Практичне застосування явища електромагнітної індукції. Поле як передчуття

Сторінка 2

У жовтні Фарадей звернувся із розлогим листом до свого друга Стодарта. У цьому листі він виклав усі обставини вкрай прикрого інциденту з обуренням та гарячістю несправедливо звинуваченої людини і за пунктами розбив усі зведені на нього звинувачення. Стодарт, як і більшість друзів Фарадея вважав, що довкола цієї справи не слід створювати зайвого галасу. Фарадей спершу був схильний послухатися поради своїх друзів, але потім відкинув усі ці поради і вирішив апелювати безпосередньо до шляхетності та лояльності самого Волластона. «Я вважаю сер, - писав він Волластону, просячи про побачення, - що ушкоджу собі у ваших очах, вдавшись до найбільш простих і прямих засобів для з'ясування непорозуміння, що виникла.»…

Переговори з Волластоном принесли Фарадею повне задоволення, оскільки перший визнав, що нічого поганого в діях молодого вченого не було. Вважаючи, що непорозуміння з Волластоном цілком забуте, Фарадей спокійно продовжував свої дослідження, зосередивши увагу на питаннях, пов'язаних із явищами електромагнітного обертання. Особливо цікавила його спроба змусити дріт яким тече електричний струм, обертатися під впливом земного магнетизму. Після низки дослідів старання Фарадея увінчалися успіхом. Як і в усіх випадках, коли він ставив перед собою якесь завдання, він пристрасно і наполегливо домагався мети. І коли, нарешті йому в останніх числах грудня 1821 р. вдалося отримати бажаний результат, він із чисто дитячим захопленням тішився своїм успіхом. Шурін Фарадея, Джорж Барнард, який був саме в цей час у лабораторії, розповідав, що коли дріт почав обертатися, то Фарадей схвильовано вигукнув: «Ти бачиш, ти бачиш, ти бачиш, Джордже!». "Ніколи, - підкреслює Джордж, - не забуду я ентузіазму, що виражався на його обличчі, і блиску його очей".

Цей експеримент виявився виключно важливим для практичного застосування електрики. Фарадей вперше здійснив неперервне перетворення електричної енергії на механічну. Саме 1821 треба вважати роком виникнення електродвигуна., як пристрої, що перетворює енергію електричну в механічну. Виникнення електродвигунів пов'язане з ім'ям Фарадея: він з'ясував їхні фізичні основи, тим самим розкрив необмежені простори для технічної творчості численних винахідників, які створили сучасні електричні машини.

У літературі прийнято ділити наукову творчість Фарадея на три періоди.

Другий, це період знаменитих «Дослідних досліджень з електрики», тобто час з 1830-го по 1840-3 рік, коли внаслідок розладу здоров'я Фарадея його наукова творчість припиняється на чотири роки.

І, нарешті, третій період починається з 1844 р. коли Фарадей, оговтавшись від недуги, знову приступив до роботи.

Найбільш знаменною подією першого періоду було безсумнівно відкриття явища електромагнітного обертання. Але за перші п'ятнадцять років своєї наукової діяльності Фарадей збагатив науку та поряд інші відкритті та цінні дослідження. До кінця 1830 опублікував до 60 оригінальних робіт, не рахуючи безліч нотаток і дрібних повідомлень.

1825 р. Фарадей був призначений директором лабораторії Королівського інституту.

Але найважливішим етапом досягнення пов'язані з ім'ям Фарадея відносяться до другого періоду його діяльності, пов'язаного з «Дослідними дослідженнями з електрики»

Як уже було сказано, думка про оборотність явища Ерстеда зародилася у Фарадея ще в 1822 р. З того часу він, не перестаючи, думав над цією проблемою. Говорили, що він носив у жилетній кишені маленький магніт, який мав нагадати йому про поставлене собі завдання - перетворити магнетизм на електрику.

Хоча 1822-1831 рр. були сповнені кипучої наукової діяльності в різних областях, проте записник Фарадея ми тоді ж знаходимо опис дослідів «для отримання електрики від магнетизму», щоправда, незмінно закінчувалися висновком: «безрезультатно».

Плідні результати були досягнуті лише у 1831 р. Влітку цього року Фарадей почав посилено обмірковувати свою ідею. Він вирішив відсторонитися від будь-якої іншої роботи і всю увагу присвятити новим експериментам. У липні, отримав знову пропозицію від Ради Королівського товариства зайнятися оптичним склом, він відповів відмовою і повністю зайнявся, як він це зазначав у лабораторному журналі, «досвідом отримання електрики від магнетизму».

Вирішальним днем ​​дослідів було 17 жовтня 1831 р. Досліди цього дня завершилися отриманням електричного струму від наближення магніту до провідника (дроту). Це і було власне центральним моментом у всій серії дослідів: завдання «перетворити магнетизм на електрику» було вирішено.

Усі невдачі, які Фарадей зазнавав до цього часу, пояснюються тим, що в дослідах і магніт і провідник залишалися у стані спокою. Як каже Сільванус Томпсон (один із біографів Фарадея), магніт міг лежати біля провідника спокійнісінько сто років і жодної дії не зробив би. «Циліндричний смуговий магніт, - говорить запис цього дня, - діаметром у три чверті дюйма і довжиною у вісім з половиною дюймів одним кінцем був вставлений у кінець циліндра з соленоїдом (Рис. 2), потім він був швидко внесений

Рис. 2. Соленоїд та циліндричний магніт (схематичне зображення)

всередину на всю свою довжину, і стрілка гальванометра відхилилася; далі він був вилучений, і стрілка знову відхилилася, але у протилежному напрямку. Цей ефект повторювався щоразу, коли магніт вносили чи видаляли. З цього випливає, що хвиля електрики створювалася від простого наближення магніту, а не його знаходження in situ2».

З подальшого найбільший інтерес становлять досліди, що належать до 28 жовтня 1831 р. Ця дата може вважатися днем ​​народження прототипу сучасних динамо-машин – так званого «мідного диска Фарадея». У його записнику зазначено, що він змусив мідний диск обертатися між полюсами підковоподібного магніту Королівського товариства. Ось і край диска були з'єднані із гальванометром. Стрілка відхилялася, як тільки диск починав обертатися».

Винятково напружена робота була зроблена менш ніж у півтора місяці. Вірний своєму методу почавши роботу, довести її до кінця і опублікувати, Фарадей навів у систему всі отримані ним дані і склав доповідь для Королівського товариства, який і був ним прочитаний 24 листопада 1831 р. Ця доповідь послу-

Фіг. 3. Мідний диск Фарадея (власноручний малюнок Фарадея).

жив основою першої серії знаменитих «Дослідних досліджень з електрики».

Зауважимо, що у перших двох дослідах про гальванометр не згадується, поява індукованого струму Фарадей спостерігав за відхиленням магнітної стрілки, а вже в досвіді з мідним диском «вісь і край диска були з'єднані з гальванометром»

Гальванометр Фарадей зробив сам, ось так його описав сам автор.

«гальванометр був виготовлений примітивно, але все ж таки був досить чутливий щодо своїх показань. Провід був мідний з шовковою ізоляцією і містив 16 або 18 витків. Дві швейні голки були намагнічені та пропущені через висушену соломинку паралельно одна одною. Ця система була підвішена на волокні з сученого шовку, щоб нижня голка знаходилася всередині витків багаторазово намотаного дроту, а верхня під ними. Остання була сильнішим магнітом і давала пристрою орієнтування щодо землі. На рис. 4 показано напрям проводу та голок, коли був поміщений у магнітний меридіан. Для зручності подальших посилань кінці проводів відзначені літерами А і В, літери S і N позначають південний та північний кінці голки, коли на неї діє лише земний магнетизм. Коней голки N є, отже, зазначеним полюсом. Весь пристрій був захищений скляною банкою; його положення та відстань щодо великого магніту було таке саме, як раніше.

ФАРАДЕЙ ПРОПОЗИВАВ ТА ІНШІ РІЗНОВИДИ ДОСВІДУ: Замикання (розмикання) ланцюга котушки зі струмом Регулювання реостатом сили струму в ланцюзі котушки Внесення (витяг) котушки зі струмом з котушки, замкненої на гальванометр Обертання замку

Що ж поєднує всі ці досліди? Що можна сказати про магнітний потік, як число ліній магнітної індукції, що пронизують поверхню, обмежену контуром? При внесенні (вилучення) магніту? При замиканні (розмиканні) ланцюга? За зміни сили струму реостатом? При внесенні (вилучення) котушки зі струмом? При обертанні контуру у магнітному полі? змінюється

ЯВЛЕННЯ ЕЛЕКТРОМАГНІТНОЇ ІНДУКЦІЇ Полягає у виникненні електричного струму в замкнутому контурі при будь-якій зміні магнітного потоку через поверхню, обмежену цим контуром Відмінність отриманого струму від відомого нам раніше полягає в тому, що для його отримання не потрібне джерело струму

Література та інтернет-ресурси: А.В.Перышкін, О.М.Гутник «Фізика 9» .jpg - слайд 1 -слайд слайд слайд 4 -слайд 5 -слайд 6 -слайд 7 -слайд 7 -слайд 7 -слайд 8 -слайд 9 -слайд слайд слайд 11

22 вересня 2011 року виповнилося 220 років від дня народження Майкла Фарадея (1791–1867) – англійського фізика-експериментатора, який увів у науку поняття «поле» та заклав основи концепції про фізичну реальність електричних та магнітних полів. У наші дні поняття поля відоме будь-якому старшокласнику. Початкові відомості про електричні та магнітні поля та способи їх опису за допомогою силових ліній, напруженостей, потенціалів тощо давно увійшли до шкільних підручників з фізики. У цих підручниках можна прочитати у тому, що полі - це особлива форма матерії, принципово відмінна від речовини. Але з поясненням того, в чому саме полягає ця «особливість», виникають серйозні труднощі. Звісно, ​​звинувачувати у цьому авторів підручників не можна. Адже якщо поле не зводиться до якихось інших, простіших сутностей, то тут і пояснювати нема чого. Потрібно просто прийняти фізичну реальність поля як експериментально встановлений факт і навчитися працювати з рівняннями, що описують поведінку цього об'єкта. До цього, наприклад, закликає у своїх «Лекціях» Річард Фейнман, зазначивши, що вчені довгий час намагалися пояснити електромагнітне поле за допомогою різних механічних моделей, але потім залишили цю витівку і вважали, що фізичний сенс має система знаменитих рівнянь Максвелла, яка лише описує поле.

Чи означає сказане, що ми маємо повністю відмовитися від спроб зрозуміти, що таке поле? Думається, що істотну допомогу у відповіді на це питання може надати знайомство з «Експериментальними дослідженнями з електрики» Майкла Фарадея – грандіозною тритомною працею, яку геніальний експериментатор створював понад 20 років. Саме тут Фарадей вводить поняття поля та крок за кроком розробляє ідею про фізичну реальність цього об'єкта. При цьому важливо відзначити, що «Експериментальні дослідження» Фарадея – одна з найбільших книг в історії фізики – написані прекрасною мовою, не містять жодної формули та цілком доступні школярам.

Введення поля. Фарадей, Томсон і Максвелл

Термін «поле» (точніше: «магнітне поле», «поле магнітних сил») був введений Фарадеєм у 1845 році в ході досліджень явища діамагнетизму (терміни «діамагнетизм» і «парамагнетизм» також були введені Фарадеєм) - виявленого вченим ефекту слабкого відштовхування магнітом низки речовин. Спочатку поле розглядалося Фарадеєм як суто допоміжне поняття, по суті координатна сітка, утворена магнітними силовими лініями і використовувалась для опису характеру руху тіл поблизу магнітів. Так, шматочки діамагнітних речовин, наприклад вісмуту, переміщалися з областей згущення силових ліній в області їх розрідження і розташовувалися перпендикулярно до напряму ліній.

Дещо пізніше, у 1851–1852 роках, при математичному описі результатів деяких експериментів Фарадея, термін «поле» епізодично використовував англійський фізик Вільям Томсон (1824–1907). Що ж до творця теорії електромагнітного поля Джеймса Клерка Максвелла (1831–1879), то його роботах термін «поле» спочатку теж мало зустрічається і використовується лише позначення тієї частини простору, у якій можна знайти магнітні сили. Тільки в опублікованій у 1864–1865 роках роботі «Динамічна теорія електромагнітного поля», в якій вперше з'являється система «рівнянь Максвелла» і передбачається можливість існування електромагнітних хвиль, що розповсюджуються зі швидкістю світла, про поле йдеться як про фізичну реальність.

Такою є коротко історія введення у фізику поняття «поле». З неї видно, що це поняття розглядалося як суто допоміжне, що позначало просто ту частину простору (вона може бути і необмеженої), в якій можна виявити магнітні сили і зобразити їх розподіл за допомогою силових ліній. (Термін «електричне поле» став використовуватися лише після створення Максвеллом теорії електромагнітного поля.)

Важливо підкреслити, що ні силові лінії, відомі фізикам до Фарадея, ні поле, яке «складається» з них, не розглядалися (і не могли розглядатися!) науковою спільнотою XIX століття як фізична реальність. Спроби Фарадея говорити про матеріальність силових ліній (або Максвелла - про матеріальність поля) сприймалися вченими як зовсім ненаукові. Навіть Томсон, старий друг Максвелла, що сам багато зробив для розробки математичних основ фізики поля (саме Томсон, а не Максвелл, першим показав можливість «переведення» мови силових ліній Фарадея на мову диференціальних рівнянь у приватних похідних), називав теорію електромагнітного поля «математ» і довгий час відмовлявся її визнавати. Зрозуміло, що чинити подібним чином Томсон міг лише маючи на те дуже серйозні підстави. І такі підстави він мав.

Поле сил і сила Ньютона

Причина, через яку Томсон було визнати реальність силових ліній і полів, проста. Силові лінії електричного та магнітного полів визначаються як безперервні лінії, проведені у просторі так, що до них у кожній точці вказують напрями діючих у цій точці електричних і магнітних сил. Величини та напрями цих сил обчислюються за допомогою законів Кулона, Ампера та Біо-Савара-Лапласа. Проте в основі цих законів лежить принцип далекодії, що допускає можливість миттєвої передачі на будь-яку відстань дії одного тіла на інше і, тим самим, що виключає існування будь-яких матеріальних посередників між зарядами, магнітами і струмами, що взаємодіють.

Слід зазначити, що багато вчених зі скепсисом ставилися до принципу, за яким тіла якимось загадковим чином можуть діяти там, де їх немає. Навіть Ньютон, який першим використовував цей принцип під час виведення закону всесвітнього тяжіння, вважав, що між взаємодіючими тілами може існувати якась субстанція. Але будувати гіпотези про неї вчений не побажав, віддаючи перевагу розробці математичних теорій законів, що спираються на твердо встановлені факти. Аналогічним чином чинили і послідовники Ньютона. За словами Максвелла, вони буквально «вимели з фізики» всілякі невидимі атмосфери та витікання, якими у XVIII столітті оточували магніти та заряди прихильники концепції близькодії. Проте у фізиці ХІХ століття поступово починає відроджуватися інтерес до, здавалося б, назавжди забутим ідеям.

Однією з найважливіших передумов цього відродження стали проблеми, що виникали при спробах пояснення нових явищ - насамперед явищ електромагнетизму - на основі принципу далекодії. Ці пояснення ставали дедалі штучнішими. Так, у 1845 році німецький фізик Вільгельм Вебер (1804–1890) узагальнив закон Кулона, ввівши до нього члени, що визначають залежність сили взаємодії електричних зарядів від їхніх відносних швидкостей та прискорень. Фізичний зміст такої залежності був незрозумілий, а веберівські добавки до закону Кулона явно мали характер гіпотези, введеної, щоб пояснити явища електромагнітної індукції.

У ХІХ століття фізики дедалі більше усвідомлювали, що з вивченні явищ електрики і магнетизму експеримент і теорія починають говорити різними мовами. В принципі, вчені були готові погодитися з ідеєю про існування субстанції, яка передає взаємодію між зарядами та струмами з кінцевою швидкістю, проте прийняти ідею про фізичну реальність поля вони не могли. Насамперед через внутрішню суперечливість цієї ідеї. Справа в тому, що у фізиці Ньютона сила вводиться як причина прискорення матеріальної точки. Її (сили) величина дорівнює, як відомо, добутку маси цієї точки на прискорення. Тим самим, сила як фізична величина визначається в точці та в момент її дії. «Сам Ньютон нагадує нам, – писав Максвелл, – що сила існує лише доти, доки вона діє; її дія може зберегтися, але сама сила як така по суті явище минуще».

Намагаючись розглядати поле не як зручну ілюстрацію характеру розподілу сил у просторі, бо як фізичний об'єкт, вчені входили у суперечність із тим вихідним розумінням сили, на основі якого цей об'єкт був побудований. У кожній своїй точці поле визначається величиною та напрямом сили, що діє на пробне тіло (заряд, магнітний полюс, виток із струмом). По суті, поле «складається» тільки з сил, але сила в кожній точці розраховується на основі законів, згідно з якими говорити про поле як фізичний стан або процес безглуздо. Поле, яке розглядається як реальність, означало б реальність сил, що існують поза всякою дією, що повністю суперечило вихідному визначенню сили. Максвелл писав, що у випадках, коли ми говоримо про «збереження сили» тощо, краще було б користуватися терміном «енергія». Це, безперечно, правильно, але енергією чого є енергія поля? На той час, коли Максвелл писав наведені вище рядки, він знав, що щільність енергії, наприклад, електричного поля пропорційна квадрату напруженості цього поля, т. е. знов-таки сили, розподіленої у просторі.

З ньютонівським розумінням сили нерозривно пов'язана і концепція миттєвої далекодії. Адже якщо одне тіло діє на інше, віддалене, не миттєво (по суті, знищуючи відстань між ними), то нам доведеться розглядати силу, що переміщається в просторі і вирішувати питання про те, яка «частина» сили викликає прискорення, що спостерігається, і який сенс тоді має поняття "сила". Або ми повинні припустити, що рух сили (або поля) відбувається якимось особливим чином, що не укладається в рамки ньютонівської механіки.

У 1920 року у статті «Ефір і теорія відносності» Альберт Ейнштейн (1879–1955) писав, що, говорячи про електромагнітному полі як реальності, ми повинні допустити існування особливого фізичного об'єкта, який принципово не можна уявити частинок, поведінка кожної з яких піддається вивченню у часі. Пізніше Ейнштейн охарактеризував створення теорії електромагнітного поля як найбільший з часів Ньютона переворот у наших поглядах на структуру фізичної реальності. Завдяки цьому перевороту, до фізики поряд з уявленнями про взаємодію матеріальних точок увійшли уявлення про поля, як ні до чого іншого не зведені сутності.

Але як виявилося можливою ця зміна поглядів на реальність? Як фізиці вдалося вийти за свої межі та «побачити» те, що для неї раніше як реальність просто не існувало?

Винятково важливу роль у підготовці цього перевороту відіграли багаторічні експерименти Фарадея із силовими лініями. Завдяки Фарадею, ці добре відомі фізикам лінії перетворилися із способу зображення розподілу у просторі електричних і магнітних сил на своєрідний «місток», рухаючись яким вдалося проникнути у світ, що є «за силою», у світ, у якому сили ставали проявами властивостей полів. Зрозуміло, що таке перетворення зажадало таланту особливого роду, таланту, який мав Майкл Фарадей.

Великий Експериментатор

Майкл Фарадей народився 22 вересня 1791 року в сім'ї лондонського коваля, яка через брак коштів не змогла дати своїм дітям освіти. Майкл - третя дитина в сім'ї - не закінчив і початкової школи і в 12 років був відданий учнем у палітурну майстерню. Там він отримав можливість читати безліч книг, у тому числі й науково-популярних, заповнюючи прогалини своєї освіти. Незабаром Фарадей почав відвідувати публічні лекції, які регулярно влаштовували у Лондоні поширення знань серед широких верств населення.

У 1812 році один із членів Лондонського Королівського товариства, що регулярно користувався послугами палітурної майстерні, запросив Фарадея послухати лекції відомого фізика та хіміка Гемфрі Деві (1778–1829). Цей момент став у житті Фарадея переломним. Юнак остаточно захопився наукою, а оскільки закінчувався термін його навчання в майстерні, Фарадей ризикнув написати Деві про своє бажання зайнятися дослідженнями, додавши до листа ретельно переплетені конспекти лекцій вченого. Деві, який сам був сином бідного різьбяра по дереву, не тільки відповів на листа Фарадея, але й запропонував йому місце асистента в Лондонському Королівському інституті. Так почалася наукова діяльність Фарадея, що тривала майже до його смерті, що настала 25 серпня 1867 року.

Історія фізики знає чимало визначних експериментаторів, але, мабуть, лише Фарадея називали Експериментатором з великої літери. І справа не тільки в його колосальних досягненнях, серед яких відкриття законів електролізу та явищ електромагнітної індукції, дослідження властивостей діелектриків та магнетиків та багато іншого. Нерідко важливі відкриття вдавалося зробити більш-менш випадково. Про Фарадею сказати таке неможливо. Його дослідження завжди відрізнялися разючою планомірністю та цілеспрямованістю. Так, у 1821 році Фарадей записав у робочому щоденнику, що починає пошуки зв'язку магнетизму з електрикою та оптикою. Перший зв'язок він виявив через 10 років (відкриття електромагнітної індукції), а другу - через 23 роки (відкриття обертання площини поляризації світла в магнітному полі).

У «Експериментальних дослідженнях з електрики» Фарадея є близько 3500 параграфів, багато з яких містять описи виконаних ним дослідів. І це тільки те, що Фарадей вважав за потрібне опублікувати. У багатотомних «Щоденниках» Фарадея, які він вів з 1821 року, описано близько 10 тисяч дослідів, причому багато хто з них вчений поставив без допомоги. Цікаво, що 1991 року, коли науковий світ відзначав 200-річчя від дня народження Фарадея, англійські історики фізики вирішили повторити деякі з його найзнаменитіших досвідів. Але навіть на просте відтворення кожного з таких досвідів колективу сучасних фахівців знадобилося не менше дня роботи.

Говорячи про заслуги Фарадея, можна сказати, що його головним досягненням стало перетворення експериментальної фізики на самостійну галузь досліджень, результати яких нерідко можуть на багато років випереджати розвиток теорії. Фарадей вважав вкрай непродуктивним прагнення багатьох учених якнайшвидше переходити від отриманих в експериментах даних до їхнього теоретичного узагальнення. p align="justify"> Більш плідним Фарадею представлялося збереження тривалого зв'язку з досліджуваними явищами, щоб мати можливість детально проаналізувати всі їх особливості, незалежно від того, відповідають ці особливості прийнятим теоріям чи ні.

Цей підхід до аналізу дослідних даних Фарадей поширив і на добре відомі досліди з вибудовування залізної тирси вздовж силових ліній магнітного поля. Безумовно, вчений чудово знав, що візерунки, які утворюють залізну тирсу, легко можна пояснити на основі принципу далекодії. Тим не менш, Фарадей вважав, що в даному випадку експериментатори повинні виходити не з вигаданих теоретиками концепцій, а з явищ, що свідчать, на його думку, про існування в просторі, що оточує магніти і струми, які мають готовність до дії станів. Інакше кажучи, силові лінії, на думку Фарадея, вказували те що, що сила повинна мислитися як як дію (на матеріальну точку), а й як здатність до дії.

Важливо підкреслити, що, слідуючи своїй методиці, Фарадей не намагався висувати будь-які гіпотези про природу цієї здатності до дії, воліючи поступово накопичувати досвід під час роботи з силовими лініями. Початок цієї роботи було покладено у його дослідженнях явищ електромагнітної індукції.

Відкриття, що тривало

Багато підручниках і довідниках можна прочитати у тому, що 29 серпня 1831 року Фарадей відкрив явище електромагнітної індукції. Історикам науки добре відомо, що датування відкриттів - складна річ і часто дуже заплутана. Не виняток і відкриття електромагнітної індукції. З «Щоденників» Фарадея відомо, що це явище він спостерігав ще 1822 року під час дослідів із двома провідними контурами, одягненими на сердечник із м'якого заліза. Перший контур був підключений до джерела струму, а другий - до гальванометр, який зафіксував виникнення короткочасних струмів при включенні або відключенні струму в першому контурі. Пізніше з'ясувалося, що подібні явища спостерігали й інші вчені, але, як і спочатку Фарадей, визнали їх похибкою експерименту.

Справа в тому, що в пошуках явищ породження електрики магнетизмом вчені були націлені на виявлення стійких ефектів, подібних, наприклад, до відкритого Ерстедом в 1818 році явища магнітної дії струму. Від цієї загальної «сліпоти» Фарадея врятували дві обставини. По-перше, пильна увага до будь-яких явищ природи. У своїх статтях Фарадей повідомляв як про вдалі, так і про невдалі експерименти, вважаючи, що невдалий (який не знайшов шуканий ефект), але осмислено поставлений досвід теж містить якусь інформацію про закони природи. По-друге, незадовго до відкриття Фарадей багато експериментував із розрядами конденсаторів, що, поза сумнівом, загострило його увагу до короткочасних ефектів. Регулярно переглядаючи свої щоденники (для Фарадея це було постійною складовою досліджень), вчений, зважаючи на все, по-новому глянув на досліди 1822 року і, відтворивши їх, усвідомив, що має справу не з перешкодами, а з явищем, що шукається. Датою цього усвідомлення і стало 29 серпня 1831 року.

Далі почалися інтенсивні дослідження, у ході яких Фарадей відкрив та описав основні явища електромагнітної індукції, включаючи виникнення індукційних струмів при відносному русі провідників та магнітів. На підставі цих досліджень Фарадей дійшов висновку, що вирішальною умовою виникнення індукційних струмів є саме перетинпровідником ліній магнітної сили, а не перехід в області більших чи менших сил. При цьому, наприклад, виникнення струму в одному провіднику при включенні струму в іншому, розташованому поруч, Фарадей теж пояснював як результат перетину провідником силових ліній: «магнітні криві як би рухаються (якщо можна так висловитися) поперек проводу, що індукується, починаючи з моменту, коли вони починають розвиватися, і до моменту, коли магнітна сила струму досягне найбільшого значення; вони хіба що поширюються убік від дроту і, отже, опиняються стосовно нерухомого дроту у тому становищі, як він рухався у протилежному напрямі впоперек них».

Звернімо увагу на те, скільки разів у наведеному уривку Фарадей використовує слова «як би», а також на те, що в нього поки що немає звичного нам кількісного формулювання закону електромагнітної індукції: сила струму в контурі, що проводить, пропорційна швидкості зміни числа магнітних силових ліній, що проходять через цей контур. Близька до цього формулювання з'являється у Фарадея лише у 1851 році, причому вона відноситься лише до випадку руху провідника у статичному магнітному полі. По Фарадею, якщо провідник переміщається в такому полі з постійною швидкістю, то сила електричного струму, що виникає в ньому, пропорційна цій швидкості, а кількість електрики, що приводиться в рух, пропорційно числу магнітних полів, що перетинаються провідником силових ліній.

Обережність Фарадея при формулюванні закону електромагнітної індукції обумовлена, насамперед, тим, що коректно користуватися поняттям силової лінії він міг лише стосовно статичним полям. У разі змінних полів це поняття набувало метафоричного характеру, і безперервні застереження «як би», коли йдеться про рухові силові лінії, показують, що Фарадей це чудово розумів. Він також не міг не зважати на критику тих учених, які вказували йому на те, що силова лінія - це, строго кажучи, геометричний об'єкт, говорити про рух якого просто безглуздо. Крім того, у дослідах ми маємо справу із зарядженими тілами, провідниками зі струмом тощо, а не з абстракціями на кшталт силових ліній. Тому Фарадей повинен був показати, що при вивченні хоча б деяких класів явищ не можна обмежитися розглядом провідників зі струмом і не враховувати навколишній простір. Так, у роботі, присвяченій дослідженням явищ самоіндукції, жодного разу не згадавши силові лінії, Фарадей вибудовує розповідь про виконані ним експерименти таким чином, що читач поступово сам приходить до висновку про те, що справжня причина явищ, що спостерігаються, - не провідники зі струмом, а щось , що знаходиться в навколишньому просторі.

Поле як передчуття. Дослідження явищ самоіндукції

У 1834 році Фарадей опублікував дев'ятьма частина «Експериментальних досліджень», яка називалася «Про індуктивний вплив електричного струму на самого себе та про індуктивну дію струмів взагалі». У цій роботі Фарадей досліджував явища самоіндукції, відкриті в 1832 американським фізиком Джозефом Генрі (1797-1878), і показав, що вони представляють окремий випадок вивчених ним раніше явищ електромагнітної індукції.

Свою роботу Фарадей починає з опису ряду явищ, що полягають у тому, що при розмиканні електричного ланцюга, що містить довгі провідники або обмотку електромагніту, у точці розриву контакту виникає іскра або відчувається удар струмом, якщо контакт роз'єднують руками. У той же час, Фарадей вказує, якщо провідник короткий, то ніякими хитрощами отримати іскру або електричний удар не вдається. Тим самим було з'ясувалося, що виникнення іскри (або удару) залежить не стільки від сили струму, що протікав по провіднику до розриву контакту, скільки від довжини та конфігурації цього провідника. Тому Фарадей насамперед прагне показати, що, хоча вихідною причиною іскри є струм (якщо в ланцюзі його не було взагалі, то ніякої іскри, природно, не буде), сила струму вирішального значення не має. Для цього Фарадей описує послідовність експериментів, у яких довжина провідника спочатку збільшується, що призводить до посилення іскри, незважаючи на послаблення струму в ланцюзі через збільшення опору. Потім цей провідник перекручують так, щоб струм протікав тільки через невелику частину. Сила струму у своїй різко зростає, але іскра при розмиканні ланцюга зникає. Таким чином, ні провідник сам собою, ні сила струму у ньому що неспроможні розглядатися як причина іскри, величина якої, як з'ясовується, залежить тільки від довжини провідника, а й його конфігурації. Так, при згортанні провідника в спіраль, а також при введенні в цю спіраль залізного осердя величина іскри також зростає.

У продовження вивчення цих явищ Фарадей підключив паралельно до місця розмикання контакту допоміжний короткий провідник, опір якого значно більше, ніж у основного провідника, але менше, ніж у іскрового проміжку або тіла людини, що розмикає контакт. В результаті іскра при розмиканні контакту зникла, а у допоміжному провіднику виник сильний короткочасний струм (Фарадей називає його екстратоком), напрям якого виявилося протилежним напрямку струму, який протікав би через нього від джерела. «Ці досліди, - пише Фарадей, - встановлюють істотну різницю між первинним, чи збуджуючим, струмом і екстратоком щодо кількості, інтенсивності і навіть напрями; вони привели мене до висновку, що екстраток тотожний з описаним мною раніше індукованим струмом».

Висунувши ідею про зв'язок явищ, що вивчаються, з явищами електромагнітної індукції, Фарадей далі поставив ряд дотепних експериментів, що підтверджують цю ідею. В одному з таких експериментів поряд зі спіраллю, підключеною до джерела струму, була інша спіраль, розімкнена. При відключенні джерела струму перша спіраль давала сильну іскру. Однак якщо кінці іншої спіралі замикалися, іскра практично зникала, а в другій спіралі виникав короткочасний струм, напрямок якого збігався з напрямком струму в першій спіралі, якщо розмикали ланцюг, і було протилежно йому, якщо ланцюг замикали.

Встановивши зв'язок двох класів явищ, Фарадей зміг легко пояснити виконані раніше досліди, а саме посилення іскри при подовженні провідника, згортанні його в спіраль, введенні в неї залізного сердечника і т. д.: «Якщо спостерігати індуктивну дію дроту завдовжки один фут на розташований поруч провід довжиною також у один фут, воно виявляється дуже слабким; але якщо той самий струм пропустити через провід довжиною в п'ятдесят футів, то він індукуватиме в сусідньому п'ятдесятифутовому дроті в момент замикання або розмикання контакту значно сильніший струм, начебто кожен зайвий фут дроту вносить щось у сумарну дію; за аналогією ми укладаємо, що таке саме явище повинно мати місце і тоді, коли сполучний провідник служить одночасно провідником, у якому утворюється індукований струм». Тому робить висновок Фарадей збільшення довжини провідника, згортання його в спіраль і введення в неї сердечника посилює іскру. До дії одного витка спіралі на інший додається дія сердечника, що розмагнічується. При цьому сукупність таких дій може компенсувати один одного. Наприклад, якщо скласти вдвічі довгий ізольований провід, через протилежність індуктивних дій двох його половин іскра зникне, хоча у розпрямленому стані цей провід дає сильну іскру. До суттєвого послаблення іскри приводила і заміна сердечника із заліза на сердечник із сталі, яка розмагнічується дуже повільно.

Отже, проводячи читача через детальні описи сукупностей виконаних експериментів, Фарадей, не кажучи ні слова про поле, формував у нього, читача, уявлення про те, що вирішальна роль у явищах, що вивчаються, належить не провідникам зі струмом, а створюваному ними в навколишньому просторі якому- станом намагніченості, точніше - швидкості зміни цього стану. Однак питання про те, чи існує цей стан реально і чи він може бути предметом експериментальних досліджень, залишався відкритим.

Проблема фізичної реальності силових ліній

Істотний крок у доказі реальності силових ліній Фарадею вдалося зробити в 1851, коли він прийшов до ідеї узагальнення поняття силової лінії. «Магнітну силову лінію, - писав Фарадей, - можна визначити як лінію, яку описує невелика магнітна стрілка, коли її переміщають у той чи інший бік у напрямку її довжини, отже стрілка постійно залишається дотичної до руху; або, інакше, це та лінія, вздовж якої можна в будь-який бік переміщати поперечний провід і в останньому не з'явиться жодного прагнення виникнення якогось струму, тим часом як при переміщенні його в будь-якому іншому напрямку таке прагнення існує».

Силова лінія, таким чином, визначалася Фарадеєм на основі двох різних законів (і розуміння) дії магнітної сили: її механічної дії на магнітну стрілку та її здатності (відповідно до закону електромагнітної індукції) породжувати електричну силу. Це подвійне визначення силової лінії хіба що «матеріалізувало» її, надавало їй сенс особливих, експериментально виявлених напрямів у просторі. Тому Фарадей назвав такі силові лінії «фізичними», вважаючи, що тепер зможе остаточно довести їхню реальність. Провідник у такому подвійному визначенні можна було уявити замкненим і ковзаючим вздовж силових ліній так, щоб постійно деформуючись, він не перетинав ліній. Цей провідник виділив би деяке умовне «кількість» ліній, які зберігаються за її «згущення» чи «розрідженні». Таке ковзання провідника в полі магнітних сил без виникнення в ньому електричного струму могло б розглядатися як експериментальний доказ збереження кількості силових ліній при їхньому «поширенні», наприклад, з полюса магніту, і тим самим як доказ реальності цих ліній.

Безперечно, реальний провідник практично неможливо переміщати так, щоб він не перетинав силові лінії. Тому гіпотезу про збереження їхньої кількості Фарадей доводив інакше. Нехай магніт із полюсом N та провідник abcdрозташовані так, що можуть обертатися по відношенню один до одного навколо осі ad(Рис. 1; малюнок виконаний автором статті на основі малюнків Фарадея). При цьому частина провідника adпроходить через отвір у магніті та має вільний контакт у точці d. Вільний контакт зроблено і в точці c, так що ділянка bcможе обертатися навколо магніту, не розриваючи електричного ланцюга, підключеного в точках aі b(теж за допомогою ковзних контактів) до гальванометра. Провідник bcпри повному повороті навколо осі adперетинає всі силові лінії, що виходять із полюса магніту N. Нехай тепер провідник обертається з постійною швидкістю. Тоді, порівнюючи показання гальванометра при різних положеннях провідника, що обертається, наприклад у положенні abcdі у положенні ab"c"dКоли провідник за повний оборот знову перетинає всі силові лінії, але вже в місцях їх більшої розрідженості, можна виявити, що показання гальванометра однакові. На думку Фарадея, це свідчить про збереження деякої умовної кількості силових ліній, яким можна охарактеризувати північний полюс магніту (що більше це «кількість», тим сильніший магніт).

Обертаючи у своїй установці (рис. 2; малюнок Фарадея) не провідник, а магніт, Фарадей приходить до висновку про збереження кількості силових ліній у внутрішній області магніту. При цьому в основі його міркувань лежить припущення про те, що силові лінії не захоплюються магнітом, що обертається. Ці лінії залишаються "на місці", а магніт обертається серед них. У цьому випадку струм за величиною виходить таким самим, як при обертанні зовнішнього провідника. Фарадей пояснює цей результат тим, що хоча зовнішня частина провідника не перетинає ліній, його внутрішня частина ( cd), що обертається разом з магнітом, перетинає всі лінії, що проходять усередині магніту. Якщо ж зовнішню частину провідника закріпити і обертати разом із магнітом, то струм не виникає. Це також можна пояснити. Дійсно, внутрішня та зовнішня частини провідника перетинають одну й ту саму кількість силових ліній, спрямованих в одному напрямку, тому струми, що індукуються в обох частинах провідника, компенсують один одного.

З експериментів випливало, що всередині магніту силові лінії йдуть не від північного полюса до південного, а навпаки, утворюючи із зовнішніми силовими лініями замкнуті криві, що дозволило Фарадею сформулювати закон збереження кількості магнітних силових ліній у зовнішньому та внутрішньому просторах постійного магніту: «Цим сил, яке виявляється за допомогою провідника, що рухається, магніт в точності схожий на електромагнітну котушку як по тому, що силові лінії протікають у вигляді замкнутих кіл, так і по рівності їх суми всередині і зовні». Тим самим, поняття «кількість силових ліній» отримувало права громадянства, завдяки чому формулювання закону пропорційності електрорушійної сили індукції кількості силових ліній, що перетинаються провідником в одиницю часу, набувало фізичного змісту.

Проте Фарадей визнавав, що отримані ним результати є остаточним доказом реальності силових ліній. Для такого доказу, писав він, треба «встановити ставлення силових ліній до часу», тобто показати, що ці лінії можуть переміщатися у просторі з кінцевою швидкістю і, отже, можуть бути виявлені фізичними методами.

Важливо наголосити, що проблема «фізичних силових ліній» не мала для Фарадея нічого спільного зі спробами безпосереднього виявлення звичайних силових ліній. З часу відкриття електромагнітної індукції Фарадей вірив, що і звичайні силові лінії, і закони електромагнетизму – це прояви якихось особливих властивостей матерії, її особливого стану, який назвав науковець електротонічним. При цьому питання про сутність цього стану та його зв'язки з відомими формами матерії було, вважав Фарадей, відкритим: «Який цей стан і від чого він залежить, ми зараз не можемо сказати. Можливо, воно зумовлене ефіром, подібно до світлового променя... Можливо, це - стан напруги, або стан коливання, або ще якийсь стан, аналогічний електричному струму, з яким так тісно пов'язані магнітні сили. Чи потрібна для підтримки цього стану присутність матерії, залежить від того, що розуміти під словом «матерія». Якщо поняття матерії обмежити вагомими чи тяжкіми речовинами, тоді присутність матерії так само мало суттєво для фізичних ліній магнітної сили, як для променів світла та теплоти. Але якщо, припускаючи ефір, ми приймемо, що це рід матерії, тоді силові лінії можуть залежати від будь-яких її дій».

Така пильна увага, яку Фарадей приділяв силовим лініям, була обумовлена ​​насамперед тим, що він бачив у них місток, що веде до якогось абсолютно нового світу. Однак пройти цим містком було важко навіть такому геніальному експериментатору, як Фарадей. Власне, це завдання взагалі не допускало суто експериментального рішення. Однак у простір між силовими лініями можна було спробувати проникнути математично. Саме це й зробив Максвелл. Його знамениті рівняння стали тим інструментом, який дозволив проникнути в неіснуючі проміжки між силовими лініями Фарадея і, в результаті, знайти там нову фізичну реальність. Але це вже інша історія – історія про Великий Теоретик.

Мається на увазі книга Р. Фейнмана, Р. Лейтона та М. Сендса «Фейнманівські лекції з фізики» (М.: Світ, 1967) ( Прим. ред.)
У російському перекладі перший том цієї книги вийшов 1947 року, другий - 1951, а третій - 1959 року у серії «Класики науки» (М.: Видавництво АН СРСР). ( Прим. ред.)
В 1892 Вільям Томсон був удостоєний дворянського титулу «лорд Кельвін» за фундаментальні роботи в різних областях фізики, зокрема з прокладання трансатлантичного кабелю, що зв'язав Англію і США.

Фарадей Майкл
(22 вересня 1791 р. – 25 серпня 1867 р.)
Видатний англійський фізик, з ім'ям якого пов'язаний останній етап класичної фізики. Він ставився до вчених нового типу, які використовують, хоч і стихійно, ідею загального зв'язку явищ. Майкл народився в сім'ї лондонського коваля, в якій ледве зводили кінці з кінцями, та й завдяки працьовитості і згуртованості і батьків, і дітей. Освіта його була найпересічнішою, у школі він збагнув лише початкові навички читання, письма та арифметики.
Шкільне навчання Майкла закінчилося несподіваним чином. Він не міг вимовляти звуку "р" і замість нього говорив "в". Якось вчителька, виведена з себе вимовою хлопчика, дала старшому братові Майкла дрібну монету, щоб він купив ціпок і бив Майкла, поки той не навчиться правильно вимовляти «р». Брати розповіли про все матері, і вона, обурившись, забрала дітей назавжди зі школи.
З цього часу 13-річний Майкл потрапляє на навчання до власника книжкової крамниці та палітурної майстерні, де спочатку працював рознощиком книг і газет, а потім досконало опанував палітурну майстерність. Тут він багато і жадібно читав, поповнюючи свої знання самоосвітою. Особливий інтерес у нього викликають питання хімії та електрики. Вдома він влаштував скромну лабораторію, де відтворював досліди, описані у книгах та журналах.
Одного разу член Лондонського Королівського товариства Денс, що зайшов у книжкову крамницю, застав Майкла за вивченням серйозного наукового журналу «Хімічний огляд» і був вкрай здивований цим. Він відразу запропонував хлопчику прослухати цикл лекцій відомого вже у всій Європі хіміка Х.Деві. І це вирішило долю Фарадея.
Слухаючи публічні лекції Деві, він не тільки ретельно законспектував їх, а й акуратно переплів, а потім відправив їх самому Деві з проханням надати йому можливість працювати в лабораторії. Деві спочатку відмовляє Фарадею через відсутність вільних місць і попереджає його, що «наука - особа черства, і у грошовому відношенні лише скупо винагороджує тих, хто присвячує себе служінню їй». Однак незабаром адміністратор інституту повідомив Деві про місце, що звільнилося в лабораторії, запропонувавши: «Нехай він миє посуд. Якщо він щось стоїть, то почне працювати. Якщо відмовиться, значить, нікуди годиться». Фарадей не відмовився.
Іноді кажуть: "Не було щастя, та нещастя допомогло". Фарадею справді допоміг нещасний випадок – вибухом колби в лабораторії було пошкоджено очі Деві, і він не міг ні читати, ні писати. Пам'ятаючи, що Фарадея має красивий почерк і незламне бажання читати все нове, Деві зробив його своїм секретарем і лаборантом. Таке становище дозволило Фарадею розпочати займатися наукою. Пізніше, коли Деві запитають про найголовніше наукове досягнення, він відповість: «Найголовнішим моїм відкриттям було відкриття Фарадея».
У 1813 році Деві бере з собою Фарадея як асистента в тривалу поїздку Європою, де він повинен був ставити досліди на лекціях Деві, в чому він явно досяг успіху і чим звернув на себе увагу видатних вчених Європи. Тут він знайомиться з Ампером, Гей-Люссаком, Вольтою, вивчає французьку та німецьку мови і формується як вчений.
Його перші публікації присвячені питанням хімії. Але відкриття Ерстедом магнітної дії струму повністю захопило Фарадея новими ідеями. Основна з них була сформульована в 1821: якщо за рахунок електрики створюється магнетизм, то має бути вірним і зворотне судження. Тому у своєму щоденнику Фарадей записує завдання: «Перетворити магнетизм на електрику». Після цього він постійно носить у кишені магніт і шматок дроту, з метою нагадування йому про поставлене завдання. Близько десяти років пішло на вирішення цього завдання, і ось наполеглива праця Фарадея винагороджується. 29 серпня 1831 року проведений досвід дав позитивний результат.
При замиканні та розмиканні ланцюга в одній із котушок стрілка гальванометра, включеного до ланцюга іншої котушки, відхилялася. Вказану дату слід вважати днем ​​відкриття одного з найважливіших фізичних явищ електромагнітної індукції. Це відкриття приносить Фарадею світову популярність, хоча на той час (з 1824 року) він уже був членом Лондонського Королівського товариства і працював таким протягом майже сорока років.
 Перелік наукових відкриттів його значний:

• відкриття зрідження газів;
• відкриття обертання провідника зі струмом навколо магніту, що стало прообразом електродвигуна;
• відкриття явища електромагнітної індукції та самоіндукції, що дозволило йому створити першу діючу модель уніполярної динамо-машини;
• встановлення законів електролізу та висування ідеї про атомарність електрики;
• створення теорії поляризації діелектриків та введення поняття діелектричної проникності;
• відкриття діа-і парамагнетизму;
• дослідження провідності газів;
• відкриття обертання площини поляризації світла під впливом магнетизму;
• створення основ вчення про поле;
• винахід вольтметра;
• висування ідеї про єдність та перетворення сил природи (енергії), що підводило до відкриття закону збереження та перетворення енергії;
• експериментальне підтвердження закону збереження електричного заряду.

Крім перерахованих фундаментальних відкриттів слід відзначити досягнення Фарадея у галузі розвитку фізичної термінології. Терміни: електроліт, електроліз, анод, катод, іон, катіон, аніон, електрод, діелектрик, діамагнетизм, електромагнітна індукція, індукційний струм, самоіндукція, екстраток та інші введені у фізику Фарадеєм і назавжди залишаться в ній. Як є і залишається у фізиці назва одиниці виміру ємності - фарада, що отримала назву на ім'я цього великого вченого. Крім фундаментальних досліджень у науці, Фарадей багато займався популяризацією її досягнень. У вихідні дні він читав популярні лекції як для дорослих, так і для дітей, а його книга «Історія свічки» перекладена майже всіма мовами світу.
Підсумувати настільки титанічний працю вченого доречно словами А.Г. Столетова: «Ніколи з часів Галілея світло не бачив стільки разючих і різноманітних відкриттів, що вийшли з однієї голови, і навряд чи скоро побачить іншого Фарадея».
Усьому такому широкому спектру відкриттів судилося з'явитися завдяки природному дару і незвичайному працьовитості цього вченого, який працював по 18-20 годин на добу, а при вивченні електромагнітної індукції навіть спав у лабораторії, не виходячи з неї. У своїх експериментальних дослідженнях Фарадей не щадив себе. Він не звертав уваги на ртуть, що пролилася, широко використовується в його дослідах, і це серйозно вкоротило його життя.
Під час досліджень зрідження газів не обходилося без вибухів скляних приладів. В одному листі Фарадей описує такий випадок сам: «Минулої суботи в мене стався ще один вибух, який знову поранив мені очі... Перший час мої очі були прямо-таки набиті шматочками скла, з них вийняли тринадцять осколків».
Фарадей був, як то кажуть, експериментатором від бога. Для фарадіївської епохи була характерна «реміснича» фаза фізики, коли, за висловом Франкліна, від фізика вимагалося вміння пиляти свердлом і стругати пилкою. Фарадей таким «ремеслом» володів чудово. Всі свої досліди (у тому числі й невдалі) він ретельно записував у особливому щоденнику, де останній його досвід позначений номером 16041(!). Ця цифра свідчить про величезну працездатність вченого. Усього їм опубліковано у пресі 220 робіт, чого вистачило б на багато дисертацій.
На жаль, Фарадей не знав вищої математики, в його щоденниках не було жодної формули, проте це був один з найглибших теоретиків, що віддає перевагу не математичному апарату, а фізичній суті та механізму явища, що вивчається. І все ж ця прогалина в його знаннях завадила йому в підкоренні ще більших висот у науці. Так, розробляючи теорію електромагнітної індукції, Фарадей дійшов ідеї існування електромагнітних хвиль, що він назвав «індукційною хвилею електрики».
Математично обґрунтувати свою ідею він не міг, як не зміг перевірити її експериментально через велику зайнятість та дефіцит часу. Свої спостереження та висновки з них він зафіксував у листі від 12 березня 1832 року та у запечатаному вигляді передав на зберігання до архіву Королівського товариства. Лист було виявлено та розкрито лише у 1938 році, тобто через 106 років. Основні думки цього листа виявилися вражаючими своєю проникливістю: на поширення магнітної взаємодії потрібен час; до поширення електромагнітної індукції можна застосувати теорію коливань; процес поширення її схожий на коливання схвильованої водної поверхні або ж на звукові коливання частинок повітря.
Ідеї, викладені у листі, витримали перевірку часом. На момент розкриття листа електромагнітні хвилі вже були описані теоретично Максвеллом і експериментально виявлені Герцем. Однак, пріоритет у цьому відкритті належить Фарадею. Його турботи про пріоритет цілком зрозумілі, оскільки факти заперечення пріоритетів у науці не рідкісні. Тим більше, що проблемою електромагнетизму в 20-ті роки XIX століття займалося багато вчених різних країн. У історії науки діє закон дозрівання відкритті: настає час, коли відкриття має бути зроблено, воно дозріло. Цей закон цілком застосовний до явища електромагнітної індукції, відкриття якого очікувалося, воно «витало у повітрі».

Так, майже одночасно з Фарадеєм отримати електричний струм у котушці за допомогою магніту намагався швейцарський фізик Колладон. У дослідах він застосовував гальванометр із магнітною стрілкою. Щоб магніт не впливав на стрілку, цей гальванометр містився в сусідній кімнаті і довгими проводами приєднувався до котушки. Колладон всував у котушку магніт, сподіваючись отримати в ній струм, ішов у сусідню кімнату дивитися свідчення гальванометра, який, на його жаль, струму не показував.
Якби у Колладона був помічник, який спостерігав постійно за гальванометром, відкриття їм було б зроблено. Однак цього не сталося. Суворо кажучи, явище електромагнітної індукції виявив раніше Фарадея американський фізик Джозеф Генрі, ім'ям якого названо одиницю індуктивності. Генрі захоплювався дослідами створення електромагнітів і першим з електротехніків почав ізолювати дроти, обмотуючи їх смужками шовку (раніше ізолювали магніт від проводів). Отримання струму в котушках під дією електромагніту із загальним сердечником і спостерігав Генрі, проте він не повідомив ніде про свої спостереження, переслідуючи суто технічні цілі. І тільки після повідомлення Фарадея про відкриття електромагнітної індукції, деякі фізики зрозуміли, що вони спостерігали вже або могли спостерігати це явище. Про це, наприклад, говорили Ампер та Френель.
Ім'я Фарадея стало відоме усьому світу, але він завжди залишався скромною людиною. Через скромність в останні роки життя він двічі відхиляє пропозицію стати президентом королівського товариства – вищої наукової установи Англії. Так само категорично він відмовився від пропозиції про зведення його в лицарське звання, що дає йому ряд прав і почестей, у тому числі право називатися «сером».
Найбільш чудовою його якістю стало те, що він ніколи не працював через гроші, він працював заради науки і тільки для неї. Крім коштів на задоволення найпростіших потреб, Фарадей не мав нічого і помер таким же бідняком, яким почав життя.
До останніх днів життя він залишався людиною найвищої порядності, чесності та доброти. У 70 років Фарадей вирішує залишити інститут, оскільки зауважує ослаблення пам'яті. В одному з листів він пише: «Вже через день я не можу пригадати висновків, до яких прийшов напередодні... Я забуваю, якими літерами зобразити те чи інше слово... Тут провів щасливі роки, але настав час піти через втрату пам'яті та втоми мозку». У такому стані він проводить останні 5 років життя, згасаючи і з року в рік звужуючи коло своєї діяльності. У віці 75 років Фарадея не стало. Перед смертю великий учений висловив бажання, щоб його смерть була відзначена якомога скромніше. Тому на похованні Фарадея були присутні тільки найближчі родичі, а на могильній пам'ятці висічені такі слова: Майкл Фарадей. Народився 22 вересня 1791 року. Помер 25 серпня 1867».
За матеріалами "Біографічного довідника. Фізики від А до Я".

>> Відкриття електромагнітної індукції

Глава 2. ЕЛЕКТРОМАГНІТНА ІНДУКЦІЯ

Досі ми розглядали електричні та магнітні поля, які не змінювалися з часом. Було з'ясовано, що електростатичне поле створюється нерухомими зарядженими частинками, а магнітне поле - що рухаються, тобто електричним струмом. Тепер познайомимося з електричними та магнітними полями, які змінюються з часом.

Найважливіший факт, який вдалося виявити, – це найтісніший взаємозв'язок між електричним та магнітним полями. Виявилося, що магнітне поле, що змінюється в часі, породжує електричне поле, а електричне поле, що змінюється, - магнітне . Без зв'язку між полями різноманітність проявів електромагнітних сил було б настільки великим, яким воно спостерігається насправді. Не існувало б ні радіохвиль, ні світла.

§ 8 ВІДКРИТТЯ ЕЛЕКТРОМАГНІТНОЇ ІНДУКЦІЇ

У 1821 р. М. Фарадей записав у своєму щоденнику: «Перетворити магнетизм на електрику». Через 10 років це завдання було ним вирішено.

Невипадково перший, вирішальний крок у відкритті нових властивостей електромагнітних взаємодій зроблено основоположником поглядів на електромагнітному полі М. Фарадеєм, який був у єдиній природі електричних і магнітних явищ. Завдяки цьому він і зробив відкриття, що увійшло в основу пристрою генераторів усіх електростанції світу, що перетворюють механічну енергію на енергію електричного струму. (Джерела, що працюють на інших принципах: гальванічні елементи, акумулятори тощо, - дають незначну частку електричної енергії, що виробляється.)

Електричний струм, розмірковував М. Фарадей, здатний намагнітити шматок заліза. Чи не може магніт, у свою чергу, спричинити появу електричного струму? Довгий час цей зв'язок виявити не вдавалося. Важко було додуматися до головного, а саме: магніт, що рухається, або магнітне поле, що змінюється в часі, може порушити електричний струм у котушці.

Якісь випадковості могли перешкодити відкриттю, показує наступний факт. Майже одночасно з Фарадеєм отримати електричний струм у котушці за допомогою магніту намагався швейцарський фізик Колладон. У ході роботи він користувався гальванометром, легка магнітна стрілка якого містилася усередині котушки приладу. Щоб магніт не безпосередньо впливав на стрілку, кінці котушки, куди Колладон вводив магніт, сподіваючись отримати в ній струм, були виведені в сусідню кімнату і там приєднані до гальванометра. Вставивши магніт у котушку, Колладон ішов у сусідню кімнату і засмучено переконувався, що гальванометр не показує струму. Варто б йому весь час спостерігати за гальванометром, а когось попросити зайнятися магнітом, чудове відкриття було б зроблено. Але цього не сталося. Магніт, що спочиває щодо котушки, не викликає в ній струму.