Малюнок 1
на збереження контакту, дія припинялася, і стрілка незабаром поверталася в своє нормальне положення, знаходячи як би повну байдужість по відношенню до пов'язаній з нею електромагнітної схеми. При розмиканні контакту з батареєю стрільця знову сильно відхилялася, але в напрямі, протилежному тому, яке індуктувалося в першому випадку.
При такій видозміні приладу, коли спіраль В була включена, а гальванометр був приєднаний до одного з трьох дротів А, а два інших були сполучені в одну спіраль, через яку проходив струм від батареї (28), дії виходили подібні ж, але значно більш сильні.
Коли з'єднання з батареєю проводилося в одному певному напрямі, стрілка гальванометра відхилялася в одну сторону; при зворотному напрямі з'єднань відхилення відбувалося в протилежну сторону. Відхилення при розмиканні контакту батареї було завжди протилежне відхиленню, одержуваному при замиканні. Відхилення при замиканні контакту батареї завжди указувало на існування індукованого струму, по напряму протилежного струму батареї; при розмиканні ж контакту відхилення указувало на струм, індукований в напрямі, співпадаючому з напрямом струму батареї. Ні замикання, ні розмикання контакту па стороні В або ж в якому-небудь місці ланцюга гальванометра не надавало ніякої дії на останній. Подальше існування струму від батареї не викликало ніякого відхилення стрілки гальванометра. Оскільки приведені вище результати однакові для всіх цих і подібних їм дослідів із звичайними магнітами, детально що розглядаються далі, немає необхідності знову їх описувати.
Коли я користувався для згаданого вище кільця силою ста пар пластин, поштовх, повідомляється гальванометр при замиканні і розмиканні контакту, був настільки великий, що стрілка починала обертатися і робила чотири або п'ять оборотів, перш ніж тертя повітря і земний магнетизм зводили її рух до простих коливань.
При тому, що підніс до кінців спіралі В деревного вугілля можна було знайти іскорку при замиканні контакту з батареєю в ланцюзі А. Эта іскорка не могла бути викликаний відгалуженням частини струму від батареї через залізо в спіраль В, оскільки при збереженні контакту з батареєю гальванометр проте повертався до свого абсолютно байдужого стану. При розмиканні контакту іскра спостерігалася рідко. Платинове зволікання розжарити цим індукованим струмом не вдавалося; проте є, мабуть, всі підстави думати, що цю дію можна було б отримати при користуванні більш сильним початковим струмом або більш могутньою комбінацією спіралей.
Через спіраль В і гальванометр був пропущений слабий гальванічний струм так, щоб стрілка відхилилася на 30 або 40°; після цього до ланцюга А була приєднана батарея із ста пар пластин; проте по припиненні першої дії стрільця гальванометра поверталася в положення, строго відповідне тому слабому струму, який проходив по ланцюгу самого гальванометра. Це має місце незалежно від того, яким шляхом здійснювати з'єднання з батареєю, і указує, що і в цьому випадку не існує постійного впливу струмів один на одного ні відносно їх величини, ні відносно їх напруги.
Потім був випробуваний інший пристрій, що зв'язує перші досліди по вольто-еллектричної індукції з теперішніми часами. Система спіралей, подібна вищеописаній, була навита на порожнистий картонний циліндр; спіралі складалися з восьми відрізків мідного дроту загальною довжиною в 220 футів; чотири з цих спіралей були сполучені кінці з кінцем, а потім з гальванометром; інші чотири були також сполучені кінець з кінцем, н через них розряджалася батарея із ста пар. За таких умов дія на гальванометр була ледве відчутною, хоча індукований струм володів здатністю, що намагнічує. Проте, коли всередину картонної трубки, оточеної спіралями, вводився циліндр з м'якого заліза, товщиною в семи восьмих дюйма і завдовжки в дванадцять дюймів, індукований струм надавав на гальванометр дуже сильну дію, що супроводиться всіма вищеописаними явищами. Здатність, якої він володів, що намагнічує, була, мабуть, також вище, ніж у відсутність залізного циліндра.
Коли залізний циліндр замінювався таким же точно мідним циліндром, то не виходило ніякої дії крім того, яке мало місце за наявності одних тільки спіралей. Пристрій із залізним циліндром виявився менш сильним, ніж вищеописаний пристрій з кільцем.
Подібні дії були потім отримані за допомогою звичайних магнітів: так, всі елементарні спіралі тільки що описаної порожнистої спіралі були сполучені з гальванометром за допомогою двох мідних дротів завдовжки по п'ять футів кожний; у всередину спіралі, по її осі, був введений циліндр з м'якого заліза; два смугові магніти завдовжки по двадцять чотири дюйми кожний були прикладено один до одного різнойменними полюсами так, що давали подібність магніта у формі підкови; інші два полюси прикладалися до кінців залізного циліндра так, що він тимчасово перетворювався на магніт (мал. 2); при розмиканні магнітних контактів або при зміні їх на зворотні намагнічення залізного циліндра можна було за бажанням припиняти або змінювати на протилежне.
Малюнок 2
У момент утворення магнітного контакту стрілка відхилялася; при тривалому контакті стрільця ставала байдужою і поверталася в своє первинне положення; при порушенні контакту вона знову відхилялася, але в напрямі, протилежному першому; а потім знову ставала байдужою. При обігу магнітних контактів відхилення стрілки також зверталися.
При утворенні магнітного контакту відхилення стрілки було таке, що указувало на струм електрики, індуктованний в напрямі, зворотному тому, яке здатний утворити магніт тієї ж полярності, якої виходив насправді при зіткненні із смуговими магнітами. Так, коли полюс з міткою * і полюс без мітки були розташовані, як зображено на мал. 3, тік в спіралі проходив у вказаному на малюнку напрямі, де Р є кінець дроту, що йде до позитивного полюса батареї, тобто той кінець, до якого звернені цинкові пластини, а N -- негативний дріт. Такий струм намагнітив би циліндр в протилежному напрямі в порівнянні з магнітом, який утворюється при зіткненні з полюсами А і В; а такий струм направлений протилежно струмам, які, згідно прекрасної теорії Ампера, утворюють такий магніт, який зображений на малюнку.
Малюнок 3
Проте, оскільки можна було б припустити, що у всіх попередніх дослідах, описаних в цьому розділі, миттєвий індукований струм збуджувався завдяки деякій особливій дії, що мала місце під час утворення магніта, а не завдяки самому факту його наближення, то провадив наступний дослід. Всі тотожні кінці складової порожнистої спіралі були сполучені разом мідним дротом, і утворені таким чином два головні висновки були пов'язано з гальванометром. Циліндр з м'якого заліза був замінений циліндровим магнітом в три четверті дюйма діаметром і у вісім з половиною дюймів завдовжки. Один кінець цього магніта був введений всередину спіралі по її осі (мал. 4), а потім, після того, як стрілка гальванометра заспокоїлася, магніт швидко всував всередину спіралі; стрілка негайно відхилялася в такому напрямі, неначебто магніт був утворений за допомогою одного з двох попередніх процесів. При залишенні магніта усередині стрільця поверталася в своє первинне положення, а при витягуванні його відхилялася в протилежному напрямі. Дії ці не були особливо сильні; проте, всуваючи і висуваючи магніт так, щоб кожний подальший поштовх додавався до проведених вже раніше, вдавалося повідомити стрілку коливання розмахом в 180° і більш.
Малюнок 4
Всі спроби отримати за допомогою індукованих струмів електрики хімічні дії виявилися невдалими, хоча були вжиті не тільки всіх описані вище заходів обережності, але і всяких інші, які тільки можна було уявити. Не виходило ніякого відчуття. на мову; рівним чином не виявлялося судорожного скорочення кінцівок жаби. Не вдавалося також розжарити ні деревне вугілля, ні тонкий дріт. Але при повторенні на дозвіллі дослідів в Королівському інституті з облямованим магнітним залізняком, належить проф. Даніелю (він був здатний підняти близько тридцяти фунтів), спостерігалися сильні скорочення м'язів жаби при кожному замиканні магнітного контакту. Спочатку не вдавалося викликати скорочень при розриві магнітного контакту; проте, припустивши, що відсутність дії обумовлена порівняльною повільністю роз'єднання, я став проводити це останнє ударом, і тоді жаба здригалася вельми сильно. Чим більш миттєво відбувається з'єднання і роз'єднання, тим сильніше здригання. Мені показалося також, що я міг помітити відчуття на мову і спалах перед очима, але ніяких ознак хімічного розкладання я знайти не міг.
Різні досліди, описані в цьому розділі, підтверджують, я вважаю, з достатньою повнотою отримання електрики за допомогою звичайного магнетизму. Що напруга його дуже слабо, а кількість мало, це не здаватиметься дивним, якщо пригадати, що, подібно термоелектриці, воно розвивається повністю усередині самої речовини металів, що зберігають всю свою провідну здатність. Але якщо щось проходить описаним способом уздовж металевих дротів, якщо воно проявляє при цьому проходженні особливі магнітні дії і силу, властиві електричному струму, якщо воно може приводити в рух кінцівки жаби і викликати їх здригання, якщо, нарешті, воно може проводити іскру при розряді через деревне вугілля, то це щось може бути тільки електрикою. Оскільки всі дії можуть проводитися електромагнітами із залізом, то немає сумніву, що для цих дослідів придатні пристрої, подібні магнітам професорів Молля (Moll), Генрі (Henry), Тен-Ейке (Ten Eyke) і ін., здатним піднімати до двох тисяч фунтів, і що в цьому випадку" не тільки можливо отримати більш яскраву іскру, але можна було б також розжарити дроту і, оскільки струм здатний проходити через рідини, провести і хімічну дію. Вірогідність отримання таких дій стане ще більше, якщо силою подібних апаратів порушувати магнітоелектричні пристрої, описані в розділі 4.
Що доходить майже до тотожності схожість дії звичайних магнітів, з одного боку, і електромагнітів або вольто-электричних струмів, з іншою, знаходиться у вражаючій згоді з теорією р. Ампера, підтверджуючи останню і даючи сильні доводи на користь припущення, що дія в обох випадках однаково; проте, оскільки все ж таки потрібна відмінність в найменуванні, то я пропоную називати цю дію, що знаходиться звичайними магнітами, магнітоелектричної або магніто-електричною індукцією.
Єдина, різко впадаюча в очі відмінність, існуюча між вольто-электричною і магнітоелектричною індукцією, полягає в тому, що перша відбувається раптово, а друга вимагає відчутного часу; проте, навіть в справжній ранній стадії досліджень деякі факти все ж таки неначе указують на те, що при подальшому вивченні питання ця відмінність втратить значення відмінності у фізичній природі явищ.
Друга половина життя
Фарадея цікавлять закони електрохімічних явищ. Перший закон, встановлений Фарадєєм, полягає в тому, що кількість електрохімічної дії не залежить ні від величини електродів, ні від напруженості струму, ні від фортеці розкладаного розчину, а єдино від кількості електрики, що проходить в ланцюзі; інакше кажучи, кількість електрики необхідна пропорційно кількості хімічної дії. Закон цей виведений Фарадєєм з незліченної безлічі дослідів, умови яких він різноманітив до безкінечності.
Другий, ще більш важливий закон електрохімічної дії, встановлений Фарадєєм, полягає в тому, що кількість електрики, необхідне для розкладання різних речовин, завжди обернено пропорційно до атомної ваги речовини, або, виражаючись інакше, для розкладання молекули (частинки) якого б то ні було речовини потрібна завжди одна і та ж кількість електрики.
Обширні і різносторонні роботи не могли не відобразитися на здоров'я Фарадея. Останніми роками цього періоду свого життя він працював вже насилу. В 1839 і 1840 роках стан Фарадея був такий, що він нерідко був вимушений переривати свої заняття і виїжджати абикуди в приморські містечка Англії. В 1841 році друзі переконали Фарадея поїхати до Швейцарії, щоб грунтовним відпочинком відновити сили для нових робіт.
Це був перший справжній відпочинок за довгий час. Життя Фарадея з тих пір, як він вступив в Королівський інститут, зосереджувалася, головним чином, на лабораторії і наукових заняттях. В цих відкриттях, в що приводили до них наукових заняттях і полягало життя Фарадея. Він весь віддавався науковим заняттям, і зовні них у нього не було життя. Він відправлявся рано вранці в свою лабораторію і повертався в лоно сім'ї лише пізно увечері, проводячи весь час серед своїх приладів. І так він провів всю діяльну частину свого життя, рішуче нічим не відволікаючись від своїх наукових занять. Це було життя справжнього анахорета науки, і в цьому, мабуть, криється секрет численності зроблених Фарадєєм відкриттів.
Можливість цілком віддатися науковим заняттям для Фарадея обумовлювалася, проте, не тільки відомою матеріальною забезпеченістю, але ще більш тим, що всі зовнішні життєві турботи були зняті з нього дружиною, його справжнім ангелом-хранителем. Любляча дружина прийняла на себе всі тяготи життя, щоб дати можливість чоловіку цілком віддатися науці. Ніколи протягом тривалого сумісного життя Фарадей не відчував утруднень матеріальної властивості, які відала лише дружина і які не відволікали розум невтомного дослідника від його великих робіт. Сімейне щастя служило для Фарадея і кращою утіхою в неприємностях, що випадали на його частку в перші роки його наукової діяльності.
Учений, що пережив свою дружину, писав про своє сімейне життя, згадуючи про себе в третій особі, наступне: «12 червня 1821 року він одружувався; ця обставина більш всякого іншого сприяло його земному щастю і здоров'ю його розуму. Союз цей продовжувався 28 років, ні в чому не змінившися, хіба тільки взаємна прихильність з часом стала глибше і сильніше». Небагато людей можуть дати про себе подібну автобіографічну довідку.
В Швейцарії Фарадей пробув близько року. Тут він, окрім листування з друзями і ведення щоденника, не мав ніяких інших занять. Перебування в Швейцарії вельми благотворно позначилося на здоров'я Фарадея, і він, повернувшися до Англії, міг приступити до наукової діяльності.
Роботи цього останнього періоду його життя були присвячені цілком явищам магнетизму, хоча відкриття, зроблені за цей період, не мають того грандіозного значення, яке справедливо признається за відкриттями великого ученого в області індукційної електрики.
Першим таким відкриттям, опублікованим після повернення з Швейцарії, було «намагнічення світла», як виражався Фарадей, або «магнітне обертання площини поляризації», як прийнято говорити тепер.
На початку XIX століття було показано, що світло є поперечними хвилями; але в ті роки ніхто не мав анінайменшого уявлення про те, що саме коливається в світлових хвилях. Було багато розмов про «невідчутний флюїд», якому привласнили назву «ефір». Проте не можна вдаватися до ілюзії і вважати, що ми розуміємо якесь явище тільки тому що дали йому назву. Підхід Фарадея був більш грунтовним. Його цікавило, чи існує зв'язок між світлом і яким-небудь іншим фізичним явищем, скажемо магнетизмом.
Фарадей придумав наступний експеримент. Він пропустив пучок світла, поляризований в результаті проходження через призму Николя, між полюсами свого найбільшого електромагніту і перевірив, скориставшися іншою призмою Николя як аналізатор, чи не впливає як-небудь включення струму на ступінь поляризації світла. Ніякого ефекту не спостерігалося. Тоді Фарадей спробував ввести між полюсами магніта шматок свинцевого скла і знову не знайшов ніякого ефекту. Але чи правильно було прикладено поле? Можливо, воно повинне співпадати з напрямом розповсюдження світла? Очевидно, з одним електромагнітом досвід поставити не можна, бо полюси виявилися б на шляху світла, тому Фарадей використовував два електромагніти рис.5. Цього разу ефект був знайдений. Ступінь поляризації світла неначе зменшився.
Отриманий результат не був цілком переконливим, але він указував вірний шлях для подальших пошуків. Фарадей роздобув більш сильний електромагніт і провів нову серію дослідів з декількома шматками скла. Одне із стекол з добре відполірованими гранями дало «чудовий ефект». Якщо друга призма Николя гасила поляризоване світло, коли струму не було, то при включенні струму світло знову з'являлося; можна було знову погасити світло, повернувши призму Николя в нове положення. Фарадей встановив, таким чином, що магнітне поле повертає площину поляризації падаючого світла.
Це був чудовий результат, оскільки не було ніяких явних підстав вважати, що між магнетизмом і світлом повинен бути зв'язок. Але такий зв'язок був, вона стала зрозумілою лише майже 20 років опісля, перед самою смертю Фарадея, коли Максвел висунув електромагнітну теорію світла.
Другу половину сорокових років зайняли роботи над магнетизмом кристалів. Потім Фарадей звернувся до тільки що відкритим тоді Банкалярі магнітних явищ полум'я.
І, нарешті, Фарадей звертається до питань чисто філософського характеру. Він прагне з'ясувати природу речовини, визначити відносини між атомом і простором, між простором і силами, зупиняється на питанні про гіпотетичний ефір як носії сил і так далі.
Проте учений прославився не тільки численними відкриттями. Фарадей хотів, щоб його відкриття були зрозумілі і тим, хто не отримав спеціальної освіти. Для цього він зайнявся популяризацією наукових знань.
З 1826 року Фарадей почав читати свої знамениті різдвяні лекції. Одна з самих відомих з них називалася «Історія свічки з погляду хімії». Пізніше вона була видана окремою книгою і стала одним з перших науково-популярних видань в світі. Ця ініціатива була підхоплена і розвинута багатьма іншими науковими організаціями.
Учений не припиняв наукової діяльності до самої кончини. Фарадей помер 25 серпня 1867 року.
Страницы: 1, 2
