Страницы истории науки и техники

Первый период научной деятельности Фарадея был посвящен химии. Ему удалось получить бензол, который в дальнейшем стал широко применяться при получении многих химических веществ. Широкую известность приобрели его работы по сжижению газов.

Начиная с 1821 г. научные интересы Фарадея сосредоточились на электричестве. Он показал, что все виды электричества («электричество трения», «животное электричество», «гальваническое», «термоэлектричество», «магнитное») представляют собой проявление одной и той же сущности, качественно тождественны и отличаются только количеством и интенсивностью. Для определения «количества электричества» Фарадей много занимался исследованием электролиза — процесса разделения веществ в результате прохождения электрического тока через разделяемое вещество. С помощью электролиза можно получить, например, водород из воды, алюминий из глинозема (Al₂O₃), произвести никелирование поверхности металлических изделий, т. е. нанести тонкий слой никеля путем электролиза никелевого купороса (NiSO₄·7H₂O). Фарадей установил основные количественные законы электролиза, носящие теперь его имя. В соответствии с этими законами количество, прошедшего через электролит электричества у пропорционально массам m превращенных веществ.

Рис. 37. Электромагнитная индукция.

Фарадей был человеком не только талантливым, но также и на редкость целеустремленным. Зная об открытом в 1820 г. Эрстедом магнитном действии тока, Фарадей поставил себе целью решить обратную задачу — превратить магнетизм в электричество. Большим его успехом было открытие электромагнитной индукции. Это явление заключается в следующем. Если в магнитном поле (о сущности физического поля — главном предмете настоящего раздела — будет сказано немного ниже), движется электрический проводник или, наоборот, около проводника движется, например, постоянный магнит, в проводнике возникает электродвижущая сила, а если проводник замкнут, в цепи появляется электрический ток[302] (рис. 37, а). На этом рисунке М — постоянный магнит, АБ — проводник, Г — гальванометр. Постоянный магнит может быть заменен первичной цепью Э, электрического тока, питание которой производится от батареи Б (рис. 37, б). В этом случае магнитное поле создается протекающим в контуре Э, электрическим током. Перемещение цепи Э₁ по отношению к цепи Э₂ (или, наоборот, перемещение цепи Э₂ по отношению к цепи Э₁) или изменение силы тока в первичном контуре Э₁ вызывает появление тока во вторичном контуре Э₂, о чем можно судить по показаниям гальванометра Г.

Таким образом, Фарадей опытным путем показал, что между магнетизмом и электричеством существует прямая динамическая (а не статическая) связь. Это открытие имело огромное научное и практическое значение.

Любопытное соображение высказал по этому поводу Дж. Бернал: «Открытие Фарадея имело также значительно большее практическое значение по сравнению с открытием Эрстеда потому, что оно означало возможность получения электрического тока механическим путем, а также обратную возможность приведения в действие машин с помощью электрического тока. По сути дела, в этом открытии Фарадея заключалась судьба всей тяжелой электропромышленности, однако потребовалось чуть ли не 50 лет для того, чтобы оказалось возможным извлечь все вытекающие из него выгоды. Сам Фарадей был весьма мало склонен работать в направлении практического применения своего открытия. Это объяснялось отнюдь не тем, что Фарадей был человеком не от мира сего; но он по собственному опыту достаточно хорошо знал деловой мир и отношение правительства, чтобы понимать, какого огромного количества времени и каких хлопот ему будет стоить попытка продвинуть те или иные из своих идей в стадию практической эксплуатации. Он считал, что может употребить свое время с большей пользой.

Как показывают его записные книжки, он был занят широко задуманным планом раскрытия связей между всеми „силами“, какие только были известны физике его времени, — электричеством, магнетизмом, теплотой и светом, — и с помощью целой серии остроумных опытов ему фактически удалось установить каждую из этих связей и попутно напасть на много других явлений, полное объяснение которых заставило себя ожидать нашего времени»[303].

Фарадей явился основоположником учения об электрическом и магнитном полях. Согласно концепции, составляющей основу теории электромагнитного поля в настоящее время, наэлектризованное тело создает особое состояние окружающей среды, вследствие чего действие этого наэлектризованного тела передается на другие тела. Фарадей так же, как и Максвелл, признавал существование эфира. Поэтому он представлял себе электрическое и магнитное поля как особое состояние эфира, пронизанного силовыми линиями (силовыми трубками), как это показано па рис. 38–40.

Рис. 39. Силовые линии электрического поля направлены от положительного заряда к отрицательному.