Владимир Кучин - Популярная история — от электричества до телевидения

Рис. 13. Оригинальные рисунки Ампера из его книги по электродинамике [40] /

В 1827 году наблюдатель Бюро долгот и помощник Андре Ампера в его исследованиях Феликс Савари (1787–1841) первым из физиков отметил колебательный характер разряда конденсаторов . Савари этому важному для радиотехники явлению не придал значения.

Ориентировочно в 1829 году американский физик преподаватель Академии в Олбани Джозеф Генри (1797–1878) начал работы, в ходе которых обнаружил явления индукции и создал первые прототипы трансформаторов .

Рис 14. Опыт Генри по взаимоиндукции катушек, по [43].

Первоначально Генри вызывал ток в катушке, двигая около нее магнит, а затем заменил этот магнит на катушку и обнаружил, что катушка (поз 3. на рис. 14), подсоединенная к гальваническому элементу при движении вызывает ток в неподвижной катушке, что и фиксируется электрометром. Результаты своих работ Генри не публиковал, т. к. вел их на любительской основе летом и хотел накопить больше научного материала. Это привело к тому, что раньше свои эксперименты обнародовал английский физик Фарадей в 1832 году.

Исторический сценарий начала 19-го века в паре Генри — Фарадей весьма схож с историческим сценарием конца 19-го века в паре Попов — Маркони. Американец Джозеф Генри не имел своей лаборатории, и использовал для исследований каникулы, когда превращал один из классов в свой научный полигон, — это привело к закрепленному публикациями приоритету Фарадея, хотя фактически Генри его опережал. Россиянин Александр Попов по материальным соображениям вынужден был летом уезжать из Петербурга, и работать директором электростанции на ярмарке в Нижнем Новгороде (см. далее), и на этот период его научная деятельность останавливалась, что в итоге привело к большим достижениям Маркони и отставанию русского первопроходца.

В 1831 году физик Майкл Фарадей завершил ряд удачных экспериментов, он обнаружил связь между током и магнетизмом и создал первый макет электрогенератора.

«И тем не менее именно Фарадею суждены были великие открытия. Великий реалист, он стихийно рвал путы эмпирики, некогда навязанные ему Дэви, и в эти минуты его осеняло великое прозрение — он приобретал способность к глубочайшим обобщениям. Первый проблеск удачи появился лишь 29 августа 1831 года. В этот день Фарадей испытывал в лаборатории несложное устройство: железное кольцо диаметром около шести дюймов, обмотанное двумя кусками изолированной проволоки. Когда Фарадей подключил к зажимам одной обмотки батарею, его ассистент, артиллерийский сержант Андерсен, увидел, как дернулась стрелка гальванометра, подсоединенного к другой обмотке. Дернулась и успокоилась, хотя постоянный ток продолжал течь по первой обмотке. Фарадей тщательно просмотрел все детали этой простой установки — все было в порядке. Но стрелка гальванометра упорно стояла на нуле. С досады Фарадей решил выключить ток, и тут случилось чудо — во время размыкания цепи стрелка гальванометра опять качнулась и опять застыла на нуле! Фарадей был в недоумении: во-первых, почему стрелка ведет себя так странно? Во-вторых, имеют ли отношение замеченные им всплески к явлению, которое он искал? Вот тут-то и открылись Фарадею во всей ясности великие идеи Ампера — связь между электрическим током и магнетизмом. Ведь первая обмотка, в которую он подавал ток, сразу становилась магнитом. Если рассматривать ее как магнит, то эксперимент 29 августа показал, что магнетизм как будто бы рождает электричество. Только две вещи оставались в этом случае странными: почему всплеск электричества при включении электромагнита стал быстро сходить на нет? И более того, почему всплеск появляется при выключении магнита? На следующий день, 30 августа, — новая серия экспериментов. Эффект ясно выражен, но тем не менее абсолютно непонятен. Фарадей чувствует, что открытие где-то рядом.». [41].

Автор книги о Максвелле называет эксперимент 17 октября 1831 г. триумфальным .

«Эксперимент триумфальный — 17 октября. Фарадей заранее знает, как это будет. Опыт удается блестяще. «Я взял цилиндрический магнитный брусок (3/4 дюйма в диаметре и 8 1/4 дюйма длиной) и ввел один его конец внутрь спирали из медной проволоки (220 футов длиной), соединенной с гальванометром. Потом я быстрым движением втолкнул магнит внутрь спирали на всю его длину, и стрелка гальванометра испытала толчок. Затем я так же быстро вытащил магнит из спирали, и стрелка опять качнулась, но в противоположную сторону. Эти качания стрелки повторялись всякий раз, как магнит вталкивался или выталкивался». Секрет — в движении магнита! Импульс электричества определяется не положением магнита, а движением! Это значит, что «электрическая волна возникает только при движении магнита, а не в силу свойств, присущих ему в покое». Эта идея необыкновенно плодотворна. Если движение магнита относительно проводника создает электричество, то, видимо, и движение проводника относительно магнита должно рождать электричество! Причем эта «электрическая волна» не исчезнет до тех пор, пока будет продолжаться взаимное перемещение проводника и магнита. Значит, есть возможность создать генератор электрического тока, действующий сколь угодно долго, лишь бы продолжалось взаимное движение проволоки и магнита! 28 октября Фарадей установил между полюсами подковообразного магнита вращающийся медный диск, с которого при помощи скользящих контактов (один на оси, другой — на периферии диска) можно было снимать электрическое напряжение. Это был первый электрический генератор, созданный руками человека. После «электромагнитной эпопеи» Фарадей был вынужден прекратить на несколько лет свою научную работу — настолько была истощена его нервная система…». [41].

В 1831 году Джозеф Генри продолжал свою летнюю научную работу. Он построил действующий макет двухпроводной телеграфной линии , которая включала батарею, 2-х проводную линию длиной около мили и электромагнит, между обкладками которого был помещен металлический стержень на оси (это прототип приемного реле ), который своим вторым концом бил по колокольчику. Для передачи сигналов нужно было подавать по 2-х проводной линии ток от батареи на электромагнит. Публикации «о телеграфе» не было.