50922 (667001), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Рис 1

Решающим днем опытов было 17 октября 1831 г. Опыты этого дня завершились получением электрическо­го тока от приближения магнита к проводнику (прово­локе). Это и было собственно центральным моментом во всей серии опытов: задача «превратить магнетизм в электричество» была разрешена.

Все неудачи, которые Фарадей терпел до этого вре­мени, объясняются тем, что в опытах и магнит и про­водник оставались в состоянии покоя. Как говорит Сильванус Томпсон (один из биографов Фарадея), маг­нит мог лежать близ проводника преспокойно сто лет и никакого действия не произвел бы. «Цилиндрический по­лосовой магнит, — гласит запись этого дня, — диаметром в три четверти дюйма и длиной в восемь с половиной дюймов одним концом был вставлен в конец цилиндра с соленоидом (Рис. 2), затем он был быстро внесен

Рис. 2. Соленоид и цилиндрический магнит (схематическое изображение)

внутрь во всю свою длину, и стрелка гальванометра от­клонилась; далее он был удален, и стрелка снова откло­нилась, но в противоположном направлении. Этот эф­фект повторялся каждый раз, когда магнит вносили или удаляли. Из этого следует, что волна электричества со­здавалась от простого приближения магнита, а не от его нахождения in situ² ».

Из дальнейшего наибольший интерес представляют опыты, относящиеся к 28 октября 1831 г. Эта дата мо­жет считаться днем рождения прототипа современных динамо-машин — так называемого «медного диска Фарадея. В его записной книжке отмечено, что он «заставил медный диск вращаться между полюсами подковообразного магнита Королевского общества. Ось и край диска были соединены с гальванометром. Стрелка отклонялась, как только диск начинал вращаться».

Исключительно напряженная работа была проделана менее, чем в полтора месяца. Верный своему методу начав работу, довести ее до конца и опубликовать, Фарадей привел в систему все полученные им данные и составил доклад для Королевского общества, который и был им прочитан 24 ноября 1831 г. Этот доклад послу-

Фиг. 3. Медный диск Фарадея (собственноручный рисунок Фарадея).

жил основанием первой серии знаменитых «Опытных ис­следований по электричеству».

Заметим что в первых двух опытах о гальванометре не упоминается, появление индуцированного тока Фарадей наблюдал по отклонению магнитной стрелки, а уже в опыте с медным диском «ось и край диска были соединены с гальванометром»

Гальванометр Фарадей изготовил сам, вот так его описал сам автор.

«гальванометр был изготовлен примитивно, но все же был достаточно чувствителен в отношении своих показаний. Провод был медный с шелковой изоляцией, и содержал 16 или 18 витков. Две швейные иглы были намагничены и пропущены через высушенную соломинку параллельно одна другой. Эта система была подвешена на волокне из сученого шелка, так чтобы нижняя игла находилась внутри витков многократно намотанного провода, а верхняя под ними. Последняя являлась более сильным магнитом и давала устройству ориентировку относительно земли. На рис. 4 показано направление провода и игл, когда был помещен в магнитный меридиан. Для удобства дальнейших ссылок концы проводов отмечены буквами А и В, буквы S и N обозначают южный и северный концы иглы, когда на нее действует только земной магнетизм. Коней иглы N является, следовательно, отмеченным полюсом. Весь прибор был защищен стеклянной банкой; его положение и расстояние относительно большого магнита было такое же, как раньше.

Рис. 4

До открытия электромагнитной индукции многочис­ленные исследования, обогащая учение об электромаг­нетизме новыми данными, скорее осложняли, чем облег­чали, понимание получаемых фактов. Фарадей же внес полную ясность в эту область и тем самым открыл но­вые перспективы в изучении электромагнитных явлений. Именно с момента открытия электромагнитной индукции учение об электричестве пошло семимильными шагами вперед, обогащаясь все новыми и новыми достижения­ми. Больше всего плодов от этого открытия пожал сам Фарадей, придерживавшийся своеобразного мнения на права и судьбы ученого, возделавшего новое поле в науке.

Тиндаль писал в своих воспоминаниях: -«Фарадей держался того взгляда, что основатель важного закона или принципа имеет право на «остаточные колосья после жатвы» (его собственное выражение), т. .е. на все вы­воды из его открытий. Руководимый открытым принци­пом, его могучий ум с помощью чудесных десяти паль­цев обошел широкое поле и едва ли оставил для сбо­ра последователям хотя бы крохи фактов».

Открыв новый источник электричества, Фарадей стал размышлять о «тождестве двух электричеств», т. е. о том, одна ли и та же природа у электричеств, получае­мых от различных источников: электростатической ма­шины, гальванического элемента, термоэлемента и т. п. Этот вопрос возник сразу же как только вслед за элек­тростатической машиной появился новый источник элек­тричества—вольтов столб (гальванический элемент). Многие ученые отрицали, что вольтов столб производит то, что можно было бы назвать «электричеством», и не употребляли даже этого последнего термина в связи с вольтовым столбом, предпочитая в этом случае говорить «о гальванизме». В учебных пособиях по физике в нача­ле XIX века можно было встретить самостоятельные разделы: «электричество» и «гальванизм». Вопрос о то­ждестве электричёств до 20-х годов прошлого столетия оставался предметом дискуссий на страницах научных журналов.

Когда Фарадей направлял свой интерес на какую-либо проблему { в данном случае на проблему тожде­ства электричёств), он уже не переставал думать о ее разрешении до тех пор, пока не находил ясного ответа.

Проблемой тождества электричеств Фарадей зани­мался до конца 1832 г. В январе 1833 года он доложил Королевскому обществу о своих исследованиях, которые привели его к выводам, не допускающим никаких сом­нений в том, что природа всех видов электричества одинакова. Все эти виды, каково бы ни было их происхож­дение, в состоянии произвести все присущие электриче­ству действия — физиологические, химические, магнит­ные, световые и механические.

Фарадей опубликовал с 1831 по 1855 г. всего трид­цать серий «Опытных исследований», изложенных в форме кратких параграфов. Общее число этих парагра­фов достигло 30430. «Опытные исследования» периодически публиковались в журнале «Philosophical Transac­tions» — печатном органе Королевского общества.

Отличительной чертой научных взглядов Фарадея было твердое убеждение в единстве сил природы. Именно эта теоретическая установка побудила его добиваться «превращения магнетизма в электричество». Той же, мыслью он руководился и в дальнейших работах. Стремление доказать тождество электричеств является следующим шагом в утверждении идеи о единстве сил, природы.

Успешно завершив свои исследования по связи между магнетизмом и электричеством, Фарадей предпринял ряд опытов по установлению связи между химическими и электрическими явлениями. Этот вопрос, не менее чем другие, занимал внимание его современников и изучал­ся многими учеными. Фарадей указывает на «замеча­тельную теорию, предложенную сэром Гемфри Дэви и развитую Берцелиусом и другими выдающимися учены­ми, согласно которой обычное химическое сродство яв­ляется следствием электрического притяжения между частицами- вещества».

Исследования связи между химическими и электри­ческими явлениями привели к весьма важным результа­там. Фарадей приступил к этим исследованиям в 1832 г., т. е. тогда же, когда занимался проблемой тождества электричеств, а в 1833 г. он пришел к выводам, изве­стным в истории науки под названием «количественных электрохимических законов Фарадея». Поэтому-то Фара­дей справедливо считается одним из основателей элек­трохимии.

Открытие законов электролиза дало повод Фарадею высказать весьма важные соображения относительно атомной структуры электричества. Несомненно, с этим преемственно связано современное представление об электроне.

Фарадей ввел в научный язык основную, до сих пор сохранившуюся электрохимическую терминологию. Ему принадлежат употребляемые теперь во всем мире тер­мины: «электролит», «электрод», «анод», «катод»

Исследованиям по электрохимии Фарадей посвятив несколько серий. Электрохимия возникла вслед за изобретением «вольтова столба». По вопросу о причине возникновения. электродвижущей силы в вольтовом столба шел спор с самого начала его появления.

Первую теорию выдвинул сам Вольта. Эта теория известная в истории науки под названием «контактной теории» (в русской литературе часто употреблялся тер мин «теория прикосновения»), заключается в утверждении, что электрический ток возбуждается от прикосновения различных металлов. От этого прикосновения зарождается электродвижущая сила, которая «разделяет соединенные электричества и гонит их (в виде то ков) по противоположным направлениям»..

Контактная теория нашла многочисленных сторонников и долгое время, как говорил Тиндаль, «самые высокие умы Европы принимали ее за выражение естественного закона». Но как только вольтов столб стал предметом исследований со стороны химиков, крупнейшие ученые, как, например, Фаброни, Волластон, Беккерель, Делярив и другие, изучая химические явления, связанные изобретением Вольта, в один голос стали заявлять, что дело не в прикосновении металла, а что причиной возникновения электродвижущей силы являются химические процессы, происходящие в гальваническом эле­менте.

Само собой разумеется, что теоретические воззрения Фарадея и исследования связи химических и электриче­ских явлений толкали его на активное участие в разго­равшейся борьбе между сторонниками и противниками контактной теории. 7 апреля .1834 г. он представил Ко­ролевскому обществу мемуар «Об электричестве воль­това столба», в котором он описывал ряд опытов, при­ведших его к убеждению, что причиной электродвижу­щей силы (в вольтовом столбе) «являются химические силы».

1831—1834 гг. были для Фарадея в высшей степени плодотворными. За это время он опубликовал десять серий «Опытных исследований по электричеству», со­ставляющих основную часть его работ в этой области. Труд был исключительно напряженным. Приходилось работать на новых, неизведанных участках науки, и са­мому прокладывать себе путь. Его работа была огром­ной и с чисто количественной стороны. Все это не могло не сказаться на физическом его состоянии. Силы Фарадея заметно ослабевают. В 1835 г. он не написал ни одной работы, и единственный доклад Королевскому обществу «Об улучшенной форме вольтова столба», про­читанный в 1835 г., был составлен еще в 1834 г. Тин­даль назвал этот мемуар «относительно неважным». В 1836 и 1837 гг. Фарадей не опубликовал ничего.

В 1837 г. Фарадей оправился и опять приступил к ра­боте. 21 декабря этого года он прочитал Королевскому обществу большой доклад, вошедший в одиннадцатую серию, которая носит общее название «Об индукции».

Исследования Фарадея, как следует из всего сказан­ного выше, носили до этого периода экспериментальный характер. Но было бы неправильно утверждать, как де­лают противники теоретических взглядов Фарадея, что вообще его исследования не выходили за пределы опытного естествознания. Начиная с одиннадцатой серии, Фарадей, накопивший к тому времени огромный фактический материал, предпринимает серьезные и решительные шаги к теоретическому осмыслению результатов своих работ. Действительно, к этому времени и самый характер исследований и вся освещавшаяся им область в целом неизбежно вели его к теоретическим обобщениям. Вот что писал Фарадей во вступлении к трактата «Об индукции»

«Учение об электричестве находится на той стадии) когда каждый из его отделов требует экспериментального изучения не только в целях обнаружения новых явлений, но что в данный момент гораздо более суще­ственно — в целях усовершенствования способов создания уже известных эффектов и, следовательно, более точного определения основ действия этой самой замечав тельной и универсальной силы в природе. Для тех исследователей, которые, отдаваясь своей работе с энтузиазмом, тем не менее с осторожностью сочетают опы1 с аналогиями, для исследователей, которые с недоверием относятся к своим собственным предвзятым мнениям, отдают предпочтение факту перед теорией, не слишком поспешно делают обобщения и на каждом шагу согласны проверять свои суждения, для всех них ни одна отрасль знания не представляет такого прекрасного и благодарного поля для открытий, как эта Это вполне подтверждается успехами, достигнутыми в области электричества за последние тридцать лет. Химия и учение о магнетизме одна за другим признали господствующее влияние электричества, и весьма вероятно, что все явления, обусловленные свойствами неорганической материи, а может быть и большинство тех. которые относятся к растительной и животной жизни окажутся в конце концов ему подчиненными».

Характеристики

Список файлов реферата