Моисей Радовский - Фарадей
Таковы историческая роль и значение электрического тока. К сожалению, в нашей литературе нет еще ни одной монографии, где хотя бы в общих чертах исследовались те глубокие изменения в социально-экономических отношениях, какие внесены величайшим завоеванием современной культуры — электроэнергетикой. А когда исследователь займется этими вопросами, он, несомненно, начнет с открытия электромагнитной индукции. Ибо только это открытие дало в руки человека мощный источник электрической энергии, способный удовлетворить любые энергетические потребности.
Кроме электромагнитного генератора существуют еще и другие источники электрического тока. Однако о широком их применении с достаточной экономической эффективностью не может быть и речи. Это относится даже к самым мощным из них — гальваническим и термоэлектрическим элементам.
Миллиарды киловатт-часов электроэнергии, вырабатываемые в наши дни электростанцями всего мира, производятся электромагнитными генераторами. Именно эти генераторы, основанные на принципе превращения механической энергии в электрическую, допускают колоссальные мощности и почти не знают границ в своем практическом применении.
Однако для практических целей электрическая энергия должна быть превращена в какой-либо иной вид: механический, тепловой, химический и т. д. Современное производство, основанное на использовании всех доступных видов энергии, в большинстве случаев получает необходимый вид энергии именно путем превращения электрической энергии в данный требуемый вид.
Как известно, доминирующую роль в современном производстве играет механическая энергия, и получение ее на месте непосредственного применения осуществляется технически наиболее эффективно путем превращения электрической энергии, что осуществляется электродвигателями. В последних, так же, как и в генераторах, существенную роль играет явление электромагнитной индукции.
Таким образом основные элементы современной электротехники — генераторы электрической энергии, а также электрические двигатели, превращающие значительную долю этой энергии в механическую, — базируются на работах Фарадея.
Заслуги Фарадея не уменьшаются от того, что он не предвидел, какие результаты принесут его открытия. Фарадей в своих работах преследовал чисто научные цели, но это ни в какой мере не должно служить основанием для утверждения, что он не является основоположником важнейшей отрасли современной техники или что Фарадею вообще были чужды желания практического применения достижений естествознания.
Исследования стали, оптического стекла, газов и др. свидетельствуют о том, что Фарадей совершенно не принадлежал к тем ученым, на знамени которых написано: «Наука для науки». Тем не менее, были попытки причислить Фарадея к их числу. Но понятно, что они могли исходить только от тех, которые или совершенно не знали биографии Фарадея или стремились ее извратить. Докажем это его собственными словами. Еще в 1817 году в одной из своих лекций (о хлоре) он подчеркивал: «Прежде чем оставить этот предмет, я напомню историю этого вещества в ответ тем, которые имеют обыкновение перед каждым новым фактом задаваться вопросам: какова польза от него? Доктор Франклин на вопрос: какова польза от ребенка? — ответил: «потрудитесь сами сделать его полезным». Когда Шеель открыл это вещество (хлор), оно оставалось без употребления. Это было его детство и период бесполезности; но теперь оно возмужало, и мы, как свидетели его мощи, поражаемся усилиям, устремленным к цели сделать его полезным».
Как уже было сказано, мысль об обратимости явления Эрстеда зародилась у Фарадея еще в 1822 году. С тех пор он, не переставая, думал над этой проблемой. Говорили, что он носил в жилетном кармане кусок магнита, который должен был напоминать ему о поставленной себе задаче — превратить магнетизм в электричество. Хотя 1822–1831 годы были полны научной деятельности в самых различных областях, тем не менее, в записной книжке Фарадея мы тогда же находим описания опытов «для получения электричества от магнетизма», правда неизменно заканчивавшихся выводом: «безрезультатно».
Плодотворные результаты наступили только в 1831 году. Летом этого года Фарадей стал усиленно обдумывать свою идею. Он решил отстраниться от всякой другой работал и все внимание посвятить новым экспериментам. В июле, получив снова предложение от Совета Королевского общества заняться оптическим стеклом, он ответил отказом и целиком занялся, как он это отмечал в лабораторном журнале, «опытами для получения электричества от магнетизма». Он производил их в течение десяти рабочих дней, с 29 августа по 4 ноября.
Следующими словами Фарадей описал свой первый опыт: «Я изготовил железное кольцо (из мягкого железа). Железо было взято круглое в 7/8 дюйма толщиной, и кольцо имело внешний диаметр в 6 дюймов. Вокруг железного сердечника было намотано много витков медной проволоки, причем половина обмотки отделена при помощи шнурка и коленкора. Было намотано три куска проволоки, каждый около 24 футов длиной, и они могли быть соединены в одну общую обмотку или употребляться раздельно. Изоляция отдельных частей этой обмотки была установлена путем проверки при помощи батареи. Будем называть эту сторону кольца А. На другой стороне, но с интервалами от первой обмотки, было намотано два куска проволоки общей длиной около 60 футов. Будем называть эту сторону В.
Была заряжена батарея из десяти пар пластин по 4 кв. дюйма. Витки на стороне В составляли одну обмотку, и концы ее были соединены медной проволокой, отходящей в сторону на некоторое расстояние и как раз над магнитной стрелкой, находившейся в 3-х футах от кольца. Затем концы одной из обмоток на стороне А присоединились к батарее: немедленно — заметное действие на стрелку. Она колебалась и, наконец, пришла в начальное положение. При прерывании соединения обмотки А с батареей — снова бросок стрелки».
На второй день своей работы, т. е. 30 августа, Фарадей констатирует связь между полученными им результатами и так называемым магнитным явлением Араго (открытым французским ученым в 1822 году): «Если медную пластинку вращать близко от магнитной стрелки или магнита, подвешенного так, чтобы последний мог вращаться в плоскости, параллельной плоскости медной пластинки, магнит будет стремиться следовать за движением пластинки: если же вращать магнит, то пластинка будет стремиться следовать за его движением. Действие это настолько сильно, что можно таким образом вращать магниты и пластинки, весящие много фунтов. Если магнит и пластинка находятся в состоянии покоя по отношению друг к другу, между ними не может быть обнаружено ни малейшего действия, ни притягательного, ни отталкивательного, ни какого-либо другого. Это и есть явление, открытое мастером Араго».
