7.5. Зарождение основ электродинамики

Не менее, чем тепловое и световое, для естествоиспытателей в XIX веке представляло интерес электродинамическое действие электрического тока, то есть способы прямого преобразования электрической энергии в работу.

Ранее было показано, что соленоид при прохождении через него тока действует, как магнит, и притягивается или отталкивается от полюсов другого магнита. Легко предположить, что и два соленоида, через которые проходит ток, будут действовать друг на друга подобно двум магнитам. И, действительно, такое взаимодействие было установлено и подтверждено опытным путем Ампером в 1820 г.

Ампер доказал существование взаимодействия не только параллельных, но и произвольно перекрещенных проводников, через которые проходит ток. При этом они производят друг на друга такое действие, что стремятся стать параллельно друг к другу, причем так, чтобы токи в них имели одинаковое направление.

Величина электродинамической силы, с которой действуют друг на друга электрические проводники, зависит от их взаимного положения, расстояния между ними, а также от силы протекающего в них тока. В общем случае эта сила пропорциональна произведению обоих токов, протекающих в проводниках.

Ампер вывел теоретически свой основной электродинамический закон только для двух элементов с током, но не для замкнутых контуров с током. Первенство в теоретическом определении электродинамической силы тока в замкнутом контуре принадлежит Вильгельму Веберу.

Дальнейшие опыты Вебера показали, что действие электродинамической силы увеличивается, если вместо прямого проводника использовать спиральную намотку. Этот эффект был использован в конструкции первого прибора для измерения электродинамической силы тока – электродинамометра. На рис. 7.11 показан общий вид электродинамометра для измерения слабых токов, а на рис. 7.12 – общий вид крутильного электродинамометра для измерения сильных токов.

Вильгельм Эдуард Вебер (1804–1891) – немецкий физик, член-корреспондент Берлинской академии наук. Его работы посвящены электромагнетизму, акустике, теплоте, молекулярной физике, земному магнетизму. В 1833 году построил первый в Германии электромагнитный телеграф. Он разработал теорию электродинамических явлений и установил закон взаимодействия движущихся зарядов (1848). В 1846 году указал на связь силы тока с плотностью электрических зарядов и скоростью их упорядоченного перемещения. Изобрел ряд физических приборов, в частности электродинамометр.

Рис. 7.12. Крутильный электродинамометр для измерения сильных токов

Рис. 7.11. Электродинамометр для измерения слабых токов

В ознаменование выдающихся заслуг Вебера его именем была названа единица электромагнитного потока.

Не углубляясь в подробности конструкции электродинамометров, необходимо отметить, что они представляли собой первые точные приборы для измерения электродинамической силы преимущественно переменного тока, получившего позднее значительно более широкое распространение, о чем будет сказано ниже.