Электрадынаміка Ампера

Да 1820 года Ампер звяртаўся да вывучэння электрычнасці толькі выпадкова.

Аднак з моманту, калі з'явіліся першыя звесткі пра адкрыццё Эрстэдам дзеянняў току на магніт, і да канца 1826 года Ампер вывучаў з'явы электрамагнетызму настойліва і мэтанакіравана. Ампер сам заяўляў, што галоўны штуршок яго даследаванням у вобласці электрадынамікі дало адкрыццё Эрстэда. Да адкрыцця Амперам механічных узаемадзеянняў паміж праваднікамі, па якіх працякае электрычны ток, навукоўца прывялі лагічныя перадумовы: два праваднікі, на якія дзейнічае магнітная стрэлка і кожны з якіх у сваю чаргу па закону дзеяння і процідзеяння дзейнічае на яе, павінны нейкім чынам дзейнічаць і адзін на аднаго. Матэматычныя ж веды дапамаглі яму выявіць, якім чынам узаемадзеянне токаў залежыць ад іх размяшчэння і формы.

У пратаколе Акадэміі навук ад 18 верасня 1820 года, праз тыдзень пасля таго, як Амперу стала вядома пра досведы Эрстэда, былі запісаны наступныя словы Ампера: “Я звёў з'явы, якія назіраліся Эрстэдам, да двух агульных фактаў.

Я паказаў, што ток, які знаходзіцца ў слупе, дзейнічае на магнітную стрэлку, як і ток у злучальным дроце. Я апісаў досведы, пасродкам якіх канстатаваў прыцягненне ці адштурхванне ўсёй магнітнай стрэлкі злучальным провадам. Я апісаў прыборы, якія я намерваюся пабудаваць, і, сярод іншых, гальванічныя спіралі і завіткі. Я выказаў тую думку, што гэтыя апошнія павінны вырабляць ва ўсіх выпадках такі ж эфект, як магніты.

Праходзіць яшчэ тыдзень. На паседжанні 25 верасня 2001 года Ампер ізноў выступае з паведамленнем, у якім ён развівае раней выкладзеныя меркаванні. Пратакольны запіс Акадэміі навук абвяшчае: ”Я надаў вялікае развіццё гэтай тэорыі і апавясціў пра новы факт прыцягнення і адштурхвання двух электрычных токаў без удзелу якога-небудзь магніта, а таксама пра факт, які я назіраў са спіралепадобнымі праваднікамі. Я паўтарыў гэтыя досведы падчас гэтага паседжання. ”

Затым выступы Ампера ў Акадэміі навук вынікалі адно за іншым. Гэта быў у жыцці Ампера час, калі ён увесь быў паглынуты досведамі і распрацоўкай тэорыі.

Працы Ампера, якія адносяцца да электрадынамікі, развіваліся лагічна і прайшлі праз некалькі этапаў, быўшы цесна паміж сабой звязанымі.

Пачатковыя яго даследаванні ў гэтай вобласці дакраналіся высвятлення дзеянняў электрычнага ланцуга, па якім праходзіць ток, на іншы ланцуг і ацэньвалі з'яву толькі якасна. Ампер быў першым, хто выявіў дзеянне току на ток, ён быў першым, хто паставіў досведы для высвятлення гэтага.

Раннія працы Ампера па электрадынаміцы дазваляюць меркаваць, што яго пачатковыя ўяўленні пра электрычнасць зводзілася да “макраскапічных” токаў: часціцы ў стрыжні сталёвага магніта дзейнічалі як пары, што складаюць вольтаў слуп, і, такім чынам, вакол стрыжня апыняўся саленоідападобны электрычны ток. Думка пра малекулярныя электрычныя токі ў яго паўстала пазней.

Зыходным матэрыялам для Ампера служылі досведы і назіранні.

Эксперыментуючы, ён карыстаўся разнастайнымі прыёмамі і апаратурай, пачынальна з простых камбінацый праваднікоў ці магнітаў і канчаючы пабудовай даволі складаных прыбораў. Вынікі досведаў і назіранняў служылі для яго падставай для тлумачэння характарыстак ці ўласцівасцяў з'яў, стварэння тэорыі і ўказання магчымых практычных высноў. Затым Ампер матэматычна абгрунтоўваў выказаную ім тэорыю; гэта часам патрабавала адмысловых матэматычных метадаў, чым Амперу і даводзілася адначасна займацца. У выніку Ампер стварыў трывалую падставу для новага раздзелу фізікі, названага ім электрадынамікай.

Асноўныя ідэі электрадынамікі Ампера такія.

Па-першае, узаемадзеянні электрычных токаў. Тут робіцца спроба размежаваць дзве характарыстыкі станаў, назіраемых у электрычным ланцугу, і даць ім вызначэнне: гэта – электрычная напруга і электрычны ток. Ампер упершыню ўводзіць паняцце “электрычны ток”, і ўслед за гэтым паняцце “кірунак электрычнага току”. Для канстатавання наяўнасці току і для вызначэння яго кірунку і “энергіі” Ампер прапануе карыстацца прыборам, якому ён даў назву гальванометра. Такім чынам, Амперу прыналежыць ідэя стварэння такога вымяральнага прыбора, які мог бы служыць для вымярэння сілы току.

Ампер лічыў патрэбным унесці таксама ўдакладненне ў назву палюсоў магніта. Ён назваў паўднёвым полюсам магнітнай стрэлкі той, які звернуты на поўнач, а паўночным той, які накіраваны на поўдзень.

Ампер выразна паказвае на адрозненне паміж узаемадзеяннем зарадаў і ўзаемадзеяннем токаў: узаемадзеянне токаў, спыняецца з разрывам ланцуга; у электрастатыцы прыцягненне выяўляецца пры ўзаемадзеянні рознаіменных электрычнасцей, адштурхванне – пры аднайменных; пры ўзаемадзеянні токаў карціна зваротная: токі аднаго кірунку прыцягваюцца, а розных знакаў – адштурхваюцца. Акрамя таго, ён выявіў, што прыцягненне і адштурхванне токаў у вакууме адбываецца гэтак жа, як у паветры.

Пяройдучы да даследавання ўзаемадзеянняў паміж токам і магнітам, а таксама паміж двума магнітамі, Ампер прыходзіць да высновы пра тое, што магнітныя з'явы выклікаюцца вылучна электрычнасцю. Засноўваючыся на гэтай сваёй ідэі, ён выказвае думку пра тоеснасць прыроднага магніта і контуру з токам, названага ім саленоідам, гэта значыць замкнёны ток павінен лічыцц эквівалентным элементарнаму магніту, які можна сабе прадставіць у выглядзе “магнітнага лістка” – бясконца тонкай пласціны магнітнага матэрыялу.

Ампер фармулюе наступную тэарэму: колькі заўгодна малы замкнёны ток дзейнічае на любы магнітны полюс гэтак жа, як будзе дзейнічаць малы магніт, змешчаны на месцы току, які мае тую ж магнітную вось і той жа магнітны момант. Думка пра тоеснасць дзеяння магнітнага лістка і элементарнага кругавога току пацвердзілася матэматычна пасродкам тэарэмы Ампера пра пераўтварэнне падвойнага інтэграла па паверхні ў просты інтэграл па контуры.

Іншы параграф разгляданага мемуара прысвечаны арыентоўцы электрычных токаў пад дзеяннем зямнога шара. Ампер жадаў праверыць пасродкам электрычных токаў ужо добра вядомы эфект: як дзеянне зямнога поля ўплывае на скланенне і лад магнітнай стрэлкі. Досведы пацвердзілі, што Зямля ёсць вялікі магніт, які мае свае палюсы, здольны дзейнічаць на іншы магніт і на токі. Пацвердзілася меркаванне Ампера пра кірунак зямных электрычных токаў, і ўсё апынулася ў поўнай згодзе з Амперавай тэорыяй магнетызму.

Ампер таксама стаў аўтарам метадаў вымярэння электрадынамічных дзеянняў і адпаведных прыбораў, якія не страцілі свайго значэння і ў наш час.

Велізарная праца Ампера над “Тэорыяй” працякала ў вельмі цяжкіх умовах. “Я прымушаны не спаць глыбокай ноччу…Быўшы нагружаны чытаннем двух курсаў лекцый, я тым не менш не жадаю цалкам закінуць мае працы аб вальтаічныхправадніках і магнітах. Я размяшчаю лічанымі хвілінамі”, - паведамляе ён у адным з лістоў. Лекцыі Ампера па вышэйшай матэматыцы карысталіся шырокай вядомасцю і прыцягвалі шматлікіх слухачоў.

⇐ Предыдущая 1 2 345 Следующая ⇒