Джозеф Генри

О получении электрических токов и искр из магнетизма

(Silliman's American Journal of Science, 1832 г., т. XII, стр. 403–408.)

Несмотря на то, что открытия Эрстеда, Араго, Фарадея и других самым поразительным образом установили тесную связь между электричеством и магнетизмом, и несмотря на то, что теория Ампера отнесла все явления обоих этих разделов науки к одним и тем же общим законам, все же до последнего времени нужно было доказать одно обстоятельство для более полного установления их тождественности, а именно: возможность получения электрических эффектов из магнетизма.

Известно, что удивительные магнитные действия можно легко получить из электричества, и на первый взгляд могло бы казаться, что электрические эффекты можно с такой же легкостью получить из магнетизма, но на самом деле это не так, ибо почти все попытки, которые делались для производства этого опыта, заканчивались неудачей.

У меня давно возникла мысль, что, если бы при исследованиях такого рода обычные магниты были заменены гальваническими [электромагнитами], можно было бы ожидать большего успеха. Кроме своей силы, эти магниты обладают другими свойствами, которые делают их важными инструментами в руках экспериментатора; их полярность может быть мгновенно изменена на обратную и их магнетизм может быть внезапно уничтожен или доведен до полной активности, в зависимости от требований данного момента. С этой целью я начал в августе прошлого года изготовление гораздо большего гальванического магнита, чем все те, которые пытались раньше изготовлять, и кроме того делал приготовления для проведения с ним в крупном масштабе ряда опытов, имеющих отношение к получению электричества из магнетизма. Однако продолжение моих опытов было в то время по некоторым причинам прервано, и я получил возможность снова к ним приступить только несколько недель назад и в гораздо меньшем масштабе, чем предполагалось вначале.

Тем временем в 117-м номере «Library of Useful Knowledge» было сообщено, что этот, с таким нетерпением ожидавшийся результат был получен мистером Фарадеем из Королевского института. В сообщении указывалось, что мистер Фарадей установил главный факт, заключающийся в том, что, при продвижении металла в любом направлении перед магнитным полюсом, в металле возникают электрические токи, которые проходят в направлении, находящемся под прямыми углами к его собственному движению, а также, что применение этого принципа дает полное и удовлетворительное об'яснение явлений магнитного вращения. В сообщении не было приведено никаких деталей опытов, и несколько странно, что результаты, представляющие такой большой интерес и несомненно создающие новую эру в истории электричества и магнетизма, до сего времени не могли быть более подробно описаны в английской литературе. Единственное упоминание о них я нашел в следующем кратком описании в «Annals of Philosophy» от апреля под заголовком «Протоколы Королевского института».

«17-е февраля. — М. Фарадей сделал доклад о первых двух частях своих исследований по электричеству, а именно, о вольта-электрической индукции и о магнито-электрической индукции. Если два провода А и В поместить рядом, но так, чтобы они не соприкасались, и через А пропустить вольтаический ток, мгновенно, вследствие индукции в В, получается электрический ток противоположного направления. Хотя главный ток в А и продолжается, все же не найдено, чтобы в В его сопровождал вторичный ток, ибо он через мгновение прекращается, но когда главный ток прекращают, тогда в В получается вторичный ток, имеющий направление, противоположное направлению первого тока, полученного вследствие индуктивного действия, или того же направления, что и направление главного тока.

Если провод, соединенный у обоих концов с гальванометром, намотать спиралеобразно на магнит, ток электричества не будет иметь в нем места. Опыт этот проделывался сотни раз различными лицами, и, как в других случаях, в которых желания экспериментаторов и факты находятся в противоречии друг с другом, он приводил к совершенно противоположным заключениям. Но если через такой соленоид пропускать магнит, вставляя его в соленоид или удаляя оттуда, то, пока магнит находится в движении, ток электричества будет возбуждаться, и его существование доказывается отклонением гальванометра. Если единичный провод пропускать около магнитного полюса, в нем будет индуктироваться ток электричества, который можно сделать ощутимым»[25].

До того, как я узнал о методе, данном в указанном выше описании, мне удалось получить электрические эффекты следующим способом, который отличается от способа, примененного мистером Фарадеем, и, как мне кажется, обнаруживает некоторые новые и интересные факты.

Кусок медной проволоки около 30 дюймов длиной, покрытый эластичным лаком, был плотно намотай вокруг середины якоря из мягкого железа гальванического магнита, описанного в томе XIX «American Journal of Science», и который при возбуждении легко удерживает от 600 до 700 фунтов. Обмотки были наложены одна на другую так, чтобы они занимали только около 1 дюйма длины якоря, составлявшей всего 7 дюймов. Якорь, снабженный намотанной таким образом проволокой, был помещен в надлежащее положение к концам гальванического магнита и прикреплен там так, чтобы никакое движение не могло иметь места. Оба выступающие конца соленоида были погружены в две чашки с ртутью и соединены там с отдаленным гальванометром посредством двух медных проволок, каждая около 40 футов длиной. Когда это устройство было закончено, я занял место около гальванометра и предложил своему помощнику по словесному сигналу погрузить присоединенную к магниту гальваническую батарею в сосуд с слабой кислотой. В момент погружения северный конец иглы отклонился на 30° к западу, указывая на ток электричества, идущий от соленоида, намотанного на якорь. Эффект, однако, казался только как бы единичным импульсом, ибо игла после нескольких колебаний вернулась в свое прежнее положение покоя в магнитном меридиане, несмотря на то, что гальваническое действие батареи и, следовательно, магнитная сила продолжали еще существовать. Я был, однако, очень удивлен, когда увидел, что игла внезапно отклонилась от состояния покоя приблизительно на 20° к востоку или в противоположном направлении, когда батарея была удалена из кислоты, и снова отклонилась к западу, когда она была вновь в нее погружена. Эта операция была повторена несколько раз под ряд и постоянно с одним и тем же результатом, причем якорь все время оставался неподвижно прикрепленным к полюсам магнита, так как не требовалось никакого движения для получения этого эффекта, ввиду того, что он, повидимому, имел место только вследствие мгновенного проявления магнитного действия в одном случае и прекращения его — в другом.

Этот опыт самым поразительным образом показывает взаимодействие двух принципов — электричества и магнетизма, если он и не устанавливает их абсолютной тождественности. Во-первых, в мягком железе гальванического магнита под действием токов электричества от батареи наводится магнетизм, и, во-вторых, якорь, ставший магнитом вследствие соприкосновения с полюсами магнита, индуктирует в свою очередь токи электричества в окружающем его соленоиде; таким образом, мы как бы имеем электричество, превращенное в магнетизм, и этот магнетизм, снова превращенный в электричество.

Был обнаружен еще один факт, который представляет некоторый интерес, так как он в некотором отношении служит обобщению явлений. После того как батарея была удалена из кислоты и игле гальванометра дали вернуться в состояние покоя после вызванного этим действием отклонения, она опять была отклонена в том же направлении путем частичного отделения якоря от полюсов магнита, к которому он продолжал приставать из-за действия остаточного магнетизма, и таким образом был получен ряд отклонений просто путем постепенного отделения якоря до полного прекращения контакта. Следующая выдержка из записи опытов показывает относительные отклонения, замеченные при одном опыте такого рода.