Научный подвиг Ньютона электричества

Поразительно, что никто до Ампера не пришел, казалось, к очевидному выводу: если круговой ток аналогичен магниту, то и взаимодействие кольцевых проводников с током должно быть аналогичным взаимодействию магнитов.

Прежде чем рассмотреть работы Ампера с линейными токами, отметим, что он впервые ввел в науку термин «электрический ток» и понятие о направлении электрического тока. Он предложил считать за направление тока направление положительного электричества «от плюса к минусу» во внешней цепи. Он сумел сформулировать и еще одно важное правило – о направлении отклонения магнитной стрелки в зависимости от направления тока в проводнике. Это правило стало известным под названием «правило пловца» и формулировалось следующим образом: «Если мысленно расположиться человеку вдоль проводника с током так, чтобы ток проходил по направлению от ног наблюдателя к голове и чтобы лицо его было обращено к магнитной стрелке, то под влиянием тока северный полюс магнитной стрелки всегда будет отклоняться влево».

Следует отметить, что Ампер был прежде всего теоретиком и экспериментами занимался редко. Но в данном случае он почувствовал необходимость проверки на опыте правильности своих идей, и сам соорудил несколько оригинальных приборов, лишь иногда прибегая к помощи слесаря.

Для исследования линейных токов Ампер создал так называемый «станок Ампера» (см. рисунок). С помощью этого оригинального устройства он мог наблюдать изменения положения подвижного проводника от другого – неподвижного. Он экспериментально доказал, что два «линейных» тока притягивают или отталкивают друг друга в зависимости от того, имеют токи одинаковое направление или различное.

На основании многочисленных экспериментов Ампер сформулировал закон взаимодействия «линейных» токов: «два параллельных и одинаково направленных тока взаимно притягиваются, тогда как два параллельных и противоположно направлные явления Ампер предложил назвать «электрдинамическими» в отличие от известных электростатических явлений. Позднее электродинамика превратилась в один из важнейших разделов физики.

Исследования Ампера заметно отличались от работ некоторых ученых, занимавшихся изучением явлений электромагнетизма, но ограничивавшихся лишь качественными наблюдениями и не пытавшихся выяснить механизм происходящих процессов, а тем более обобщить их.

Ампер же не только дал глубокий анализ наблюдавшихся явлений, но, что очень важно, сумел теоретически обобщить результаты экспериментов и вывести формулу, позволяющую определить силу взаимодействия токов, сделав, как писал один из биографов, «немеркнущий вклад, оставшийся на все времена в сокровищнице науки».

Подобно Кулону, установившему закон взаимодействия электрических зарядов, Ампер, опираясь на принципы Ньютона о взаимодействии масс, уподоблял этим массам два элемента тока, произвольно расположенных в пространстве. При этом Ампер предполагал, что взаимодействие элементов тока происходит по прямой, проходящей через середины этих элементов, и что оно пропорционально длине элементов токов и величине самих токов. Он также установил, что сила взаимодействия между токами зависит от углов между элементами токов и линией, соединяющей их середины. Измерение силы взаимодействия токов было чрезвычайно затруднительным, так как никаких измерительных приборов не существовало.

Другое по технологическим наукам

Системы контроля давления в шинах
Интерес к проблеме контроля давления в шинах в последнее время значительно возрос, и произошло это благодаря тому, что в США вступает в силу требование Национальной администрации по безопасности на транспорте (NHTSA) об обязательном наличии датчиков давления на всех новых автомобилях 2006 модельно ...