книги из ГПНТБ / Тепляков Г.М. Александр Григорьевич Столетов

основную и определенную часть первичного тока пришлось пропустить через параллельный мультипликатору мостик, который по существу был первым шунтом, расширяющим пределы измерений прибора. Схема опыта А. Г. Столетова по определению функции намагничивания (второй метод) по­ казана на рисунке 2.

В результате опытов А. Г. Столетов установил неприме­ нимость в области слабых магнитных полей гипотезы Пуас­ сона о пропорциональности намагничивания напряженнос­ ти поля. Он показал, что «при малых намагничивающих силах функция намагничения железа имеет возрастающее течение и при некоторой цифре достигает наибольшей ве­ личины» (рис. 3).

Он установил также, что в области слабых магнитных полей не подтверждается гипотеза Вебера о вращении мо­ лекулярных магнитов железа; дал новый метод (метод баллистического гальванометра) исследования магнитных свойств вещества, который позднее прочно вошел в практи­ ку магнитных измерений и до настоящего времени является достоянием лабораторий как учебных, так и научно-иссле­ довательских.

Этим методом воспользовался в 1880 г. П. А. Зилов для исследования намагничивания железа в области сверхсла­ бых магнитных полей. Методом баллистического гальва­ нометра пользовались Бауэр, Роуланд, Юинг и многие дру­ гие исследователи.

Эта работа была одной из первых в целом ряде исследова­ ний влияния среды на электрические и магнитные процес­ сы и существенным образом углубляла работы Фарадея и Максвелла по теории электромагнитных явлений. «Самый факт намагничения, — говорил А. Г. Столетов во вступи­ тельной речи на защите своей докторской диссертации, — приобрел великое значение в физике со времени открытий Фарадея, утверждавших всеобщность процесса намагни­

31

В конце своей работы А. Г. Столетов указывал, что «изу­ чение функции намагничения железа может иметь практи­ ческую важность при устройстве и употреблении как электро­ магнитных двигателей, так и тех магнитоэлектрических ма­ шин нового рода, в которых временное намагничение же­ леза играет главную роль (снаряды Н. Уайльда, Сименса, Ладда и др.). Знание свойств железа относительно вре­ менного намагничения так же необходимо здеср, как необ­ ходимо знакомство со свойствами пара для теории паровых машин. Только при таком знании мы получим возможность обсудить a priori наивыгоднейшую конструкцию подобного снаряда и наперед рассчитать его полезное действие».

Этот важнейший вывод сразу же нашел широкое приме­ нение в электротехнике, где до работы А. Г. Столетова не было достаточно строгого критерия для расчета элек­ трических явлений в цепях, содержащих ферромагне­ тики.

Конструирование электрических машин стало подда­ ваться строгому математическому расчету, электротехника получила мощный толчок, способствующий ее ускоренно­ му развитию. И на этом пути русские ученые и техники от­ крыли в дальнейшем еще немало славных страниц.

В настоящее время нельзя представить себе конструи­ рование электрических машин без предварительного ис­ следования магнитных свойств ферромагнетиков, являю­ щихся неотъемлемой частью этих машин.

Метод А. Г. Столетова помог составить справочные таб­ лицы о сройствах магнитных материалов, без знания кото­ рых немыслима инженерная электротехническая прак­ тика.

В наше время советские энергетики освоили производ­ ство самых мощных в мире электрических машин и страна

32

5?

ч

о

с

напряженности

Рис. 3. График зависимости функции намагничивания х от Вверху кривая Квинтуса-Ицилиуса.

2 Заказ 368

вышла на второе место в мире по выработке электроэнергии, оставив позади крупнейшие капиталистические страны Заладной Европы.

СОЗДАТЕЛЬ ФИЗИЧЕСКОЙ ЛАБОРАТОРИИ

ИШКОЛЫ РУССКИХ ФИЗИКОВ

Кконцу 1872 г. была открыта физическая лаборатория

изаведование ею было поручено А. Г. Столетову. Факуль­ тет сумел выделить для вновь открытого учреждения лишь

1200 руб.

В обращении в физико-математический факультет в 1874 г. А. Г. Столетов писал: «В последние годы в Москов­ ском университете положено начало такому учреждению, где учащиеся имеют возможность собственной практикой знакомиться с методами физических исследований. Как результат направленных на то стараний, позволю себе привести на память работу, увенчанную золотой медалью, на последнем акте нашего университета, — работу, в ко­ торой под руководством профессора исполнена одна из труднейших задач измерительной физики. К сожалению, юная физическая лаборатория нашего университета не име­ ет особого штатного лаборанта». И здесь же А. Г. Столетов предлагает включить в качестве сверхштатного лаборанта Р. А. Колли, много лет занимающегося физикой в домаш­ ней лаборатории и достаточно опытного в своем деле. Р. А. Колли с 28 апреля 1874 г. и был зачислен первым ла­ борантом.

А. Г. Столетов считал, что для успешной работы лабора­ тории должна быть назначена особая штатная сумма в размере 1500 руб. в год, не зависимая ни от сумм физичес­ кого кабинета, ни от сумм метеорологической лаборатории и кабинета физической географии; чтобы при лаборатории бы­ ло учреждено новое место штатного лаборанта; чтобы лабо­

34

ратории было назначено единовременное пособие в 1000 руб. и, наконец, увеличен оклад состоящего при кафедре физи­ ки механика.

Отмечая недостаточность специальных средств Москов­ ского университета, идущих на командировки молодых ученых за границу, на их стипендии, вознаграждение сверх­ штатных лаборантов и сторонних преподавателей, Столе­ тов предлагает включить в эти средства 47 000 руб. ежегод­ ного дохода за право издания «Московских ведомостей». Однако эти предложения не были приняты Министерством просвещения, лаборатория и в дальнейшем продолжала ис­ пытывать большие затруднения в средствах.

Несмотря на скудные средства, лаборатория непрерывно развивалась. Небольшое количество физических приборов, заимствованных из физического кабинета, вскоре пополни­ лось приборами, переданными лаборатории бывшим про­ фессором Московского университета К. А. Рачинским. Ак­ тивную помощь А. Г. Столетову оказывали студенты. С пер­ вых же дней лаборатория стала, помимо студенческих упражнений, местом экспериментальных исследований уче­ ников Столетова.

В сентябре 1873 г. помещение физической лаборатории было расширено прибавлением нескольких комнат второ­ го этажа ректорского дома, предназначавшихся ранее под ботанический кабинет.

Однако А. Г. Столетов не останавливается на достиг­ нутом. Он идет дальше, стремясь создать на родине усло­ вия, необходимые для подготовки отечественных кадров уче- ных-физиков. Принимая деятельное участие в работе обществ испытателей природы, математического и любителей есте­ ствознания, он отдает себе отчет в том, что их деятельность носит прикладной характер. «Чувствовалась нужда в ином

отделов чистой математики. Такая деятельность требовала другой, более простой, т. с. домашней обстановки». И в сентябре 1870 г., по словам Д. А. Гольдгаммера, в кварти­ ре А. Г. Столетова начинают собираться Н. Н. Шиллер, Н. А. Умов, Г. Б. Фишер, Н. Е. Жуковский, П. А. Зилов — его ближайшие ученики. В 1873 г., вскоре после открытия лаборатории, А. Г. Столетов получил квартиру в здании университета и заседания кружка были перенесены в по­ мещение лаборатории. К физикам примкнули математик^ Н. А. Шапошников, А. П. Ливенцев, А. П. Минин, П. А. Нек­ расов и некоторые другие, а также профессора А. В. Цингер, Ф. А. Слудский и Ф. А. Бредихин.

Только в 1881 г.* когда А. Г. Столетов был избран пред­ седателем физического отделения Общества любителей ес­ тествознания, физический кружок слился с физическим отделением, составив его главную часть, и собрания его бы­ ли перенесены в здание Политехнического музея.

Став директором отделения прикладной физики музея, А. Г. Столетов привлек его большие экспериментальные сред­ ства для научной работы своих учеников.

Таким образом, организация кружка и особенно фи­ зической лаборатории положили начало Московской шко­ ле физиков, школе А. Г. Столетова. С этого времени нача­ лась систематическая работа А. Г. Столетова по подготовке молодых ученых, по развитию физики в России.

Члены кружка, пройдя замечательную школу Москов­ ской физической лаборатории, разъезжались по универси­ тетам страны, занимая кафедры и продолжая развивать методы работы А. Г. Столетова. Став известными учеными, руководителями кафедр, факультетов, университетов, ученики Александра Григорьевича не порывали связи с ним, обращались к нему по вопросам своих научных работ и всегда получали от него обстоятельные ответы и помощь. Прибегал к помощи своих учеников и А. Г. Столетов, осо­

3 6

бенно при устройстве на работу молодых, только что вступив­ ших на путь научной и педагогической работы ученых.

•После открытия физической лаборатории начинает в ней экспериментальную работу и ее руководитель. Работа ка­ салась нахождения величины соотношения между электро­ статическими и электромагнитными единицами1.

Известно, что Максвелл, сравнивая размерности еди­ ниц количества электричества, электроемкости и некоторых других, получаемых в электростатической и электромаг­ нитной системах, когда единицы длины, массы и времени являются одними и теми же в обеих системах единиц, по­ казал, что число электростатических единиц, содержащих­ ся в одной электромагнитной, «численно равняется не­ которой скорости, абсолютная величина которой не зависит от величины применяемых основных единиц».

Максвелл в своей работе приводит описание возмож­ ных опытов, пользуясь которыми можно найти эту величи­ ну, определению которой он придавал большое значение.

«В теории, признающей, что свет есть электромагнит­ ное возмущение, распространяющееся в той же самой сре­ де, через которую передаются другие электромагнитные действия, V должно быть скоростью света ... с другой сто­ роны V есть число электростатических единиц электричест­ ва в одной электромагнитной единице... Отсюда совпадение или несовпадение значений V и V является пробным кам­ нем для электромагнитной теории света», — писал он в «Трактате об электричестве и магнетизме».

Первые работы по определению V Максвелла были про­ ведены Вебером и Кольраушем в 1856 г. методом, основан­

ний электромагнитных и электростатических единиц (а Максвелла)

Собр. соч., т. I, М.—Л., 1939, стр. 177— 184.

3 7

Рис. 4. Абсолютный конденсатор А. Г. Столетова.

ва электричества сначала в электростатических, а потом в электромагнитных единицах. В качестве измеряемого ко­ личества электричества выбирался заряд лейденской бан­ ки. Величина заряда в электростатических единицах нахо­ дилась как произведение емкости на разность потенциалов обкладок; заряд в электромагнитных единицах определялся путем разрядки конденсатора через катушку баллистичес­ кого гальванометра.

В результате измерений Вебер и Кольрауш получили для V Максвелла значение, равное 310 740 000 м / с е к , т. е. величину, близкую к скорости света в пустоте.

Однако их метод обладал существенными недостатками, приводившими к значительной ошибке в определении V. Основная ошибка метода заключалась в том, что не было прямых путей определения емкости лейденской банки и уче­ та влияния твердого диэлектрика.

Придавая важное значение определению величины V с максимальной точностью, А. Г. Столетов пришел к выводу

3 8

о том, что более высокую точность может обеспечить метод абсолютного конденсатора, т. е. конденсатора, емкость ко­ торого можно было с большой степенью точности вычислить по его размерам и форме.

Мысль о постановке эксперимента с абсолютным конден­ сатором созрела у А. Г. Столетова во время пребывания в Гейдельберге у Кирхгофа в 1871 г. еще до выхода в свет «Трактата по электричеству и магнетизму» Максвелла. Конденсатор был спроектирован и заказан в мастерской Мейерштейна. Однако, как указывает А. Г. Столетов, при­ бор был получен в Москве лишь через три года.

Рис. 5. Схема опытов Столетова по определению отношения элект­ ромагнитных и электростатических единиц:

3 9

Первые результаты опытов были доложены в весьма сжа­ той форме в 1876 г. на съезде русских естествоиспытателей в Варшаве. Более подробное сообщение о своих опытах А. Г. Столетов сделал на VI съезде русских естествоиспы­ тателей 26 декабря 1879 г. в Петербурге и, наконец, 23 сен­ тября 1881 г. во Французском физическом обществе.

Чем же еще отличались эксперименты А. Г. Столетова от опытов других исследователей, в частности англичан Эйртона и Перри, которые проделали свои опыты в 1879 г. по близкой методике? Метод А. Г. Столетова не требовал приме­ нения источников с высокой э. д. с., т.е. давал большую чув­ ствительность. По-ин'Ому, не пользуясь баллистическим гальванометром, измерял А. Г. Столетов и разрядный элект­ рический ток, пропуская его многократно, около 100 раз в секунду, через обыкновенный гальванометр Томсона. Для этой цели был использован коммутатор СТ, приводимый во вращение небольшим электродвигателем. Источники то­ ка с небольшой э.. д. с. (один-два элемента Даниэля) да­ вали возможность меньше заботиться об изоляции уста­ новки и делать зазор между обкладками конденсатора чрезвычайно малым. Это также повышало точность метода.

Теория вопроса сводилась к следующему:

магнитных единицах, то при п — числе разрядов в секун­ ду; $ — электродвижущей силе источника; г — отклоне­ нии гальванометра при многократных разрядах; А — по­ стоянной гальванометра, показание гальванометра будет:

А1 = п% .

У"

40

I

I