История теории эфира и электричества - Уиттекер Э.
ISBN 5-93972-070-6
Скачать (прямая ссылка):
лабораторию Королевского института, который был основан в конце
восемнадцатого века под покровительством графа Румфорда. В этом институте
он проработал всю жизнь: сначала как ассистент, затем (после смерти Дэви
в 1829 году) как директор лаборатории, а начиная с 1833 года как
профессор кафедры химии, которая была основана ради него.
В течение многих лет Фарадей находился под непосредственным влиянием Дэви
и занимался, главным образом, исследованиями в области химии. Но в 1821
году, когда, благодаря открытию Эрстеда, всеобщее внимание привлекла
новая область исследований, Фарадей составил Исторический очерк об
электромагнетизме (Historical Sketch of Electro-Magnetism)2, для
подготовки к которому он тщательно повторил все опыты, описанные
авторами, о которых он упоминал
'Он все еще хранится в Лондонском королевском институте.
¦^Опубликован в Annals of Philosophy, II (1821), стр. 193, 274; III
(1822), с. 107.
208
Глава 6
в своей работе. Судя по всему, именно это положило начало прославившим
его исследованиям.
Научный труд, который открывает опубликованные тома связанных с
электричеством работ Фарадея^, был представлен Лондонскому Королевскому
обществу 24 ноября 1831 года. При исследовании Фарадея вдохновляла, по
его собственному утверждению, надежда найти аналогию между поведением
электричества, наблюдаемого при движении в токах, и поведением
электричества в остальных проводниках. Было уже известно, что статическое
электричество обладает силой "индукции", т. е. способностью создавать
электрический заряд противоположного знака в находящихся поблизости
телах. Может быть, электрические токи имеют похожее свойство?
Первоначально идея заключалась в том, что если ток заставить течь в любом
контуре, то в любом соседнем контуре будет течь индуцированный ток,
который будет существовать, пока существует индуцирующий ток. Фарадей
обнаружил, что это не так: индуцированный ток действительно возникал, но
существовал только мгновение, и ощутить его можно было только при
замыкании и размыкании первичной обмотки. Вскоре Фарадей понял, что
индуцированный ток зависит не только от существования индуцирующего тока,
но и от его изменения2.
Фарадей решил определить законы индукции токов, для чего он изобрел новый
способ представления состояния магнитного поля. Философы уже давно
привыкли^ иллюстрировать магнитную силу, разбрасывая железные опилки по
листу бумаги и наблюдая кривые, которые они образуют, если под этот лист
положить магнит. Эти кривые навели Фарадея4 на мысль о магнитных силовых
линиях\
1 Майкл Фарадей Experimental Researches in Electricity в 3 томах.
2К этому великому открытию был близок Ампер; ср. С. П. Томпсон Phil. Mag.
XXXIX (1895),с. 534.
* Эта практика уходит, по крайней мере, во времена Никколо Кабео; кривые,
которые очертил Петрус Перегрино на сфероидальном магнитном железняке,
являлись проекциями силовых линий. Среди авторов восемнадцатого века ла
Гир упоминает об использовании железных опилок: Mem. de Г Acad., 1717.
Фарадей ссылался на них в работе по электромагнетизму от 1821 года, Exp.
Res. II, с. 127.
^Впервые эти кривые были определены в работе Exp. Res. §114: "Под
магнитными кривыми я понимаю магнитные силовые линии, измененные под
влиянием близко расположенных полюсов, которые можно изобразить с помощью
магнитных опилок; или линии, касательной к которым могла бы стать очень
маленькая магнитная стрелка".
^Термин силовые линии (lineae oirtutis) использовали философы школы
Аристотеля в связи с магнетизмом, например, в Philosophia magnetica
(1629) Никколо Кабео.
Фарадей
209
или о кривых, направление которых в каждой точке совпадает с направлением
вектора напряженности магнитного поля в этой точке; кривые, создаваемые
железными опилками на бумаге, напоминают эти кривые настолько, насколько
это возможно, при условии, что они ограничены плоскостью бумаги.
Фарадей считал, что все пространство заполнено такими магнитными силовыми
линиями. Каждая силовая линия - это замкнутая кривая, которая в какой-то
своей части проходит через магнит, к которому принадлежит^.
Следовательно, если в пространстве взять сколь угодно маленькую замкнутую
кривую, силовые линии, пересекающие эту кривую должны образовать
трубчатую поверхность, возвращающуюся в себя: такая поверхность
называется силовой трубкой. Из силовой трубки можно извлечь информацию не
только о
направлении вектора напряженности магнитного поля, но и о его ве-
2
личине; так как произведение этой величины и площади поперечного сечения
любой трубки постоянно по всей длине этой трубки'*. Этот результат подал
Фарадею идею о разделении всего пространства на ячейки посредством
трубок, причем каждая трубка такова, что вышеописанное произведение имеет
одну и ту же определенную величину. Для простоты каждую такую трубку
можно называть "единичной силовой линией"; тогда силу поля указывает
разреженность или сгу-
"4
щенность единичных силовых линии , так что количество силовых линий,
