История теории эфира и электричества - Уиттекер Э.
ISBN 5-93972-070-6
Скачать (прямая ссылка):
оу OZ
дах
dz
3В 1821 г. Дэви обнаружил (Phil. Trans CXI [1821], с. 425), что
электрическая дуга отклоняется под действием магнита.
110
Глава 3
опубликовал собранные им результаты в одном из самых знаменитых 1
научных трудов в истории натурфилософии.
Ампер представляет свою работу, объявляя себя последователем той школы,
которая объясняла все физические явления равными и противоположно
направленными силами, существующими между парами частиц; и он
отказывается от попытки поиска более теоретических, хотя, возможно, и
более фундаментальных, объяснений физических явлений на основе движений
элементарных жидкостей и эфиров. Тем не менее, в связи с последним он
указывает два принципа, на которых можно основать такого рода объяснения.
Первый"^ принцип гласит, что пондеромоторные силы между цепями,
проводящими электрические токи, могут возникать вследствие "реакции на
упругую жидкость, которая распространяется во всем пространстве и
колебания которой производят световые явления", и которая "приводится в
движение электрическими токами". Эта жидкость, или эфир, говорит он,
может "быть только следствием объединения двух родов электричества".
Второй принцип^ Ампера утверждает, что промежутки между молекулами
металлической проволоки, проводящей ток, может занимать жидкость,
состоящая из двух родов электричества, но не в том соотношении, которое
образует нейтральную жидкость, а с избытком электричества,
противоположного электричеству молекул металла и, следовательно,
скрывающего электричество молекул металла. В этой межмолекулярной
жидкости противоположные рода электричества непрерывно диссоциируют и
рекомбинируются. После диссоциации жидкости в одном межмолекулярном
промежутке, положительное электричество, получившееся в результате
диссоциации, объединяется с отрицательным электричеством промежутка,
следующего за ним по направлению тока, а отрицательное электричество
первого промежутка объединяется с положительным электричеством
промежутка, следующего в другом направлении. Такое чередование, по этой
гипотезе, образует электрический ток.
Однако научный труд Ампера лишь вскользь затрагивает теоретическую
сторону этого вопроса. Его основная цель - с помощью опытов до конца
исследовать пондеромоторные силы, действующие на электрические токи.
хМет. de I'Acad. VI (1825), с. 175.
2Recuell d'obsewations electro-dynamiques, с. 215; и только что
процитированный научный труд, стр. 285, 370.
^Recueil d'observations electro-dynamiques, стр. 297, 300, 371.
Гальванизм: от Гальвани до Ома
111
"Когда, - замечает он, - Эрстед открыл действие, оказываемое током на
магнит, определенно можно было заподозрить, что два контура, проводящие
ток, взаимодействуют друг с другом; однако это не было непременным
следствием, так как пруток ковкого железа тоже воздействует на
намагниченную стрелку, хотя два прутка ковкого железа между собой не
взаимодействуют".
Тогда Ампер подверг этот вопрос лабораторной проверке и обнаружил, что
контуры, проводящие электрический ток, прикладывают друг к другу
пондеромоторные силы, и эти же силы прикладывают
к таким токам магниты. Науку, которая занимается взаимодействи-
"1
ем токов, он назвал электродинамикой и показал, что это действие
подчиняется следующим законам:
(1) Действие тока обратно, когда направление тока обратно.
(2) Действие тока, проходящего по слегка волнистому контуру, не
отличается от действия тока, проходящего по прямому контуру.
(3) Сила, прикладываемая замкнутым контуром к элементу другого контура,
расположена под прямым углом к последнему.
(4) Пропорциональное увеличение всех линейных размеров контура при
неизменной силе тока не влияет на силу между двумя его элементами.
Из этих данных, предположив, что сила между двумя элементами контуров
действует вдоль соединяющей их линии, Ампер получил выражение для
определения этой силы: вывод можно осуществить следующим образом.
Пусть ds, ds^ - это элементы контуров, г - соединяющая их линия, a i, i'
- силы тока. Из (2) ясно, что действие ds на ds/ является векторной
суммой действий dx, dy, dz на ds;, где dx, dy, dz - три составляющих
вектора ds; так что искомая сила должна иметь форму:
гх скалярное произведение, линейное и однородное в ds; эта сила тоже
должна быть линейной и однородной в ds/. Тогда, используя (1), мы видим,
что сила должна иметь форму
где (риф обозначают неопределенные функции г.
Из (4) следует, что если ds, ds^, г умножить на одно и то же число, то
это никак не повлияет на F; значит
F = M;r{(ds • ds')(^(r) + (ds ¦ r)(ds' ¦ г)ф(г)},
и
Toe. cit. с. 298.
112
Глава 3
где А и В обозначают константы. Таким образом, имеем
F = гг'г j
A(ds • ds') B(ds ¦ r)(ds' • г)
Q I" К
3 1 5
}•
Теперь, в соответствии с (3), разложенная часть F вдоль элемента ds'
должна исчезнуть при интегрировании по контуру S, т. е. должен получиться
полный дифференциал, если взять dr равным -ds. Это все равно, что
сказать, что выражение
