Трактат об электричестве и магнетизме. Том 2.

Все основополагающие опыты Ампера являют собой примеры того, что было названо нулевым методом сравнения сил (см. п. 214). Вместо того чтобы измерять силы либо динамически - путём сообщения движения некоторому телу, либо статически - путём уравновешивания весом другого тела или упругостью нити, в нулевом методе две силы одинакового происхождения одновременно воздействуют на тело, уже и до того пребывающее в равновесии, и если при этом не возникает никаких эффектов, то это означает, что эти силы уравновешивают друг друга.

Этот метод особо ценен при сравнении эффектов, производимых электрическим током, когда он проходит по контурам различных конфигураций. Соединяя все проводники в один непрерывный ряд, мы обеспечиваем постоянство силы тока во всех точках его пути, и, поскольку ток всюду на своём пути начинается почти одновременно, мы можем доказать, что силы, обусловленные его действием на подвешенное тело, находятся в равновесии в том случае, если тело совершенно не реагирует ни на возникновение, ни на прекращение тока.

504. Весы Ампера состоят из лёгкой рамки, способной вращаться вокруг вертикальной оси и несущей провод, который образует два контура одинаковой площади; контуры лежат либо в одной плоскости, либо в параллельных плоскостях, а токи в них текут в противоположных направлениях. Цель этого устройства состоит в том, чтобы избавиться от влияния земного магнетизма на проводящую проволоку. Когда электрический контур может свободно перемещаться, он стремится расположиться так, чтобы охватить собою возможно большее число линий индукции. Если эти линии обусловлены земным магнетизмом, то для контура в вертикальной плоскости это будет положение, при котором плоскость контура совпадает с плоскостью, проходящей через магнитный восток и магнитный запад при направлении тока, противоположном кажущемуся направлению хода Солнца.

Жёстко связывая расположенные в параллельных плоскостях контуры равной площади, в которых текут одинаковые, но противоположно направленные токи, мы образуем комбинацию, не подверженную действию земного магнетизма и потому называемую астатической (см. рис.26). Она испытывает, однако, действие сил, возникающих от токов или магнитов, расположенных столь близко к ней, что их воздействие на оба эти контура оказывается различным.

Рис. 26

505. Первый опыт Ампера относится к действию двух равных, но противоположно направленных токов, близко прилегающих друг к другу. Покрытый изоляционным материалом провод сдваивается и помещается поблизости от контуров астатических весов. Когда через провод и весы пропускается ток, равновесие весов остаётся невозмущённым, показывая тем самым, что два близких, равных и противоположно направленных тока нейтрализуют друг друга. Если вместо двух расположенных рядом проводов взять один провод, изолировать его, поместив в середину металлической трубки, и пропустить ток в одну сторону по проводу, а в другую - по трубке, то действие этого тока вне трубки уже совершенно точно, а не приблизительно будет равно нулю.

Этот принцип имеет огромное значение для конструирования электрических приборов, так как он позволяет осуществлять подвод и отвод тока к любому гальванометру или другому прибору без какого-либо электромагнитного эффекта, связанного с прохождением тока туда и обратно. На практике обычно бывает достаточно связать провода вместе, тщательно следя, чтобы они были совершенно изолированы друг от друга; однако там, где они должны проходить вблизи чувствительных элементов аппаратуры, лучше всё же один из них выполнить в форме трубки, а другой - в виде протянутого внутри неё провода (см. п. 683).

506. Во втором опыте Ампера один из проводов многократно изогнут, образуя ряд небольших извилин, но так, что каждый участок его остаётся очень близким к прямому проводу. Оказывается, что ток, текущий в одну сторону по извилистому проводу, а обратно снова по прямому, не влияет на астатические весы. Это доказывает, что влияние тока, текущего по какой-нибудь искривлённой части провода, эквивалентно влиянию такого же тока, текущего по прямой линии, соединяющей крайние точки искривления, при условии, что искривлённая линия на каждом участке своего пути не сильно удалена от этой прямой. Следовательно, любой малый элемент контура эквивалентен элементам, состоящим из двух или многих элементов, и соотношение между составными элементами и результирующим элементом оказывается таким же, как и соотношение между компонентами и их векторной суммой в случае смещений или скоростей.

507. В третьем опыте астатические весы заменены проводником, способным перемещаться только вдоль своей длины; ток входит в проводник и покидает его в фиксированных точках пространства. Обнаружено, что никакой замкнутый контур, помещаемый поблизости, не в состоянии приводить этот проводник в движение [рис. 27].

Рис. 27