Текст книги "Заклятие Фавна"

Автор книги: Анатолий Томилин

сообщить о нарушении

Текущая страница: 11 (всего у книги 18 страниц)

В то же время его собственные взгляды были крайне противоречивы. Он подчеркивает свою приверженность к монархическому образу правления. Считает недопустимой отмену крепостного права, хотя для своих крестьян учреждает сельскую думу – некий призрак самоуправления крепостных. За оброк раздает крестьянам землю в наследственное владение, строит и содержит образцовую народную школу.

За критику многих отрицательных сторон существовавшего строя Каразин неоднократно подвергается полицейским репрессиям. В 1820 году заточен на полгода в Шлиссельбургскую крепость, а затем, лишенный права проживать в Петербурге и Москве, долгое время живет в имении под надзором полиции.

Пользуясь прекрасной библиотекой, собранной еще в прошлые годы, Василий Назарович пытается организовать в имении образцовое опытное хозяйство. Он ведет регулярные метеорологические наблюдения, работает в собственной химической лаборатории, разбивает и засеивает опытные поля различными сортами пшеницы, изобретает новые сельскохозяйственные орудия…

Понимая, какую роль играют удобрения для повышения урожайности почв, Каразин задумывается над способом извлечения из воздуха азотистых соединений электрическим путем. А поскольку сила существующих источников электрической энергии пока ничтожна, он решает поставить на службу человечеству молнию.

Свой проект применения «электроатмосферных снарядов» Василий Петрович подает на высочайшее рассмотрение. Бумаги попадают на отзыв в Академию наук. Проект Каразина рассматривается академиками Фусом, Шуманом, Шубертом и Петровым. И только Василий Владимирович Петров написал положительный отзыв. Однако этого было мало. Ни наука, ни техника того времени ие были готовы к восприятию подобных идей, и предложение Каразяна осталось без дальнейшего продвижения.

Магнетизм как действие электрическом материи

Великие открытия никогда не рождаются на пустом месте и не возникают вдруг. В 1804 году итальянский физик Джнованни Альдини в «Трактате о гальванизме» описал опыты своего коллеги из Генуи профессора химии Джузеппе Маджони; «Поместив горизонтально очень тонкие швейные иглы длиной в 2 дюйма каждая, он присоединил их обоими концами к батарее, состоящей из 100 сосудов. По истечении 20 дней он вынул иглы немного окислившимися, но в то же время намагниченными, с ярко выраженной полярностью». И дальше добавляет: «Это новое свойство гальванизма было впервые установлено Романьози, который открыл, что гальванизм отклоняет намагниченную стрелку».

В трактате самого Романьози описывается, что, построив вольтов столб, он прикрепил к нему серебряную проволоку, состоявшую из нескольких колен, связанных как звенья цепи. Последнее колено проходило через стеклянную трубку и имело на наружном конце серебряную пуговку. Затем он взял обыкновенную магнитную иглу, вроде корабельного компаса, заключенную в четырехугольном деревянном ящике, и, сняв прочь стеклянную крышку, поставил ящик на стеклянный изолятор… После этого, взяв в руки стеклянную трубку с последним коленом, он быстро прикасался пуговкой к магнитной игле, и последняя в течение нескольких секунд уклонялась на несколько градусов от своего положения. Когда серебряная цепь отнималась, игла оставалась в отклоненном состоянии… Прикладывая цепь вновь, он заставлял иглу уклоняться от магнитного меридиана все сильнее и сильнее: таким образом он достигал того, что стрелка оставалась в одном и том же положении, так что полярность оказывалась совершенно бессильной. Чтобы восстановить полярность, он прикасался несколько секунд большим и указательным пальцами обеих рук к изолированному ящику, стараясь не колебать его, и стрелка медленно возвращалась назад, приобретая снова полярность, но не сразу, а в несколько толчков.

Имя Джана Доменико Романьози (1761-1835) почти неизвестно широкому читателю. Это и неудивительно. Он не являлся нн ученым, ни физиком. Адвокат по образованию и роду деятельности, Романьози отдавал дань курьезным опытам с электричеством, как и большинство образованных людей своего времени. Поисками доказательств связи электричества с магнетизмом занимались тогда очень многие – физико-химические приборы были распространены в зажиточных домах.

Обнаружив явление, вроде бы доказывающее желанную связь, физик-любитель на всякий случай записал условия и результаты опыта в домашний журнал, но не придал им особого значения. В ту пору его гораздо больше волновало – получит ли он кафедру публичного права в Падуанском университете… Он так и не собрался опубликовать результаты экспериментов, пока по всей Европе не прокатилась весть об открытии профессора физики Копенгагенского университета Ханса Кристиана Эрстеда. Многие вспомнили тогда, что наблюдали те же явления, но не осознали важности обнаруженного, не поняли, не сумели оценить. В 20-х годах в разных странах появились статьи, оспаривавшие приоритет датского.физика. В этом споре принял участие и адвокат Джан Доменико Романьози. Его трактат был напечатан неким Францем Зантедески, однако славы ни автору, ни издателю не принес,

Как же было совершено это открытие Эрстедом? В истории физики сохранились отдельные подробности события, и можно попробовать восстановить его с достаточной степенью достоверности.

В тот день в Копенгагенском университете должен был читать лекцию о связи электричества с теплотой профессор Ханс Кристиан Эрстед. Сорокатрехлетний ученый был известной фигурой в Дании. Родившись в семье аптекаря, он получил диплом фармацевта, а потом доктора философии, его научные интересы были широкими и разносторонними. За работы по получению хлористого и металлического алюминия Эрстед был принят в члены Датского королевского научного общества и стал его секретарем.

Эрстед был хорошим лектором, и умелым популяризатором науки. Немудрено, что на его лекции собиралось много народу. В те годы свободного посещения студенты попросту игнорировали лекции профессоров, которые читали плохо или недостаточно знали предмет. Рассказывая о нагревании проволоки под действием протекающей в ней электрической жидкости, профессор подошел к столу, чтобы показать опыт: подключил к полюсам вольтова столба платиновую проволочку, нагрел ее и дал желающим пощупать. Такой опыт в те времена вызывал настоящий восторг.

Случилось так, что на столе рядом с нагреваемой проволокой оказался компас. Он не имел никакого отношения к теме лекции. И его присутствие здесь было чистой случайностью. Но это была великолепная случайность!

Один из студентов, которого, по-видимому, не слишком интересовали электрические опыты, обратил внимание на компас. Он заметил, что при включении гальванической цени магнитная стрелка почему-то отклоняется. И надо же было этому студенту задать вопрос о причине обнаруженного явления! Он был любознательным молодым человеком. Как жаль, что мы никогда так и не узнаем его имени.

Эрстед даже растерялся от неожиданного вопроса.

– Я не понимаю, господин студент, о чем вы говорите?

– Но я говорю о том, что видел собственными глазами. В момент включения вами, господин профессор, цепи стрелка компаса отклонилась,

– Вы уверены, что это было именно так? – медленно переспросил Эрстед, оглядывая демонстрационный стол. Он заметил, что один из проводов, идущий от батареи, образовал петлю и лежал на компасе почти параллельно стрелке.

– Но я могу поклясться, что это было именно так! – воскликнул возмущенный недоверием студент и стал продвигаться к столу.

– Не двигайтесь! – закричал Эрстед. – Я сейчас повторю опыт, ничего не изменяя. Следите за стрелкой и скажите, что вы увидите.

Он снова замкнул цепь и едва не оглох от дружного вопля студентов: «Отклонилась!»

– Сколько времени Эрстед ждал этого момента! На какие ухищрения только не шел, чтобы обнаружить связь электричества с магнетизмом. А все оказалось просто…

– Отклонение магнитной стрелки, господа, может быть вызвано единственной причиной, – голос его дрожал от волнения и прерывался, электрическим конфликтом, то есть воздействием на магнитную стрелку перемещающейся в проводнике электрической жидкости.

Пять месяцев спустя из печати вышел небольшой труд Эрстеда, озаглавленный «Опыты, касающиеся действия электрического конфликта на магнитную стрелку». В нем было изложено правило, уже очень похожее на формулировку закона: «Гальваническое электричество, идущее с севера на юг над свободно подвешенной магнитной стрелкой, отклоняет ее северный конец к востоку, а проходя в том же направлении под стрелкой, отклоняет ее на запад».

Но вот почему все происходило именно так, а не иначе, Эрстед объяснить не мог. Для этого нужна была новая теория, и создал ее Ампер.

Доменик Франсуа Жан Араго был удивительный человек. На долю его выпало столько приключений, что их хватило бы на толстый роман, а между тем Араго был серьезным человеком, ученым.

Прежде всего его можно, пожалуй, назвать геодезистом и астрономом. Но еще он увлекался физикой, исследовал законы света вместе с Френелем и дружил с Ампером,

В 1820 году в Женеве Араго увидел на собрании натуралистов повторение опытов Эрстеда. И конечно, тут же решил познакомить с ними своих соотечественников. Вернувшись домой, он собрал нехитрую установку с вольтовым столбом и продумал программу экспериментов.

Чтобы стрелка компаса легче вращалась, понадобилось подпилить опорную иглу. Работа несложная. И вот – ток включен, магнитная стрелка отклоняется серебряным проводничком с током от своего законного направления. Но что это? Какая-то грязь? Араго протирает серебряный проводник и снимает с него налипшие железные огшлки. Однако стоит ему положить проводник на стол, как опилки вновь налипают на него…

Араго выключает ток, и опилки осыпаются с серебряной проволоки. Включает – и они облепляют ее, будто серебро стало магнитом. Серебро – магнитом! Необыкновенное явление, которое он заметил и тут же осознал его важность. Немагнитный в принципе серебряный проводник, когда по нему проходит электрический ток, становится магнитом! Интересно! Очень интересно!

Снаружи раздался стук. Араго выглянул в окно и увидел сверху обвисшие поля шляпы. Это Ампер, академик Андре Мари Ампер, самый гениальный и самый рассеянный из его друзей. Пыль на его башмаках – доказательство того, что он уже давно вышел из своего дома и бродил по Парижу или по его предместьям, не разбирая дороги, как всегда погруженный в свои мысли.

– Входите, входите, мой друг! – В голосе Араго звучала неподдельная нежность. Он искренне любил этого нескладного и такого несчастного человека, вечного отшельника и глубокого мудреца Ампера. – Входите и давайте вашу шляпу. Я ее положу отдельно от других, чтобы вы не спутали…

Араго напомнил тот случай, когда после бурных споров по вопросам метафизики в одном из парижских домов Ампер схватил по рассеянности треуголку священника и ушел в ней домой, оставив духовному отцу свою круглую шляпу.

Ампер улыбнулся:

– Вы жестоки. А я-то бежал к вам, чтобы рассказать, к каким замечательным выводам пришел, обдумывая опыты Эрстеда. Вы знаете, его открытие знаменует собой начало новой эпохи в электричестве – электричестве не статическом, неподвижном, а наоборот, движущемся, выливающемся из гальванических батарей ио-добно потокам…

Араго проводил друга наверх в лабораторию и усадил в кресло.

– Я вижу, что и вы не чужды гальваническим увлечениям? – восклицает Ампер, кивая на приборы и вольтов столб,

– Вы правы, Я воспроизвел опыт Эрстеда и, как мне кажется, наткнулся на новое явление. Может быть, оно заинтересует вас?

Араго снова замыкает цепь и приближает проводники к опилкам. Тотчас же они облепляют проводники, ощетинившись как иглы. Ампер протянул к цепи руку. Араго выключил ток, и опилки легким дождем осыпались в ладонь Амперу…

– Прекрасно! – Ампер вскочил с места. – Это только лишний раз доказывает, что я прав. Покоящиеся заряды не взаимодействуют с магнитной стрелкой. Но стоит им пряйтн в движение, и они превращают серебряный проводник в магнит. Провод-магнит! Превосходно. – Он на мгновение задумался. – А как вы думаете, станут взаимодействовать два провода с током, как магниты?

Он уже не ждал ответа. Мысль его заработала…

Ампер стремительно шагал по набережной Сены, находясь в том счастливом состоянии духа, когда то, о чем так много и упорно думалось, представляется вдруг если еще и не совсем ясным в деталях, то уже понятным в целом.

Мальчишки плыли по течению, весело перекликаясь друг с другом, и Амперу вдруг пришла в голову мысль о простом правиле, с помощью которого можно всегда определить направление отклонения магнитной стрелки протекающим током. Он решил его назвать «правилом пловца». Если пустить человека плыть по направлению тока, лицом вниз, то северный конец стрелки всегда отклонится под действием этого тока вправо. Браво, Андре! А теперь токи… Он оглянулся: как было бы хорошо начертить все это, поставить стрелки, определить направление. Вот и кусок мела нашелся в кармане. Какое счастье, что рядом с ним его черная доска!

Парижане – сдержанная публика, когда дело касается чьих-либо чудачеств. Но это уж… Сначала один, потом двое, наконец, пятеро прохожих оглянулись с возмущением на пожилого, дурно одетого господина, который в самозабвении расчерчивал мелом заднюю стенку чьей-то черной кареты.

18 сентября 1820 года на заседании Парижской Академии наук академик Андре Мари Ампер начал свою знаменитую серию докладов по электромагнетизму.

– При самом начале явления, открытые Эрстедом, месье, – говорил Ампер, стоя на возвышении, – по справедливости названы электромагнитными. Однако в явлениях, о которых хочу говорить я, магнит не участвует. И потому правильнее будет дать им общее название электродинамических.

…Первый опыт, на который меня подтолкнули блестящие эксперименты нашего общего друга академика Араго, я проделал с двумя прямыми проволоками, по которым протекает электричество от вольтова столба. И мое открытие заключается в том, что две параллельные соединительные проволоки взаимно притягиваются, когда электричество движется по ним в одном направлении, и отталкиваются, когда направления токов противоположны…

По комнате, где проходило заседание, пробежал шепот. Открытие Ампера было так просто и поистине гениально. Оно вызвало разные чувства у присутствовавших. Араго гордился своим другом. Физик Био слушал с неослабевающим интересом, изредка поглядывая на молодого Савара, с которым его связывала дружба. Семидесятилетний Лаплас дремал. Однако было здесь немало и тех, кого с первых же слов Ампера начала снедать зависть.

– Подумаешь, открытие! – говорили они. – Притяжение и отталкивание токов – это не более чем видоизмененное притяжение и отталкивание заряженных тел, известное еще со времен Дюфе…

Ампер живо реагировал на это возражение: – Одинаково наэлектризованные тела взаимно отталкиваются; два же одинаковых тока притягиваются… и, соприкоснувшись, остаются соединенными, как магниты.

– Но позвольте, – говорили завистники, – в чем же новизна открытия? Эрстед доказал действие тока на магнитную стрелку. Но если два тела способны действовать на третье, то они должны действовать и друг на друга… Не означает ли это, что взаимное притяжение и отталкивание проводов суть следствие, вытекающее из опытов того же Эрстеда?

И они садились на место, внутренне торжествуя. И тогда снова вскакивал Ампер. Он предлагал сомневающимся вывести самим из опытов Эрстеда направление взаимодействия токов. И когда его противникам это не удавалось, садился на место удовлетворенный. И так продолжалось не раз и не два…

Четыре понедельника подряд в октябре 1820 года выступал Ампер с трибуны Академии, докладывая о результатах своих исследований. Потом он выступал еще и еще… Он свернул провод в спираль и, пропустив по нему ток, обнаружил, что получившийся соленоид по своим свойствам ничем но отличается от обыкновенного магнита,

– Каждый магнит, месье, я в этом уверен, – с жаром говорил Ампер коллегам, – представляет из себя множество естественных соленоидов, по которым текут крошечные круговые токи. Именно гальванический ток, циркулирующий в каждой частице вещества, создает ее природный магнетизм. Только электрический ток определяет магнитные свойства тела.

Пока оси этих круговых токов разбросаны беспорядочно внутри тела, магнитные свойства не могут себя проявить, ибо они компенсируют друг Друга. Но стоит всем осям по какой-то причине стать параллельными, выстроившись по ранжиру, и тогда железо и сталь становятся магнитами…

В 1821 году, устав от опытов, которые он проводил в собственной квартирке на улице Фоссе де Сен-Виктор, за столиком, сделанным своими руками и с неуклюжими приборами, изготовленными бродячим слесарем, Ампер заявил, что переходит к составлению теории. В ней он хотел в ясной математической форме привести к единству результаты многочисленных электрических опытов.

Пожалуй, после этого французы стали называть близорукого и рассеянного чудака – наш Великий Ампер.

Глава 3

Великое открытие

С самого момента открытия Эрстедом влияния электрического тока на магнитную стрелку исследователей стала преследовать мысль: «А нельзя ли решить и обратную задачу: превратить магнетизм в электричество?» Во Франции над этой задачей ломали голову Ампер и Араго, в Швейцарии – профессор механики Женевской Академии Жан Даниель Колладон, в Америке – молодой физик Джозеф Генри, известный как создатель одного из самых сильных электромагнитов в мире. В Англии над этой же проблемой бился Фарадей.

Ампер первым предположил, а потом и доказал, что вокруг проводника с током образуется магнитное поле. Так он объяснил причину эффекта, обнаруженного Эрстедом. Исследователи сразу подумали: если постоянный ток в проводнике наводит постоянное магнитное поле, то почему бы постоянному магнитному полю обыкновенного подковообразного магнита не навести в рядом лежащем проводнике постоянный ток? Надо только найти правильное расположение того и другого и подобрать достаточно сильный магнит…

Сегодня, пожалуй, каждый знает, что, будь это именно так, мы получили бы вечный двигатель, работающий без потребления энергии. А это абсурдно. Из ничего ничего и не бывает. Но это знаем мы с вами сто пятьдесят лет спустя. А тогда закон сохранения энергии казался не столь уж безоговорочным.

Установить в наши дни, кто первым заметил эффект наведения тока в проводнике магнитным полем, довольно трудно. Рассказывают, что Колладон, намотав две обмотки на один каркас и включив во вторую гальванометр, заметил, что стрелка прибора странно дергается при включении в первичную обмотку электрической батареи. «Может быть, что-то трясет прибор?» – подумал Колладон. Он не зря считался искушенным экспериментатором. Швейцарский профессор отнес гальванометр в другую комнату. Теперь, замкнув рубильник, он вынужден был ходить из одного помещения в другое. И когда добирался до прибора, стрелка того всегда стояла на нуле.

Некоторые историки уверяют, что первым, кто заметил, как при движении магнита возле проводника в проволоке появляется электрический ток, был Джозеф Генри. Он даже собирался написать об этом явлении статью. Да все откладывал. Дело в том, что как раз в это время Генри вел переговоры с Принстонским колледжем, где собирался занять место профессора физики, и упустил время. В Америку пришел журнал со статьей Фарадея.

Майкл Фарадей был не только веселым и жизнерадостным человеком. Он поражал окружающих своей аккуратностью. Результаты каждого опыта он подробно записывал в дневник. Еще в 1822 году в его дневнике появилась фраза: «Превратить магнетизм в электричество». С тех пор Фарадей не раз возвращался к этой "мысли. Очевидно, он знал, что проблемой интересуются и другие экспериментаторы, и потому с 1831 года работал как одержимый. Каждое утро в одно и то же время он являлся в лабораторию. Его ассистент Андерсон спрашивал: «Будем ли мы сегодня работать, мистер Фарадей?» – и, получив неизменно утвердительный ответ, отправлялся готовить инструменты и приборы.

Он был занятным человеком, этот отставной сержант артиллерии Андерсон. Не раз, ухмыляясь, заявлял вовсеуслышание, что во время Фарадеевых лекций всю работу делает он, Андерсон, Фарадей же калякает… И тем не менее профессор Фарадей относился к своему помощнику с неизменным уважением: «Он помогал мне во всех опытах, которые я делал, и я ему много обязан и благодарен за его заботливость, невозмутимость, пунктуальность и добросовестность, с которыми он выполнял все возложенные на него поручения». Почти сорок лет Андерсон был помощником ученого, его товарищем, коллегой, а временами – заботливой «нянькой» и строгой «матушкой-наставницей».

Очень вспыльчивый по натуре, Фарадей умел быстро овладевать собой и легко укрощал свой характер. Известный физик Джон Тиндаль, многие годы друживший с Фарадеем, писал о качествах характера ученого: «Самым выдающимся из них была любовь к порядку. Самые запутанные и сложные вещи в его руках располагались гармонически. Кроме того, в прилежании к труду он выказывал немецкое упрямство. Это была порывистая натура, но каждый импульс давал силу, не позволявшую ни шагу отступить назад. Если в минуты увлечения он решался на что-нибудь, то этому решению оставался верен и в минуты спокойствия». Наверное потому, поставив перед собой задачу о «превращении магнетизма в электричество», он девять лет спустя все-таки решил ее.

В то утро 29 августа 1831 года Фарадей, как и раньше, включил батарею в приготовленную Андерсоном катушку и зафиксировал толчок, который испытала стрелка гальванометра, включенного во вторичную обмотку. Толчок – и снова стрелка на нуле. При выключении то же самое. Только теперь стрелка отклоняется при толчке в другую сторону. В чем тут дело? Вместе с Андерсоном он тщательно проверил установку. Но никаких причин для странного поведения стрелки не обнаружил. Тогда он решил изменить условия опыта. Заменил батарею заряженной лейденской банкой. А обмотки Андерсон намотал на кольцо из мягкого железа. Фарадей убеждается в том, что при наличии железного сердечника толчки стрелки гораздо сильнее. Он снова и снова изменяет условия экспериментов и постепенно приходит к определенному выводу.

17 октября 1831 года он записывает в дневнике: «Я взял цилиндрический магнитный брусок (3/4 дюйма в диаметре и 8 и 1/4 дюйма длиной) и ввел 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».

Теперь Фарадей начинал понимать механизм обнаруженного явления. Понятными становились и многолетние неудачи в попытках получения тока от неподвижного магнита. Причина наведения индукции тока во вторичной обмотке заключается в движении магнита. Именно в движении! Он бросается к дневнику: «Электрическая волна возникает только при движении магнита, а не в силу свойств, присущих ему в покое».

Это решение! Полное решение задачи, поставленной десять лет тому назад. Андерсон с неодобрением смотрит, как его сорокалетний шеф – вы подумайте, такой солидный человек! – пляшет в лаборатории нечто, напоминающее зажигательную ирландскую джигу.

Железное кольцо с двумя обмотками явилось прообразом будущих трансформаторов, без которых электрификация в нашу эпоху вряд ли была бы возможна. Давайте забежим немного вперед к поясним значение этого изобретения.

Обычно на мощных электростанциях переменный ток вырабатывается при напряжении не более 22 тысяч вольт. Но для передачи на большие расстояния такое напряжение недостаточно, потому что, чем оно выше, тем меньше потери в проводах линии электропередач. Значит, напряжение нужно повысить. Это и осуществляется с помощью трансформаторов.

Однако потребители электрической энергии могут пользоваться ею только при пониженном напряжении. Это связано и с трудностями изоляции, и с безопасностью людей. После ЛЭП нужны снова трансформаторы, только теперь не повышающие, как на выходе с электростанции, а наоборот, понижающие. С их помощью напряжение электрического тока преобразуется в обычное для нас 127, 220 и 380 вольт.

Напав на верный след, Фарадей форсирует работу. Его эксперименты становятся одни удачнее другого. Теперь мысль ученого работает уже в ином направлении: «Если движение магнита возле проводника может рождать электричество, то и движение проводника возле магнита должно делать то же. А коли так, то нельзя ли из обыкновенного магнита и мотка проволоки соорудить новый источник электричества?» Теперь он вместе с Андерсоном устанавливает между полюсами большого магнита Королевского общества вращающийся медный диск. Два скользящих контакта соединены с гальванометром. Отставной сержант крутит ручку, и гальванометр показывает наличие электрического тока. Фарадей счастлив.

28 октября он записывает в дневнике: «…заставил медный диск вращаться между полюсами большого подковообразного магнита Королевского общества. Ось и точка на краю диска были соединены с гальванометром. Стрелка гальванометра движется при вращении диска…»

Так была создана первая в мире динамо-машина.

Затем наступило, как говорится, «время собирать камни». Все результаты следовало обдумать и сделать надлежащие выводы. Это было очень нелегко. Не существовало в науке ни ясной физической картины явления, ни терминологии. Никто из современников Фарадея и представления не имел о сущности электромагнитных явлений. Все это нужно было создавать впервые. Ученый пытается понять, что же происходит между полюсами магнита. Почему свойства пространства при наличии в нем магнитных полюсов так резко изменяются по сравнению со свойствами того же пространства при отсутствии в нем магнита? Он снова и снова насыпает железные опилки на лист бумаги, помещает лист над полюсами магнита и смотрит на линии, по которым сгущаются опилки в межполюсном пространстве. Именно по этим направлениям действуют магнитные силы. Не являются ли обозначенные опилками линии реальными силовыми линиями, протянувшимися от одного полюса до другого? Он никогда не верил в то, что силы могут действовать через пустоту, на расстоянии, не передаваясь от одной точки к другой.

И Фарадей формулирует закон – Великий Закон электромагнитной индукции. «Явление возникновения в замкнутом проводнике электрического тока при пересечении этим проводником силовых линий магнитного поля называют электромагнитной индукцией» – так звучит этот закон сегодня. Конечно, Фарадей еще не знал такого понятия, как «поле сил». Для создания концепции электромагнитного поля науке понадобится гений Максвелла. Да и после него ученый мир не сразу признает концепцию Максвелла и закон Фарадея. Сколько было истрачено сил понапрасну в стремлении обойти фарадеевский закон, сколько не состоялось изобретений… Например, еще в начале нашего века возникло предложение измерять скорость морских судов по величине электродвижущей силы, которая должна наводиться на натянутом от борта к борту проводнике во время хода корабля. Однако, сколько ни бились изобретатели, ничего у них не получалось. А почему? Не зря в современной формулировке закона Фарадея стоят слова: «в замкнутом проводнике».

Такие же трудности встретились и при определении электродвижущей силы в обмотке, заложенной в паз якоря электрической машины. По идее ЭДС в пазу должна быть совсем незначительной, поскольку магнитная индукция там ничтожно мала. А на опыте получалась величина значительно большая предполагаемой…

Со временем идеи Фарадея стали надежным основанием науки. Вся современная электротехника зиждется на законе электромагнитной индукции Фарадея. Он лежит в основе действия трансформаторов и электрических машин, всевозможных преобразователей, электромагнитных автоматов и многих измерительных приборов. Как часть электродинамики Максвелла этот же закон явился фундаментом для техники электро – и радиосвязи, радиовещания, телевидения, радиолокации, многочисленных применений радиоэлектроники, радиоастрономии, всевозможных видов измерений и управления на расстоянии. Я уже не говорю, что именно закону об электромагнитной индукции мы обязаны светом, теплом и комфортом современных жилищ.

Сто пятьдесят пять лет тому назад было совершено это великое открытие. Совершено Майклом Фарадеем – сыном кузнеца и учеником переплетчика, великим Ученым XIX века.

На службе второму Отечеству

В середине XIX столетия почти во всех областях естествознания отмечался бурный прогресс. Конкретные достижения обогащали технику и промышленность. Успехи практики требовали объяснений, объяснения – теорий.

Гальваническое электричество и вольтов столб породили промышленность химических источников электрического тока. Опыты Эрстеда и Ампера доказали единство таких явлений, как электричество и магнетизм. Кроме того, Ампер свел магнитные явления к роли вторичных факторов. Он считал их побочными при прохождении электрического тока.

Затем в 1831 году Фарадей открыл электромагнитную индукцию, после чего тут же были изобретены и построены электродвигатель и электрогенератор. Появился еще один вид машинного электричества. Начала развиваться электротехника.

Фарадей не получил университетского образования, не знал высшей математики, зато не был обременен и школьными предрассудками, накопившимися в стенах университетов. Пытаясь формулировать общее правило, определяющее направление индуцированных токов, он сталкивался с трудностями. Этот вопрос был разрешен в 1834 году молодым профессором Петербургского университета Эмилием Христиановичем Ленцем.

«Тотчас же по просматривании мемуара Фарадея, – писал он в своем знаменитом докладе Петербургской Академии наук 29 ноября 1833 года, мне показалось, что все без исключения опыты электродинамического распространения (индукционных токов. – А.Т.) могут быть очень простым способом сведены обратно к законам электродинамических движений, так что ежели эти законы известны, то и все явления электродинамических распределений (индукционных токов. – А.Т.) могут быть выведены из них».

После блестяще поставленных экспериментов Ленц дал обобщенный закон индукции, о котором речь уже шла. То есть, размышляя о физической сущности исследованного явления, он пришел к выводу: «Ежели мы хорошо уясним себе приведенный выше закон, то мы сможем вывести заключение, что каждому явлению движения под действием электромагнитных сил должен соответствовать определенный случай электромагнитной индукции». Это положение можно сформулировать так: каждому электромагнитному явлению соответствует определенное магнитоэлектрическое явление.