Koks yra elektros srovės magnetinis poveikis. Pranešimas: Srovės magnetinis veikimas

Ar grandinėje yra elektros srovė, galima nustatyti pagal įvairius jos pasireiškimus, kurie vadinami elektros srovės veiksmais. Elektros srovė gali sukelti šilumos, šviesos ir cheminius reiškinius. Taip pat elektros srovė visada sukelia magnetinį reiškinį.

Šiluminis elektros srovės poveikis yra laidininko šildymas, esant jame srovei. Be to, jei laidininkas įkaitinamas iki pakankamai aukštos temperatūros, jis gali pradėti švytėti. Tai yra, srovės šviesos poveikis atsiras kaip šiluminio efekto pasekmė.

Pavyzdžiui, jei elektros srovė praeina per geležinį laidą, ji įkais. Panašus šiluminis srovės efektas metaluose naudojamas elektriniuose virduliuose ir kai kuriuose kituose buitiniuose prietaisuose.

Kaitinamųjų lempų volframo siūlas šviečia stipriai kaitinant. Šiuo atveju naudojamas elektros srovės šviesos efektas. Energiją taupančiose lempose dujos šviečia, kai pro jas teka elektros srovė.

Cheminis elektros srovės poveikis pasireiškia taip. Paimkite tam tikros druskos, šarmo ar rūgšties tirpalą. Į jį panardinami du elektrodai, per grandinę tekant elektros srovei, viename elektrode susidaro teigiamas, kitame – neigiamas. Tirpale esantys jonai (dažniausiai teigiamai įkrauti metalo jonai) pradeda nusodinti ant elektrodo priešingu krūviu. Šis reiškinys vadinamas elektrolize.

Pavyzdžiui, vario sulfato (CuSO 4) tirpale teigiamo krūvio (Cu 2+) vario jonai pereina į neigiamai įkrautą elektrodą. Iš elektrodo gavę trūkstamus jonus, jie virsta neutraliais vario atomais ir nusėda ant elektrodo. Tokiu atveju vandens hidroksilo grupės (-OH) atiduoda savo elektronus teigiamai įkrautam elektrodui. Dėl to iš tirpalo išsiskiria deguonis. Tirpale lieka teigiamo krūvio vandenilio jonai (H +) ir neigiamo krūvio sulfatinės grupės (SO 4 2-).

Taigi dėl elektrolizės įvyksta cheminė reakcija.

Cheminis elektros srovės veikimas naudojamas pramonėje. Elektrolizė leidžia gauti kai kuriuos metalus gryna forma. Jis taip pat naudojamas paviršiui padengti plonu tam tikro metalo (nikelio, chromo) sluoksniu.

Elektros srovės magnetinis poveikis slypi tame, kad laidininkas, kuriuo teka srovė, veikia magnetą arba įmagnetina geležį. Pavyzdžiui, jei laidininką pastatysite lygiagrečiai kompaso magnetinei adatai, rodyklė pasisuks 90 °. Jei apvyniojate nedidelį geležinį daiktą laidininku, tada jis tampa magnetu, kai per laidininką praeina elektros srovė.

Srovės magnetinis veikimas naudojamas elektros energijos matavimo prietaisuose.

Paprasčiausi elektros ir magnetiniai reiškiniai žmonėms buvo žinomi nuo labai senų laikų.

Matyt, jau 600 metų prieš Kristų. e. graikai žinojo, kad magnetas traukia geležį, o trintas gintaras traukia lengvus daiktus, pavyzdžiui, šiaudelius ir pan. Tačiau skirtumas tarp elektrinės ir magnetinės traukos dar nebuvo aiškus; abu buvo laikomi tos pačios prigimties reiškiniais.

Aiškus šių reiškinių skirtumas yra anglų gydytojo ir gamtininko Williamo Gilberto (1544-1603) nuopelnas, kuris 1600 metais išleido knygą „Apie magnetą, magnetinius kūnus ir didelį magnetą – Žemę“. Iš tikrųjų šia knyga pradedamas tikrai mokslinis elektrinių ir magnetinių reiškinių tyrimas. Gilbertas savo knygoje aprašė visas magnetų savybes, kurios buvo žinomos jo laikais, taip pat apibūdino savo labai svarbių eksperimentų rezultatus. Jis atkreipė dėmesį į keletą reikšmingų skirtumų tarp elektrinės ir magnetinės traukos ir įvedė žodį „elektra“.

Nors po Hilberto skirtumas tarp elektrinių ir magnetinių reiškinių jau buvo neabejotinai visiems aiškus, vis dėlto nemažai faktų rodė, kad, nepaisant visų skirtumų, šie reiškiniai yra kažkaip glaudžiai ir neatsiejamai susiję vienas su kitu. Ryškiausi buvo geležinių objektų įmagnetinimo ir magnetinių strėlių permagnetinimo žaibo veikiami faktai. Prancūzų fizikas Dominique'as Francois Arago (1786-1853) savo veikale „Perkūnas ir žaibas“ aprašo, pavyzdžiui, tokį atvejį. „1681 m. liepos mėn. į „Queen“ laivą, esantį už šimto mylių nuo kranto, atviroje jūroje, trenkė žaibas, smarkiai apgadinęs stiebus, bures ir t.t. Atėjus nakčiai, jis pasirodė iš padėties. žvaigždžių, kurios iš trijų kompasų, buvusių laive, du, užuot nukreipę į šiaurę, pradėjo rodyti į pietus, o trečiasis pradėjo rodyti į vakarus. Arago taip pat aprašo atvejį, kai žaibas trenkė į namą ir jame stipriai įmagnetino plieninius peilius, šakutes ir kitus daiktus.

XVIII amžiaus pradžioje jau buvo nustatyta, kad žaibas iš tikrųjų yra stipri elektros srovė, einanti oru; todėl tokie faktai, kaip aprašyti aukščiau, gali reikšti, kad kiekviena elektros srovė turi tam tikrą magnetinę savybę. Tačiau šias srovės savybes eksperimentiškai atrado ir jas ištirti pavyko tik 1820 metais danų fizikui Hansui Kristianui Oerstedui (1777-1851).

Pagrindinis Oersted eksperimentas parodytas Fig. 199. Virš fiksuoto laido 1, išsidėsčiusio palei dienovidinį, t.y., šiaurės-pietų kryptimi, magnetinė adata 2 pakabinta ant plono siūlelio (199 pav., a). Rodyklė, kaip žinote, taip pat yra sumontuota maždaug išilgai šiaurės-pietų linijos, todėl ji yra maždaug lygiagrečiai vielai. Bet kai tik uždarysime raktą ir leisime srovei tekėti per laidą 1, pamatysime, kad magnetinė adata sukasi, bandydama būti nustatyta jai stačiu kampu, tai yra, plokštumoje, statmenoje vielai (1 pav.). 199, b). Ši pagrindinė patirtis rodo, kad erdvėje, supančioje laidininką su srove, veikia jėgos, sukeliančios magnetinės adatos judėjimą, ty jėgos, panašios į tas, kurios veikia šalia natūralių ir dirbtinių magnetų. Tokias jėgas vadinsime magnetinėmis jėgomis, lygiai taip pat, kaip elektrines jėgas, veikiančias elektros krūvius.

Ryžiai. 199. Oerstedo eksperimentas su magnetine adata, atskleidžiantis magnetinio srovės lauko egzistavimą: 1 - viela, 2 - magnetinė adata, pakabinta lygiagrečiai vielai, 3 - galvaninių elementų baterija, 4 - reostatas, 5 - raktas

Sk. II, mes pristatėme elektrinio lauko sąvoką, nurodant tą ypatingą erdvės būseną, kuri pasireiškia elektrinių jėgų veikimu. Lygiai taip pat magnetinį lauką vadinsime erdvės būsena, kuri jaučiasi veikiant magnetinėms jėgoms. Taigi Oerstedo eksperimentas įrodo, kad erdvėje, supančioje elektros srovę, atsiranda magnetinės jėgos, t.y., sukuriamas magnetinis laukas.

Pirmasis klausimas, kurį Oerstedas uždavė sau po nuostabaus atradimo, buvo toks: ar laido medžiaga veikia srovės sukuriamą magnetinį lauką? „Sujungimo laidas“, rašo Oerstedas, „gali būti sudarytas iš kelių laidų arba metalinių juostelių. Metalo prigimtis nekeičia rezultato, išskyrus galbūt dydį.

Su tuo pačiu rezultatu naudojome platinos, aukso, sidabro, žalvario ir geležies laidus, taip pat alavo ir švino poliusus bei gyvsidabrį.

Oerstedas atliko visus savo eksperimentus su metalais, tai yra su laidininkais, kurių laidumas, kaip dabar žinome, yra elektroninio pobūdžio. Tačiau nėra sunku atlikti Oerstedo eksperimentą, pakeičiant metalinę vielą vamzdžiu, kuriame yra elektrolitas, arba vamzdžiu, kuriame vyksta dujų išlydis. Tokius eksperimentus jau aprašėme § 40 (73 pav.) ir matėme, kad nors šiais atvejais elektros srovė atsiranda dėl teigiamų ir neigiamų jonų judėjimo, jos poveikis magnetinei adatai yra toks pat kaip ir srovė metaliniame laidininke. Nepriklausomai nuo laidininko, kuriuo teka srovė, pobūdžio, aplink laidininką visada sukuriamas magnetinis laukas, kurio įtakoje rodyklė sukasi, bandydama tapti statmena srovės krypčiai.

Taigi galime tvirtinti: aplink bet kurią srovę yra magnetinis laukas. Šią svarbiausią elektros srovės savybę jau minėjome (§ 40), kai plačiau kalbėjome apie kitus jos veiksmus – terminius ir cheminius.

Iš trijų elektros srovės savybių ar pasireiškimų būdingiausias yra magnetinio lauko sukūrimas. Vienuose laidininkuose - elektrolituose - vyksta cheminis srovės poveikis, kituose - metaluose - nėra. Srovės generuojama šiluma gali būti didesnė arba mažesnė tai pačiai srovei, priklausomai nuo laidininko varžos. Superlaidininkuose netgi galima praleisti srovę nesukuriant šilumos (§ 49). Tačiau magnetinis laukas yra neatsiejamas bet kokios elektros srovės palydovas. Jis nepriklauso nuo kokių nors specialių konkretaus laidininko savybių ir yra nulemtas tik srovės stiprumo ir krypties. Dauguma techninių elektros panaudojimo būdų taip pat yra susiję su magnetinio srovės lauko buvimu.

Apie magnetinių jėgos linijų (MFL), atsirandančių šalia nuolatinių magnetų ir srovės laidininkų, priežastis ir pobūdį. Ankstesniame straipsnyje iškėliau hipotezę, kad magnetinis laukas šalia nuolatinio magneto arba srovės laidininko yra įvairaus intensyvumo MSL trukdžių modelis. Aš suteikiau tam tikrą fizinę reikšmę terminui MSL. Tai ne tik geometrinės linijos, bet ir sudėtingos magnetinio lauko struktūros dalis, kuri, savo ruožtu, susideda iš mikroskopinių bangų, turinčių magnetinių savybių. Kai nuolatinio magneto magnetinis laukas veikiamas ant geležies gabalo arba geležies drožlių, šis laukas yra išorinis (VMF), lyginant su geležies gabalėliu ar geležies drožlėmis. VMF pirmiausia sukelia savo magnetinį lauką (SMF) geležies gabale arba geležies drožlėse, o tada sąveikauja su šiuo SMF per savo MSL.

Tas pats pasakytina ir apie laidininkus su srove. Kol uždaros grandinės laidininkuose yra srovė (taigi aplink laidus yra SMF), VMF sąveikauja su laidininkų SMF per jų MSL. Kai laidininke nėra srovės, taigi ir aplink laidininką nėra MSL, HFMF neveikia paties laidininko, nors jo MSL prasiskverbia į laidininko mikrostruktūrą.

Šiame straipsnyje mes kalbėsime apie magnetų ir laidininkų sąveiką su srove per MSL.

Prisiminkime, kas apie tai žinoma iš mokslinių publikacijų. Kaip minėta anksčiau, G. Oerstedas 1820 metais eksperimentiškai pademonstravo magneto ir laidininko sąveiką su srove. Magnetinės adatos elgesys šalia nuolatinės srovės laidininko parodė, kad aplink šį laidininką yra magnetinis laukas. Vėliau buvo nustatytas glaudus ryšys tarp magnetinio lauko ir srovės. Apibendrindamas savo eksperimentus, Oerstedas parodė, kad srovės buvimas uždaros grandinės laidininkuose, nepaisant jų pobūdžio, visada reiškia MSL magnetinio lauko susidarymą aplink šios grandinės laidininkus. Būtent laidininko MSL sąveika su magnetinės adatos MSL verčia jį pasukti vieną iš savo polių link srovės laidininko.

1821 m. prancūzų mokslininkas A. Ampère'as nustatė elektros ir magnetizmo ryšį, kai elektros srove praeina per grandinę, o statinei elektrai tokio ryšio nėra.

Patikrinti, ar nurodyta MSL sąveika yra abipusė, t.y. ar magnetas veikia srovės laidininką, buvo atliktas toks eksperimentas (1 pav.). Virš fiksuoto nuolatinio magneto buvo pakabintas nuolatinės srovės laidininkas. Paaiškėjo, kad srovės laidininkas elgiasi panašiai kaip magnetinė adata.

Įdomus eksperimentas su lanksčiu laidininku, kuris yra arti lygiagrečios juostos magneto. Kai laidininke atsirado srovė, ji susisuko aplink strypo magnetą (2 pav.). Tai parodė, kad MSL atsirado aplink kiekvieną srovės laidininko sekciją, kuri sąveikavo su strypo magneto MSL.

Tokią pat išvadą padarė ir D. Arago, savo patirtimi atkreipęs dėmesį į tai, kad jei izoliuotas laidas, nešantis srovę, panardinamas į metalines drožles, drožlės prie jo prilimpa per visą ilgį kaip magnetas. Išjungus srovę, pjuvenos dingsta.

Panaši sąveika buvo nustatyta tarp dviejų nuolatinės srovės laidininkų, esančių arti vienas kito. Eksperimente (3 pav.) nedideliu atstumu vienas nuo kito sumontuoti du lygiagretūs laidininkai. Šie laidininkai buvo pritraukti arba atstumti, priklausomai nuo jo krypties. Šiais ir kitais eksperimentais buvo įrodyta, kad elektros srovės magnetinis veikimas panašus į dviejų magnetų sąveiką.

Eksperimentai, kuriuos mes svarstėme dėl magnetinių laukų sąveikos, rodo, kad visa sąveika tiek nuolatinių magnetų atveju, tiek tarp nuolatinių magnetų ir srovės laidininkų, taip pat dviejų srovę nešančių laidininkų, yra sumažinama iki magnetinių laukų sąveikos jų MGL. Atsižvelgiant į tai, kad praktikoje daugybė techninių prietaisų sukuriami remiantis magnetinių laukų sąveika, ypač magnetinių laukų ir laidininkų sąveika su srove, reikėtų atlikti kai kuriuos eksperimentus. vėliau reikės paaiškinti kai kuriuos šios srities reiškinius.

Apsvarstykite šį eksperimentą apie magnetinio lauko ir laidininko sąveiką su srove. Pasagos formos magneto magnetiniame lauke yra tiesi srovės laidininko atkarpa. (4 pav.). Keičiant srovės kryptį laidininke ir keičiant jos vietą magnetinio lauko krypties atžvilgiu, galima nustatyti laidininką veikiančios jėgos kryptį. Įjungus srovę (priklausomai nuo jos krypties), laidininkas gali būti įtrauktas į magnetą arba išstumtas iš magneto. Šiuo atveju magnetinis laukas veikia laidininką su srove tik tada, kai jis yra statmenai MSL lauko krypčiai. Lygiagrečiai išdėstant laidininką ir MSL, sąveikos laukas neatsiranda.

Jėga, veikianti srovę nešantį laidininką magnetiniame lauke, nustatoma pagal ryšį:

F=k*H*I*L*sina,

kur H yra magnetinio lauko stiprumas, I yra srovės stiprumas, L yra tiesios laidininko atkarpos ilgis ir kampas tarp H ir I.

Šis santykis vadinamas Ampero dėsniu. Praktikoje dažniausiai tenka susidurti su įvairių formų laidininkais, kuriais teka srovė, o magnetinio lauko poveikis tokiems srovės laidininkams yra gana sudėtingas. Pažiūrėkime, kaip magnetinis laukas veikia paprastų formų laidininkus, kurių srovė yra ritės arba solenoido pavidalu.

Ritė su srove, kaip parodė eksperimentai, yra panaši į plokščią magnetą, kurio poliai (šiaurės ir pietų) yra priešingose ritės plokštumose. Poliai statmeni ritės su srove plokštumoms. Galite nustatyti, kuris iš šių ašigalių yra šiaurėje, o kuris pietuose, naudodamiesi stulpelio taisykle. Ritės su srove šiaurinį ašigalį lemia jo sukimosi rankenos kryptis - MSL krypties analogija. Jei įsukite antgalį srovės kryptimi, tada iš posūkio plokštumos kylantys MSL bus nukreipti į šiaurės ašigalį. Lygiai taip pat nustatomi ir solenoido magnetiniai poliai.

Išorinis magnetinis laukas, veikiantis ritę su srove, linkęs ją pasukti taip, kad ritės MSL būtų lygiagreti išorinio magnetinio lauko MSL. Norint išanalizuoti jėgas, veikiančias ritę su srove, patogu padaryti ją stačiakampio formos. Šiuo atveju tarkime, kad dvi ritės kraštinės yra lygiagrečios magnetinio lauko krypčiai, o kitos dvi – statmenos (5 pav.). Pirmosios dvi ritės pusės nėra veikiamos magnetinio lauko, o kitos dvi ritės pusės yra veikiamos lygių ir priešingų magnetinių jėgų, kurias sukuria priešinga srovės kryptis. Šios jėgos sudaro sukimo momentą, kuris pasuka ritę su srove plokštumoje, statmenoje magnetinio lauko krypčiai. Kitose dviejose ritės pusėse magnetinis laukas veikia dviem lygiomis, bet priešingai nukreiptomis jėgomis, kurios linkusios deformuoti (suspausti arba ištempti) ritę, priklausomai nuo srovės krypties.

Remiantis šių ir kitų eksperimentų rezultatais, galima padaryti tokias išvadas.

Magnetinis laukas veikia tiesią srovės laidininko atkarpą jėga, kurios kryptis statmena srovės krypčiai ir magnetinio lauko MSL krypčiai;

Magnetinis laukas sukuria sukimo momentą, kuris linkęs sukti ritę arba solenoidą taip, kad kryptis nuo ritės ar solenoido pietinio poliaus iki šiaurinio poliaus sutampa su lauko kryptimi;

Magnetinis laukas neveikia srovės laidininkų, esančių MSL kryptimi;

MSL yra ne tik geometrinės linijos, bet ir sudėtingos magnetinio lauko struktūros dalis, kuri, savo ruožtu, susideda iš mikroskopinių bangų, turinčių magnetinių savybių.

Apie šių ir kitų jėgų prigimtį ir ypatybes kalbėsime kitame straipsnyje.

Apie galimą glaudaus elektros ir magnetizmo ryšio egzistavimą užsiminė jau patys pirmieji tyrinėtojai, nustebę elektrostatinių ir magnetostatinių traukos ir atstūmimo reiškinių analogija. Ši idėja buvo taip plačiai paplitusi, kad iš pradžių Cardanas, o vėliau Gilbertas laikė tai išankstiniu nusistatymu ir stengėsi parodyti skirtumą tarp šių dviejų reiškinių. Tačiau ši prielaida vėl iškilo XVIII amžiuje, kai buvo nustatytas žaibo magnetizuojantis efektas, o Franklinui ir Beccariai pavyko pasiekti įmagnetinimą naudojant Leyden stiklainį. Kulono dėsniai, kurie formaliai yra vienodi elektrostatiniams ir magnetostatiniams reiškiniams, vėl iškėlė šią problemą.

Po to, kai Volta baterija ilgą laiką leido gauti elektros srovę, bandymai atrasti ryšį tarp elektros ir magnetinių reiškinių tapo dažnesni ir intensyvesni. Ir vis dėlto, nepaisant intensyvių paieškų, atradimas laukė dvidešimt metų. Šio delsimo priežasčių reikėtų ieškoti tuo metu vyravusiose mokslinėse idėjose. Visos jėgos buvo suprantamos tik niutono prasme, tai yra, kaip jėgos, veikiančios tarp materialių dalelių išilgai jas jungiančios tiesios linijos. Todėl tyrėjai bandė aptikti tokio pobūdžio jėgas, kurdami prietaisus, kuriais tikėjosi aptikti tariamą magnetinio poliaus ir elektros srovės (arba, apskritai, tarp „galvaninio skysčio“ ir magnetinio skysčio) trauką ar atstūmimą. jie bandė įmagnetinti plieninę adatą, nukreipdami per ją srovę.

Gianas Domenico Romagnosi (1761-1835) taip pat bandė atrasti galvaninio ir magnetinio skysčio sąveiką atlikdamas eksperimentus, aprašytus jo 1802 m. straipsnyje, kurį tyrinėjo Guglielmo Libri (1803-1869), Pietro Configliacchi (1777-1844) ir daugelis kitų. kiti vėliau nurodė , priskirdami Romagnosi šio atradimo prioritetą. Tačiau pakanka perskaityti šį dokumentą, kad pamatytumėte, jog Romagnosi eksperimentuose, atliktuose su baterija su atvira grandine ir magnetine adata, elektros srovės visai nėra, todėl daugiausiai, ką jis galėjo pastebėti, buvo įprastas elektrostatinis veiksmas.

Tiesą sakant, iš Oersted patirties buvo aišku, kad jėga, veikianti tarp magnetinio poliaus ir srovės elemento, nukreipta ne išilgai juos jungiančios tiesės, o išilgai normalios šios tiesios linijos, ty, kaip tada sakė, ji yra " jėga, kuri pasisuka“. Šio fakto reikšmė buvo juntama jau tada, nors iki galo suvokta tik po daugelio metų. Oerstedo patirtis sukėlė pirmąjį Niutono pasaulio modelio įtrūkimą.

Apie sunkumus, į kuriuos pateko mokslas, galima spręsti, pavyzdžiui, iš sumaišties, kai italų, prancūzų, anglų ir vokiečių vertėjai verčia lotynišką Oersted straipsnį į savo gimtąją kalbą. Dažnai, atlikę pažodinį vertimą, kuris jiems atrodė neaiškus, išnašoje citavo lotynišką originalą.

Oerstedo straipsnyje net ir šiandien tikrai neaišku paaiškinimas, kurį jis bando pateikti savo pastebėtiems reiškiniams, jo nuomone, dėl dviejų priešingai nukreiptų spiralinių judėjimų aplink „elektrinės materijos, atitinkamai teigiamos ir neigiamos“ laidininką.

Išskirtinis Oerstedo atrastas reiškinio pobūdis iš karto sulaukė didelio eksperimentuotojų ir teoretikų dėmesio. Arago, grįžęs iš Ženevos, kur dalyvavo panašiuose De la Rive kartotuose eksperimentuose, papasakojo apie juos Paryžiuje ir tų pačių 1820 m. rugsėjį sumontavo savo gerai žinomą instaliaciją su vertikaliu srovės laidininku, einu per horizontalų kartono gabalą. , apibarstyti geležies pjuvenomis. Tačiau geležies drožlių apskritimų, kuriuos dažniausiai pastebime šiame eksperimente, jis nerado. Eksperimentuotojai aiškiai mato šiuos apskritimus nuo tada, kai Faradėjus iškėlė „magnetinių kreivių“ arba „jėgos linijų“ teoriją. Iš tiesų, dažnai, norint ką nors pamatyti, reikia to tikrai trokšti! Tačiau Arago pamatė tik tai, kad laidininkas, jo žodžiais tariant, „tinkuotas geležinėmis drožlėmis, tarsi būtų magnetas“, iš ko jis padarė išvadą, kad „srovė sukelia magnetizmą geležyje, kuri nebuvo iš anksto įmagnetinta“.

Tais pačiais 1820 m. Biotas perskaitė du pranešimus (spalio 30 ir gruodžio 18 d.), kuriuose jis pranešė apie eksperimentinio tyrimo, kurį jis atliko su Savartu, rezultatus. Bandydamas atrasti dėsnį, nulemiantį elektromagnetinės jėgos dydžio priklausomybę nuo atstumo, Biotas nusprendė panaudoti svyravimų metodą, kurį Kulonas jau naudojo anksčiau. Norėdami tai padaryti, jis surinko instaliaciją, sudarytą iš storo vertikalaus laidininko, esančio šalia magnetinės adatos: kai laidininke įjungiama srovė, rodyklė pradeda svyruoti tam tikru periodu, priklausomai nuo elektromagnetinės jėgos, veikiančios polius skirtinguose. atstumai nuo rodyklės centro iki laidininko su srove. Išmatavę šiuos atstumus, Biotas ir Savardas išvedė gerai žinomą dėsnį, dabar turintį savo pavadinimą, kuris pirmoje formuluotėje neatsižvelgė į srovės intensyvumą (jie dar negalėjo jo išmatuoti).

Sužinojęs apie Bioto ir Savarto eksperimentų rezultatus, Laplasas pastebėjo, kad srovės veikimas gali būti laikomas atskirų veiksmų, nukreiptų į begalinio skaičiaus be galo mažų elementų, į kuriuos galima nukreipti srovę, rodyklės polius. padalintas, ir iš to padarė išvadą, kad kiekvienas srovės elementas veikia kiekvieną polių jėga , kuri yra atvirkščiai proporcinga šio elemento atstumo nuo poliaus kvadratui. Tai, kad Laplasas dalyvavo šios problemos aptarime, Biotas mini savo darbe „Precis elementaire de physique expre-rimentale“. Laplaso raštuose, kiek žinome, nėra užuominos apie tokią pastabą, iš kurios galime daryti išvadą, kad jis, matyt, tai padarė per žodinį draugišką pokalbį su pačiu Biotu.

Siekdamas papildyti savo žinias apie šią elementinę jėgą, Biotas bandė, šį kartą vienas, empiriškai nustatyti, ar ji keičiasi ir ar ji keičiasi, kaip keičiasi dabartinio elemento poveikis ašigaliui, pasikeitus kampui, kurį sudaro jo kryptis. srovė ir tiesė, jungianti elemento vidurį su poliu . Eksperimente buvo lyginamas jai lygiagrečios srovės ir kampu nukreiptos srovės poveikis tai pačiai rodyklei. Iš Bioto eksperimentinių duomenų skaičiavimu, kurių jis nepaskelbė, bet kuris, žinoma, buvo klaidingas, kaip F. Savary (1797-1841) parodė 1823 m., nustatė, kad ši jėga yra proporcinga kampo sinusui. suformuota srovės krypties ir tiesės, jungiančios nagrinėjamą tašką su srovės elemento viduriu. Taigi tai, kas dabar vadinama „pirmuoju elementariu Laplaso dėsniu“, didžiąja dalimi yra Bioto atradimas.

Mario Liezzi „Fizikos istorija“

Mario Gliozzi

OERSTED PATIRTIS

Apie galimą glaudaus elektros ir magnetizmo ryšio egzistavimą užsiminė jau patys pirmieji tyrinėtojai, nustebę elektrostatinių ir magnetostatinių traukos ir atstūmimo reiškinių analogija. Ši idėja buvo taip plačiai paplitusi, kad iš pradžių Cardanas, o vėliau Gilbertas laikė tai išankstiniu nusistatymu ir visais įmanomais būdais bandė įrodyti šių dviejų reiškinių skirtumą. Tačiau ši prielaida vėl iškilo XVIII amžiuje, kai buvo nustatytas žaibo magnetizuojantis efektas, o Franklinui ir Beccariai pavyko pasiekti įmagnetinimą naudojant Leyden stiklainį. Kulono dėsniai, kurie formaliai yra vienodi elektrostatiniams ir magnetostatiniams reiškiniams, vėl iškėlė šią problemą.

Kai 1820 m. liepos 21 d. viename labai glaustame keturių puslapių straipsnyje (lotynų kalba), pavadintame „Experimenta circa Effectum konfliktus elektrinis in acum magneticam“, danų fizikas Hansas Christianas Oerstedas (1777–1851) aprašė esminį elektromagnetizmo eksperimentą. , įrodantis, kad srovė tiesiame laidininke, einančioje dienovidiniu, nukreipia magnetinę adatą nuo dienovidinio krypties, mokslininkų susidomėjimas ir nuostaba buvo didžiulis ne tik dėl to, kad buvo gautas ilgai ieškotas problemos sprendimas, bet ir dėl to, kad nauja patirtis, kaip iš karto tapo aišku, nurodė neniutono jėgos tipą. Tiesą sakant, iš Oersted patirties buvo aišku, kad jėga, veikianti tarp magnetinio poliaus ir srovės elemento, nukreipta ne išilgai juos jungiančios tiesės, o išilgai normalios šios tiesios linijos, ty, kaip tada sakė, ji yra " jėga, kuri pasisuka“. Šio fakto reikšmė buvo juntama jau tada, nors iki galo suvokta tik po daugelio metų. Oerstedo patirtis sukėlė pirmąjį Niutono pasaulio modelio įtrūkimą.

Išskirtinis Oerstedo atrastas reiškinio pobūdis iš karto sulaukė didelio eksperimentuotojų ir teoretikų dėmesio. Arago, grįžęs iš Ženevos, kur dalyvavo panašiuose De la Rive kartotuose eksperimentuose, papasakojo apie juos Paryžiuje ir tų pačių 1820 m. rugsėjį sumontavo savo gerai žinomą instaliaciją su vertikaliu srovės laidininku, einu per horizontalų kartono gabalą. , apibarstyti geležies pjuvenomis. Tačiau geležies drožlių apskritimų, kuriuos dažniausiai pastebime šiame eksperimente, jis nerado. Eksperimentuotojai aiškiai mato šiuos apskritimus nuo tada, kai Faradėjus iškėlė „magnetinių kreivių“ arba „jėgos linijų“ teoriją. Iš tiesų, dažnai, norint ką nors pamatyti, reikia to tikrai trokšti! Arago matė tik tai, kad laidininkas, jo žodžiais tariant, „uždengtas geležies drožlėmis, tarsi būtų magnetas“, iš ko jis padarė išvadą, kad „srovė sukelia magnetizmą geležyje, kuri nebuvo iš anksto įmagnetinta“.

Sužinojęs apie Bioto ir Savarto eksperimentų rezultatus, Laplasas pastebėjo, kad srovės veikimas gali būti laikomas atskirų veiksmų, nukreiptų į begalinio skaičiaus be galo mažų elementų, į kuriuos galima nukreipti srovę, rodyklės polius. padalintas, ir iš to padarė išvadą, kad kiekvienas srovės elementas veikia kiekvieną polių jėga , kuri yra atvirkščiai proporcinga šio elemento atstumo nuo poliaus kvadratui. Tai, kad Laplasas dalyvavo šios problemos aptarime, Biotas mini savo veikale „Precis elementaire de physique experimentale“ (2 leidimas, II, Paryžius, 1821, p. 122). Laplaso raštuose, kiek žinome, nėra užuominos apie tokią pastabą, iš kurios galime daryti išvadą, kad jis, matyt, tai padarė per žodinį draugišką pokalbį su pačiu Biotu.

GALVANOMETRAS

Mūsų jau minėtą Arago eksperimentą, kurį daugelis to meto fizikų aiškino tuo, kad laidas, per kurį teka srovė, yra įmagnetintas, iš karto teisingai suprato Ampère'as, kuris iš karto numatė, o netrukus eksperimentiškai patvirtino, kad plieninis strypas, patalpintas spiralės viduje, per kurią teka srovė, įgauna nuolatinį įmagnetinimą. Taip buvo rastas naujas įmagnetinimo būdas, daug efektyvesnis, paprastesnis ir patogesnis už ankstesnius. Tačiau svarbiausia, kad tai paskatino sukurti paprastą, bet labai vertingą įrenginį – elektromagnetą, kuris naudojamas daugelyje mokslinių ir techninių instrumentų. Pirmąjį pasagos elektromagnetą 1825 metais pagamino amerikietis Williamas Sturgeonas (1783-1850); šis elektromagnetas nustebino tyrėjus minkšto geležies strypo įmagnetinimo ir išmagnetinimo greičiu, kai laidininke, kuriuo strypas buvo apvyniotas, įjungiama arba išjungiama srovė. Sturgeono dizainą vienu metu ir nepriklausomai 1831 m. patobulino Mollas (1785–1838) ir amerikietis Džozefas Henris (1797–1878).

Po pirmojo Oerstedo straipsnio, parašyto lotynų kalba, sekė antrasis vokiečių kalba, kuris vis dėlto liko mažai žinomas. Jame Oerstedas parodė atrasto elektromagnetinio reiškinio abipusiškumą. Jis pakabino nedidelę bateriją ant laido, uždarė grandinę ir užregistravo jos sukimąsi, kai magnetas artėjo prie jo. Tą patį, nepriklausomai nuo Oerstedo, atrado Ampère'as, kuriam šis atradimas dažniausiai priskiriamas. Dar paprasčiau, Davy pademonstravo magneto poveikį judančiam srovės elementui, Arago patarimu priartindamas magneto polių prie elektros lanko. Sturgeonas modifikavo Davy eksperimentą ir suteikė jo eksperimentui tokią formą, kokia ji šiandien demonstruojama fizikos pamokose, kai lankas nuolat sukasi magnetiniame lauke.

Tačiau pirmasis fizikas, kuriam pavyko gauti srovę nešančio laidininko sukimąsi magnetiniame lauke, buvo Faradėjus. 1821 metais jis sukonstravo labai paprastą įrenginį: pakabinamo laidininko galas buvo nuleistas į rezervuarą su gyvsidabriu, į kurį iš apačios pateko šiek tiek virš gyvsidabrio paviršiaus išsikišęs vertikalus magnetas. Kai per gyvsidabrį ir laidininką praėjo srovė, pastarasis pradėjo suktis aplink magnetą. Faradėjaus patirtis, puikiai modifikuota Ampere, vėliau keitėsi daugybe būdų per XIX a. Čia atkreipsime dėmesį tik į 1823 metais aprašytą „Barlow ratą“, nes tai savotiškas elektros variklis, kuriuo ir šiandien mokytojai gali naudotis edukaciniais tikslais. Tai metalinis ratas su horizontalia ašimi, kurio kraštas panardintas į gyvsidabrio vonią ir yra tarp pasagos formos geležinio magneto polių. Jei srovė teka iš rato ašies į jo periferiją ir toliau per gyvsidabrį, ratas sukasi.

Oerstedo taisyklės dėl magnetinės adatos nukreipimo ir atitinkamos Ampero taisyklės nurodė, kad nukreipimas didėja, jei ta pati srovė teka ir virš magnetinės adatos, ir žemiau jos. Šį Laplaso numatytą ir Ampere'o gerai ištirtą reiškinį 1820 m. panaudojo Johanas Schweigeris (1779-1857), kurdamas daugiklį, kuris buvo stačiakampis rėmas, kelis kartus apvyniotas viela, per kurią tekėjo srovė. Rėmo viduryje buvo įdėta magnetinė adata. Beveik tuo pačiu metu Avogadro ir Michelotti sukonstravo kito tipo daugiklį, neabejotinai daug mažiau sėkmingą nei Schweiggerio; jo aprašymas buvo paskelbtas 1823 m.. Tačiau Avogadro ir Michelotti daugiklyje buvo viena naujovė: magnetinė adata, pakabinta ant sriegio, sukama virš grafinio sektoriaus, o visas aparatas buvo dedamas po stikliniu dangteliu.

Iš pradžių atrodė, kad daugiklis – itin jautrus galvanometras, tačiau netrukus buvo atrasta, kad jį galima gerokai patobulinti. Jau 1821 m. Ampère'as sukonstravo „astatinį aparatą“, kaip jis pavadino, panašų į tą, kurį naudojo Vassally Eandi ir dar anksčiau, 1797 m., Johnas Tremery. Prietaisą sudarė dvi lygiagrečiai standžiai sujungtos magnetinės rodyklės, kurių poliai buvo nukreipti priešingomis kryptimis. Visa sistema buvo pakabinta ant taško ir buvo stebima, kaip ji sukasi, kai elektros srovė buvo praleidžiama lygiagrečiu laidininku labai arti rodyklės žemyn. Tokiu būdu Amperas įrodė, kad magnetinė adata, kai jos neveikia magnetinė Žemės įtaka, yra statmena srovei.

Leopoldo Nobili (1784-1835) turėjo gerą mintį sujungti Ampère'o astatinį aparatą su pakaba ant sriegio, kaip Avogadro ir Michelotti; tokiu būdu jis pasiekė savo garsųjį astatinį galvanometrą, kurio pirmąjį aprašymą jis pristatė Modenos mokslų akademijos posėdyje 1825 m. gegužės 13 d. sujungimas pirštais taip, kad rodyklė nukryptų 90 °.

Nobili galvanometras keletą dešimtmečių išliko jautriausia matavimo priemone fizinėse laboratorijose, ir jau matėme, kokią vertingą pagalbą jis suteikė Melloniui atliekant tyrimus. 1828 m. Oerstedas nusprendė jį patobulinti naudodamas pagalbinį pasagos magnetą. Šis bandymas buvo nesėkmingas, bet vis tiek reikėtų paminėti kaip pirmąjį įrenginį su pagalbiniu lauku.

Šie matavimo prietaisai buvo žymiai patobulinti tik 1837 m. Galbūt pats Pouille'as tiksliai nežinojo savo prietaiso veikimo teorijos, kurią 1840 m. pateikė Wilhelmas Weberis (1804-1891). 1837 metais A. S. Becquerel išrado „elektromagnetinį balansą“, kuris plačiai paplito tik antroje amžiaus pusėje. Tada atsirado kiti tipai: Helmholtz (1849), Gauguin (1853), Kohlrausch (1882). Tuo tarpu Poggendorfas 1826 m. pristatė veidrodžio skaičiavimo metodą, kurį vėliau sukūrė Gaussas (1832 m.), o 1846 m. Weberis taikė veidrodiniame galvanometre.

Su dideliu entuziazmu buvo priimtas galvanometras, kurį 1886 m. išrado D'Arsonval (1851-1940), kuriame, kaip žinoma, išmatuota srovė praeina per lengvai judančią ritę, įdėtą į magnetinį lauką.

Koks yra elektros srovės magnetinis poveikis. Pranešimas: Srovės magnetinis veikimas

Ūminio bronchito klasifikacija

Veikimo ir atsigavimo po žiedinės veido patempimo operacijos (ritidektomijos) ypatybės