|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ВАЖЛИВІ НАУКОВІ ВІДКРИТТЯ
Електродинаміка. Історія та суть наукового відкриття
Довідник / Найважливіші наукові відкриття Одразу після відкриття Ерстеда Фізикам здалося цілком природним пояснити його тим, що при проходженні електричного струму через останній провідник стає магнітом. Таке пояснення було прийнято Араго, воно було ухвалено також і Біо. Останній у 1820 році зробив таке припущення. Коли прямолінійний струм діє на магнітну молекулу, то природа цієї дії та сама, що і для намагніченої стрілки, поміщеної на периферії провідника в певному напрямку, постійному по відношенню до напрямку вольтаїчного струму. Біо та інші фізики, що розділяли його думку, пояснювали електродинамічний вплив взаємодією елементарних магнітів, що виникають під дією струму в кожному провіднику: кожен провідник, яким проходить струм, перетворюється на магнітну трубку. Зовсім інше пояснення запропонував ампер... Але спочатку кілька слів про його біографію. Андре-Марі Ампер (1775-1836) народився в невеликому маєтку Полем'ї, купленому батьком на околицях Ліона. Виняткові здібності Андре виявилися ще ранньому віці. Він ніколи не ходив до школи, але читання та арифметики вивчився дуже швидко. Читав хлопчик усе поспіль, що знаходив у батьківській бібліотеці. Вже у 14 років він прочитав усі двадцять вісім томів французької "Енциклопедії". Особливий інтерес Андре проявляв до фізико-математичних наук. Але саме в цій галузі батьківської бібліотеки явно не вистачало, і Андре почав відвідувати бібліотеку Ліонського коледжу, щоби читати праці великих математиків. У віці 13 років Ампер представив Ліонську академію свої перші роботи з математики. 1789 року почалася Велика французька буржуазна революція. Батька Ампера стратили Він залишився без грошей. Андре довелося думати про засоби для існування, і він вирішив переселитися в Ліон, давати приватні уроки математики доти, доки не вдасться влаштуватися штатним викладачем до якогось навчального закладу. Витрати життя неухильно зростали. Незважаючи на всі старання та економію, коштів, зароблених приватними уроками, не вистачало. Нарешті, 1802 року Ампера запросили викладати фізику та хімію до Центральної школи старовинного провінційного міста Буркан-Бреса, за 60 кілометрів від Ліона. З цього моменту розпочалася його регулярна викладацька діяльність, яка тривала все життя. 4 квітня 1803 Ампер був призначений викладачем математики Ліонського ліцею. Наприкінці 1804 року Ампер залишив Ліон і переїхав до Парижа, де отримав посаду викладача знаменитої Політехнічної школи. В 1807 Ампер був призначений професором Політехнічної школи. 1808 року вчений отримав місце головного інспектора університетів. У період між 1809 та 1814 роками Ампер опублікував кілька цінних робіт з теорії рядів. Час розквіту наукової діяльності Ампера припадає на 1814-1824 роки і пов'язаний, головним чином, з Академією наук, до членів якої він був обраний 28 листопада 1814 за свої заслуги в галузі математики. Практично до 1820 року основні інтереси вченого зосереджувалися на проблемах математики, механіки та хімії. До його досягнень у галузі хімії слід віднести відкриття, незалежно від Авогадро, закону рівності молярних обсягів різних газів Його по праву слід називати законом Авогадро – Ампера. Вчений зробив також першу спробу класифікації хімічних елементів на основі зіставлення їх властивостей. Що ж до математики, саме у цій галузі він досяг результатів, які дали підстави висунути його кандидатуру в Академію з математичного відділення. Ампер завжди розглядав математику як потужний апарат для вирішення різноманітних прикладних завдань фізики та техніки. Питаннями фізики на той час він займався дуже мало: відомі лише дві роботи цього періоду, присвячені оптиці та молекулярно-кінетичній теорії газів. У 1820 датський фізик Г.-Х. Ерстед виявив, що поблизу провідника зі струмом відхиляється магнітна стрілка. Так було відкрито чудову властивість електричного струму – створювати магнітне поле. Ампер докладно досліджував це. Новий погляд на природу магнітних явищ виник у нього внаслідок цілої серії експериментів. Вже наприкінці першого тижня напруженої праці він зробив відкриття не меншої важливості, ніж Ерстед, – відкрив взаємодію струмів. 18 вересня 1820 року він повідомив Паризьку Академію наук про своє відкриття пондеромоторних взаємодій струмів, які він назвав електродинамічних. Точніше кажучи, у цій своїй першій доповіді Ампер назвав ці події "вольтаїчними тяжіннями і відштовхуваннями", але потім став називати їх "тяжіннями і відштовхуваннями електричних струмів". В 1822 він ввів термін - "електродинамічний". Тоді ж він продемонстрував свої перші досліди і уклав їх такими словами: "У зв'язку з цим я звів усі магнітні явища до суто електричних ефектів". На засіданні 25 вересня він розвинув ці ідеї далі, демонструючи досліди, в яких спіралі, що обтікають струмом (соленоїди), взаємодіяли один з одним як магніти. Пояснення Ампера є його видатним внеском у науку: не провідник, яким тече струм, стає магнітом, а, навпаки, магніт є сукупність струмів. Справді, каже Ампер, якщо ми припустимо, що в магніті присутня сукупність кругових струмів, що точаться в площинах, точно перпендикулярних його осі, в тому самому напрямку, то струм, що йде паралельно осі магніту, виявиться спрямованим під кутом до цих кругових струмам, що й викличе електродинамічна взаємодія, що прагне зробити всі струми паралельними та спрямованими в один бік. Якщо прямолінійний провідник закріплений, а магніт рухається, то магніт відхиляється; якщо ж магніт закріплений, а провідник рухливий, то рухається провідник. Як пише у своїй книзі Маріо Льоцці: "Він (Ампер. - Прим. авт.) подумав, що якщо магніт розуміти як систему кругових паралельних струмів, спрямованих в один бік, то спіраль з металевого дроту, по якому проходить струм, повинна поводитися як магніт, тобто повинна приймати певне положення під впливом магнітного поля Землі і мати два полюси Досвід підтвердив припущення щодо поведінки такої спіралі під дією магніту, але не зовсім зрозумілі були результати досвіду, що стосуються поведінки спіралі під дією магнітного поля Землі. Тоді Ампер вирішив взяти для з'ясування цього питання один-єдиний виток провідника зі струмом, виявилося, що виток поводиться точно як магнітний листок. Таким чином, виявилося незрозуміле явище: один-єдиний виток веде себе як магнітна пластина, а спіраль, яку Ампер вважав точно еквівалентної системі магнітних пластинок, поводилася не зовсім як магніт. Намагаючись розібратися, у чому тут справа, Ампер з подивом виявив, що в електродинамічних явищах спіральний провідник поводиться точно як прямолінійний провідник з тими ж кінцями. З цього Ампер уклав, що щодо електродинамічних та електромагнітних процесів елементи струму можна складати і розкладати за правилом паралелограма. Тому елемент струму можна розкласти на дві складові, з яких одна спрямована паралельно до осі, а інша - перпендикулярно. Якщо підсумовувати результати дії різних елементів спіралі, то результуюча виявиться еквівалентною прямолінійному струму, що йде по осі, і системі кругових струмів, розташованих перпендикулярно до осі і спрямованих в один бік. Тому, щоб спіраль, якою проходить струм, поводилася точно як магніт, потрібно компенсувати дію прямолінійного струму. Цього Ампер, як відомо, досяг дуже просто, вигнувши вздовж осі кінці провідника. І все-таки існувало різницю між спіраллю, через яку проходить струм, і магнітом: полюси спіралі перебували лише кінцях, тоді як полюси магніту - у внутрішніх точках. Щоб усунути і це остання відмінність, Ампер залишив свою початкову гіпотезу про струми, прямо перпендикулярні осі магніту, і прийняв, що вони розташовані в площинах, що знаходяться під різними кутами до осі. Нові ідеї Ампера були зрозумілі далеко не всіма вченими. Не погодилися з ними і деякі з його відомих колег. Сучасники розповідали, що після першої доповіді Ампера про взаємодію провідників зі струмом стався цікавий епізод. "Що ж, власне, нового в тому, що ви нам повідомили? - запитав Ампера один з його супротивників. - Само собою зрозуміло, що якщо два струми впливають на магнітну стрілку, то вони роблять дію і один на одного". Ампер не одразу знайшовся, що відповісти на це заперечення. Але на допомогу йому прийшов Араго. Він вийняв з кишені два ключі і сказав: "От кожен з них теж робить дію на стрілку, проте ж вони ніяк не діють один на одного, і тому ваш висновок помилковий. Ампер відкрив, по суті, нове явище, куди більшого значення, ніж відкриття шановного мною професора Ерстеда". Незважаючи на нападки своїх наукових супротивників, Ампер продовжував свої експерименти. Він вирішив знайти закон взаємодії струмів у вигляді суворої математичної формули і знайшов цей закон, який носить тепер його ім'я. Так крок за кроком у роботах Ампера зростала нова наука – електродинаміка, заснована на експериментах та математичній теорії. Усі основні ідеї цієї науки, за висловом Максвелла, по суті, "вийшли з голови цього Ньютона електрики" за два тижні. З 1820 по 1826 Ампер публікує ряд теоретичних і експериментальних робіт з електродинаміки і майже на кожному засіданні фізичного відділення Академії виступає з доповіддю на цю тему. У 1826 році виходить з друку його підсумкова класична праця "Теорія електродинамічних явищ, виведена виключно з досвіду". Ефект взаємодії проводів зі струмом та магнітних полів зараз використовується в електродвигунах, в електричних реле та у багатьох електровимірювальних приладах. Автор: Самін Д.К.
▪ Електромагнітна теорія світла
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Сімнадцятий супутник Юпітера ▪ Розвинути в собі ехолокацію може кожен
▪ розділ сайту Стабілізатори напруги. Добірка статей ▪ стаття Норми розташування житлового будинку та господарських споруд. Поради домашньому майстру ▪ стаття Чому число 40 в російській мові стоїть окремо в ряді чисельних? Детальна відповідь ▪ стаття Базилік камфорний. Легенди, вирощування, способи застосування ▪ стаття Монтаж електропроводки у трубах. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Рекомендуємо цікаві статті розділу 
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page