. Обычно указывают на обвинение в плагиате, которое было выдвинуто доктором Волластоном по поводу открытия эффекта вращения магнитного полюса относительно тока (*).

(*) Открытие Эрстедом и другими действия тока на магнитную стрелку навело на мысль о возможности получения эффекта более специального характера, именно, взаимообращения тока и магнитного полюса, в частности, вращения тока, или магнита, вокруг оси. Теоретически вопрос был разработан Ампером в 1820 г., экспериментальный эффект был осуществлен Фарадеем в 1821 г.

Это обвинение будто бы поддерживалось Дэви, который считал, что Фарадей не имеет «нравственного права» носить звание члена Королевского общества. Фарадей в специальной записке опроверг возведенное на него обвинение. Возможно, однако, что корни столкновения между Дэви и Фарадеем лежали глубже и заключались в принципиальных разногласиях религиозно-философского характера. Дэви, как это видно из его сочинения «Последние дни философа», относящегося к 1814 — 1815 гг., т. е. ко времени совместного пребывания с Фарадеем в Риме, и окончательно проредактированного перед самой смертью (1829 г.), от первоначального стихийного материализма пришел к ярко «выраженному спиритуализму, фидеизму и даже клерикализму. В заключительных словах книги Дэви выражает уверенность, что исследование природы сделается фундаментом религии: «религия через науку» (стр. 366 французского издания). Фарадей же, как сектант-заидемановец, был не только антиклерикалом, но, как это было указано выше, вообще отделял науку от религии. «Помощник натуралиста» и отчасти камердинер, Фарадей, без сомнения, неодобрительно смотрел на спиритуалистические и клерикальные восторги баронета Дэви, с мистическим трепетом созерцавшего «Вечный город» — центр вселенской христианской церкви (стр. 200). Если к тому же учесть последующую дружбу Фарадея с Тиндалем — представителем наиболее прогрессивного крыла английского ученого мира, то возникает мысль, что конфликт между Дэви и Фарадеем имел совершенно определенную идеологическую подоплеку.

Отношения между Дэви и Фарадеем в конце концов улучшились, и Дэви впоследствии любил повторять своим друзьям: «Я в своей жизни сделал несколько немаловажных для науки открытий, но самое из них большое — это то, что я открыл Фарадея». Настаивая на своей кандидатуре в члены Королевского общества, Фарадей защищал свою честь ученого и отнюдь не руководился тщеславием. Тщеславие было ему совершенно чуждо. Когда много лет спустя ему предложено было занять место президента в Королевском обществе, он решительно отказался от этой высокой чести, объяснив своему ученику и другу Тиндалю, что, приняв предложение, он «не мог бы более года ручаться за непорочность своей души».

Не менее равнодушно относился он и к материальным благам. Имея полную возможность применить свои огромные знания в области промышленности и, таким образом, составить себе значительное состояние, Фарадей без колебаний предпочел целиком отдаться научным занятиям широкого и общего масштаба вместо того, чтобы тратить силы на решение мелких, узкопрактического характера, задач, хотя и весьма выгодных в денежном отношении. Отдельные заданий правительства, имевшие практически-гуманитарный характер, например, исследование причин взрывов в каменноугольных копях, разработка проекта введения электрического освещения на маяках, он выполнял без всякого вознаграждения. Главным источником его существования являлся скромный оклад, который он получал в качестве директора физической и химической лаборатории Королевского института. Жил Фарадей очень скромно, сбережений у него не было. Друзья Фарадея беспокоились о его материальной необеспеченности и возбудили ходатайство перед правительством о предоставлении ему государственной пенсии. Научные заслуги Фарадея были так велики, что ходатайство без спора подлежало удовлетворению.

26 октября 1835 г. Фарадей был вызван к министру лорду Мельбурну. Министр принял Фарадея стоя, не предложив ему сесть, и высказал свою точку зрения, что он, Мельбурн, считает нелепостью всю систему выдачи государственных пенсий литературным и научным деятелям.

Возвратившись домой, Фарадей написал министру вежливое, но решительное письмо, в котором он отказался от пенсии в 300 фунтов стерлингов. Его друзья были очень огорчены этим обстоятельством, но Фарадей категорически настаивал на своем. В конце концов, он все же согласился на получение пенсии, но лишь при условии, что лорд Мельбурн возьмет свои слова обратно и к тому же в письменной форме. Это было требование почти невыполнимое.

Однако результат получился совершенно неожиданный. Ряд весьма влиятельных лиц выступил в защиту Фарадея. Это повлияло на Мельбурна, лишь недавно занявшего не без борьбы пост премьер-министра и обеспокоившегося, что инцидент может быть использован его врагами. Мельбурн написал великому ученому извинительное письмо. Фарадей был удовлетворен. Он говорил своим друзьям: «Я вступился не за свою личную честь, а за достоинство ученого. Надо научить людей, имеющих власть, уважать деятелей науки по их действительным заслугам, а не по их титулам и происхождению».

Скромность Фарадея была так велика, что он не счел возможным воспользоваться отпуском, предоставленным ему Королевским институтом в конце 30-х годов. Между тем в результате чрезмерного напряжения сил его здоровье было сильно расстроено. Лишь после того, как состояние его настолько ухудшилось, что он совершенно лишился способности работать, жене и друзьям удалось настоять на его поездке в Швейцарию. Здесь Фарадей прожил около года.

В Швейцарии, на отдыхе, Фарадей снова получил возможность любоваться и восторгаться красотами природы, как в дни юности. Наблюдая цвета и окраски неба, Фарадей удивлялся художникам, которые не изучают неба, а дают фальшивые эффекты. Очевидно, поэтому Фарадей так любил английского художника Тернера, известного искусством передавать тщетные эффекты неба, и помогал Тернеру в вопросах химического состава красок.

В часы досуга Фарадей увлекался искусством, живописью, музыкой, любил слушать известного певца Гарсиа, посещал театр и особенно любил цирк. Сам Фарадей писал стихи и прекрасно декламировал, читал часто своей жене вслух Шекспира и Байрона с большим чувством и пониманием стиха. В молодости играл на флейте и знал множество песен на память. Будучи очень горячим и вспыльчивым, он в обращении с окружающими был ровен, мягок и очень внимательно прислушивался к их замечаниям. Не терпел сомнительных знаний и не гонялся за титулами и славой.

Глубокая любовь к науке, убежденность и прекрасные качества человека еще более украшали гений Фарадея.

В личных отношениях Фарадей также был кристальной чистоты и необычайной чуткости человеком.

«Я не знаю сердца более верного в дружбе, чем сердце Фарадея», — говорил о нем его друг Аббот. У Фарадея было много друзей, любивших его.

Прожив год в Швейцарии, Фарадей возвратился в Лондон значительно окрепшим и тотчас же приступил к своим обычным занятиям, не щадя сил и здоровья. Неизбежным последствием этого явилось полное изнурение организма. С конца 50-х годов Фарадей отказался от целого ряда своих обязанностей, а в начале 60-х годов он вынужден был из-за болезни прекратить всякую работу.

Хотя в этот период Фарадей очень ограничивал себя в занятиях, он все же провел большую работу по составлению и упорядочению электрохимической терминологии. Ему принадлежат употребляемые ныне термины: электролит, электрод, анод, катод. Вопросы научной терминологии, как известно, и до сих пор занимают внимание ученых всего мира.

После смерти жены, в 1866 г., племянница Фарадея взяла на себя заботы о великом ученом. Окруженный ее вниманием, Фарадей спокойно проводил последний год своей жизни. Почти единственным посетителем его в это время был Тиндаль, сообщавший любимому учителю о важнейших событиях в области науки.

25 августа 1867 г. Михаил Фарадей умер.

Джозеф Генри — MagLab

Джозеф Генри был американским ученым, который первым изобрел сильные, практичные электромагниты и построил один из первых электромагнитных двигателей.

Во время своих экспериментов с электромагнетизмом Генри открыл свойство индуктивности в электрических цепях, которое было впервые признано примерно в то же время в Англии Майклом Фарадеем, первым опубликовавшим эту тему. В честь Генри его имя носит единица индуктивности в системе СИ.Один генри равен индуктивности цепи с индуцированным напряжением в один вольт и индуктивным током, изменяющимся на один ампер в секунду.

Генри родился 17 декабря 1797 года в семье шотландских иммигрантов, живших в Олбани, штат Нью-Йорк. Его отец был чернорабочим, и его семья испытывала финансовые трудности. Генри было всего 8 лет, когда умер его отец, и в это время он переехал в город Голуэй, где его воспитывала бабушка. После получения образования в начальной школе Генри начал обучение у часовщика.Хотя в конце концов он выбрал другое призвание, ученичество дало ему практическое образование в области механики и приборостроения, которое впоследствии сослужило ему хорошую службу. Когда ему было 16, Генри прочитал книгу по экспериментальной философии, которая пробудила интерес к науке. Тем не менее, он подумывал о сценической карьере, прежде чем, наконец, поступил в Академию Олбани в 1819 году, где проявились его естественные научные способности.

Во время учебы в академии Генри обучал других учеников, чтобы сводить концы с концами.Генри умел объяснять и демонстрировать научные концепции и часто в те годы помогал преподавать своим учителям. В 1826 году Генрих официально стал профессором академии. Он преподавал математику и натурфилософию, а во внеучебное время выполнял большую часть своей наиболее значительной научной работы. Сначала он сосредоточил свою энергию на земном магнетизме, что вскоре привело его к расширению круга его интересов на другие виды магнетизма.

Генри посетил лекцию, на которой английский ученый Уильям Стерджен продемонстрировал новый тип магнита.Он был создан потоком электрического тока и перестал быть магнитным, когда ток прекратился. Генри решил поэкспериментировать с этими электромагнитами и значительно улучшил конструкцию. Он изолировал провод и плотно обмотал его вокруг железного сердечника электромагнита. Используя больше проволоки, он создал большую силу магнитного поля. Генри стал известен своими мощными электромагнитами, которые он сконструировал, и часто демонстрировал их перед большими толпами людей. Электромагнит, который он построил по заказу Йельского колледжа, мог поднять более 2000 фунтов, что для того времени было очень впечатляющим достижением.Позже электромагниты Генри были способны удерживать вес более 3500 фунтов.

Работая со своими мощными электромагнитами, Генри впервые наблюдал индуктивность. Это свойство цепи можно наблюдать, когда переменное магнитное поле создает электродвижущую силу или напряжение в этой цепи или в соседней цепи. Когда задействованы две цепи, это явление обычно называют взаимной индуктивностью . Открытие этого типа индуктивности обычно приписывают Фарадею, тогда как открытие собственной индуктивности , которая включает одну цепь, чаще всего приписывают Генри.

Также в начале 1830-х годов Генри построил простое хитроумное устройство, которое было предшественником современного двигателя постоянного тока. Эта штуковина была новинкой и не выполняла никакой полезной работы, но обладала всеми основными компонентами, найденными в более поздних двигателях, включая поле, создаваемое магнитом, коммутатором и электромагнитным якорем. Однако движение, производимое устройством, было не вращением, а скорее раскачиванием, которое происходило со скоростью около 75 колебаний в минуту.

В 1832 году Генри покинул Академию Олбани, чтобы принять должность профессора в Колледже Нью-Джерси, который позже стал Принстонским университетом.Там он разработал ранний телеграф, который позволял связываться между его лабораторией и его домом, расположенным на территории кампуса. Иногда он использовал реле для таких обыденных целей, как заказ обеда. Генри не пытался коммерциализировать свою телеграфную систему, и в результате сегодня Сэмюэл Морс чаще ассоциируется с изобретением телеграфа, чем Генри. Другие проекты, выполненные Генри в колледже, включали дополнительную работу в области электромагнетизма, а также изучение солнечных пятен, исследования в области акустики и экспериментальные работы в области баллистики.

Когда Конгресс Соединенных Штатов основал Смитсоновский институт в 1846 году, правление избрало Генри, самого известного американского ученого, жившего в то время, его первым секретарем. В этом новом качестве у Генри было меньше времени для проведения независимых исследований, о чем он глубоко сожалел. Тем не менее, его административная работа в Смитсоновском институте, которая дала ему доступ к высшим эшелонам власти, сделала его чрезвычайно влиятельным. Более того, многие процедуры и правила, установленные Генри в Смитсоновском институте, остаются в силе и сегодня.Во время Гражданской войны он служил техническим советником президента Линкольна; Большая группа добровольцев, которую Генри организовал для обмена наблюдениями за погодой со всей страны, в конечном итоге превратилась в Национальную метеорологическую службу. Генри также оказал влияние на создание Национальной академии наук. Общество избрало Генри своим вторым президентом.

Генри скончался 13 мая 1878 года в Вашингтоне, округ Колумбия.Президент Резерфорд Б. Хейс, члены Верховного суда, известные ученые и многие другие выдающиеся деятели были свидетельством огромного влияния Генри и его работы.

Ганс Христиан Эрстед — биография, факты и изображения

Жил с 1777 по 1851 год.

Ганс Христиан Эрстед начал новую научную эпоху, когда обнаружил, что электричество и магнетизм связаны. Он экспериментально показал, что электрический ток, протекающий по проводу, может двигать соседний магнит.Открытие электромагнетизма подготовило почву для возможного развития нашего современного мира, основанного на технологиях. Эрстед также открыл химическое соединение пиперин и впервые выделил алюминий.

Объявления

Начало

Ганс Кристиан Эрстед (по-датски Ørsted) родился в маленьком городке Рудкёбинг на острове Лангеланд, Дания, 14 августа 1777 года. Его отцом был Серен Кристиан Эрстед, фармацевт, а матерью Карен Хермандсен.

Ганс и его младший брат Андерс получили образование благодаря сочетанию домашнего обучения и частных репетиторов — немецкий производитель париков научил братьев бегло говорить по-немецки. Андерс стал премьер-министром Дании.

  • В 12 лет Ганс начал помогать отцу в аптеке и увлекся химией.
  • В возрасте 16 лет он сдал вступительный экзамен в Копенгагенский университет.
  • В возрасте 19 лет, в 1796 году, он получил диплом фармаколога.
  • В возрасте 22 лет, в 1799 году, он получил степень доктора философии. Сегодня большинство наград Ph.D. (доктор философии) не созданы для изучения философии, но Ганс Христиан Эрстед был — философия природы Иммануила Канта. Как мы увидим, это помогло сформировать его взгляд на мир.

Жизнь Эрстеда в контексте

жизни Эрстеда и жизни связанных с ним ученых и математиков.

Наука Ганса Христиана Эрстеда

К 1800 году Эрстед был управляющим аптекой.В этом году началась научная революция. Алессандро Вольта сообщил подробности о своей батарее, открыв новые возможности для химиков и физиков: батарея Вольты впервые позволила им производить стабильный поток электричества, и, к счастью, материалы, необходимые для ее создания, были легко получены.

Эрстед погрузился в новую науку и в 1801 году опубликовал научную статью с описанием изобретенной им новой батареи. Он также описал, как рассчитать количество протекающего электрического тока, измерив скорость образования газа, когда электричество расщепляет воду на водород и кислород.

Датское правительство финансировало Эрстеда для продолжения его образования в других европейских странах – с 1801 по 1803 год он провел в Германии и Франции.

В Германии на него повлияли идеи философа Фридриха Шеллинга, который считал, что вся природа едина. Довольно грандиозно Шеллинг считал, что ученые должны стремиться найти теорию, лежащую в основе всей природы, а не использовать эксперименты для изучения отдельных ее частей.

«…все явления соотносятся в одном абсолютном и необходимом законе, из которого все они могут быть выведены.”

Фридрих Шеллинг, 1775 – 1854

Верке, III

 

Эрстед усвоил большую часть философии науки Шеллинга, но не согласился с его пренебрежением к экспериментальной работе — будучи фармацевтом, Эрстед узнал, насколько мощным инструментом может быть экспериментирование. Однако он разделял энтузиазм Шеллинга по поводу единства природы.

«Наша физика, таким образом, не была бы больше набором фрагментов о движении, о тепле, о воздухе, о свете, об электричестве, о магнетизме и кто знает о чем еще, но мы включили бы всю вселенную в одну систему.”

Ханс Кристиан Эрстед

Materialen zu einer Chemie des Neunzehnten Jahrhunderts, 1803

 

В немецком городе Йена Эрстед познакомился и подружился с немецким физиком Иоганном Вильгельмом Риттером. У них был общий интерес к электричеству. Риттер также был в восторге от философии Шеллинга о лежащей в основе гармонии природы — в частности, он был убежден, что электричество и магнетизм тесно связаны.

Профессор Эрстед Педагог

После того, как он вернулся из путешествия, правительство Дании финансировало Эрстеда для продолжения его исследовательской работы.В 1806 году в возрасте 29 лет он стал профессором физики Копенгагенского университета. Он был прекрасным лектором, и студенты стекались к нему на занятия. Иногда он читал лекции по пять часов в день — очень большая нагрузка. В дополнение к чтению лекций он создал лаборатории физики и химии для исследований и обучения.

Открытие электромагнетизма

Знаменитый эксперимент Эрстеда, показывающий, что электричество и магнетизм связаны, был проведен во время лекции 21 апреля 1820 года, когда Эрстеду было 42 года.

В ходе эксперимента он пропускал через провод электрический ток, который приводил в движение близлежащую стрелку магнитного компаса.

Эрстед держит провод над магнитной стрелкой, закрепленной на оси. Стрелка отклоняется, когда по проводу проходит электрический ток.

Оригинальные записи Эрстеда. Он показывает, как электрический ток, протекающий по проводу, заставляет вращаться намагниченную стрелку компаса.

В течение следующих нескольких месяцев Эрстед провел еще несколько экспериментов, обнаружив, что электрический ток создает круговой магнитный эффект вокруг себя.

Эрстед показал, что электрический ток создает вокруг себя круговой магнитный эффект.

Эрстед объявил о своем открытии 21 июля 1820 года в статье, состоящей из четырех страниц на латыни, которая вскоре была переведена на большинство основных европейских языков. Английская статья Эрстеда называлась «Эксперименты по влиянию электрического тока на магнитную стрелку ».

К сентябрю 1820 года Франсуа Араго демонстрировал электромагнитный эффект французской научной элите во Французской академии, что почти сразу же побудило Андре-Мари Ампера сделать следующие шаги в истории электромагнетизма.

Точно так же, как изобретение Вольтой батареи открыло новые горизонты в физике и химии, открытие Эрстедом связи между электричеством и магнетизмом вызвало революцию в физике, которая привела нас в современный цифровой мир.

«Эрстед искал связь между этими двумя великими силами природы. Об этом свидетельствуют его прежние сочинения, и я, ежедневно общавшийся с ним в 1818–1819 годах, могу заявить на основании собственного опыта, что мысль об открытии этой все еще таинственной связи постоянно занимала его ум.”

Йохан Георг Форчхаммер, 1794 – 1865

Химик и геолог

 

Награды

Британское Королевское общество наградило Эрстеда медалью Копли 1820 года, высшей наградой в области науки, за его открытие электромагнетизма. Предыдущими лауреатами премии были Бенджамин Франклин и Алессандро Вольта. Французская академия прислала Эрстеду 3000 золотых франков.

Был ли Эрстед первым?

Иногда утверждают, что электромагнетизм на самом деле был открыт итальянским юристом (и энтузиастом физики) Джаном Доменико Романьози.

В 1802 году две итальянские газеты опубликовали сообщения Романьози о магнитной стрелке, отклонившейся возле построенной им батареи.

Сегодня, глядя на его метод, становится ясно, что в эксперименте Романьози не использовалась полная электрическая цепь, поэтому электрический ток не мог течь. Без тока не могло бы быть никакого электромагнитного эффекта.

Стрелка в опыте Романьози, вероятно, отклонялась за счет накопления статических электрических зарядов на игле, которая двигалась в результате взаимного отталкивания одинаковых электрических зарядов.

Итак, Эрстед был первым.

Химия Эрстеда и выделение алюминия

Несмотря на то, что Эрстед был профессором физики, с его фармакологическим образованием его привлекала химия.

Сначала он отверг концепцию Антуана Лавуазье об использовании химических элементов как средстве рационализации и понимания химии. Эрстед хотел чего-то большего в гармонии с идеями Фридриха Шеллинга о том, что «все должно подчиняться единому закону природы».

Он также стремился увязать химию с идеями философа Иммануила Канта, труды которого он с энтузиазмом изучал для своей докторской диссертации. Кант считал, что материю можно бесконечно делить (т. е. не существует атомов) и что вся материя состоит из двух фундаментальных противодействующих сил, находящихся в равновесии друг с другом.

На какое-то время это побудило молодого профессора Эрстеда продвигать причудливые теории венгерского химика Якоба Йозефа Винтерла, который считал, что вся химия может быть понята противоборствующими силами двух веществ — Андрония (принцип кислотности) и Thelycke (принцип щелочности).Винтерл считал, что эти вещества более фундаментальны, чем элементы.

«Основополагающие принципы теплоты, которые играют свою роль в щелочах и кислотах, в электричестве и в свете, являются также принципами магнетизма, и, таким образом, мы имеем единство всех сил… и таким образом прежние физические науки объединяются в одну объединенную физику. ».

Ханс Кристиан Эрстед

Materialen zu einer Chemie des Neunzehnten Jahrhunderts, 1803

 

Однако оказалось, что Андрония и Телик не существуют.

Отказавшись от идей Винтерла, Эрстед внес ряд важных вкладов в химию.

В 1819 году он открыл пиперин, химическое соединение, отвечающее за сильный, острый вкус черного перца.

Его самым значительным вкладом было первое в истории выделение элемента алюминия. В 1825 году он сообщил:

кусок металла, который по цвету и блеску чем-то напоминает олово.

Он получил алюминий, восстановив хлорид алюминия амальгамой калия и ртути.

Мысленные эксперименты

Сегодня, когда мы слышим слова Мысленный эксперимент , мы часто думаем об известных мысленных экспериментах Альберта Эйнштейна, которые привели его к его теории относительности.

Мысленный эксперимент заключается в том, чтобы спросить: «Что, если…?» а потом логически продумать последствия.

На самом деле Эрстед был первым, кто использовал немецкий термин, ставший известным благодаря Эйнстену: Gedankenexperiment .

Другой известный Ганс Христиан

Ганс Христиан Эрстед подружился с датским писателем Гансом Христианом Андерсоном еще до того, как писатель стал знаменитым.Эрстед стал поборником сказок Андерсона, помогая их опубликовать в 1835 году.

Некоторые личные данные и конец

В 1814 году Эрстед женился на Ингер Биргитте Баллум, дочери пастора, и в последующие годы у пары родились три сына и четыре дочери.

Ганс Христиан Эрстед умер в возрасте 73 лет 9 марта 1851 года в Копенгагене после непродолжительной болезни.

Похоронен на кладбище Ассистенс в пригороде Копенгагена Норребро. Это также место последнего упокоения физика Нильса Бора, писателя Ганса Христиана Андерсена и философа Зёрена Кьеркегора.

Объявления

Автор этой страницы: The Doc
Изображения, обработанные в цифровом виде и раскрашенные на этом веб-сайте. © Все права защищены.

Цитировать эту страницу

Пожалуйста, используйте следующую ссылку в соответствии с MLA:

 «Ганс Христиан Эрстед». Известные ученые. Сайт известных ученых. 26 сентября 2015 г. Интернет.
. 

Опубликовано FamousScientists.org

Дополнительная литература
Роберт С.Stauffer
Предположение и эксперимент на фоне открытия Эрстедом электромагнетизма
Isis Vol. 48: стр. 33-50, март 1957 г.

Эндрю Каннингем, Николас Джардин
Романтизм и науки
Архив CUP, 28 июня 1990 г.

Роберт Д. Пуррингтон
Физика в девятнадцатом веке
Издательство Университета Рутгерса, 1997

Сандро Стрингари и Роберт Р. Уилсон
Романьози и открытие электромагнетизма
Ренд. Фис. Акк.Линчеи с. 9, Том 11, стр. 115-136, 2000

Роберто де Андраде Мартинс
Романьози и столб Вольты: ранние трудности в интерпретации вольтовского электричества
Новая Вольтиана: Исследования Вольты и его времен, Павия / Милан, Università degli Studi di Pavia, Vol. 3, стр. 81-102, 2001

Унификация: достижения девятнадцатого века в области электромагнетизма

Abstract:

Достижения концепций электромагнетизма 19 века быстро перешли от экспериментальных новинок к видным и практическим приложениям.В начале века в домах горели газовые и масляные лампы, но к концу века электрические лампочки освещали все большее количество электрифицированных домов. К середине века (1865 г.) телеграфный кабель соединил Соединенные Штаты и Англию. Тем не менее, в течение нескольких десятилетий даже это великолепное технологическое достижение было затмевано достижениями в электромагнитной теории, которые стимулировали открытие и развитие радиоволн, которые вызвали революцию в области связи 20-го века. Развитие электромагнетизма было настолько быстрым, что к концу 19 века высокоэнергетическое электромагнитное излучение в виде рентгеновских лучей стало использоваться для диагностики травм.Математическое объединение экспериментальных работ 19 века в области электромагнетизма глубоко сформировало теории относительности и квантовые теории физики 20 века.

В конце 18-го и 19-м веках философские и религиозные идеи привели многих ученых к принятию аргумента о том, что, казалось бы, отдельные силы природы (например, электричество, магнетизм, свет и т. д.) имеют общий и фундаментальный источник. Кроме того, глубокие философские и научные вопросы, поставленные Исааком Ньютоном в «Оптике» (опубликованной в 1704 г.) относительно природы света, все еще доминировали в интеллектуальном ландшафте XIX века.Соответственно, в дополнение к поиску общего источника всех природных явлений, неуловимый «эфир», через который мог проходить свет, считался необходимым для объяснения волнообразного поведения света.

Открытию связи между электричеством и магнетизмом в конце 18-го и начале 19-го веков мешал раскол в описаниях и моделях природы, используемых математиками и экспериментаторами. Успехи электромагнитной теории в 19 в. в значительной степени отразили унификацию этих подходов.Кульминацией этого слияния стала разработка шотландским физиком Джеймсом Клерком Максвеллом (1831–1879) набора уравнений, которые точно описывали электромагнитные явления лучше, чем любая предыдущая нематематическая модель.

В разработке уравнений Максвелла воплотились математический гений немецкого математика Карла Фридриха Гаусса (1777-1855), рассуждения и лабораторные работы французского ученого Андре Мари Ампера (1775-1836), наблюдения датского ученого Ганса Христиана Эрстеда ( 1777-1851), и множество экспериментальных данных, предоставленных английским физиком и химиком Майклом Фарадеем (1791-1867).(подробнее)

Магнитная разобщенность | Физика природы

Путь к согласованным магнитным единицам СГС был долгим и извилистым, как и процесс повсеместного принятия единиц СИ. Андреас Трабезингер заглядывает в историю поля.

Когда в 1820 году датский физик и химик Ганс Кристиан Эрстед заметил, что провод, по которому течет электрический ток, может отклонять стрелку компаса, значение этого открытия стало для него совершенно очевидным.Он записал свои выводы на латыни, распечатал их за свой счет и разослал копии коллегам по всей Европе. Его стратегия оказалась успешной: другие быстро занялись изучением электромагнетизма, и текст Эрстеда был быстро переведен на французский, английский, немецкий, итальянский и датский 1 .

Где-то в Европе Карл Фридрих Гаусс решился на новую собственную территорию. В 1833 году он (позже вместе с Вильгельмом Вебером) начал разработку системы для соотнесения измерений земного магнетизма с механическими единицами, что обеспечило мощную основу для количественной оценки магнитных моментов и магнитных полей.Затем Гаусс и Вебер основали Magnetische Verein (Магнитный клуб) в Геттингене, чтобы способствовать систематическому изучению пространственных и временных вариаций магнитного поля Земли во всем мире.

Несколько иронично, что история магнитных единиц, носящих имена Гаусса и Эрстеда, характеризуется скорее путаницей, чем ясностью. С бурной деятельностью инженеров и ученых в области электромагнетизма возникло множество соглашений и обозначений.«Начиная с 1890 года, а с 1900 года определенно в мировой магнитной литературе существует широко распространенная двусмысленность в отношении определений, названий и символов некоторых единиц магнитной цепи, и особенно в отношении гаусса», — заметил ирландский инженер-электрик Артур. Кеннелли в 1933 году (ссылка 2).

Что касается электротехники, то набор единиц измерения, основанный на системе сантиметр-грамм-секунда (cgs), был принят на международном уровне к 1893 году, что было согласовано на серии международных электрических конгрессов.Однако для магнитных единиц ситуация оставалась неясной. Некоторый прогресс был достигнут в 1900 году на Международном электрическом конгрессе в Париже, где были определены по крайней мере две магнитные единицы: максвелл как единица СГС магнитного потока и гаусс как единица СГС напряженности магнитного поля H .

Несмотря на рекомендацию парижской встречи, гаусс продолжали весело использовать либо для H , либо для плотности магнитного потока B — или для обоих — поскольку консенсус относительно того, являются ли B и H разными физическими полями, еще не достигнут. появиться.Процесс принятия решений затянулся, включая создание все новых международных органов и проведение встреч в Европе и США. Наконец, в 1930 году комитет Международной электротехнической комиссии проголосовал за то, чтобы B и H считались физически различными величинами. Это означало, что константа, связывающая B с H , проницаемость свободного пространства μ 0 , является не просто числом, но имеет физические измерения.

Единица измерения гаусс была затем присвоена B , отменив решение, принятое в Париже в 1900 году, тогда как для H была рекомендована единица измерения эрстед. Но требовались дальнейшие изменения, и в 1935 году было принято решение принять систему с четырьмя основными единицами: метр, килограмм, секунда (МКС) «и четвертая основная единица, которая будет выбрана позже» 3 — в конце концов, ампер занял это место.

В Международной системе единиц (СИ) B теперь выражается в теслах, а H — в амперах на метр.Однако многие вопросы, связанные с ранними разработками, все еще остаются в сегодняшней «магнитной литературе». Долгая дискуссия о физической природе B и H была резюмирована 3 с точки зрения различий в том, как экспериментаторы, заинтересованные прежде всего в физическом проявлении явления, и теоретики, движимые интересом к взаимозависимости основных сущностей, настроить систему единиц. Последствия «рационализации» единиц — приведения их в соответствие друг с другом — привели к несколько неудобным значениям, таким как 4π × 10 90 267 −7 90 268 N A 90 267 −2 90 268 для 90 271 μ 90 272 90 299 0 90 300 в единицах СИ.И два соглашения о том, как соотносить B с H , остаются в употреблении: согласно соглашению Кеннелли, B = μ 0 H + J ( J ) является магнитной поляризацией. , и согласно соглашению, введенному Арнольдом Зоммерфельдом, B = μ 0 ( H + M ), где M намагниченность на единицу объема.

Магнетизм существенно пронизывает наше понимание и использование физических явлений.Его история переплетается с историей геологии, физики, техники и многих других областей. Поэтому неудивительно, что это одна из немногих оставшихся областей, где единицы СИ до сих пор не являются общепринятыми. Призывы к единству еще не услышаны 4 . Но один урок, который следует усвоить, заключается в том, что, по крайней мере, единицы измерения, обозначения и соглашения должны использоваться последовательно и четко объявляться. Эрстед и Гаусс заслуживают не меньшего.

Ссылки

  1. Стейнле, Ф.в Оксфордский справочник по истории физики (ред. Бухвальд, Дж. З. и Фокс, Р.), гл. 18.3 (Оксфордский университет, 2013 г.).

  2. Kennelly, AE Proc. Натл акад. науч. США 19 , 144–149 (1933).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья Google ученый

  3. Silsbee, F. B. J. Res. Натл Бур. Стоять. 66C , 137–183 (1962).

    Google ученый

  4. Крэнгл, Дж.& Gibbs, M. Phys. Мир 7 , 31–32 (ноябрь 1994 г.).

    Артикул Google ученый

Скачать ссылки

Авторская информация

Аффилия

  • Andreas Trabesinger — ЯМР Спектроскопист включал научный писатель

    Andreas Trabesinger

  • 1

    Соответствие авторского автора

    Андреас Трабезингер.

    Об этой статье

    Процитировать эту статью

    Трабезингер, А. Магнитная разобщенность. Nature Phys 13, 716 (2017). https://doi.org/10.1038/nphys4196

    Загрузить цитату

    Поделиться этой статьей

    Любой, с кем вы поделитесь следующей ссылкой, сможет прочитать этот контент:

    Получить ссылку для общего доступа

    Извините, ссылка для общего доступа в настоящее время недоступна доступны для этой статьи.

    Предоставлено инициативой Springer Nature SharedIt по обмену контентом.

    7 основных вкладов Ганса Христиана Эрстеда

     

    Ганс Христиан Эрстед (1777 – 1851) был датским ученым , наиболее известным установлением окончательной связи между электричеством и магнетизмом .Открытие Эрстедом электромагнетизма оказалось чрезвычайно влиятельным , что привело к гораздо более поздней работе в этой области и послужило основой для многочисленных технологических изобретений . Помимо своего вклада в физику, Эрстед также сделал несколько новаторских работ в области химии. Его наиболее значительными достижениями в области химии являются то, что он первым выделил элемент алюминий и химическое соединение пиперин . Узнайте больше о достижениях Ганса Христиана Эрстеда благодаря его 7 основным вкладам.

     

    #1 Эрстед первым установил связь между электричеством и магнетизмом

    В 1800 , Алессандро Вольта изобрел гальваническую батарею , первую электрическую батарею . В следующем году Эрстед начал исследовать природу электричества и проводить свои первые электрические эксперименты. В 1820 году, проводя демонстрации в классе для студентов своего университета, Эрстед пропустил электрический ток через провод , что вызвало движение стрелки магнитного компаса, расположенного рядом с .Это ясно установило взаимосвязь между магнетизмом и электричеством , что сделало Эрстеда первым идентифицировавшим силу электромагнетизма . Его открытие было опубликовано в июле 1820 , в брошюре под названием «Опыты по влиянию электрического тока на магнитную стрелку». Путем дальнейших экспериментов Эрстед также обнаружил, что электрический ток производит круговой магнитный эффект вокруг себя.

    Схема, объясняющая электромагнитный эксперимент Ганса Эрстеда

     

    #2 Его открытие электромагнетизма проложило путь для многочисленных изобретений

    Открытие Эрстедом электромагнетизма положило начало серии открытий, которые в конечном итоге заложили основу для нашего современного технологического мира .Вскоре после открытия Эрстеда французский физик Андре-Мари Ампер разработал единую математическую формулу для представления магнитных сил, существующих между проводниками с током . Затем, более 40 лет спустя, шотландский ученый Джеймс Клерк Максвелл модифицировал это уравнение таким образом, чтобы оно также применялось к ситуациям, в которых ток непостоянен . В этой форме оно стало одним из его четырех знаменитых уравнений , устанавливающих, что свет представляет собой электромагнитную волну. Электромагнетизм является основой для многочисленных устройств, включая электродвигатель , микрофон, электрогенератор, громкоговоритель и трансформаторы .

    Иллюстрация магнитного поля вокруг проводника с током

     

    № 3 Закон Эрстеда лег в основу уравнений, управляющих электромагнетизмом

    Закон Эрстеда L aw , названный в честь Ганса Эрстеда, представляет собой закон электромагнетизма, который гласит, что когда постоянный электрический ток проходит через провод, вокруг него создается магнитное поле .Закон Эрстеда — , один из двух законов, связывающих электричество с магнетизмом , другой — Закон индукции Фаррадея . Закон Эрстеда и закон Фаррадея позже стали частью уравнений, управляющих электромагнетизмом. Это четыре уравнения, упомянутые ранее, известные как уравнения Максвелла .

    Формулировка векторного исчисления уравнений Максвелла

     

    #4 Он был первым, кто выделил химическое соединение пиперин

    .

    Ганс Эрстед имел фармакологическую подготовку и также проводил химические эксперименты.В 1819 , за год до того, как он открыл электромагнетизм, Эрстед стал первым человеком, открывшим химическое соединение Пиперин . Пиперин — это встречающееся в природе органическое соединение, отвечающее за остроту черного перца и длинного перца. Эрстед выделил пиперин из плодов Piper nigrum , исходного растения как черного, так и белого перца.

    Структура пиперина

     

    № 5 Эрстед был первым химиком, выделившим алюминий

    .

    Алюминий — один из самых распространенных элементов на земле.Однако всегда сочетается с другими элементами . Многие химики считали, что алюминий существует, и предпринимались многочисленные попытки его открыть. Однако именно Ганс Эрстед стал первым человеком, выделившим алюминий в 1825 году . Он прореагировал хлорид алюминия (AlCl 3 ) с амальгамой калия (сплав калия и ртути) . Затем он нагревал полученную смесь при пониженном давлении. Это привело к тому, что ртуть испарилась, оставив после себя нечистый образец металлического алюминия .Выделение алюминия считается наиболее значительным вкладом Эрстеда в химию .

     

    # 6 Он был первым современным мыслителем, назвавшим мысленный эксперимент

    .

    мысленный эксперимент — это акт рассуждения до практического результата гипотезы , когда физическое доказательство недоступно или недостижимо. Он включает в себя вопрос «что, если» , а затем обдумывание ответа с помощью ряда логических шагов .Мысленные эксперименты широко использовались Альбертом Эйнштейном , чтобы помочь ему прийти к его теории относительности . Ганс Эрстед был первым современным мыслителем, который подробно описал и назвал мысленный эксперимент . Более того, в с. 1812 г., он использовал латинско-немецкий термин Gedankenexperiment ; а в 1820 году он использовал немецкий термин Gedankenversuch для описания мысленного эксперимента.

    Ганс Кристиан Эрстед

     

    #7 Он основал первый политехнический институт в Дании

    В 1 8 24 Эрстед основал Общество распространения естественных наук , организацию, занимающуюся обеспечением доступности науки для общественности .Общество по-прежнему остается активным и вручает медаль HC Oersted за научные достижения. В 1829 Эрстед также основал Колледж передовых технологий в Копенгагене, Дания . Это был первый политехнический институт в Дании. Сегодня известный как Технический университет Дании , он занимает место среди ведущих инженерных вузов Европы .

    Технический университет Дании (DTU)

     

    Главные награды и награды

    В 1820 году Британское королевское общество наградило Эрстеда медалью Копли , величайшей наградой в науке того времени , за его открытие электромагнетизма 1930 , чтобы отметить вклад Эрстеда в электромагнетизм и влияние, которое он оказал на физику как дисциплину, единица вспомогательного магнитного поля H в системе СГС единиц была названа эрстедом (символ Oe) . Это равно 1 дин на максвелл .

    Кем был Джеймс Клерк Максвелл?

    Кем был Джеймс Клерк Максвелл?

    Джеймс Клерк Максвелл (1831-1879) был одним из величайших ученых, которые когда-либо жили.Ему мы обязаны самым значительным открытием нашего века — теорией электромагнетизма. Он по праву считается отцом современной физики. Он также внес фундаментальный вклад в математику, астрономию и инженерию.

    «Одна научная эпоха закончилась и началась другая с Джеймсом Клерком Максвеллом.»

    «Специальная теория относительности обязана своим происхождением уравнениям Максвелла для электромагнитного поля.

    Альберт Эйнштейн


    Читайте дальше, чтобы узнать о его жизни (JCM и жена Кэтрин выше), работе, замечательной семье, поэзии, искусстве и т. д.

    Узнайте о его научных достижениях (цветная фотография вверху) …БОЛЬШЕ

    Исследуйте картинные галереи Максвелла (в роли маленького мальчика), семьи и современников.

    Максвелл и его работа

    13 июня 1831 года Джеймс Клерк Максвелл родился в Эдинбурге, на Индиа-стрит, 14, в доме, построенном для его отца в этой части города. Элегантный грузинский Новый город Эдинбурга, построенный после наполеоновских войн.Хотя вскоре после этого семья переехала в свое поместье в Гленлэр, недалеко от Дамфриса, Джеймс вернулся в Эдинбург, чтобы учиться в Эдинбургской академии. Продолжил образование в Университеты Эдинбурга и Кембриджа. В 1856 году, в возрасте 25 лет, он стал профессором физики Маришальского колледжа в Абердине. Оттуда он перешел сначала в Королевский колледж в Лондоне, а затем, в 1871 году, стал первым профессором экспериментальной физики в Кембридже, где он руководил недавно созданной Кавендишской лабораторией.Именно в Кавендише в течение следующих пятидесяти лет так много современной физики продолжало развиваться под влиянием Максвелла.

    Современные технологии в значительной степени проистекают из его понимания основных принципов вселенной. Разнообразные разработки в области электричества и электроники, включая радио, телевидение, радиолокацию и связь, происходят из открытия Максвеллом законов электромагнитного поля, которое не было синтезом того, что было известно раньше, скорее фундаментальное изменение в концепции, которое отошло от взглядов Ньютона и должно было сильно повлиять на современную научную и Индустриальная революция.

    Узнайте больше о его работе и ее влиянии


    Это видео (YouTube) Научного центра Глазго описывает работу Максвелла в очень доступной форме.



     

    Ключевые даты в его жизни и творчестве
    9069-60 гг. 9096
    1831 Родился 13 июня, 14 ИНДИЯ УЛИЦА
    1833 1833
    1841 Edinburgh Academy
    1846 Первый документ Максвелла « по описанию овальные кривые и кривые с множеством очагов» Proc Roy Soc Edinburgh, Vol.II
    1847-50 1847-50 Учебно учился, Университет Эдинбург
    1850
    1850 поступил в Петерхаус-колледж, Кембридж — После одного термина мигрировал в Тринити-колледж
    1854 Математические тренировки — 2-й Wrangler и первый Равный) Smith’s Prizeman
    1856-60 назначен профессором природной философии в Марищеском колледже, Aberdeen
    1856 избран собравшихся королевское общество Edinburgh (FRSE) в возрасте 24
    Устойчивость колец Сатурна « выиграл премию Адама, Университет Кембридж
    1858 1858 Брак с Кэтрин Мэри Дьюар 2 июня, Старый Макарс, Абердина
    1860 Paper » Иллюстрации динамического Теория газов» Откуда распространение Maxwell-Bolzman для скоростей в газе получены
    1860-65 Назначенный профессор естественной философии в Kings College, Лондон
    1860 награжден Rumford Medal, Королевское общество
    1861 Королевский институт, первая демонстрация воспроизведения цветаМаг. тт. 21 и 23. Вычисляет, что электрические и магнитные эффекты распространяются со скоростью света, и заявляет : «…мы едва ли можем избежать вывода, что свет состоит из поперечных волнистостей той же самой среды, которая является причиной электрических и магнитных явлений».
    1864 Известный устный доклад: «Динамическая теория электромагнитное поле» , представленное Королевскому обществу, содержащее «уравнения Максвелла» ».. что, кажется, у нас есть веские основания заключить, что сам свет (включая лучистое тепло и другие излучения, если таковые имеются) представляет собой электромагнитное возмущение в форме волн, распространяющихся ……в соответствии с электромагнитными законами»
    1865 Выше статья, «Динамическая теория электромагнитного поля» , официально опубликовано в Phil. Транс. Рой. Соц., Том. CLV, London
    1866 Бейкерская лекция Королевского общества: «О вязкости или внутреннем трении воздуха и других газов» , Phil.Транс. Рой. соц. (Том CLVI) Лондон. Включает измерения, сделанные на его лондонском чердаке
    1868 «О методе прямого сравнения электростатической силы с электромагнитной; с примечанием по электромагнитной теории света» , Фил. Транс. Рой. соц. (Vol. CLVIII) Лондон, Включает следствие определений электромагнитных и электростатических единиц электрического заряда, что делает их отношение равным скорости света
    1868 «О губернаторах» , Proc.Рой. соц. (Том XVI) Лондон. Первая математическая обработка обратной связи, приведшая к теории управления и кибернетике Транс. Рой. соц. Эдинбург Том. 26. Это продолжение статьи Дж. Б. Эйри об эластичности привело к присуждению (см. выше) RSE Keith Medal
    1870 «На холмах и долинах» , Phil.Маг. Том. 40. Ранний вклад в математику топологии
    1870
    1870
    1870 1870 1870 Университет Эдинбург
    1870 Награжден премии Хопкинса, Университет Кембридж
    его учебник «Теория тепла»
    1871 Руководил и учредил Кавендишскую лабораторию в Кембридже в качестве первого профессора экспериментальной физики
    1873 Публикация его «Трактар ​​по электроэнергии и магнетизму» , Оксфордский университет пресса
    1874 Избранные иностранные почетные члены, Американская академия искусств и наук, Бостон
    1875 Избранный член American Phil Ософическое общество Philadelphia
    1875 избранный член-корреспондентский член , Нью-Йоркская академия наук
    1877
    1877
    1877 избранный участник, Королевская академия наук Амстердама
    1877 Избран Участник иностранного корреспондентов, Математика Класс натуральных наук Императорской академии наук Вена
    1878 1878 1878 поставляет лекции в Кембридже: «Телефон» «Телефон»
    1878 Volta Medal, доктор наук HOONIS CASSA , Университет Павии
    18 79 Умер от рака желудка 5 ноября, Кембридж.Похоронен в Партоне, замок Дуглас, Галлоуэй.
    2008 Статуя в Эдинбурге, открытая 25 ноября
    Место рождения и другие места

    14 India Street, Эдинбург

    Вестибюль

    Абердин: Первой работой Максвелла был профессор естествознания в Маришальском колледже в 1856 году, где он познакомился со своей будущей женой. …БОЛЕЕ.
    (Страницы Абердина были подготовлены бывшим попечителем доктором Джоном Ридом в 1942-2021 гг.)

    Кембридж: Позже (1874 г.) он основал Кавендишскую лабораторию в Кембридже, в которой находится небольшой музей. …БОЛЕЕ

    Культурные ссылки и мемориалы

    Максвелла помнят по-разному. У него есть мемориалы в Шотландии и Вестминстерском аббатстве, его собственное панно на Большом гобелене Шотландии, бюсты и горгулья, внушительная статуя в ключевом месте в центре Эдинбурга, «появление» в пьесе об Эйнштейне, …БОЛЕЕ

    Не только ученый, но и поэт!

    Что удивительно в Максвелле, так это то, что он не только великий ученый, он был еще и поэтом! Если вы хотите изучить этот аспект его характера, загрузите оцифрованную версию Джеймса Раутио. биографии Кэмпбелла и Гарнета, которая включает целый раздел, посвященный его стихам.

    Цитаты о Максвелле

    Иван Толстой в своей биографии Максвелла писал: «Значение Максвелла в истории научной мысли сравнимо с Эйнштейном (которого он вдохновлял) и с Ньютоном (чье влияние он ограничил)»

    «Со времен Максвелла физическая реальность представлялась непрерывными полями, и не поддается какой-либо механической интерпретации.Это изменение в представлении о реальности является самым глубоким и самое плодотворное, что пережила физика со времен Ньютона»   Альберт Эйнштейн

    Максвелл сказал в «Динамической теории электромагнитного поля», представленной Королевскому обществу в 1864 году: форма волн, распространяющихся через электромагнитное поле в соответствии с электромагнитными законами.

    На что Р. В. Джонс прокомментировал: «Эта статья является первым указателем на существования излучения, отличного от света и тепла, и считается одним из величайших скачков, когда-либо достигнутых человеческой мыслью».

    «Он достиг несравненного величия»   Макс Планк

    «Из длинного взгляда на историю человечества — скажем, через десять тысяч лет — можно не сомневаться, что самое значительное событие XIX века будет оценено как Открытие Максвеллом законов электродинамики»   Ричард П. Фейнман

    Его замечательная семья

    Вы можете поразмышлять над истоками его гениальности и фактом что не менее двенадцати родственников Джеймса Клерка Максвелла из FRS, FRSE сами были членами Королевского общества Эдинбурга, или Королевское общество в Лондоне, или и то, и другое.

    Со стороны отца:

    • Сэр Джон Клерк, FRS, прапрадед (1676-1755)
    • Сэр Джордж Клерк Максвелл, FRSE, прадедушка (1715-84)
    • Клерк Элдина, FRSE, прадедушка (1728-1812)
    • Сэр Джон Клерк, FRSE, двоюродный дедушка (1736-98)
    • Джон Клерк (лорд Элдин), FRSE, сын прадеда (1757-1832)
    • Сэр Джордж Клерк, FRS, FRSE, дядя (1787-1867)
    • Джон Клерк Максвелл, FRSE, отец (1790-1856)
    • Генри Клерк, ФРС, двоюродный брат (1821-1913)
    • Сэр Джон Клерк, FRSE, потомок сэра Джорджа Клерка (1917-2002)

    Со стороны матери

    • Джон Кей, FRSE, дядя (1790-1865)
    • Джеймс Веддерберн, FRSE, дядя по браку (1782-1822)
    • Уильям Дайс Кей, FRSE, двоюродный брат (1838-1925)

    Примечательно также, что Максвелл вырос в среде, где искусство практиковалось и ценилось.Его двоюродная сестра Джемайма Блэкберн (в девичестве Веддерберн) сама была известным художником, и наши знания о детстве юного Джеймса расширяются благодаря восхитительным акварелям, написанным Джемаймой. Его тетя, Джейн Кей, также была опытным художником, и две ее акварели (одна с изображением Максвелла в детстве) выставлены в «Месте рождения», как и портрет Джейн и ее сестры Фрэнсис (матери Максвелла) пастелью, сделанный их матерью. , Элизабет Кей. Об этом художественном влиянии свидетельствует и тот факт, что у шестерых родственников Максвелла были портреты, написанные известным шотландским художником-портретистом сэром Генри Реберном (1756–1823).Эти:

    Со стороны матери

    • Фрэнсис Ходшон (миссис Джон Кей, 1730-1804) – Галерея Тейт, Лондон (прабабушка)
    • Джейн Хаббах (миссис Джон Лидделл, 1736-1805) — Художественная галерея Хантериана, Глазго (еще одна прабабушка)
    • Роберт Ходшон Кей (1758-1810) – Музей изящных искусств, Хьюстон, США (дедушка)

    Со стороны отца

    • Джон Клерк из Элдина (1728-1812) – Художественный музей Карриера, Манчестер, Нью-Гэмпшир, США (двоюродный дедушка)
    • Джон Клерк (лорд Элдин 1757-1832) — Шотландская национальная портретная галерея (сын прадеда = двоюродный брат дважды удален)
    • Сэр Джон Клерк FRSE (1736-1798) и леди Клерк — Национальная галерея Ирландии (двоюродный дедушка)

    Интересно поразмышлять о том влиянии, которое эти художественные связи могли оказать на собственную работу Максвелла о свете и восприятии цвета.

    Фонд JCM — это благотворительная организация, основанная в Шотландии в 1977 году. (Зарегистрированная благотворительная организация SC015003)
    Свяжитесь с нами. Политика конфиденциальности и файлы cookie.

    Унификация: достижения девятнадцатого века в электромагнетизме

    Обзор

    Достижения в области концепций электромагнетизма девятнадцатого века быстро перешли от экспериментальных новинок к видным и практическим приложениям. В начале века в домах горели газовые и масляные лампы, но к концу века электрические лампочки освещали все большее количество электрифицированных домов.К середине века (1865 г.) телеграфный кабель соединил Соединенные Штаты и Англию. Тем не менее, в течение нескольких десятилетий даже это великолепное технологическое достижение было затмевано достижениями в электромагнитной теории, которые стимулировали открытие и развитие радиоволн, которые вызвали революцию в области связи двадцатого века. Развитие электромагнетизма было настолько быстрым, что к концу девятнадцатого века электромагнитное излучение высокой энергии в виде рентгеновских лучей стало использоваться для диагностики повреждений.Математическое объединение экспериментальных работ девятнадцатого века в области электромагнетизма глубоко сформировало теорию относительности и квантовую теорию физики двадцатого века.

    История вопроса

    В конце восемнадцатого и девятнадцатого веков философские и религиозные идеи привели многих ученых к принятию аргумента о том, что, казалось бы, отдельные силы природы (например, электричество, магнетизм, свет и т. д.) имеют общий и фундаментальный источник. . Кроме того, глубокие философские и научные вопросы, поставленные Исааком Книга Ньютона Opticks (опубликованная в 1704 г.) о природе света по-прежнему доминировала в интеллектуальном ландшафте девятнадцатого века.Соответственно, в дополнение к поиску общего источника всех природных явлений, неуловимый «эфир», через который мог проходить свет, считался необходимым для объяснения волнообразного поведения света.

    Открытию связи между электричеством и магнетизмом в конце восемнадцатого и начале девятнадцатого веков мешал раскол в описаниях и моделях природы, используемых математиками и экспериментаторами. Успехи электромагнитной теории в девятнадцатом веке в значительной степени отразили объединение этих подходов.Кульминацией этого слияния стала разработка шотландским физиком Джеймсом Клерком Максвеллом (1831–1879) набора уравнений, которые точно описывали электромагнитные явления лучше, чем любая предыдущая нематематическая модель.

    В разработке уравнений Максвелла воплотились математический гений немецкого математика Карла Фридриха Гаусса (1777-1855), рассуждения и лабораторные работы французского ученого Андре Мари Ампера (1775-1836), наблюдения датского ученого Ганса Христиана Эрстеда ( 1777-1851), и множество экспериментальных данных, предоставленных английским физиком и химиком Майклом Фарадеем (1791-1867).

    Хотя улучшенные математические рассуждения позволили глубже понять электрические и магнитные эксперименты, появление технологического общества привело к переводу и артикуляции электромагнетизма в практический мир технологических инноваций. Простые наблюдения, сделанные учеными, в том числе Бенджамином Франклином, в середине восемнадцатого века продолжали интриговать ученых и изобретателей, которые стремились продолжить практическое описание электрических явлений Франклином.Кроме того, по мере развития девятнадцатого века само электричество стало играть важную роль, поскольку все более технологичные общества пытались разработать машины и инструменты, необходимые для удовлетворения потребностей быстро растущего населения и растущих городских обществ.

    Удар

    В 1820 году Эрстед продемонстрировал связь магнетизма с электричеством, поместив провод рядом с магнитным компасом. Когда к проводу подавался электрический ток, стрелка компаса демонстрировала характеристику отклонения изменяющегося магнитного поля.Вдохновленный демонстрациями Эрстеда, год спустя Фарадей — набожный сын кузнеца — доказал свою гениальность в практическом мире лабораторных экспериментов, разработав «вращатель», который теперь считается первым электродвигателем. Первоначальный аппарат Фарадея состоял из провода с электрическим током, вращающегося вокруг магнита. Впоследствии Фарадей также ясно продемонстрировал обратную индукцию тока при вращении магнитов вокруг проволоки. Хотя до их широкого производства прошло еще полвека, все первые практические электродвигатели были спроектированы в соответствии с принципами, задокументированными Фарадеем.Метод Фарадея для получения электрического тока с помощью магнитов, известный как электромагнитная индукция, до сих пор используется в современных генераторах энергии.

    Последующая публикация Фарадеем его работы с электромагнитной индукцией в 1831 году легла в основу сборника статей, в конечном итоге опубликованного под названием Экспериментальные исследования электричества. Работа Фарадея стала стандартным авторитетным справочником для ученых девятнадцатого века и считается источником вдохновения и руководства для таких изобретателей, как Томас Эдисон (1847-1931).

    В последние десятилетия девятнадцатого века электродвигатели приводили в движение все большее количество машин, экономящих время и труд, от мощных промышленных лебедок до личных швейных машин. Электродвигатели оказались более безопасными в управлении и более производительными, чем паровые или топливные двигатели. В свою очередь, потребность в производстве электроэнергии привела к строительству динамо-машин, центральных электростанций и сложных систем распределения электроэнергии.

    Ампер, профессор механики Политехнической школы в Париже, был еще одним влиятельным ученым девятнадцатого века, на которого повлияли наблюдения Эрстеда.Последующее влияние Ампера на теоретическое развитие электромагнитной теории, по мнению многих историков науки, похоже на влияние вклада Ньютона в функциональное понимание гравитации. Ампер углубил и ужесточил взаимосвязь между электрическими и магнитными явлениями посредством серии блестяще спланированных экспериментов, продемонстрировавших фундаментальные принципы электродинамики (эффекты, создаваемые электрическим током). Хотя Ампер сделал ряд собственных экспериментальных открытий, именно его математический гений заложил основу для последующего развития электромагнитной теории путем количественной оценки и перевода физических электромагнитных явлений, наблюдаемых Фарадеем и другими экспериментаторами, на язык математических формулировок.

    Кульминацией слияния экспериментов девятнадцатого века и математической абстракции электромагнетизма стала разработка уравнений Максвелла для электромагнитного поля. Эти четыре знаменитых уравнения объединили понятия Об электричестве, магнетизме и свете. Однако уравнения Максвелла были не просто математическими интерпретациями экспериментальных результатов. Разработав точные формулы с огромной предсказательной силой, Максвелл подготовил почву для формирования квантовой теории и теории относительности.Гиганты двадцатого века, такие как Макс Планк (1858–1947), Альберт Эйнштейн (1879–1955) и Нильс Бор (1885–1962), считали, что Максвелл заложил основы современной физики.

    Максвелл собрал и впервые опубликовал свои уравнения электромагнитного поля в 1864 году. К 1873 году в публикации Максвелла Электричество и магнетизм, были полностью сформулированы известные законы электромагнетизма. Возможно, наиболее важно то, что предложения Максвелла относительно распространения электричества и магнетизма привели к теории электромагнитных волн и тем самым позволили объединить известные электрические и магнитные явления в электромагнитный спектр.

    Хотя эмпирическое доказательство существования электронов не было получено до конца девятнадцатого века, уравнения Максвелла установили, что электрический заряд является источником электрического поля и что электрические силовые линии начинаются и заканчиваются на электрических зарядах (хотя это не обязательно верно в изменяющемся магнитном поле). Кроме того, до уравнений Максвелла считалось, что всем волнам требуется среда распространения. Уравнения Максвелла установили для ученых, что, как бы это не звучало нелогично, электромагнитные волны не нуждаются в такой среде.То, что «эфир» или среда передачи не нужны для распространения электромагнитного излучения (например, света), впоследствии было продемонстрировано остроумными экспериментами Альберта Майкельсона (1852–1931) и Эдварда Морли (1838–1923).

    С помощью своих уравнений электромагнитного поля Максвелл смог рассчитать скорость распространения электромагнитного поля. Когда вычисленная Максвеллом скорость распространения электромагнитных волн хорошо совпала с экспериментальными определениями скорости света, Максвелл и другие ученые поняли, что видимый свет — это просто часть электромагнитного спектра.Впоследствии появившаяся концепция электромагнитного спектра не только объяснила большую часть явлений, связанных с видимым светом, но и предсказала, что видимый свет является лишь небольшой частью спектра. На основе этого открытия немецкий физик Генрих Рудольф Герц (1857-1894) в 1888 году продемонстрировал существование радиоволн.

    Герц рассматривал уравнения Максвелла как путь к «царству» или «великому царству» электричества, в котором все электромагнитное излучение понимается как лишь несколько отличающееся проявление одного и того же электромагнитного явления, отличающееся только длиной волны и частотой.Исследование электромагнитного спектра привело как к теоретическим, так и к практическим достижениям. Например, в конце девятнадцатого века открытие Вильгельма Рентгена высокоэнергетического электромагнитного излучения в форме рентгеновских лучей нашло свое первое практическое медицинское применение.

    Математическое объединение Максвеллом экспериментальных работ по электромагнетизму заложило основу для развития теории относительности и квантовой теории. Уравнения остаются мощным инструментом для понимания электромагнитных полей и волн.Действительно, уравнения до сих пор имеют множество практических применений, включая проектирование линий электропередач и электромагнитных (например, радио-, телевизионных, микроволновых и т. д.) антенн.

    Хотя развитие радио было в значительной степени завершено в первые годы двадцатого века, его происхождение было связано с развитием понимания электромагнетизма в девятнадцатом веке. Только с развитием Интернета почти столетие спустя другая технология, помимо радио, так полностью разрушила стены географической дистанции в человеческом обществе.Впервые люди могли общаться на своем языке на больших расстояниях с непосредственностью и спонтанностью. Расходящиеся и разнообразные общества впервые объединились во все более глобальной цивилизации.

    Изучение взаимодействия фундаментальных сил природы, включая электромагнетизм, доминирует во многих современных исследовательских программах.

    К.

    alexxlab

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.