Фарадей

Джозеф Генри

О получении электрических токов и искр из магнетизма

(Silliman's American Journal of Science, 1832 г., т. XII, стр. 403–408.)

Несмотря на то, что открытия Эрстеда, Араго, Фарадея и других самым поразительным образом установили тесную связь между электричеством и магнетизмом, и несмотря на то, что теория Ампера отнесла все явления обоих этих разделов науки к одним и тем же общим законам, все же до последнего времени нужно было доказать одно обстоятельство для более полного установления их тождественности, а именно: возможность получения электрических эффектов из магнетизма.

Известно, что удивительные магнитные действия можно легко получить из электричества, и на первый взгляд могло бы казаться, что электрические эффекты можно с такой же легкостью получить из магнетизма, но на самом деле это не так, ибо почти все попытки, которые делались для производства этого опыта, заканчивались неудачей.

У меня давно возникла мысль, что, если бы при исследованиях такого рода обычные магниты были заменены гальваническими [электромагнитами], можно было бы ожидать большего успеха. Кроме своей силы, эти магниты обладают другими свойствами, которые делают их важными инструментами в руках экспериментатора; их полярность может быть мгновенно изменена на обратную и их магнетизм может быть внезапно уничтожен или доведен до полной активности, в зависимости от требований данного момента. С этой целью я начал в августе прошлого года изготовление гораздо большего гальванического магнита, чем все те, которые пытались раньше изготовлять, и кроме того делал приготовления для проведения с ним в крупном масштабе ряда опытов, имеющих отношение к получению электричества из магнетизма. Однако продолжение моих опытов было в то время по некоторым причинам прервано, и я получил возможность снова к ним приступить только несколько недель назад и в гораздо меньшем масштабе, чем предполагалось вначале.

Тем временем в 117-м номере «Library of Useful Knowledge» было сообщено, что этот, с таким нетерпением ожидавшийся результат был получен мистером Фарадеем из Королевского института. В сообщении указывалось, что мистер Фарадей установил главный факт, заключающийся в том, что, при продвижении металла в любом направлении перед магнитным полюсом, в металле возникают электрические токи, которые проходят в направлении, находящемся под прямыми углами к его собственному движению, а также, что применение этого принципа дает полное и удовлетворительное об'яснение явлений магнитного вращения. В сообщении не было приведено никаких деталей опытов, и несколько странно, что результаты, представляющие такой большой интерес и несомненно создающие новую эру в истории электричества и магнетизма, до сего времени не могли быть более подробно описаны в английской литературе. Единственное упоминание о них я нашел в следующем кратком описании в «A

«17-е февраля. — М. Фарадей сделал доклад о первых двух частях своих исследований по электричеству, а именно, о вольта-электрической индукции и о магнито-электрической индукции. Если два провода А и В поместить рядом, но так, чтобы они не соприкасались, и через А пропустить вольтаический ток, мгновенно, вследствие индукции в В, получается электрический ток противоположного направления. Хотя главный ток в А и продолжается, все же не найдено, чтобы в В его сопровождал вторичный ток, ибо он через мгновение прекращается, но когда главный ток прекращают, тогда в В получается вторичный ток, имеющий направление, противоположное направлению первого тока, полученного вследствие индуктивного действия, или того же направления, что и направление главного тока.

Если провод, соединенный у обоих концов с гальванометром, намотать спиралеобразно на магнит, ток электричества не будет иметь в нем места. Опыт этот проделывался сотни раз различными лицами, и, как в других случаях, в которых желания экспериментаторов и факты находятся в противоречии друг с другом, он приводил к совершенно противоположным заключениям. Но если через такой соленоид пропускать магнит, вставляя его в соленоид или удаляя оттуда, то, пока магнит находится в движении, ток электричества будет возбуждаться, и его существование доказывается отклонением гальванометра. Если единичный провод пропускать около магнитного полюса, в нем будет индуктироваться ток электричества, который можно сделать ощутимым»[25].

До того, как я узнал о методе, данном в указанном выше описании, мне удалось получить электрические эффекты следующим способом, который отличается от способа, примененного мистером Фарадеем, и, как мне кажется, обнаруживает некоторые новые и интересные факты.

Кусок медной проволоки около 30 дюймов длиной, покрытый эластичным лаком, был плотно намотай вокруг середины якоря из мягкого железа гальванического магнита, описанного в томе XIX «American Journal of Science», и который при возбуждении легко удерживает от 600 до 700 фунтов. Обмотки были наложены одна на другую так, чтобы они занимали только около 1 дюйма длины якоря, составлявшей всего 7 дюймов. Якорь, снабженный намотанной таким образом проволокой, был помещен в надлежащее положение к концам гальванического магнита и прикреплен там так, чтобы никакое движение не могло иметь места. Оба выступающие конца соленоида были погружены в две чашки с ртутью и соединены там с отдаленным гальванометром посредством двух медных проволок, каждая около 40 футов длиной. Когда это устройство было закончено, я занял место около гальванометра и предложил своему помощнику по словесному сигналу погрузить присоединенную к магниту гальваническую батарею в сосуд с слабой кислотой. В момент погружения северный конец иглы отклонился на 30° к западу, указывая на ток электричества, идущий от соленоида, намотанного на якорь. Эффект, однако, казался только как бы единичным импульсом, ибо игла после нескольких колебаний вернулась в свое прежнее положение покоя в магнитном меридиане, несмотря на то, что гальваническое действие батареи и, следовательно, магнитная сила продолжали еще существовать. Я был, однако, очень удивлен, когда увидел, что игла внезапно отклонилась от состояния покоя приблизительно на 20° к востоку или в противоположном направлении, когда батарея была удалена из кислоты, и снова отклонилась к западу, когда она была вновь в нее погружена. Эта операция была повторена несколько раз под ряд и постоянно с одним и тем же результатом, причем якорь все время оставался неподвижно прикрепленным к полюсам магнита, так как не требовалось никакого движения для получения этого эффекта, ввиду того, что он, повидимому, имел место только вследствие мгновенного проявления магнитного действия в одном случае и прекращения его — в другом.

Этот опыт самым поразительным образом показывает взаимодействие двух принципов — электричества и магнетизма, если он и не устанавливает их абсолютной тождественности. Во-первых, в мягком железе гальванического магнита под действием токов электричества от батареи наводится магнетизм, и, во-вторых, якорь, ставший магнитом вследствие соприкосновения с полюсами магнита, индуктирует в свою очередь токи электричества в окружающем его соленоиде; таким образом, мы как бы имеем электричество, превращенное в магнетизм, и этот магнетизм, снова превращенный в электричество.

Был обнаружен еще один факт, который представляет некоторый интерес, так как он в некотором отношении служит обобщению явлений. После того как батарея была удалена из кислоты и игле гальванометра дали вернуться в состояние покоя после вызванного этим действием отклонения, она опять была отклонена в том же направлении путем частичного отделения якоря от полюсов магнита, к которому он продолжал приставать из-за действия остаточного магнетизма, и таким образом был получен ряд отклонений просто путем постепенного отделения якоря до полного прекращения контакта. Следующая выдержка из записи опытов показывает относительные отклонения, замеченные при одном опыте такого рода.

25

«Philosophical Magazine» и «A