Об индукции электрических токов
Свойство статического электричества вызывать в телах, находящихся в непосредственной близости с ним, противоположное электрическое состояние, известно под общим термином индукции. Этот общепринятый в науке термин может быть с полным правом употреблен в том же общем смысле для обозначения способности электрических токов возбуждать особое состояние в индифферентной материи, находящейся в их непосредственном соседстве. В настоящей работе я предлагаю употреблять этот термин именно в таком смысле.
Некоторые явления индукции электрических токов уже наблюдены и описаны, как, например, явления намагничивания, явления, наблюдаемые при опытах Ампера над поднесением медного диска к плоской спирали и при повторении Ампером с помощью электромагнита необыкновенных опытов Араго и, может быть, некоторые другие. Однако кажется невероятным, чтобы этим ограничивались явления индукции токов, в особенности если принять во внимание, что почти все эти явления исчезают, за исключением случая железа. Кроме того, бесчисленное множество тел, обнаруживающих определенные явления статической индукции, еще совершенно не исследованы с точки зрения индукции динамической.
Далее, какую бы мы ни приняли теорию, будь то прекрасная теория Ампера или какая-нибудь другая, все же независимо от всех делаемых оговорок будет казаться очень странным тот факт, что хотя всякий электрический ток сопровождается соответствующей интенсивностью магнитного действия в перпендикулярном к нему направлении, однако в хороших проводниках электричества, помещенных в сферу этого действия, не возбуждается индуктивный ток или какой-либо другой эффект, эквивалентный по силе такому току
Эти соображения с вытекающими из них следствиями, а также надежда получить электричество от обычного магнетизма побуждали меня в разное время исследовать опытным путем индуктивные эффекты электрических токов. В последнее время я пришел к положительным результатам; все мои надежды исполнились, и я, по-видимому, смогу не только дать исчерпывающее объяснение магнитного явления Араго, но и открыть новое состояние, которое, по всей вероятности, играет большую роль в некоторых важных действиях электрических токов.
Достигнутые результаты я опишу не в том порядке, в каком они были открыты, но так, чтобы получился наиболее ясный обзор целого.
1. Индукция электрических токов
Кусок медной проволоки длиной приблизительно в 26 футов и диаметром в 1/20 дюйма был намотан на деревянный цилиндр в форме спирали, отдельные витки которой были изолированы друг от друга прокладкой из тонкой бумажной нити. Эта спираль быта покрыта коленкором и поверх нее подобным же образом намотана вторая спираль. Таким образом были наложены друг на друга в одном направлении 12 спиралей, длиной каждая приблизительно в 27 футов. Концы первой, третьей, пятой, седьмой и одиннадцатой спиралей были соединены между собой, образовав таким образом катушку. Концы остальных спиралей были также соединены друг с другом, так что получились две заключенные одна в другую спирали, каждая в сто пятьдесят футов длины, накрученные в одном направлении и нигде не соприкасающиеся между собой.
Одна из этих катушек была соединена с гальванометром, другая с «хорошо приготовленным» вольтовым столбом, состоявшим из десяти пар пластин в 4 кв. дюйма, с двойными медными пластинами; однако не было замечено ни малейшего отклонения стрелки гальванометра.
Подобным же образом была приготовлена спираль, состоявшая из 6 слоев медной проволоки и 6 слоев проволоки из мягкого железа. Длина второй была равна 214 футам, длина первое 208 футам. Ток батареи пропускался как по медной, так и по железной проволоке; однако в обоих случаях гальванометр не показал никакого действия на другую спираль.
В этом и других подобных опытах не было обнаружено никакого различия в действии между железом и другими металлами.
На широкую деревянную катушку была намотана медная проволока длиной в 203 фута и между витками ее намотана проволока такой же длины, изолированная от первой хлопчатобумажной нитью. Одна из этих спиралей была соединена с гальванометром, а другая – с сильной батареей, состоявшей из 100 пар пластин; медные пластинки и здесь были двойные. При замыкании цепи удавалось заметить внезапное, но чрезвычайно слабое действие на гальванометре, и то же самое замечалось при прекращении тока. При непрерывном же прохождении тока через одну из спиралей не удавалось отметить ни действия на гальванометр, ни вообще какого-либо индукционного действия на другую спираль, несмотря на то, что нагревание всей спирали, соединенной с батареей, и яркость искры, проскакивающей между углями, свидетельствовали о мощности батареи.
Повторение этого опыта с батареей, состоявшей из 120 пар пластин, не выявило никаких норм действий. Однако здесь, как и раньше, было установлено, что легкое отклонение гальванометра в момент прекращения тока происходит всегда в одном направлении, а такое же незначительное отклонение в момент перерыва тока – в противоположном направлении. Подобные же действия получались и при применении спиралей, описанных выше.
Результаты, полученные мной в это время при опытах над магнитами, заставили меня предположить, что ток, проходящий через один провод, в действительности индуцирует такой же ток в другом проводе, но что продолжительность индуцируемого тока, однако, лишь мгновенна, и он сходен, скорее, с электрической волной, наблюдаемой при разряде лейденской банки, чем с гальваническим током. Поэтому я предположил, что, несмотря на незначительность его действия на гальванометр, он мог бы намагнитить стальную иглу
Это предположение оправдалось, и когда гальванометр был заменен проводом, спирально намотанным на тонкую стеклянную трубочку, в которую была заключена стальная игла и была образована, как и раньше, индуцирующая цепь, то игла, вынутая до прекращения тока, оказывалась намагниченной.
Если предварительно образовывалась индуцирующая цепь и затем ненамагниченная стрелка заключалась в узкую полость внутри спирали, служившую индикатором, то по прекращении тока стрелка оказывалась, по-видимому, столь же сильно намагниченной, как и раньше, но с обратной полярностью.
Подобные же действия обнаруживались при применении описанных выше больших сложных спиралей.
Когда же ненамагниченная стрелка вводилась в спираль индикатора до соединения индуцирующего провода с батареей и вынималась оттуда после прекращения тока, то она оказывалась слабо или вовсе не намагниченной. Следовательно, первое Действие почти уничтожалось вторым. Ток, индуцируемый при замыкании батареи, оказался сильнее тока, индуцируемого при ее размыкании; поэтому когда цепь многократно замыкалась и прерывалась, причем стрелка продолжала оставаться внутри спирали индикатора, то она в конце оказывалась слегка намагниченной так, как если бы она подвергалась действию одного лишь тока, индуцированного при замыкании батареи. Этот результат объясняется в конце концов так называемой аккумуляцией на полюсах незамкнутого столба, вследствие чего ток при первом замыкании оказывается сильнее, чем впоследствии, в момент прерывания.
Если цепь, составленная из спирали или подвергнутого индукции провода с гальванометром, или заменяющей последний спирали, не была вполне замкнута до установления или прекращения контакта между батареей и индуцирующим проводом, то гальванометр не показывал никакого действия. Подобным же образом и намагничивающая сила не проявлялась и в том случае, когда сначала замыкался ток батареи, а затем подвергаемый индукции провод соединялся со спиралью-индикатором. Если же последнее соединение продолжалось при прекращении тока батареи, то стрелка внутри спирали намагничивалась, но вторым из указанных выше образом, т. е. ее полярность указывала на ток одного направления с током батареи, или направления, которое всегда имел индуцированный ток при прекращении тока батареи.
В описанных опытах провода были уложены близко друг к другу, и для вызывания индукционного действия устанавливался контакт между индуцирующим проводом и батареей. Однако, так как можно было предположить, что особое действие ограничивалось исключительно актами замыкания и размыкания, то для проверки индукция была вызвана также и другим способом. Провод длиной в несколько футов был расположен на одной стороне широкой доски в форме буквы W, и другой провод точно такой же формы был положен на другой доске так, чтобы оба провода соприкасались всеми своими точками при сближении досок, если бы между ними не был проложен лист толстой бумаги. Один из этих проводов был соединен с гальванометром, другой с вольтовой батареей. Тогда приближение первого провода ко второму вызывало отклонение стрелки, а удаление – отклонение в обратную сторону. Если приближение и удаление проводов совпадали с колебаниями стрелки, то последние вскоре становились весьма заметными; при прекращении же движения проводов относительно друг друга колебания стрелки постепенно прекращались.
При приближении проводов направление индуцированных токов было противоположно направлению индуцирующего тока; при удалении же направление обоих токов совпадало. Если провода оставались неподвижными, то индукции тока не наблюдалось.
Если в цепь, образованную гальванометром и его спиралью или проводом, включался небольшой вольтов столб, вызывающий отклонение на 30–40°, и затем батарея, состоящая из 100 пар пластин, соединялась с индуцирующим проводом, то получалось, как и раньше, мгновенное действие, но тотчас же после этого стрелка гальванометра возвращалась в свое прежнее положение, несмотря на то, что индуцирующий провод продолжал оставаться соединенным с цепью. Это явление наблюдалось всегда, независимо от направления, в котором производилось замыкание.
Из этого следует, что соседние токи одинакового или противоположного направления не оказывают друг на друга длительного индукционного действия и не влияют на их силу или напряжение.
Я тщетно пытался при помощи языка, искры или нагревания тонкой проволоки или кусочка угля убедиться в прохождении электричества через индукционный провод. Мне не удалось также получить доказательства химического действия, несмотря на то, что замыкание и размыкание цепи совершались попеременно с установлением и перерывом контакта с растворами металлов и солей, дабы индукционное действие не могло быть уничтожено последующим обратным действием.
Однако в этом случае отсутствие действия объясняется не тем, что индукционный ток не может проходить через жидкости, а, по всей вероятности, его кратковременностью и малой интенсивностью, ибо, после того как в индукционную цепь были включены две большие, опущенные в соленую воду и изолированные суконкой медные пластины, действие на гальванометре или индикаторной спирали было снова, отмечено. Индуцированный ток был также способен проходить через вольтов столб. Однако при сведении количества включенной жидкости к одной капле гальванометр не показывал никакого действия.
Опыты получения подобных действий при помощи обычного электричества, текущего по проводам, дали сомнительные результаты. Составленная из 8 спиралей катушка, подобная описанным выше, была применена таким образом, что 4 спирали соединялись своими концами, а концы полученной таким образом катушки соединялись с небольшой намагничивающей спиралью, содержащей ненамагниченную стрелку. Остальные 4 спирали были расположены подобным же образом, но концы их были соединены с лейденской банкой. После разряда стрелка оказалась намагниченной, но, по всей вероятности, часть электрического разряда прошла непосредственно через маленькую спираль и таким образом намагнитила стрелку. Действительно, не было никакого основания допустить, что электричество столь высокого напряжения, как электричество лейденской банки, не сможет пройти сквозь изолирующие слои и распространиться по всем металлическим частям.
Однако из этого не следует, что разряд обычного электричества через проволоку не может вызвать тех же явлений, что и вольтово электричество. Принимая во внимание, что действия в начале разряда невозможно отделить от таких же, но противоположных действий в конце разряда, поскольку эти оба явления у обычного электричества протекают одновременно, весьма мало надежды, что в такой форме этот опыт сможет дать положительный результат.
Из вышеизложенного явствует, что индукционные действия, вызываемые вольтовым электричеством, до известной степени сходны с таковыми, вызываемыми электричеством напряжения, несмотря на некоторые различия, о которых речь будет ниже. Результатом является возбуждение других токов (однако лишь мгновенных), параллельных или стремящихся быть параллельными индуцирующему току Полярность стрелки, намагниченной внутри индикаторной спирали и отклонения стрелки гальванометра свидетельствуют о том, что направление индукционного тока, возбужденного замыканием индуцирующего тока, всегда ему обратно, но что индукционный ток, возбужденный размыканием, имеет направление индуцирующего. Во избежание многословия я предлагаю назвать это действие тока вольтовой батареи вольтоэлектрической индукцией. Свойства, присущие вторичному проводу после прохождения через него первого индукционного тока и в то время как по соседнему индуцирующему проводу течет ток батареи, представляют своеобразное электрическое состояние, к рассмотрению которого мы вернемся позже. Все эти результаты были получены с помощью вольтова аппарата, состоящего из одной пары пластин.
2. Возбуждение электричества при помощи магнетизма
Из круглого стержня мягкого железа толщиной в 7/8 дюйма было выковано кольцо с внешним диаметром, равным 6 дюймам. Часть этого кольца была обмотана тремя спиралями медной проволоки толщиной в 1/2 дюйма и длиной каждая в 24 фута. Они были намотаны одна на другую, как это было описано выше, и изолированы друг от друга и от железного кольца. Спирали занимали приблизительно 9 дюймов длины кольца и могли быть использованы вместе или каждая в отдельности. Они обозначены через А. Вокруг другой части кольца была намотана в том же направлении двойная спираль из медной проволоки с общей длиной около 60 футов. Между концами обеих систем спиралей оставался промежуток в 1/2 дюйма ничем не покрытого железа.
Спираль В была соединена медной проволокой с гальванометром, отстоявшим от кольца на расстоянии 3 футов. Спирали Л были соединены в одну катушку и их концы соединены с батареей, состоявшей из 10 пар пластин по 4 кв. дюйма. Гальванометр мгновенно обнаруживал отклонение, причем оно было гораздо более значительно, чем в предыдущих случаях, в которых при батареях, в десять раз более мощных, применялись спирали без железа. Однако при длительном замыкании тока действие было непродолжительно, и стрелка вскоре возвращалась в свое исходное положение, несмотря на наличие электромагнитной цепи. При прекращении тока батареи стрелка вновь показывала сильное отклонение, однако в обратном направлении.
Кольцо из железа, обмотанное тремя спиралями медной проволоки
При включении В и соединении гальванометра с одной из трех спиралей А наблюдались подобные, но более сильные действия, когда через две другие спирали, соединенные в одну катушку, пропускался ток батареи.
Отклонение стрелки гальванометра происходит то в одном, то в другом направлении, в зависимости от направления тока батареи. Это отклонение при размыкании цепи всегда противоположно направлению отклонения при замыкании. Отклонение показало, что направление индукционного тока, возбужденного замыканием тока батареи, обратно последнему; в случае же размыкания цепи направление индукционного тока совпадает с направлением тока батареи. Замыкание и размыкание спирали В или цепи гальванометра вообще не оказывали никакого влияния на гальванометр. Равным образом непрерывное прохождение тока батареи не вызывало отклонения стрелки гальванометра. Так как вышеописанные результаты сходны с этими и некоторыми другими результатами, полученными с помощью обычных магнитов и описанными ниже, мы не будем здесь на них особо останавливаться.
При применении кольца и батареи, состоящей из 100 пар пластин, гальванометр так сильно отклонялся при замыкании и размыкании цепи, что стрелка описывала четыре или пять полных кругов и лишь после этого под влиянием земного магнетизма и сопротивления воздуха переходила к обычным колебаниям.
Если концы спирали В были сделаны из угля, то при замыкании батареи через А наблюдалось проскакивание маленькой искры. Эта искра не могла происходить от возможного отклонения части тока батареи через железо к спирали В, ибо при продолжающемся замыкании батареи гальванометр снова приходил в спокойное состояние. При размыкании цепи появление искры наблюдалось лишь изредка. Этот индукционный ток не накаливал проволоки, однако я имею все основания полагать, что этот эффект мог бы быть получен при применении более сильного первоначального тока или более совершенного расположения систем спиралей.
Через спираль В и гальванометр посылался слабый ток, вызывавший отклонение иглы гальванометра на 30–40°, затем включалась в А батарея из 100 пар пластин. После минования первого действия стрелка гальванометра возвращалась с точностью в положение, занятое ею под действием слабого тока, проходящего через витки гальванометра. Это происходило независимо от направления тока батареи, что является новым доказательством того, что токи не оказывают друг на друга длительного влияния в смысле силы и напряжения.
Была найдена установка, позволявшая скомбинировать более ранние опыты с вольтовой индукцией с теперешними опытами. На картонный цилиндр была намотана система спиралей, подобная описанным выше и состоявшая из 8 слоев медной проволоки общей длиной в 220 футов. Четыре из них были соединены между собой и гальванометром, а через четыре промежуточные, также между собой связанные спирали был пропущен ток от батареи, состоявшей из 100 пар пластин. Действие на гальванометр было едва заметно, хотя индукционный ток был в состоянии создавать магниты. При введении же внутрь картонного цилиндра другого цилиндра из мягкого железа толщиной 6 7/8 дюйма и длиной в 12 дюймов индукционный ток оказывал мощное действие на гальванометр, и наблюдались в отдельности все вышеописанные явления. Индукционный ток обладал также, по-видимому, более высокой намагничивающей силой, чем при отсутствии железного цилиндра.
При замене железного цилиндра медным действие оставалось тем же, что и при применении одних только спиралей.
Действие железного цилиндра оказалось слабее описанной выше установки с кольцом.
Спирали катушки, соединенные при помощи двух проводов, с одной стороны соединены разноименными полюсами, с другой – приведены в соприкосновение с концами железного цилиндра с целью превращения его в магнит
Подобные же результаты были затем получены при помощи обыкновенных магнитов. Спирали вышеописанной катушки были все соединены с гальванометром при помощи двух проводов длиной каждый в 5 футов и железный цилиндр помещен коаксиально в полость катушки; два полосовых магнита длиной каждый в 24 дюйма были с одной стороны соединены разноименными полюсами, так что составили нечто вроде подковообразного магнита, с другой же – приведены в соприкосновение с концами железного цилиндра с целью превращения его в магнит.
Прекращая контакт магнитов или обращая магниты, можно было по желанию уничтожить или обращать магнетизм железного цилиндра.
При установлении контакта магнитов стрелка гальванометра показывала отклонение и снова принимала исходное положение, если магниты оставались приложенными к цилиндру. При прекращении контакта стрелка снова отклонялась, но в направлении, обратном первому отклонению, и мгновенно возвращалась в исходное положение. Обращение магнитного контакта вызывало обращение направления отклонения стрелки гальванометра.
Как показывало отклонение стрелки гальванометра, направление индуцированного тока при установлении контакта магнитов было обратно направлению тока, способного возбудить магнит той же полярности, которую приобретал железный цилиндр через посредство приложения магнитных стержней. Например, если обозначенные и необозначенные полюсы были расположены, как на рисунке, то направление тока в спирали соответствовало направлению его на рисунке, где Р обозначает конец провода, ведущего к положительному полюсу батареи, т. е. конец, направленный к цинковым пластинкам, а N обозначает отрицательный провод. Такого рода ток намагнитил бы железный цилиндр в направлении, обратном намагничиванию, вызванному прикосновением полюсов А и В; направление этого тока обратно направлению токов, которые согласно прекрасной теории Ампера образуют магнит.
Магнит цилиндрической формы. Стрелка гальванометра пришла в спокойное состояние
Так как можно было полагать, что во всех предыдущих опытах, описанных в настоящем параграфе, мгновенный индукционный ток был вызван лишь особым действием, связанным с возникновением магнетизма, а не простым приближением магнита, то был поставлен следующий опыт. Все соседние концы катушки были соединены между собой при помощи медной проволоки, и оба полученных таким образом конца соединены с гальванометром. Цилиндр из мягкого железа был заменен магнитом цилиндрической формы с диаметром в 3/4 дюйма и длиной в 8/2 дюйма. Один конец этого магнита был коаксиально вдвинут в катушку. После того как стрелка гальванометра пришла в спокойное состояние, весь магнит целиком был сразу вдвинут в катушку. Стрелка гальванометра показала мгновенное отклонение и в том же направлении, как если бы магнит был получен согласно одному из вышеописанных способов. Если магнит оставался внутри катушки, то стрелка снова приходила в свое прежнее положение и при вынимании его отклонялась в противоположном направлении. Эти действия не отличались заметной силой, но если вдвигание и выдвигание магнита производились так, что импульсы, получаемые силой, каждый раз суммировались, то удавалось достигнуть отклонения в 150° и более.
В этих опытах магнит не должен быть полностью вдвинут в спираль, ибо это вызывает появление также и другого действия. При введении магнита стрелка гальванометра испытывала отклонение в определенном направлении, если же он был затем продвинут насквозь или вытащен, то стрелка показывала отклонение в обратном направлении. При быстром же продвижении магнита сквозь спираль стрелка сначала отклонялась, затем внезапно останавливалась и затем отклонялась в обратном направлении.
Продвижение магнита сквозь спираль
Когда спираль, подобная описанной выше, расположена с востока на запад (либо находится в другом постоянном положении) и магнит также расположен в направлении с востока на запад, указывая своим обозначенным полюсом все время в одном направлении, то стрелка будет всегда отклоняться в одном направлении независимо от того, через какой конец спирали будет вдвигаться магнит или в соответствии с этим какой полюс первым вступит в спираль. Подобным же образом при выдвижении магнита, в каком бы направлении оно ни происходило, направление отклонения будет одинаково, но обратно направлению при в движении.
Эти действия являются простыми следствиями закона, изложенного ниже.
Соединение восьми отдельных спиралей в одну длинную катушку не дало такого сильного действия, как вышеописанная установка. Даже при использовании одной из восьми спиралей действие было значительно слабее. Были приняты все меры, чтобы предотвратить непосредственное действие индуцирующего магнита на гальванометр, и доказано, что движение магнита по внешней стороне спирали в том же направлении и в той же степени не оказывает никакого влияния на гальванометр.
Королевское общество обладает принадлежавшими раньше доктору Гоуэну Найту (Gowan Knight) большим магнитным магазином, которым я пользовался для опытов с разрешения Президента и правления общества. Он находится в настоящее время у г-на Кристи в Вульчиче, который был столь любезен, что разрешил мне работать в своем доме, за что я приношу ему здесь искреннюю благодарность, равно как за помощь во всех опытах и наблюдениях, связанных с магнитами. Этот магнит составлен приблизительно из 450 полосовых магнитов, из которых каждый имеет 10 дюймов длины, 1 дюйм ширины и 1/2 дюйма толщины и установленных в ящике таким образом, что на одном конце последнего находятся два внешних полюса. Эти полюсы выступают из ящика на б дюймов в горизонтальном направлении при высоте в 12 дюймов и ширине в 3 дюйма и находятся один от другого на расстоянии 9 дюймов. Для того чтобы оторвать цилиндр из мягкого железа диаметром в 3/4 дюйма и длиной в 12 дюймов, положенный поперек полюсов, понадобился вес около 100 фунтов.
Гальванометр, употреблявшийся при всех этих опытах, находился на расстоянии восьми футов от магнита и не прямо против полюсов последнего, а наискось, под углом в 16–17°. Накладывание и отрывание кусков мягкого железа оказывали на гальванометр известное действие, однако проистекавшие от этого ошибки тщательно устранялись без всяких затруднений.
Электрические действия, вызываемые этим магнитом, были поистине поразительны. При вложении в полость сложной спирали, соединенной с гальванометром, цилиндра из мягкого железа длиной в 13 дюймов и наложении его на полюсы магнита через спираль проходил ток столь большой силы, что стрелка гальванометра описывала несколько полных кругов.
Несмотря на столь большую силу тока, при продолжении контакта стрелка гальванометра возвращалась в свое исходное положение независимо от положения, занимаемого спиралью. При отрывании же железного цилиндра от магнита стрелка с прежней силой описывала круги в обратном направлении.
Провод гальванометра, намотанный на одной стороне железного цилиндра
Полоса меди в форме гильзы, защищенная бумагой от соприкосновения, обкладывалась в один слой вокруг железного цилиндра, и края ее соединялись с проволокой гальванометра. При наложении железного цилиндра на магнит гальванометр немедленно отмечал действие большой силы.
Спирали и гильза откладывались в сторону, и провод гальванометра наматывался на одной стороне железного цилиндра. И в этом случае установление и прерывание контакта сопровождались весьма сильным действием на стрелку гальванометра.
При приближении спирали с железным сердечником к магнитному полюсу, но без соприкосновений с последним, также замечалось сильное действие. При приближении к магниту или наложении на полюсы спирали, состоявшей исключительно из медной проволоки без железного сердечника, стрелка гальванометра отклонялась от положения равновесия на 80–100° и больше. Индукционное действие, естественно, усиливалось при приближении спирали без сердечника или с таковым на более близкое расстояние к магниту; в остальном же действие не изменялось независимо от того, была ли спираль и пр. приведена в соприкосновение с магнитом или нет, т. е. гальванометр не отмечал длительного действия, и действие, вызываемое приближением спирали, являлось обратным действию, вызванному удалением ее.
Замена железного цилиндра внутри спирали медным болтом не вызывала усиления действия последней, но толстая железная проволока заметно повышала магнитоэлектрическую индукцию.
В отношении направления тока при всех этих опытах со спиралью сохраняет свою силу все сказанное выше о токе, полученном с помощью более слабых полосовых магнитов.
Спираль, состоящая из медной проволоки длиной в 14 футов, будучи приближена к обозначенному полюсу в направлении оси, оказывала сильное действие на гальванометр; индуцированный ток был направлен обратно току, окружающему магнитный полюс, согласно теории Ампера или току электромагнита, одинаковой с ним полярности. Удаление спирали индуцировало ток обратного направления.
Через подобную спираль пропускался ток от 8–10 пар четырехдюймовых пластин, как это делается для получения электромагнита. При приближении к этой спирали другой, соединенной с гальванометром, отклонение стрелки указывало на наличие в последней тока, направление которого было обратно направлению тока в первой спирали, соединенной с батареей. При удалении последней стрелка гальванометра отклонялась в обратную сторону.
В обыкновенных проволоках при их приближении в известных направлениях к магниту также индуцировались токи. То же, но в обратном направлении, наблюдалось при удалении их. В этих опытах удаление проволок должно было совершаться по тем же направлениям, что и приближение, ибо в противном случае возникали иногда запутанные и неправильные действия, причина которых станет ясна из четвертого параграфа этой книги.
Все попытки вызвать при помощи индукционного тока химические действия потерпели неудачу, несмотря на то, что были приняты все изложенные выше и вообще все возможные меры предосторожности. Этот ток не воспринимался на язык, он не вызывал также сокращения лапки лягушки и не накаливал уголь и тонкую проволоку. Однако, когда я более тщательно повторил эти опыты в Королевском институте с большим куском магнитного железняка с арматурой, принадлежавшим профессору Даниелю и весившим 30 фунтов, мне удалось вызвать у лягушки очень сильные сокращения при каждом прикладывании якоря к магниту. Первоначально не удавалось заметить сокращений при отрывании якоря, однако, полагая, что отсутствие действия объясняется сравнительной медленностью, с которой производилось отрывание, я стал совершать этот акт одним ударом и, действительно, у лягушки наблюдались сильные сокращения. Они оказываются тем сильнее, чем быстрее происходит соприкосновение или отделение. Мне кажется, что мне удалось заметить также некоторое ощущение на языке и искру, но химического разложения мне не удалось вызвать.
Я полагаю, что многочисленные опыты, описанные в этом параграфе, полностью доказывают факт возбуждения электричества при помощи обычного магнетизма. Его незначительная интенсивность и малое количество не должны нас удивлять, если мы вспомним, что они подобно термоэлектричеству возникают всецело внутри металлической субстанции и ограничены ею благодаря ее проводимости. Однако агент, проходящий по проводам вышеописанным образом, проявляющий при прохождении через них характерные магнитные действия и силу электрического тока, вызывающий судороги у лягушки и, наконец, при разряде через угли дающий искру, может быть только электричеством.
Так как все эти эффекты можно получить с помощью электромагнитов с железными сердечниками, то конструкции такого рода, как магниты Моля (Moll), Генри (Henry), Тэн-Эйка (Ten-Eyke) и других, из которых один весит две тысячи фунтов, могут быть очень полезны при таких опытах; в этом случае должно удаться не только получение более ярких искр, но также накаливание проволоки и химическое действие при прохождении тока через жидкости. Вероятность получения этих эффектов становится еще большей, если описанные в четвертом параграфе магнитоэлектрические устройства возбуждаются силами такого рода приборов.
Подобие и даже полное тождество действий обыкновенных магнитов, с одной стороны, и электромагнитов или вольтаических токов – с другой, находятся в удивительном согласии с амперовой теорией и вместе с тем являются ее подтверждением; они дают веские основания для предположения, что в обоих случаях действие является тем же самым. Поскольку, однако, словесное различение еще необходимо, я предлагаю эффекты, о которых идет речь, назвать вольтоэлектрической или магнитоэлектрической индукцией.
Единственное бросающееся в глаза различие между вольтоэлектрической и магнитоэлектрической индукцией как будто заключается в том, что первая наступает внезапно, вторая же требует заметное время; однако и при современном состоянии науки имеются обстоятельства, указывающие, что это различие при дальнейшем исследовании потеряет свой принципиальный характер.
3. Новое электрическое состояние материи»
Когда проволока находится под действием вольта электрической индукции или магнитоэлектрической индукции, она, по-видимому, находится в особом состоянии, так как противодействует образованию в ней электрического тока, в то время как при обычных условиях индукции такой ток должен был бы возникнуть. При прекращении указанного особого состояния проволока обладает способностью возбуждать ток – способностью, которой она не обладает в своем обычном состоянии. Это электрическое состояние вещества до сих пор не признавалось, но, по-видимому, оно оказывает очень важное влияние на многие, если не на все, явления, вызванные токами электричества. На основании изложенных ниже соображений я решил, посоветовавшись предварительно с некоторыми учеными-друзьями, назвать это состояние электротоническим состоянием.
Это особое состояние не вызывает никаких известных нам электрических действий, мне не удалось до настоящего времени также открыть в материи, находящейся в этом состоянии, каких-либо особых присущих ей сил или свойств.
Оно не обнаруживает ни притягательных, и отталкивательных сил. Это подтверждается различными опытами, которые были проделаны с помощью сильных магнитов над такими металлами, как медь и серебро, которые в обычном состоянии не магнитны, ибо эти вещества, будучи проводниками электричества, должны были бы принять это состояние; однако не удалось обнаружить никаких доказательств присутствия притягательных или отталкивательных сил. Я помещал в вакууме, вблизи полюсов очень сильных магнитов, медные и серебряные диски, подвешенные на весьма чувствительных крутильных весах, однако мне не удалось обнаружить ни малейшего следа отталкивательной или притягательной силы.
Затем я подвешивал узкий золотой листок в непосредственной близости от медного стержня и соединял концы обоих при помощи ртути. Все это находилось в вакууме, тогда как металлические стержни, соединенные с концами установки, выступали над стенками сосуда. Перед этой установкой я двигал в различных направлениях мощные магниты, причем металлическая цепь попеременно замыкалась и размыкалась посредством проводов. Однако мне ни разу не удалось наблюдать движение золотого листика как по направлению к магниту, так и по направлению к медному стержню, установленному рядом и который в отношении индукции должен был находиться в том же состоянии.
Высказывалось предположение, что в некоторых случаях при подобных условиях притягательные и отталкивательные силы были обнаружены, т. е. что такие тела становились слегка намагниченными. Однако вышеописанные явления в соединении с доверием, с которым мы вполне заслуженно относимся к теории магнетизма г-на Ампера, заставляют нас подвергнуть сомнению подобные случаи. Действительно, если магнетизм зависит от притяжения электрических токов и если сильные токи, вызванные вольтоэлектрической и магнитоэлектрической индукцией, мгновенно и естественно прекращаются, вызывая в то же время полное прекращение магнитных эффектов на игле гальванометра, то вряд ли можно ожидать проявления электропритягательных сил от каких-либо веществ, не обладающих особыми свойствами некоторых других веществ. Гораздо более вероятно, что наблюдаемые крайне слабые постоянные магнитные эффекты объясняются присутствием в веществах следов железа или, может быть, какой-либо другой причиной немагнитного характера.
Это особое состояние не оказывает замедляющего или ускоряющего действия на электрические токи, проходящие в вышеописанных условиях. Через металлы не Удалось также обнаружить влияния этих сил на индуцирующий ток, так как когда вблизи проволоки или спирали, несущих ток, измеряемый гальванометром, были расположены массы металла в виде проволок, спиралей и т. д., не было замечено ни малейшего постоянного изменения в показаниях этого инструмента. Из этого можно заключить, что металлы, находящиеся в предполагаемом особом состоянии, проводят электричество во всех направлениях с обычной легкостью, т. е., иными словами, их проводящая способность не претерпевает никакого заметного изменения.
Все металлы принимают это особое состояние. Это доказано вышеописанными опытами с железом и медью, а также легко выполнимыми опытами, которые будут описаны в четвертом параграфе, с золотом, серебром, оловом, свинцом, цинком, сурьмой, висмутом, ртутью и т. д. Что касается железа, то опыты доказали замечательный факт полной независимости явлений индукции от обычных магнитных свойств этого металла.
Это состояние полностью зависит от индукции и немедленно прекращается при удалении индуцирующей силы. Коллатеральное прохождение вольтаических токов, возникновение магнетизма и даже простое приближение магнита вызывают одинаковое состояние, что в соединении с доводом, выдвигаемым г-ном Ампером, является сильным аргументом в пользу тождества факторов, действующих в этих различных операциях. Оно, по-видимому, возникает мгновенно во время прохождения обычной электрической искры и, по-видимому, может быть вызываемо также в плохих проводниках при помощи слабых электрических токов или каким-либо другим путем.
Это состояние, по-видимому, возникает мгновенно. Обнаруживаемую гальванометром разницу во времени между вольтаической и магнитоэлектрической индукцией можно, по всей вероятности, объяснить следующим образом: когда вольтоэлектрический ток пропускается через одну из двух параллельных проволок, как это мы имеем, например, в двойной спирали, в другой проволоке возникает ток, длительность которого не превышает времени, необходимого для возникновения самого индуцирующего тока, т. е. неизмеримо малой величины. Это действие, по-видимому, является еще более молниеносным, так как благодаря скоплению силы на полюсах батареи до установления контакта первый поток электричества в индуцирующей проволоке будет больше того, который мы имеем после окончательного установления контакта. Индуцируемая проволока в этот момент становится электротоничной в соответствующей степени; однако в следующий момент электротоническое состояние падает до того уровня, на которой может быть поддерживаемо постоянным током. Это падение является причиной возникновения индуктивного тока, обратного первоначальному. Вследствие этого первая индуцируемая волна электричества напоминает скорее всего ток, получаемый при разрядке лейденской банки.
Если же железный цилиндр вставляется в ту же спираль до ее соединения с батареей, тогда, возможно, что ток от этой последней столь же активно начинает индуцировать в железе бесчисленные токи, подобные ему самому, превращая железный цилиндр в магнит. Как известно из опыта, на это требуется известное время; образующийся таким образом магнит, даже из мягкого железа, достигает полной интенсивности не сразу. Возможно, что это объясняется тем, что токи внутри железа возникают последовательно один за другим или распределяются в известном порядке. А так как магнит обладает индуцирующим действием подобно току батареи, то их соединенное действие продолжает возбуждать индуцированное электричество до того момента, когда их совокупный эффект достигает максимума и таким образом порождает отклоняющую силу, способную преодолеть инерцию стрелки гальванометра.
Во всех тех случаях, когда спирали или проволоки приближались или отдалялись от магнита, прямой или обратный ток индуцированного электричества продолжался в течение времени приближения или удаления их, потому что электротоническое состояние в это время поднимается до высшего или падает до низшего уровня, и эта перемена сопровождается соответствующим выделением электричества, что, однако, не противоречит предположению о мгновенном возникновении электротонического состояния.
Это особое состояние есть, по-видимому, состояние напряжения и может быть рассматриваемо, как эквивалентное току электричества, по крайней мере, равное тому току, который получается, когда это состояние индуцируется или прекращается. Однако получаемый в конце или в начале ток не может служить для степени напряжения электротонического состояния, так как благодаря тому, что проводящая способность остается неизменной, а электричество возникает лишь на мгновение (особое состояние возникает и исчезает мгновенно), количество протекающего электричества в том случае, когда проводником служит длинная проволока, сопротивление которой пропорционально малости поперечного и протяженности продольного размеров, является лишь незначительной долей количества электричества, возникающего в действительности в массе металла в момент, когда она принимает электротоническое состояние. Изолированные спирали и куски металла мгновенно приходили в это состояние и в них не удавалось обнаружить никаких следов электричества, как бы быстро ни устанавливался контакт с электрометром, после того как они были подвергнуты индукции посредством тока от батареи или магнита. Одной капли воды или небольшого куска влажной бумаги достаточно для прекращения тока через проводники, причем возникающее электричество возвращается в состояние равновесия через самый металл путем, недоступным наблюдению.
Таким образом, напряжение этого состояния, по всей вероятности, относительно очень велико. Но независимо от его величины трудно себе представить, чтобы наличие такого напряжения оказалось без влияния на первоначальный индуцирующий ток и не вызвало бы установления какого-либо рода равновесия. Можно было ожидать, что это повлечет за собой замедление первоначального тока, однако мне не удалось в этом убедиться. Равным образом мне не удалась до сих пор установить каких-либо эффектов, относящихся к этой реакции.
Все эти результаты подтверждают мысль, что электротоническое состояние относится не к массе, а к частицам индуцируемой проволоки или вещества и в этом отличается от индукции, производимой статическим электричеством. Если это верно, то это состояние может приниматься жидкостями и даже непроводниками без видимого наличия электрического тока; возникновение же тока является как бы случайностью, обязанной своим существованием проводящей способности моментального характера – движущей силе, обусловленной новым расположением частиц. Даже в случае равенства проводящей способности токи электричества, которые в настоящее время являются единственными указателями этого состояния, могут быть неравны благодаря различию в величине, количестве, электрическом состоянии и т. п. в самих частицах. Только когда законы, управляющие этим новым состоянием, будут окончательно установлены, мы сможем предсказывать действительное электрическое состояние и вытекающие из такового результаты для каждого отдельного вещества.
Ток электричества, индуцирующий электротоническое состояние в соседней проволоке, по всей вероятности, индуцирует также и свою собственную проволоку, так как, когда ток в одной проволоке приводит соседнюю в электротоническое состояние, последнее вполне совместимо и не препятствует прохождению тока электричества через первую проволоку. Поэтому, если предположить, что ток направлен не через первую, а через вторую проволоку, то его индуцирующее действие на вторую проволоку, вероятно, не уменьшится, а наоборот, возрастет благодаря значительному уменьшению расстояния между агентом и веществом, на которое он действует. Концы медного болта были соединены с гальванометром, а затем полюсы батареи из 200 пар пластинок были соединены с болтом таким образом, чтобы пропустить через него ток; затем вольтаическая цепь была внезапно прервана, но на гальванометре не удалось обнаружить никаких следов прохождения через медный болт обратного тока, возникшего в результате разряжения его предполагаемого электротонического состояния. Этого и не следовало ожидать по двум причинам: во-первых, так как прекращение индукции и разряжение электротонического состояния совершаются одновременно, а не последовательно, то обратный ток будет лишь эквивалентен нейтрализации последней части индуцирующего тока и поэтому не покажет изменения направления. Если же предположить, что между возникновением обоих токов действительно прошло некоторое время, то короткая продолжительность и внезапность последнего не дает нам возможности действительно отличить один от другого.
Я думаю, что не возникнет затруднений, если мы примем, что собственный ток скорее приводит проволоку в электротоническое состояние, чем любой внешний ток, особенно если принять во внимание, что это состояние, очевидно, не препятствует прохождению токов. Одновременное существование проводящей способности и электротонического состояния можно сравнить с прохождением электрических токов через магнит, причем оказывается, что как проходящие токи, так и токи внутри магнита сохраняют все свои, отличные друг от друга свойства и продолжают взаимодействовать между собой.
Все сказанное выше относительно металлов распространяется, также на жидкости и все другие проводники и приводит нас к заключению, что при прохождении через них электрических токов они также принимают электротоническое состояние. Если это предположение верно, то влияние электротонического состояния на химическое разложение током и перенос элементов к полюсам будет несомненным. В электротоническом состоянии однородные частицы материи принимают правильное расположение в направлении тока, навязанное им электрическими силами. Если материя неразложима, это приводит по освобождении от электрических сил к возникновению обратного тока; в случае же разложимой материи это насильственное состояние может стать достаточным для того, чтобы заставить одну элементарную частицу оставить ту частицу, с которой она насильственно соединена, и соединиться с соседней такой же частицей, с которой она находится в более нормальных отношениях; тем самым насильственное электрическое расположение оказывается разряженным или освобожденным от электрических сил так же эффективно, как при прекращении индукции. Но так как вольтаический ток продолжается, то электротоническое состояние моментально возобновляется и вызывает насильственное расположение составных частиц, а затем также мгновенно разряжается благодаря переносу противоположных элементарных частиц в противоположных, но параллельных току направлениях. Даже различие, указанное д-ром Волластоном, между обыкновенным и вольтоэлектричеством в приложении к химическому разложению можно объяснить индукцией электричества от этих двух источников.
Марианини открыл и описал особое явление на поверхности металлических дисков: если через такие диски, находящиеся в контакте с влажными проводниками, пропускать ток электричества, то они в состоянии дать обратный ток. Марианини применил этот эффект для объяснения явления столба Риттера. Де ля Рив описал особое свойство, приобретаемое металлическими проводниками, которые в течение некоторого времени были погружены в жидкость и соединены с полюсами вольтаическо батареи; такие проводники, отделенные от батареи и погруженные в ту же жидкость, возбуждают сами по себе электрический ток. Ван Бее подробно описал случаи, когда электрическое соотношение одного металла в контакте с другим сохранялось после того, как контакт был нарушен, и сопровождалось соответствующими эффектами. Эти состояния и результаты, по-видимому, отличаются от электротонического состояния и его явлений; однако действительная связь между обоими сможет быть выяснена только тогда, когда расширится наше знакомство с этими явлениями.
В начале этой серии я упоминал об одном опыте г-на Ампера над электрической индукцией токов; настоящее исследование, сделанное позднее, заставляет меня усомниться в точности этого опыта. Когда через спираль (говорит г-н Ампер), окружающую подвешенный на шелковой нити медный диск, пропускался разряд мощной вольтаической батареи, причем одновременно к диску приближался сильный магнит, то диск в этот момент поворачивался и принимал положение равновесия, которое приняла бы спираль, если бы она была свободна. Мне не удалось получить этого эффекта и вообще какого-либо движения. Однако мою неудачу в последнем пункте можно объяснить кратковременностью существования тока, который по этой причине не в состоянии превозмочь инерции диска. Может быть, г-н Ампер обязан своей удачей высокой чувствительности и мощности своего электромагнитного аппарата; возможно также, что полученное им движение было лишь движением, вызванным прекращением действия. Однако результаты всех моих исследований приводят к обратному, нежели следующее положение Ампера: «Ток электричество стремится возбудить в проводниках, около которых он проходит, ток электричества одного с ним направления», ибо результаты эти указывают на противоположное направление для возбужденного тока. Они показывают, что эффект моментален и вызывается также магнитной индукцией и что он имеет следствием некоторые другие необыкновенные эффекты.
Кратковременность существования вышеописанных явлений индукции является вполне достаточным объяснением сомнительности, а то и полной неудачи всех опытов, произведенных до настоящего времени с целью получить электричество от магнитов или произвести с их помощью химическое разложение или превращение.
Индукция так же, по-видимому, вполне объясняет замечательное взаимодействие, наблюдавшееся г-ном Араго между металлом и магнитом, когда один из них находится в движении, а также большинство результатов, полученных сэром Джоном Гершелем, Бэббиджем, Баррисом и др., повторявшими опыты Араго, и прекрасно разъясняет многое, вначале казавшееся необъяснимым, а именно, отсутствие взаимодействия тех же металлов и магнитов в случае покоя. Теперь я перейду к описанию моих собственных опытов, которые, кроме того, указывают удобнейший путь для получения электричества от магнетизма.
4. Объяснение магнитного явления Араго
Если вращать медный диск вблизи магнитной стрелки или магнита, подвешенного таким образом, что он может вращаться в плоскости, параллельной плоскости диска, то магнит стремится следовать движениям диска; при вращении магнита диск следует за его движением. Этот эффект настолько силен, что таким путем можно вызвать вращение магнитов или дисков весом в несколько фунтов. Если магнит и диск находятся в покое друг относительно друга, то между ними не наблюдается ни малейшего эффекта взаимодействия как притягательного, так и отталкивательного. Таково явление, открытое Араго, причем последний утверждает, что этот эффект наблюдается не только у всех металлов, но также и в случае твердых тел, жидкостей и газов, иначе говоря, со всеми веществами.
Мистеру Бэббиджу и сэру Джону Гершелю повторившим в Англии этот опыт, удалось наблюдать этот эффект только с металлами и с углем в особом состоянии, получаемым из газовых реторт, т. е., иначе говоря, с хорошими проводниками электричества. Они объясняют этот эффект магнетизмом, индуцируемым в диске действием магнита. Каждый полюс последнего индуцирует в ближайшей к нему части диска противоположный полюс, а далее около него, более диффузно, одноименную полярность. Важнейшим обстоятельством, вызывающим вращение подвешенного магнита, является то, что приведенное в движение вещество приобретает и теряет магнетизм не мгновенно, а в течение известного времени.
Эта теория объясняет эффект присутствием притягательной силы, с чем не согласны ни открывший этот эффект Араго, ни Ампер, которые основывают свои возражения на том факте, что, когда магнит и диск находятся в покое, всякое притяжение отсутствует, несмотря на наличие индуцированного магнетизма. Кроме того, опыты, произведенные с длинной стрелкой склонения, якобы показывают, что это действие всегда отталкивательно.
Получив электричество из магнита вышеописанным образом, я полагал, что опыт г-на Араго может стать новым источником получения электричества, и надеялся, что путем использования электрической индукции земного магнетизма мне удастся сконструировать новую электрическую машину. Одушевляемый этим намерением, я проделал в доме г-на Кристи множество опытов с магнитом Королевского общества, причем г-н Кристи мне помогал. Ввиду того что многие из этих опытов сделались излишними благодаря достигнутым в процессе работы усовершенствованиям, я позволяю себе изложить их в той последовательности, которая, как мне кажется, дает наиболее ясное представление о природе этого явления.
Магнит уже был описан нами выше. С целью усиления и сближения полюсов поперек них были помещены два стальных или железных стержня, каждый длиной в 7–8 дюймов, шириной в 1 дюйм и толщиной в 1/2 дюйма. Во избежание скольжения они укреплялись при помощи шнурков и могли быть помещены на любом расстоянии друг от друга. Иногда употреблялись бруски из мягкого железа, изогнутые таким образом, что оба малые полюса оказывались вертикально один над другим, причем это их расположение могло по желанию меняться.
Края диска между полюсами магнита
Медный диск 12 дюймов в диаметре и толщиной около 1/5 дюйма, укрепленный на медной оси, помещался на станке так, что мог вращаться как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости. При этом края диска в большей или меньшей степени вдавались между полюсами магнита.
Для обеспечения хорошего, но подвижного контакта, края диска, а также часть оси были покрыты амальгамой.
Медные или свинцовые проводники-коллекторы приводились в контакт с краем медного диска или с пластинками другой формы, которые будут описаны ниже. Эти проводники были длиной около 4 дюймов, шириной в 1/3 дюйма и толщиной в 1/5 дюйма. Два конца их имели небольшие выемки для более полного соприкосновения с несколько выпуклым краем диска и были покрыты амальгамой. Два другие конца были обычным образом при помощи скрученных спирально медных проволок толщиной в 1½ дюйма соединены с гальванометром.
Направление проволок и игл при нахождении инструмента в плоскости магнитного меридиана
Гальванометр был примитивен, но достаточно точен в своих показаниях. Он состоял из 16 или 18 витков медной проволоки, покрытой шелком; две намагниченные швейные иглы были укреплены на соломинке параллельно друг другу но в противоположных направлениях на расстоянии 1/2 дюйма друг от друга. Вся система была подвешена на шелковой нити таким образом, чтобы нижняя игла находилась между витками, а верхняя над ними. Верхняя игла была несколько сильнее намагничена и потому устанавливала всю систему в плоскости магнитного меридиана. Концы проволок для удобства обозначены буквами А и В. Буквы S и N обозначают южный и северный концы стрелок, когда последние находятся под действием одного лишь земного магнетизма, и следовательно, N является обозначенным полюсом. Весь аппарат был покрыт стеклянным колпаком и находился в том же положении относительно большого магнита и на том же расстоянии от него, что и раньше.
По окончании всех этих приготовлений медный диск был укреплен, причем малые магнитные полюсы были удалены друг от друга на расстояние в 1/2 дюйма и край диска вдвинут между ними приблизительно до половины их ширины. Один конец провода гальванометра был два или три раза слабо обмотан вокруг медной оси пластинки, а другой прикреплен к отводящему проводу, который рукой удерживался в контакте с амальгамированным краем диска в части, находящейся между магнитными полюсами. При этих условиях все оставалось в покое, и гальванометр не обнаруживал никакого эффекта. Однако, как только пластинка приводилась в движение, гальванометр показывал отклонение, которое при быстром вращении пластинки доходило до 90° и более.
В этих условиях было трудно поддерживать постоянный и достаточно хороший контакт между кондуктором и краем вращающегося диска. При первых опытах было также трудно добиться равномерной скорости вращения. Благодаря этим обстоятельствам стрелка все время вибрировала. Однако всегда удавалось без труда определить, в какую сторону она отклонялась или, выражаясь более обще, около какой оси она вибрировала. Впоследствии, когда опыты производились более тщательно, удавалось поддерживать постоянное отклонение стрелки, равное приблизительно 15°.
Таким образом, здесь мы получали длительный электрический ток с помощью простых магнитов.
Если все условия опыта оставались неизменными, но направление вращения диска изменялось, то стрелка гальванометра показывала такое же отклонение, но в противоположную сторону, и следовательно, ток шел в обратном направлении.
Проводник, помещенный на краю диска
Когда проводник помещался на краю диска несколько вправо или влево, то электрический ток продолжал течь в том же направлении, что и раньше. Это наблюдалось на порядочном расстоянии, а именно, на расстоянии 50 или 60° по обе стороны от местонахождения магнитных полюсов. Направление воспринятого кондукторами и передаваемого гальванометру тока было то же самое по обеим сторонам точки наибольшей интенсивности, но сила тока постепенно ослабевала по мере удаления контакта от последней. Интенсивность тока была, по-видимому, одинакова на равных расстояниях от магнитных полюсов, и направление вращения не имело в этом отношении никакого влияния. При вращении дисков в обратную сторону направление электрического тока также обращалось; все остальное, однако, оставалось неизмененным.
Если диск поднимался таким образом, что полностью закрывал собой магнитные полюсы, то все наблюдаемые эффекты происходили в том же порядке и с той же интенсивностью, что и раньше. Те же эффекты и, по-видимому, с той же силой, что и раньше, наблюдались и при дальнейшем поднимании пластинки, при котором полюсы оказывались в точке с.
Диск полностью закрывает магнитные полюсы
Если отводящий провод прижимался к краю диска и вместе с ним передвигался между полюсами, хотя бы на несколько градусов, то стрелка гальванометра приходила в движение и отмечала возникновение тока электричества, подобного тому, который был бы возбужден, если бы диск вращался в этом направлении, а проводник оставался неподвижным.
Направления движения диска. Проводник остается неподвижным
Направления движения диска. Проводник остается неподвижным
Когда контакт между гальванометром и осью прерывался и провода последнего присоединялись к двум проводникам, приложенным к краям диска, то возникали токи электричества, на первый взгляд более сложные, но по существу не отличающиеся от прежних. Так, наложение проводников, подобное изображенному на рисунке, возбуждало в гальванометре ток электричества, но если положение их несколько изменялось, то возбуждался ток обратного направления. Этот факт объясняется тем, что в первом случае гальванометр показывал разницу между сильным током, проходящим через А, и слабым током, проходящим через В, а во втором – разность между слабым током, проходящим через А, и сильным, проходящим через В, вследствие чего наблюдались отклонения в противоположные стороны.
Поэтому, когда оба проводника находились на одинаковом расстоянии от магнитных полюсов, гальванометр не указывал никакого тока, независимо от того, в какую сторону вращался диск, кроме моментальных токов, обусловленных неправильностями контакта. Это объясняется тем, что через оба проводника стремились пройти одинаковые токи в одинаковом направлении. Когда оба проводника соединялись с одним проводом, а ось с другим, то гальванометр указывал возникновение тока того или иного направления в зависимости от направления вращения. В этом случае оба проводника действовали согласно, и действие обоих было подобно действию одного проводника в предыдущем опыте.
Все эти эффекты наблюдались также и в том случае, когда диск находился по близости лишь одного из полюсов магнита. Они были совершенно тождественны в смысле направления и пр., но гораздо слабее.
Были приняты все меры, чтобы эти результаты были независимы от действия земного магнетизма и от магнитного взаимодействия между стрелками гальванометра и магнитом. Контакт производился в магнитном экваторе диска, а также в других точках; диск располагался горизонтально, а полюсы вертикально; принимались также и другие меры предосторожности. Однако уже то обстоятельство, что удаление диска от полюсов или полюсов от диска при неизменности всех других условий не давало никакого эффекта, ясно и неопровержимо доказывает отсутствие каких бы то ни было помех этого рода.
Контакт, производимый в магнитном экваторе диска
Отношение между возбужденным током электричества, магнитным полюсом, направлением вращения диска и пр. можно выразить следующим образом: если необозначенный полюс находится под краем диска и последний имеет правовинтовое вращение в горизонтальной плоскости, то электричество, могущее быть собранным на краю диска, ближайшем к полюсу, будет положительным. Это отношение между вращением, полюсом и возбуждаемым электричеством нетрудно запомнить, ибо полюс земли легко представить себе как необозначенный полюс. Если же круг представляет медный диск, вращающийся в направлении стрелок, и а – необозначенный полюс, находящийся под диском, то электричество, собирающееся на b и на близ лежащих частях диска, будет положительным, а собираемое в центре с и на других частях – отрицательным. Следовательно, в диске токи идут от центра мимо магнитных полюсов к периферии.
Если при всех прочих равных условиях обозначенный полюс поместить сверху, то электричество в точке b останется положительным. Если обозначенный полюс будет помещен снизу или необозначенный сверху, то электричество будет противоположного знака. Если в любом из этих случаев направление движения будет обращено, то знак электричества также будет обратным.
Направление движения диска и знак электричества
Теперь для нас очевидно, что вращение диска является лишь повторением в другой форме более простого опыта, при котором кусок металла проводится в прямом направлении между магнитными полюсами магнита: в обоих этих случаях возбуждаются электрические токи под прямым углом к направлению движения и пересекающие последнее в точке магнитного полюса или полюсов. Это с достаточной ясностью доказывается следующим простым опытом: медная полоса толщиной в 1/5 дюйма, шириной в 1 1/2 дюйма и длиной в 12 дюймов помещалась между магнитными полюсами, и два провода от гальванометра прикасались к ее краям, покрытым амальгамой. После этого полоса была продвинута между полюсами магнита в направлении стрелки. Игла гальванометра немедленно показала отклонение – ее северный, или необозначенный, конец отклонился к востоку, указывая этим, что по проводу А проходит положительный, а по проводу В отрицательный ток. Ввиду того что обозначенный полюс находился сверху, этот результат вполне совпадает с результатами, полученными при помощи вращающегося диска.
Прохождение тока по проводам А и В
При обращении движения полосы стрелка гальванометра отклонялась в обратном направлении, указывая на наличие обратного тока.
С целью выяснения характера электрического тока в различных точках движущейся медной полосы в зависимости от их отношения к индуцирующим полюсам к частям ее, расположенным близ полюса, прикладывался лишь один коллектор, в то время как другой соединялся с концом полосы как наиболее нейтральной областью. Если полосы предварительно располагались вне полярной оси и передвигались так, то наблюдались те же эффекты, но в несколько более слабой степени.
Когда магнитные полюсы соприкасались и медная полоса проводилась между кондукторами вблизи этого места, наблюдался лишь незначительный эффект. Когда полюсы настолько раздвигались, что между ними можно было просунуть игральную карту, эффект несколько усиливался, но оставался весьма незначительным.
Если покрытая амальгамой медная проволока толщиной в 48 дюймов протягивалась между кондукторами к полюсам, то получаемый эффект был весьма значителен, хотя и не столь велик, как в опыте с медными полосами.
Если кондукторы удерживались постоянно приложенными к той или иной части медных полос и совместно с ними проводились между магнитными полюсами, то получаемые эффекты были подобны описанным выше в согласии с результатами, полученными в опытах с вращающимся диском.
Если кондукторы прикладывались к концам полос и последние затем проводились между магнитными полюсами в направлении, поперечном к их длине, то получался подобный же эффект. Части полос, расположенные у концов, могут рассматриваться либо как простые проводники, либо как части металла, в которых в зависимости от их расстояния и от силы магнита возбуждаются электрические токи. Полученные же результаты вполне совпадали с прежними. Эффект был так же силен, как и в том случае, когда кондукторы прикладывались к боковым сторонам полос.
Даже когда между полюсами проводился простой кусок провода, соединенный с гальванометром, то гальванометр уже давал отклонение; когда же проволока многократно проводилась взад и вперед так, чтобы вызываемые импульсы совпадали с колебаниями гальванометра, то отклонения последней доходили до 20 и 30° с каждой стороны магнитного меридиана.
Если концы металлической полосы соединялись с проводами гальванометра и затем полоса проводилась между полюсами в направлении своей длины, как на рисунке, то гальванометр не показывал никакого эффекта. Однако стрелка немедленно отклонялась, как только движение производилось в поперечном направлении.
Подобные же эффекты удавалось получать также и с помощью электромагнитных полюсов – магнитов, полученных при помощи медной проволоки, изогнутой в виде винта или спирали с сердечником из мягкого железа или же без такового. Эффект в отношении направления был тем же самым в обоих случаях, но действие было гораздо сильнее при употреблении железных сердечников на прежние же спирали.
Когда плоская спираль проводилась между полюсами, то на гальванометре отмечалось своеобразное действие: стрелка сначала стремительно отклонялась в одну сторону, затем сразу останавливалась, как бы натолкнувшись на препятствие, и затем немедленно возвращалась в исходное положение. Когда спираль проводилась между полюсами сверху вниз или снизу вверх, то стрелка отклонялась в том же направлении, затем внезапно останавливалась и возвращалась место. При проведении между полюсами той но полуповернутой в собственной плоскости, стрелка отклонялась в обратном направлении, но также внезапно останавливалась и возвращалась обратно, как и в предыдущих случаях. Это явление объясняется тем, что обе половины спирали (разделенные линией, проходящей через ее центр перпендикулярно к направлению движения) действуют в обратных направлениях; отклонение же стрелки в одну и ту же сторону независимо от направления, в котором спираль проводилась между полюсами, объясняется тем, что при перемене направления движения направление витков в приближающейся к полюсам половине спирали также изменялось. Эти явления, кажущиеся на первый взгляд столь необыкновенными, с легкостью могут быть объяснены действием отдельных проводов.
Несмотря на то, что во всех опытах с вращающимся диском, проводами и металлическими полосами мы первоначально пользовались большим магнитом, принадлежащий Королевскому обществу, однако все они были затем повторены при помощи пары полосовых магнитов длиной в 1 фут, шириной в 1 1/2 дюйма и толщиной в 1/2 дюйма и более точно работающего гальванометра. Полученные результаты были чрезвычайно интересны. Железные электромагниты, изготовляемые гг. Моль, Генри и др., очень мощны. При производстве опытов с различными веществами чрезвычайно важно избегать термоэлектрических эффектов, вызываемых прикосновением пальцев и т. п., или же во всяком случае строго их учитывать. Эти эффекты легко отличимы благодаря их постоянству и независимости от магнитов или направления движения.
Половины спирали действуют в обратных направлениях
Зависимость, существующая между магнитным полюсом, движущимся проводом или металлом и направлением движения возбужденного тока, т. е. закон, управляющий возбуждением электричества при помощи электромагнитной индукции, чрезвычайно проста, хотя и трудно поддается описанию. Если PN представляет горизонтальный провод, проходящий около обозначенного полюса таким образом, что направление его движения совпадает с кривой линией, идущей снизу вверх, если он движется параллельно самому себе касательно к вертикальной пунктирной кривой, но опять-таки в направлении стрелки или каким-нибудь другим образом, но так, что он в том же направлении или на той же стороне пересекает магнитные кривые, в которых они пересекаются проводом, когда он движется вдоль пунктирной линии, то направление тока электричества в проводе будет от Р к N. Если направление его движения будет обращено, то электрический ток пойдет от N к Р. Если же вертикальный провод P’N’ будет двигаться в том же направлении, вдоль пунктирной горизонтальной кривой, пересекая магнитные кривые на той же стороне, то ток будет идти от Р к N. Если представить себе провод как касательную к поверхности цилиндрического магнита, касательную, перемещающуюся вокруг последнего в какое-либо иное положение, или же представить себе, что магнит сам оборачивается вокруг своей оси так, что провод оказывается касательным к некоторой противолежащей ему части магнита, если после этого перемещать провода в каком-либо из указанных направлений, то ток будет идти от Р к N, если же в обратном направлении, то от N к Р. Таким образом, движения проводов вокруг полюса могут быть сведены к двум диаметрально противоположным, из которых одно вызывает ток, идущий от Р к N, а другое – ток, идущий от N к Р.
Магнитный полюс
То же самое остается справедливым и для необозначенного магнитного полюса. Когда он занимает место полюса, указанного на рисунке, то при перемещении проводов в направлении стрелок движение тока электричества будет от N к Р. когда же провода перемещаются в обратном направлении, ток будет идти от Р к N.
Из изложенного следует, что направление тока электричества, возбуждаемого в металле при движении последнего вблизи магнита, зависит всецело от отношения металла к результирующей магнитного действия или к магнитным кривым и может быть в более доступной форме изображено следующим образом: пусть АВ будет цилиндрический магнит, причем А изображает обозначенный, а В – необозначенный полюс; пусть PN будет клинок серебряного ножа, положенного поперек магнита так, что лезвие его обращено вверх, а клейменая сторона к полюсу А. Тогда независимо от того, в каком положении и направлении мы будем двигать нож лезвием вперед, вокруг обозначенного или необозначенного полюса, направление возбуждаемого тока электричества будет от Р к N, если только пересекаемые ножом и исходящие от А кривые будут встречать нож на клейменой стороне, а исходящие из В – на неклейменой. Если же клинок будет двигаться тупой стороной вперед, то ток во всех возможных направлениях и положениях будет идти от N к Р, при условии, что пересекаемые кривые будут сходиться на сторонах клинка тем же самым образом, что и раньше. Нетрудно построить небольшую модель, в которой магнит будет заменен небольшим деревянным цилиндром, лезвие ножа – куском картона, а магнитные кривые – проволокой, соединяющей между собой концы цилиндра и проходящей сквозь отверстие в картоне. При помощи этой модели легко получить результат для любого возможного направления.
Когда провод, подвергаемый индукции, проходит мимо полюса электромагнита, например, мимо конца спирали из медной проволоки, через которую проходит электрический ток, то направление тока в приближающемся проводе будет то же, что и направление тока в частях или сторонах обращенных к нему витков, а направление тока в удаляющемся проводе будет обратным направлению в этих частях.
Все эти результаты указывают на то, что способность возбуждать электрический ток проявляется вокруг магнитной результирующей или силовой оси подобно тому, как электрический ток возбуждает магнетизм вокруг себя.
Вышеописанные опыты доказывают, что когда кусок металла (это справедливо относительно всех проводящих веществ) проводится мимо одного полюса или между обоими полюсами магнита, или вблизи электромагнитных полюсов (независимо от того, будут ли они железными или нет), то в металле возбуждаются электрические токи, поперечные к направлению движения и которые, следовательно, в опыте Араго будут приближаться к направлению радиусов. Если отдельный провод будет вращаться вблизи магнитного полюса подобно спице колеса, то в нем возбуждается электрический ток в продольном направлении. Если представить себе колесо, состоящее из большого числа подобных спиц, и вообразить себе это колесо вращающимся вблизи полюса подобно медному диску, то при прохождении каждой спицы мимо полюса в ней будет возбуждаться электрический ток. Если предположить, что спицы соприкасаются своими сторонами, то получится медный диск, в котором токи будут идти в тех же направлениях, лишь модифицированных под влиянием взаимодействия между частицами, которые в этом случае будут находиться в металлическом контакте.
Теперь, когда существование этих токов доказано, для объяснения явлений, открытых Араго, нет необходимости прибегать к гипотезе о возбуждении в приближающейся к полюсу части меди обратной полярности и соответствующей ей диффузно расположенной, одноименной. Достижение и потеря диском этого состояния в конечный промежуток времени также не имеет особого значения. С другой стороны, допущение существования отталкивательной силы как причины вращения также не представляется необходимым.
Этот эффект по своей природе в точности соответствует тем электромагнитным вращениям, которые мне удалось открыть несколько лет тому назад.
Согласно произведенным тогда опытам, которые затем были многократно подтверждены, если провод будет соединен с положительным и отрицательным концами вольтовой батареи так, что положительное электричество будет проходить от Р к N, и если обозначенный магнитный полюс будет помещен вблизи провода между последним и наблюдателем, то полюс будет двигаться вправо, касательно к проводу, провод же будет двигаться касательно к полюсу влево, в направлении стрелки. Это в точности повторяет то, что происходит при вращении диска под магнитным полюсом; ибо, если предположить, что N есть обозначенный магнитный полюс над диском, вращающимся в направлении стрелок, то окажется, что немедленно возбуждаются токи положительного электричества, текущие из центральных частей в направлении радиусов мимо полюса к частям а, расположенным на периферии по другую сторону полюса. В этом случае токи находятся в том же отношении к полюсу, как и в случае тока в проволоке PN, так что полюс движется вправо.
Если вращение диска совершается в обратную сторону, то электрические токи проходят в обратном направлении и, следовательно, полюс движется влево. Если употреблять полюс противоположного знака, то эффекты остаются теми же, т. е. происходят в том же направлении, ибо возбуждаются электрические токи, обратные вышеописанным, а при одновременном обращении полюсов и токов видимый эффект остается неизмененным. Если только тот же полюс прилагается к той же стороне диска, то независимо от положения оси магнита возбуждаемый электрический ток будет иметь то же направление согласно выведенному выше закону, и таким образом получает свое объяснение всякое обстоятельство, касающееся направления движения.
Токи разряжаются или замыкаются через части диска
Эти токи разряжаются или замыкаются через части диска, расположенные по обе стороны от полюса и в отдалении от него, где магнитная индукция, естественно, будет слаба. Когда же мы применяем коллекторы и ток электричества устремляется к гальванометру, то наблюдаемое в последнем отклонение есть лишь повторение вращательного эффекта, вызываемого током или его частью в магните, находящемся над диском.
Заявляя, что я не вижу необходимости в том, чтобы достижение или потеря диском своего состояния совершалось в конечный промежуток времени, и я исходил из вышеизложенной точки зрения, ибо независимо от того, достигает ли ток своего полного развития непосредственно под самим вертикальным полюсом или же несколько позади или впереди этого пункта, относительное движение полюса и диска остается тем же самым, ибо результирующая сила действует фактически касательно, а не прямо.
Однако возможно (хотя это и не есть необходимое условие для вращения), что для развития максимального тока в диске необходимо время. В таком случае результирующая всех сила будет опережать магнит в случае вращения диска и отставать от магнита в случае вращения последнего. Некоторые эффекты, полученные в опытах с чисто электромагнитными полюсами, по-видимому, подтверждают правильность этого предположения. В таком случае касательная сила может быть разложена на две силы, из которых одна параллельна плоскости вращения, а другая ей перпендикулярна. Первая будет силой, вызывающей вращение диска при вращении магнита, или, наоборот, вторая будет отталкивательной силой, по-видимому, той, действие которой было открыто г-ном Араго.
Теперь мы можем дать исчерпывающее объяснение необычайного и до ныне не могущего быть объясненным обстоятельства, что при прекращении движения магнита и металла все явления взаимодействия исчезают. Именно в этом случае наблюдается полное прекращение электрических токов, вызывавших движение.
Все явления, наблюдаемые при нарушении металлической непрерывности, описанные Бэббиджем и Гершелем, а именно наблюдаемое в этом случае уменьшение действия, теперь получают правильное объяснение, равно как и восстановление силы по заполнении разрезов металлическими веществами, которые, будучи хотя и проводниками электричества, все же обладали лишь малой силой воздействия на магниты. Могут быть также разработаны новые методы разрезания дисков, которые приводят к почти полному уничтожению этого действия. Например, если на краю медного диска вырезать кольцо размером в х/5 или х/6 ее диаметра, затем укрепить последнее на том же месте, оставив, однако, промежуток толщиной в лист бумаги, и повторить с такого рода сложным диском опыт Араго так, чтобы вырезанная часть все время находилась против полюса, тогда, очевидно, что электромагнитные токи будут в значительной мере нарушены, и диск, по всей вероятности, потеряет значительную долю своего действия. Мне удалось получить простой результат такого рода, пользуясь двумя толстыми кусками меди. После того как края их, расположенные рядом, были покрыты амальгамой и наложены друг на друга и все это устройство проводилось между полюсами магнита, по проводам, прикрепленным к внешним углам пластинок, проходил электрический ток, и гальванометр показывал сильное отклонение. Однако если между ними прокладывался листок тонкой бумаги, то при повторении опыта не удавалось обнаружить никакого эффекта.
Вращение диска под магнитным полюсом
Подобный вырез не мог бы заметно нарушить магнитную индукцию обычного рода, какая наблюдается в железе, если бы она имела место.
Эффект вращения или отклонения стрелки гальванометра, достигнутый г-ном Араго при помощи обычных магнитов, был получен г-ном Ампером с помощью электромагнитов. Это полностью согласуется с результатами касательно вольтоэлектрической и магнитоэлектрической индукций, описанными в этой статье.
Применяя вместо обычных магнитных полюсов плоские спирали из медной проволоки, через которые проходил ток, и прикладывая иногда одну из них к одной стороне вращающегося диска, а иногда две по противоположным сторонам, мне удавалось получить индуцированные токи в самом диске, отвести их в гальванометр и с помощью последнего удостовериться в их существовании.
Движение полюса в зависимости от движения тока
Найденная нами причина, вызывающая вращения, наблюдаемые в опыте Араго, а именно, возбуждение электрических токов, оказывается вполне достаточной во всех случаях, где мы имеем дело с металлами и даже с проводниками иного рода. Что же касается таких тел, как стекло, смола и, в особенности, газы, то представляется невероятным, чтобы токи электричества, способные вызвать подобные эффекты, могли быть возбуждены в этих телах. Однако Араго нашел, что означенные эффекты были возбуждаемы этими, равно как и вообще всеми телами, подвергающимися исследованию. Правда, Бэббиджу и Гершелю не удалось получить их ни с одним из неметаллических веществ, кроме угля, отличающегося высокой проводимостью. Г-н Гаррис наблюдал этот эффект с деревом, мрамором, камнем и нагретым стеклом, но не получил никаких результатов с серной кислотой и насыщенным раствором железного купороса, которые сами по себе являются лучшими проводниками электричества, чем ранее перечисленные вещества.
Дальнейшие исследования, без сомнения, прольют свет на эти вопросы и выяснят, всегда ли это тормозящее или тянущее действие сопровождается одновременным возбуждением электрических токов. Тот факт, что это действие наблюдается в металлах лишь одновременно с наличием в них электрического тока, т. е. движения, и объяснение, данное нами отталкивательному действию, наблюдаемому г-ном Араго, вполне достаточны для того, чтобы объяснить их существование именно этой причиной, хотя иногда к ней присоединяются также и другие, которые в некоторых случаях действуют самостоятельно.
В меди, железе, олове, свинце, цинке, ртути и всех других испробованных мной металлах при их проведении между магнитными полюсами возбуждались электрические токи. Ртуть для этой цели помещалась в стеклянную трубочку. В плотном угле, отлагающемся в ретортах при перегонке каменного угля, также возбуждался ток, который не получался в обыкновенном древесном угле. Мне не удалось также получить заметных результатов с рассолом, серной кислотой, растворами солей и др., причем эти жидкости приводились во вращение в чашках или заключались в трубки и в таком виде проводились между полюсами.
Мне никогда не удавалось получить никакого ощущения на языке при помощи проводов, соединенных с кондукторами, приложенными к краям вращающегося диска или к полоскам металла. Также безрезультатными оказались мои попытки накалить тонкую платиновую проволоку, вызвать появление искры или сокращение лапки лягушки. Полученное таким образом электричество также не производило никакого химического действия.
Ввиду того что электрический ток во вращающемся диске занимает лишь незначительное пространство, проходя мимо полюсов и разряжаясь справа и слева на сравнительно небольших расстояниях, так как он существует в толстой массе металла, обладающего почти наивысшей проводимостью и представляющего вследствие этого наиболее благоприятные условия для его возбуждения и разрядов, так как, несмотря на все это, токи значительной силы могут быть отведены с помощью тонких проводов длиной в 40, 50, 60 и даже 100 футов, то представляется несомненным, что ток в диске, приведенном в быстрое вращение и подвергнутом действию сильного магнита, должен обладать большой силой. Это доказывается также легкостью, с которой магниты в 10 и 12 фунтов весом следуют за движением диска, сильно перекручивая поддерживающую их веревку.
Я сделал две грубые попытки сконструировать магнитоэлектрические машины. В одной из них вырезанное из толстой медной пластинки кольцо шириной в 1/2 дюйма и с внешним диаметром в 12 дюймов было укреплено таким образом, что могло вращаться между полюсами магнита и заменяло полосу, употреблявшуюся в предыдущих опытах, на полосу, замкнутую на себя. Внутренний и внешний края этого кольца были покрыты амальгамой и к каждому из них в точке магнитных полюсов были приложены кондукторы. Согласно показаниям гальванометра получаемый электрический ток был не сильнее, а может быть, и слабее тока, возбуждаемого в диске.
В другой машине небольшие толстые диски из меди и других металлов диаметром в 1/2 дюйма подвергались быстрому вращению вблизи полюсов, однако так, чтобы ось вращения не совпадала с полярной осью. Электричество собиралось кондукторами, укрепленными, как и раньше, на краях. Возбуждаемые токи оказывались значительно слабее токов, ранее получавшихся от диска.
Последний опыт аналогичен опытам, произведенным господином Барлоу с вращающимся железным шаром, подверженным воздействию земного магнетизма. Бэббидж и Гершель объяснили полученные ими результаты той же причиной, которой они объясняли опыт Араго. Было бы интересно знать, в какой мере получаемый, быть может, в этом опыте электрический ток является причиной отклонения гальванометра. Простого передвижения шесть или семь раз медного провода очень близко от полюсов магнита и изохронно с колебаниями стрелки гальванометра, соединенной с ним, было достаточно для того, чтобы вызвать отклонения по дуге в 60 или 70°. Опыт с вращением медного шара может помочь разрешению этого вопроса и, возможно, даже пролить свет на причину более основательных, хотя лишь в известной степени аналогичных опытов г-на Кристи.
Сказанное нами выше относительно железа и отсутствие связи между обычными магнитными явлениями, наблюдаемыми в этом металле, и вышеописанными явлениями магнитоэлектрической индукции в железе и других металлах, полностью подтверждалось многочисленными опытами, подобными описанным в настоящей статье. Если железная полоса, подобная описанной выше медной, проводилась между магнитными полюсами, то в ней, так же как и в медной полосе, возбуждался ток электричества, но определенно более слабый. В опытах же с индукцией электрических токов мне не удалось обнаружить никакого качественного различия между действием железа и других металлов. Поэтому способность железа увлекать за собой магнит или тормозить магнитное действие должна быть тщательно отличаема от подобного же свойства таких металлов, как серебро, медь и др., ибо в железе большая часть наблюдаемого эффекта объясняется тем, что может быть названо обыкновенным магнитным действием. Несомненно, что в случае применения железа объяснение явления феномена Араго, данное Бэббиджем и Гершелем, является правильным.
Наблюдения, произведенные этими физиками над висмутом и сурьмой, показали, что последние, будучи приведены в движение, оказывают лишь незначительное действие на подвешенный магнит. Это было подтверждено опытами г-на Гарриса и на первый взгляд противоречит высокой проводимости упомянутых веществ. Насколько это правильно, покажут дальнейшие опыты. Эти металлы отличаются своей кристаллической структурой и, следовательно, имеют различную проводимость в различных направлениях. Возможно, поэтому, что действие такого рода неоднородного скопления кристаллов равносильно настоящему разделению. Возможно также, что электрические токи резче замыкаются на границах подобного рода кристаллических групп и таким образом легче и полнее разряжаются внутри самой массы.
Примечание. Вследствие продолжительного времени, протекшего между моим докладом и напечатанием этих исследований, сведения о моих опытах получили распространение и посредством моего письма к г-ну Ашетту (Hachette) достигли Франции и Италии. Это письмо было переведено (не без ошибок) и зачитано на заседании парижской Академии наук 26 декабря 1831 г. Номер газеты Le Temps от 28 декабря быстро дошел до синьора Нобили, который совместно с синьором Антинори немедленно произвели соответствующие опыты и получили многие из результатов, упомянутых в моем письме. Остальное им не удалось проделать или понять благодаря краткости моего описания. Эти результаты, полученные синьорами Антинори и Нобили, были изложены в статье, датированной 31 января 1832 г. и напечатанной в номере Antologia, датированном ноябрем 1831 г. (если судить по оттиску, любезно переделанному мне синьором Нобили). Ясно, что эта работа могла быть напечатана в 1831 г., и хотя синьор Нобили ссылается на текст моего письма, из которого он исходил в своих опытах, однако это датирование задним числом привело многих, узнавших об опытах Нобили не по первоисточнику, к мнению о приоритете Нобили, хотя его результаты зависели от моих.
Я считаю поэтому себя вправе заметить, что я экспериментировал в этой области уже несколько лет тому назад и что результаты этих опытов были опубликованы (Quarterly Journal of Science, 1825, p. 338). Следующие абзацы являются выдержками из моей записной книжки, датированными 28 ноября 1825 г. Опыты над индукцией путем замыкающего провода вольтовой батареи»: «батарея из четырех банок каждая с 10 парами расположенных вплотную пластин, полюсы соединены проводом около 4 футов длиной, параллельно которому идет другой такой же провод, отделенный от первого сложенным вдвое листом бумаги; концы второго провода прикреплены к гальванометру, действия не наблюдались, и т. д. и т. д.» «Не удалось получить от замыкающего батарею провода никакой индукции». Причина неудачи в настоящее время очевидна.
М. Ф.
Апрель 1832 г.
