Запорожец  Издания 

0 1 [ 2 ] 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156

тах, не всегда было таким, когда дело касалось его теоретических представлений

Поэтому не удивительно, что непосредственного влияния на бурное развитие учения об электрических явлениях, которое последовало за его открытием электромагнитной индукции, идеи Фарадея не имели. Еще в 1855 году один из виднейших физиков того времени Джордж Эйри писал:

«Я заявляю, что мне трудно себе представить, чтобы кто-нибудь знающий практическое и численное совпадение данных наблюдения с результатами вычисления, основанного на действии на расстоянии, мог хотя бы одно мгновенье колебаться между этим простым и точным действием, с одной стороны, и чем-то столь расплывчатым и изменчивым, как л шии слл, с другой».

и вот, в течение следующих нескольких десятков лет наблюдается двойственность в развитии науки об электромагнитных явлениях. С одной стороны, идет несомненно замечательное теоретическое развитие электродинамики, цель которого - возможно более полно охватить накопившийся опытный материал и дать возможно более общее математическое выражение электродинамических явлений вообще и открытого Фарадеем явления индукции в частности. Это развитие, связанное главным образом с именами Неймана [Neumann], Вебера, Гельмгольца, Кирхгофа и В. Томсона, исходит из идеи «действия на расстоянии» и идет в духе мемуара Ампера. С другой стороны, параллельно следует один за другим ряд замечательнейших экспериментальных открытий гениального Фарадея, одинокого в своем новом физическом мировоззрении, руководимого своей концепцией силовых линий, пронизывающих все пространство между проводниками, и своим совершенно особенным инстинктом, вряд ли имеющим аналог в истории науки. Концепция Фарадея в отвлеченной форме в конце концов победила. Но было бы исторически неверно недооценивать важность работ только что названных теоретиков. Они несомненно сыграли свою роль в последующем теоретическом развитии идей Фарадея Максвеллом. Подробно на этом останавливаться я, к сожалению, не могу, но сказать коротко о работах Неймана и Вебера я все же хотел бы.

В 1845 году Ф. Нейман опубликовал мемуар, в котором он, пользуясь методом Ампера, дает теоретическое обоснование законов открытой Фарадеем электромагнитной индукции. Он приходит к замечательному аналитическому выражению для "электродвижущей силы Е. возбуждаемой в цепи П замкнутым током, текущим в цепи I, а именно:

где сила тока в 1; dSj, ds-элементы линейных проводников первой

и второй цепи, а г-их взаимное расстояние. Обозначая вектор /,

как функцию времени и координат точки в пространстве, через А , "Ней-ман находит:

Таким образом, все вопросы индукции в замкнутых цепях решаются при помощи вектора А. Известно, какую важную роль играл этот вектор -

2 Из предистории радио



И в частности для коэфициента самоиндукции (в этом последнем случае уже нельзя, впрочем, как известно, считать проводник линейным).

В этих формулах находит свое выражение предпосылка мгновенного распространения электромагнитного действия. Теперь мы знаем, что их пригодность как приближенных формул ограничена условием квазистационарности. Но тем не менее именно эти формулы дали возмо/кность решающего сравнения опытных данных, полученных Герцем, с результатами теории Максвелла, так как по ним сам Герц и последующие исследователи вычисляли самоиндукцию, а затем и собственную частоту вибраторов.

Вильгельм Вебер поставил себе еще гораздо более общую задачу, чем Нейман: объединить в единое целое электростатику и электродинамику. Вебер - его основной мемуар появился в 1846 году - исходит из основной формулы Ампера и пишет для тока - в этом заключается его

главная гипотеза -/=" , где X-плотность (заряд на единицу длины)

электричества, или, как тогда говорили, электрического флюида, а и- его скорость. Коэфициент 2 обусловливаетсятем, что принимается - и это типично для теорий того времени,-что наряду со «стеклянным» злектри-чеством в проводнике движется в равном количестве и с равной скоростью также другой электрический флюид («смоляной»), с -постоянная, коэфициент пропорциональности, зависящий оттой единицы, которой мы измеряем заряд. Тогда оказывается, что формула Ампера может быть интерпретирована так: две заряженные частицы электричества е и е притягиваются или отталкиваются, смотря по тому, одноименны ли они или разноименны, с силой

где г - расстояние между частицами.

Но это, согласно всему выводу, относящемуся к взаимодействию между токами, есть часть силы, а именно та, которая действует между движущимися зарядами и только благодаря их движению. К этому нужно присоединить еще силу между покоящим-ся зарядами, т. е. обычную куло-нову силу. Таким образом, Вебер приходит к следующему знаменитому своему выражению для полной силы взаимодействия между двумя заряженными частицами

я нарочно обозначил заряды в кулоновой части силы через s, а в ампе-ровой части-через е, потому что выражение для первой, как оно здесь написано, уже предполагает определенный выбор единиц: единица заряда- это точечный заряд, действующий на равный себе и находящлйся на расстоянии в 1 см с силой в 1 дину - так называемая электростатическая единица.

так называемый вектор-потенциал - в дальнейшем развитии электродинамики. Весьма важное значение для всего дальнейшего имело и неймановское выражение для коэфициента взаимной индукции



Электромагнитная единица определена тем, что с полагают равным единице. Если вспомнить, что согласно Веберу (1) есть не что иное, как выражение для силы взаимодействия между двумя элементами проводника, несущими токи, в предположении, что сила тока определяется количеством электричества, прошедшего через сечение провода за единицу времени, то легко видеть, что электромагнитная единица заряда может быть наглядно определена следующим образом. Мы скажем, что через данный провод проходит за единицу времени электромагнитная единица заряда, в том случае, если два параллельных друг другу прямолинейных элемгнта цепи длины As и As, находящиеся друг от друга на расстоянии г, притягиваются или отталкиваются (в зависимости от относи-

тельного направления в них тока) с одинаковой силой - дин.

Таким образом, исследования Вебера ввели в науку об электромагнитных явлениях универсальную постоянную v, связывающую пондеро-моторные силы между токами и магнитами, с одной стороны, и электрическими зарядами, с другой. Так как электромагнитная единица соответствует с=1, то определение и часто называют сравнением величин электростатической и электромагнитной единиц заряда. Возник вопрос об опытном определении этой постоянной. Впервые это было сделано Вебером и Кольраушем в 1858 году. Найденное ими значение и = 310740. Ее размерность, очевидно, - размерность скорости .

Трудно переоценить значение всего пути, который привел к постановке вопроса о новой универсальной постоянной величине и и к экспериментальному ее определению. К этому мы вернемся ниже. Пока я хотел бы только отметить, что для максвелловской электромагнитной теории света только что указанное определение v и сравнение ее со значением скорости распространения света сыграло роль, аналогичную той, какую для ньютоновой теории тяготения имело вычисление значения радиального ускорения луны при движении ее вокруг земли и сравнение этой величины с ускорением падающих тел на земной "поверхности. Несомненно, и здесь, и там дело шло о решающем этапе в ходе мыслей как Ньютона, так и Максвелла.

Я хочу еще раз подчеркнуть, что вся теория Вебера исходит, как и теория Неймана, из предположения о мгновенном распространении электромагнитного действия и полностью игнорирует среду между проводниками или, вернее, молчаливо отрицает влияние среды на электрические явления.

К сожалению, я не могу далее останавливаться на этом чрезвычайно важном вопросе. В сборнике мы гоменсаем статью Вебера и Кольрауша. При чтении этой статьи следует иметь в виду, что в их обОЕнаениях (как у всех авторов, считавших, что ток состоит из двух равных и противоположных потоков «стеклянного» J и «смоляного» электричеств) скорость света есть с/2. ,

Во второй части, в зависимости от выбранных единиц для е, с будет иметь различное значение. Каково это значение при данном выборе единиц-этому может научить только опыт. Предположим, что мы измеряем е и во второй части (2) в электростатических единицах; тогда с имеет вполне определенное численное значение. Назовем его и.

Основной закон Вебера (2) для взаимодействия двух заряженных частиц перепишется теперь так:



0 1 [ 2 ] 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156