Фрэнсис Ролт-Уилер - Как мальчик Хюг сам построил радиостанцию
— Магнит и магнетизм.
— У меня не было магнита, — был ответ.
— Почему ты не сделал?
— Но как? В «Прадедушкиной книге» сказано, что магнит это такое железо, которое находят в Магнезии, где-то в Малой Азии.
Телеграфист кивнул.
— Это так, но твой дедушка говорит о натуральном магните. Впрочем, я забыл, что он и не мог знать о других. А больше он ничего не говорит?
— Нет, он говорит, что магнит притягивает другие металлы, главным образом железо; он утверждает, что магнит недостаточно силен, чтобы вытаскивать гвозди из кораблей, как говорит старинная легенда.
Кроме того, он говорит, что моряки кладут магнит в коробку и управляют с его помощью, потому что он всегда указывает на север и на юг.
— Это все верно, но теперь люди ушли вперед. Современная работа с электричеством очень нуждается в магнитах, поэтому приходится их делать. Тебе, если ты серьезно думаешь о радио (Хюг кивнул), надо узнать о самом главном виде магнита, об электромагните.
— Я и не знал, что электричество имеет какое-нибудь отношение к магниту.
Блэден усмехнулся.
— Даже странно слышать это в наши дни, но раз ты никогда не учился, так это неудивительно. В конце-концов, это не так давно открыто.
В 1820 г. некто Эрстед, датский профессор, впервые наткнулся на мысль, что электричество и магнетизм, пожалуй, одно и то же. Он возился с Вольтовым элементом вроде твоего, стараясь выяснить, не будет ли цинк с серебром действовать лучше, чем цинк с медью.
На столе, за которым он работал, лежал компас; была гроза, а он хотел знать, реагирует ли магнитная стрелка на грозу. Ты знаешь, что такое магнитная стрелка?
— Я ее никогда не видел, но думаю, что это то, что, как сказано в моей книге, всегда указывает на север и на юг.
— Правильно. А почему она это делает?
Хюг подумал, но должен был сознаться, что не знает.
— Потому, что земля — постоянный магнит, — объяснил телеграфист. Хотя она почти шарообразна, но имеет северный и южный полюсы; если тебе так будет легче, назови их положительным и отрицательным полюсами. Маленький магнит поворачивается к северу и к югу, потому что магнитные силы земли движутся в этом направлении.
— Магнитные полюсы, — продолжал он, — действуют как электрические: одноименные отталкиваются, разноименные притягиваются. Таким образом, если сблизить северный полюс сильного и слабого магнита, слабый оттолкнется; в таком случае стрелка не будет указывать на магнитный север.
— To-есть она отклонится от своей центральной линии, как висящий пробковый шарик отклоняется от отвесной линии? — спросил Хюг.
— Совершенно верно, — согласился Блэден. — Теперь слушай, что было дальше: покончив с элементом, Эрстед отодвинул его так. что он оказался близко от компаса, и занялся чем-то другим. Вдруг он заметил, что стрелка сильно отклонилась. «Что за чорт»! — воскликнул он. — «Что такое с стрелкой? Я надеюсь, что северный полюс не переместился!»
Он убрал элемент, чтобы получше взглянуть на компас; стрелка сразу встала на свое место и стала указывать на север. Он снова поднес элемент, и стрелка быстро отклонилась.
Сразу Эрстед не понял, в чем дело, но, наконец, сообразил. Он увидел, что сделал большое научное открытие. Он нашел, что электрический ток может отклонять магнитную стрелку. Зная, что это мог сделать сильный магнит, профессор понял, что эти силы могут быть сходны; в том же году Араго, французский астроном, доказал правильность этой мысли. Ты понимаешь?
— Еще бы, — объявил Хюг. Он лучше понимал телеграфиста, чем мисс Фергюсон или доктора Камерона.
— Так вот, то, что этот старик открыл сто лет тому назад, стало теперь употребляться в электричестве. То, что называется гальванометром — прибор для измерения электрических токов — в своей простейшей форме есть не что иное, как магнитная стрелка, висящая посредине проволочной спирали. Если пустить по спирали ток, стрелка оттолкнется от севера по направлению тока. Чем сильнее ток, тем больше будет отклонение. Теперь делают очень тонкие гальванометры. Стрелку укрепляют на часовой пружине в четверть дюйма длины и прикрепляют зеркальце чуть больше булавочной головки. Это зеркальце отбрасывает луч на шкалу, удаленную на ярд, так что если стрелка сдвинется на волос, отраженный луч покажет это отклонение на шкале, а наблюдатель следит за шкалой в увеличительное стекло.
Есть такие чувствительные гальванометры, которые показывают электрический ток слабее одной десятитысячной миллионной доли ампера. И можно сделать гальванометр для измерения сильных токов такой тяжелый, что им можно убить слона.
— Значит с помощью гальванометра я мог бы узнать силу тока, который дает мой элемент?
— Конечно. Грубый гальванометр очень легко сделать.
— Но слушай дальше. Эрстед был молодец. Он сообразил, что если электрический ток действует на магнитную стрелку как магнит, то можно при помощи тока сделать искусственный магнит. Он взял опять Вольтов элемент, свернул проволоку спиралью — вроде пробочника — и на шелковинке привесил иголку. Как только он включил ток, иголка намагнитилась.
— Не могу ли я сделать с моей лейденской банкой магнит? Я устрою между полюсами спираль из проволоки и подвешу иголку.
— Батарея будет лучше. Дело в том, что ток от лейденской банки получается переменный, он идет взад и вперед; от батареи же идет постоянный или непрерывный ток, который идет через раствор от цинка к меди и по проволоке от меди к цинку. Для того, чтобы сделать магнит, лучше иметь дело с постоянным током, чем с переменным. Если ты займешься радио, тебе придется научиться разбираться в разнице между токами. Затем Эрстед пошел еще дальше. В середине спирали он прикреплял различные предметы; некоторые из них действовали, другие нет. Наконец, он пробовал взять брусок из мягкого железа. Когда он пропускал ток через стальной брусок, нужно было некоторое время, чтобы намагнитить его. Железный же брусок намагничивался в тот же момент, когда пускали ток, но терял магнитные свойства в момент, когда ток прекращался. Электромагниты теперь употребляются повсюду. У меня на столе тоже лежат электромагниты (они мне нужны для звонка), но они слабые. Есть очень сильные электромагниты. На многих литейных и металлообрабатывающих заводах употребляют магнит, чтобы поднимать куски металла весом в несколько тонн. Для этого берут брус из мягкого железа или еще чаще пучок железных прутьев и связывают их проволокой, обернутой вокруг пучка десять тысяч раз. Затем пропускают по проволоке сильный постоянный ток, и все железные прутья моментально намагничиваются. Они остаются намагниченными, пока идет ток. Посредством крана устанавливают электромагнит над тем куском металла, который надо поднять; едва он коснется металла, включают ток, и кусок металла весом в тонну или больше пристает к магниту, как пепел пристал к янтарному мундштуку твоего отца. Я видел, как электромагнитом поднимали паровозы; из этого ты можешь понять, что можно делать электромагнитом.
Мальчик кивнул. Это было удивительно, но принцип, на котором это основано, был легко понятен. Если маленькая электрическая сила, действующая как магнит, могла поднимать маленькие предметы, большая могла поднимать большие.
— Теперь другая сторона открытия. Английский ученый Фарадей, повторяя и развивая опыты Эрстеда, нашел, что электрические токи создают вокруг себя пространство, насыщенное магнетизмом; он решил, что если электрический ток может произвести магнит, магнит должен быть в состоянии вызвать электрический ток.
— В самом деле может?
— Может и вызывает. Если ты возьмешь проволочное кольцо, не соединенное ни с батарей, ни с чем-нибудь подобным и привесишь к нему магнит так, чтобы он мог качаться взад и вперед, ты увидишь, что каждое качание будет производить в проволоке электрический ток, который будет итти в двух разных направлениях, обратно качанию. Вот эти-то два открытия и сделали электричество такой общеполезной вещью, какой оно стало теперь. Электрическое освещение, электрическое отопление, электрическая тяга для железных дорог и трамвая и многое другое является применением открытий Эрстеда и Фарадея.
— Это все должно быть очень сложно?
— Не так сложно, как кажется. Если понять основные принципы, то разобраться в остальном будет легко. А если ты хочешь заняться радио, тебе придется подумать над устройством электромагнитных машин. Есть у тебя время сейчас послушать о них?
Хюг выглянул в окно.
— Я не вижу дрожек Берка; должно быть он еще в лавке.
— Лучше посиди тут и слушай меня, чем в лавке, где будут толковать о политике. Не знаю, много ли ты поймешь, да авось чему-нибудь и научишься. Только слушай внимательно.
Существует только два основных вида электрических машин. В первой механическая энергия превращается в электрическую, и машины этого вида называются генераторами. Они могут получать движение откуда угодно — от паровой машины, бензинового двигателя, водяного колеса, конной тяги или силы человека. Над этим нечего смеяться. Теперь для армии изготовлены радиоаппараты, которые человек может нести на спине; они приводятся в движение ручным колесом, вроде того, как у того итальянца на углу, который жарит бобы.
