10. Электродинамика

10.1. Электрический ток

Электрический “флюид” от гальванической батареи, проявлявшийся, казалось бы, слабее, чем от электрофорной машины или лейденской банки, тем не менее, производил химические эффекты: разложение жидкостей и окисление металлов, чего не могло делать “более грозное” электричество от электростатических машин. Ток батареи мог убивать животных, тогда как разряд лейденской банки лишь оглушал. Идентичность “гальванизма” и электричества была установлена не сразу, и сделали это А. Вольта и др.

В 1820 г. датский физик Ганс Христиан Эрстед (1777-1851) описал действие электрического тока на магнитную стрелку. Это была “поворачивающая” сила неньютоновского типа, действующая перпендикулярно объекту. Появилась первая трещина в ньютоновской модели мира. Эрстед объяснял свой опыт спиральным движением вокруг проводника электрической положительной или отрицательной материи. Он верил, что между электрическими, тепловыми, световыми, химическими и магнитными явлениями существуют связи. На его мировоззрение оказали влияние натурфилософские взгляды Шеллинга.

10.2. Электродинамика Ампера

Одновременно с работами Био и Савара и даже раньше них появились исследования Андре Мари Ампера (1775-1836). Воззрения Ампера формировались под влиянием французских просветителей и материалистов. Он был противником концепции “невесомых”, в том числе теплорода. В 1820 г. Араго продемонстрировал опыты Эрстеда во французской академии наук, что оказало влияние на французские исследования.

Ампер, например, свойства магнита объяснял наличием молекулярных токов. Его главный труд “Теория электродинамических явлений, выведенная исключительно из опыта”. Он открыл эквивалентность магнита и соленоида. Ему принадлежала идея создания прибора для измерения силы тока. До этого измерения проводили по магнитному действию тока с помощью крутильных весов. Ему принадлежала идея электромагнитного телеграфа, которая была реализована.

В середине 20-х гг. исследованием цепи постоянного тока занялся немецкий физик Георг Симон Ом (1787-1854). В качестве источника напряжения он использовал термоэлемент из висмута и меди. Сила магнитного действия тока (по-современному - сила тока) Х описывается формулой: , где и - постоянные, причем а пропорциональна возбуждающей силе термоэлемента, х - длина проводника, а - характеристика всего остального участка цепи, пропорциональная его сопротивлению (включая и термоэлемент). Он нашел также связь силы тока с геометрическими размерами проводника: , где - длина проводника, - поперечное сечение, - коэффициент проводимости проводника.

Спустя 15 лет после открытия закона Ома (1826 г.) был открыт закон превращения электрического тока в тепло. Он был установлен экспериментально англичанином Джоулем (1843), и независимо от него петербургским академиком Ленцем (1844) - закон Джоуля-Ленца.

Работы Ома прошли вначале незамеченными и не открыли ему пути в университет. Он так и остался преподавателем гимназии в Кельне. Главный его труд, опубликованный в Берлине “Гальваническая цепь, обработанная математически”, остался незамеченным. В своих теоретических исследованиях он вдохновлялся аналитической теорией теплоты Фурье. Его обвиняли в болезненной фантазии, единственной целью которой было “стремление принизить достоинство природы”.

В области электромагнетизма работало много ученых, в их числе были Вебер и Фехнер, открывшие к тому же известный закон в психологии.

В 1866 г. заработал трансатлантический кабель. В его создании принимал участие и В. Томсон (лорд Кельвин). А в 1873 г. в историческом отчете комиссии Британской ассоциации были изложены мысли об абсолютной системе единиц, хотя первая международная система единиц была введена только в 1935 г. (система Джорджи - метр, килограмм-сила, секунда, ом). Большое значение придавали анализу размерностей, который был как бы ключом к тайнам природы (потом, правда, “охладели” к этому).