История теории эфира и электричества - Уиттекер Э.
ISBN 5-93972-070-6
Скачать (прямая ссылка):
xProc. R. S. XXXV (1883), с. 178.
- Истории! этого см. в книге В. Педди Nature, СХХ (1927), с. 80.
3Treatise on Elect, and Mag., §443.
4Phil. Mag. XXX (1890), c. 205; Magnetic Induction in Iron and other
Metals (Лондон, 1892); CM- также Э. Варбург Phil. Mag. XV (1883), c. 246.
5Э.Г. Галлон Messenger of Math. XXVII (1897), c. 6.
254
Глава 1
нии, перпендикулярном линии с. Магниты поворачиваются к направлению Н, и
по достижении силой Н величины Зто/с3, они располагаются перпендикулярно
линии с, оставаясь в этом же положении при дальнейшем увеличении силы Н.
Тем самым они выказывают явление индукции, первоначально пропорциональной
намагничивающей силе, и явление насыщения. Если намагничивающая сила Н
действует параллельно линии с, в направлении первоначального расположения
осей, то магниты останутся в состоянии покоя. Но если Н действует в
противоположном направлении, равновесие будет устойчивым, пока Н не
достигнет величины то/с3. Как только Н превышает этот предел, равновесие
становится неустойчивым, и магниты поворачиваются в направлении Н. При
постепенном уменьшении Н до нуля магниты остаются в новом положении, тем
самым иллюстрируя явление остаточного магнетизма. Взяв множество таких
пар магнитных молекул, первоначально ориентированных в различных
направлениях и расположенных на таких расстояниях друг от друга, что пары
не оказывают ощутимого влияния друг на друга, можно построить модель,
поведение которой под влиянием внешнего магнитного поля будет весьма
похоже на реальное поведение ферромагнетиков.
Чтобы магниты в модели могли возвращаться в состояние покоя в новом
положении после перемены направления, необходимо допустить, что они
испытывают своего рода диссипативную силу, которая погашает колебания. В
реальных магнитных веществах такой силе соответствовали бы электрические
токи, которые возникали бы в соседней массе при внезапном изменении
направления молекулярных магнитов; внезапное изменение направления всегда
сопровождается преобразованием магнитной энергии в тепло.
В 1871 году Вебер сформулировал свою теорию магнетизма1 на основе теории
электрических частиц-зарядов: теперь он предполагал, что молекулярный ток
Ампера состоит из электрического заряда, который движется по орбите
вокруг неподвижного электрического заряда противоположного знака. Эта
картина вновь появилась сорок лет спустя в орбитах электрона атома
Резерфорда - Бора. Однако, в двадцатом веке многие физики-теоретики
сначала сомневались, можно ли успешно выразить теорию магнетизма Ампера и
Вебера на основе новой теории электрона. Эти сомнения рассеял П.
Ланжевен^,
^Leipzig Abhandl. Math. Phys. X (1873), с. 1; английский перевод в Phil.
Mag. XLIII (1872), стр. 1, 119.
2Annahs chim. phys. V (1905), с. 70.
Математическая теория электричества
255
который дал полную формулировку этой теории. В этой теории диамагнитные
явления во всех случаях рассматривают как единственное начальное влияние
приложенного внешнего магнитного поля, а парамагнетизм приписывают
последующему взаимодействию молекул.
Преобразование энергии из одной формы в другую - это предмет, который
впервые вошел во всеобщее обращение незадолго до середины девятнадцатого
века. Уже давно было известно, что энергию движения и энергию положения
динамической системы можно преобразовать друг в друга, и что их сумма
остается неизменной в замкнутой системе. Этот принцип сохранения
динамической энергии Френель распространил на оптику, допустив1, что
энергия, принесенная на поверхность раздела падающим светом равна
энергии, унесенной с поверхности раздела поглощенным и отраженным светом.
Подобную концепцию использовали Роже и Фарадей, защищая^ химическую
теорию гальванического элемента. Они утверждали, что работа, выполненная
током во внешнем контуре, должна обеспечиваться за счет химической
энергии, аккумулированной в элементе, и показали, что количество
электричества, посланное в контур, пропорционально количеству
потребленных химических веществ, а его напряжение пропорционально силе
химических сродств, вступивших в реакцию. Эту теорию расширил и завершил
в 1841 году Джеймс Прескотт Джоуль из Манчестера. Джоуль принял принцип,
который поддерживали, а в сущности, и установили Румфорд и Дэви, о том,
что теплоту можно как получить из механической работы, так и превратить в
нее. Он понимал, что для получения полной теории гальванического элемента
необходимо более внимательно изучить этот принцип. Поэтому он измерил^
количество теплоты, которое выделяется за единицу времени в металлическом
проводе, через который течет ток известной силы. Оказалось, что
полученная величина пропорциональна сопротивлению провода, умноженному на
квадрат силы тока; или (как следует из закона Ома) произведению силы тока
и разности электрических напряжений на концах провода.
Теперь, когда стало известно количество энергии, произведенное в виде
теплоты во внешнем контуре, можно было рассмотреть передачу энергии во
