Учение об электричестве

Серьезные успехи в учении об электричестве и магнетизме были связаны прежде всего с практическим использованием электромагнитных явлений. «Об электричестве мы узнали кое-что разумное только с тех пор, как была открыта его техническая применимость»(Энгельс — Г. Штаркенбургу, 25 января 1894 г. К. Маркс, Ф. Энгельс, Избранные произведения, т. II, стр. 484.) , — указывал Ф. Энгельс.

На рубеже XVIII—XIX вв. итальянский физик Алессандро Вольта (1745— 1827), дав правильное истолкование предшествующих опытов Луиджи Гальвани (1737—1798), создал «гальваническую батарею». Этого рода батареи долго служили единственными источниками электрического тока.

Продолжив опыты Гальванрг и Вольта, русский ученый В. В. Петров (1761 — 1834) построил электрическую батарею значительного по тому времени размера и произвел ряд важных исследований возможности применения электричества в различных областях производства и быта. В частности, он обнаружил в 1802 г. явление электрической дуги. Несколько лет спустя это явление наблюдалось английским ученым X. Дэви (1778—1829), назвавшим электрическую дугу вольтовой. Практическое использование электрической дуги в целях освещения (дуговые фонари) началось в 40—50 годах XIX в.

В 1820 г. датский физик Ганс Христиан Эрстед (1777—1851) произвел важные наблюдения над действием электрического тока на магнитную стрелку. Французский ученый Ампер (1775—1836), основоположник электродинамики, сделал следующий шаг, открыв и вычислив взаимодействие между двумя электрическими токами, проходящими по проводникам, и установив, что ток в свою очередь создает магнитное силовое поле.

В 1831 г. один из крупнейших ученых Англии, Майкл Фарадей (1791 — 1867), открыл и описал явление электромагнитной индукции, заметив, что если замкнутый проводник при своем перемещении пересекает магнитные силовые линии, то в нем возбуждается электрический ток. Это исключительно важное открытие позволило создать магнитоэлектрические генераторы и электродвигатели.

Майкл Фарадей. Портрет работы Т. Филипса.

В 1833 г., вскоре после открытия Фарадея, русский физик Э. X. Ленц (1804—1865) обобщил законы электромагнитной индукции и электромагнитного вращения и установил направление индуктированного тока («закон Ленца»), а в 1838 г. сформулировал весьма важный для электротехники принцип обратимости генераторного и двигательного режимов электрических машин и практически реализовал этот принцип, заставив одну и ту же машину работать в режиме как генератора, так и двигателя.

Ряд исследований по электромагнетизму Э. X. Ленц провел вместе с Б. С. Якоби.

Одновременно с изучением магнитных свойств электрического тока велись работы по исследованию его теплового действия. В 1821 г. профессор Берлинского университета Т. И. Зеебек (1770—1831) открыл явление термоэлектричества. Он показал, что при нагревании места соединения проводников из различных металлов в цепи возникает электрический ток. В 1834 г. французский физик Ж. Пельтье (1785—1845) установил явление обратимости термоэлектрического действия, т. е. выделения или поглощения тепла в зависимости от направления тока, протекающего через спай двух различных проводников. Это явление было в дальнейшем использовано для изготовления термопар (термоэлементов). В 1841 г. Джоулем, а несколько позже Ленцем . был открыт закон теплового действия тока при прохождении его по проводнику, получивший название закона Джоуля—Ленца.

Для практической электротехники большое значение имело установление количественных соотношений между величинами сопротивления электрической цепи, электродвижущей силы и силы тока, сделанное немецким физиком Г. Омом (1787— 1854) в середине 20-х годов XIX в. («закон Ома»).

Теоретическим исследованиям в области электромагнитных явлений способствовали успехи электрометрии. К. Ф. Гаусс в сотрудничестве с В. Э. Вебером разработал абсолютную систему электромагнитных единиц, положив в ее основу метрическую систему. Ученые сконструировали более точные приборы для магнитных измерений и ввели новые методы измерения магнитных полей.