И электричество, и магнетизм в природе обнаружили древние греки. Примерно к 600 г. до н. э. им были известны свойства магнитного железняка: его куски притягивались друг к другу. Примерно через 500 лет китайцы открыли способность магнитного железняка определенным образом ориентироваться в пространстве и создали компас.
Древнегреческий философ Фалес Милетский обратил внимание на способность куска янтаря притягивать мелкие предметы после того, как потереть его о шелк или мех. Янтарь по-гречески - электрон.
В средние века это явление изучал придворный медик английской королевы Елизаветы I Уильям Гильберт, который обнаружил способность электризоваться у многих других веществ.
В 1600 он издал сочинение «О магните, магнитных телах и большом магните – Земле (De magnete, magneticisque corporibus, et magno magnete tellure)», в котором описал результаты своих исследований магнитных и электрических явлений. В частности, установил, что любой магнит имеет два полюса, при этом одноименные полюсы отталкиваются, а разноименные притягиваются. Гильберт доказал, что Земля ведет себя как большой магнит, как шар из магнитного железняка. Им было установлено наличие у Земли северного и южного магнитных полюсов. Он предположил, что магнитные полюсы Земли совпадают с географическими. Благодаря Гильберту наука об электричестве обогатилась новыми открытиями, точными наблюдениями, приборами.
К концу XVI в. европейские ученые активно начали изучать природу магнетизма.
В течение многих лет не ослабевал интерес к магнитным полям, а также к вопросам влияния магнитного поля Земли на человека.
В августе 1820 года научные общества и редакции физических журналов получили небольшую статью Ганса Христиана Эрстеда «Опыты по влиянию электрического тока на магнитную иглу». Путешествуя по Европе, он смог лично ознакомиться со многими выдающимися достижениями того времени, в том числе с работами Алессандро Вольты. Вернувшись в 1813 году в Данию, Эрстед продолжил преподавание физики. До мая 1820 года Эрстед занимался тем, что изучал возникновение тепла под действием электрических разрядов. Его интересовала мысль: не окажет ли этот скрытый вид энергии действие на магнит. Не зная, как доказать свою гипотезу, Эрстед не приступал к экспериментам, ограничиваясь только размышлениями на эту тему. Но однажды на лекции он решил продемонстрировать опыт студентам. Эрстед поместил между проводами, идущими от полюсов батареи, тонкую платиновую проволоку, а под проволоку поместил магнитную стрелку. Стрелка и впрямь качнулась, но слабо. Вначале июля опыт был повторен более удачно. Чтобы физики легко запомнили, куда что отклоняется, Эрстед вывел формулу: «Полюс, над которым вступает отрицательное электричество, поворачивается на запад; полюс, под которым оно вступает, поворачивается на восток».
Справедливости ради стоит отметить, что влияние электричества на магниты давно открыто итальянцами Можоном и Романьози ещё в 1802 году, хотя Эрстед мог их не читать в оригинале, так как работы итальянских учёных были опубликованы сначала в самой Италии, позже они были переведены на французский язык.
Как же дальше развивались события по созданию картины электромагнитного поля?
Только что нашумевшее открытие Эрстеда породило в учёном мире исключительный интерес к электромагнетизму.
Несколькими месяцами позже Ампер установил, что два параллельных проводника, по которым идёт ток в одном направлении, притягиваются друг к другу и отталкиваются, если токи имеют противоположные направления.
Независимо друг от друга Араго и Дэви провели опыты с железными опилками. Деви показал, что железные опилки притягиваются к медному проводу, когда по нему идёт электрический ток. Дэви обнаружил, что опилки, рассыпанные на листе бумаге, сквозь которую проходит проводник с током, располагаются вокруг провода концентрическими окружностями.
Майкл Фарадей был ассистентом Ганса Христиана Эрстеда.
В 1827 г. Фарадей получил профессорскую кафедру в Королевском институте в Лондоне. Знаменитый печатный труд Фарадея «Экспериментальные исследования по электричеству» выходил в свет отдельными сериями с 1831 по 1865 гг. Издание состояло из 30 серий.
Вводя понятие поля и отвергая теорию дальнодействия, Фарадей был убежден в материальности силовых линий, идущих от магнита или заряженного проводника. Для него силовые линии были не просто графическим изображением действия сил, а реально существующими и заполняющими все пространство вокруг магнита или заряженного проводника. Огромная экспериментальная работа Фарадея приводит к открытию в 1831 году явления электромагнитной индукции.
Трудами Фарадея был увлечен Джеймс Максвелл.
Он пришёл к выводу, что переменное магнитное поле, возбуждаемое изменяющимся током, создаёт в окружающем пространстве электрическое поле, которое в свою очередь возбуждает магнитное поле, и т. д. Эти поля образуют единое переменное электромагнитное поле – электромагнитную волну. Возникнув в том месте, где есть провод с током, электромагнитное поле распространяется в пространстве со скоростью света – 300000 км/с. Отсюда у Максвелла возникла идея, что и свет представляет собой электромагнитное поле.
«Электромагнитное поле – это та часть пространства, которая содержит в себе и окружает тела, находящиеся в электрическом или магнитном состоянии», - писал Максвелл.
Вершиной научного творчества Джеймса Максвелла стал его «Трактат об электричестве и магнетизме».
Теория электромагнитного поля стала самым большим научным достижением Джеймса Максвелла.
В 1888 г. впервые смог получить и исследовать электромагнитные волны немецкий физик Генрих Рудольф Герц. Однако путей практического применения своего открытия он не нашел. Это сделал Александр Степанович Попов.
Опираясь на результаты опытов Герца, он создал прибор для обнаружения и регистрирования электрических «колебаний» - радиоприёмник.
7 мая 1895 г. А. С. Попов доложил на заседании Русского физико-химического общества в Петербурге об открытии радио и продемонстрировал в действии свои приборы связи. В переводе с латинского «радио» означает «излучать». Прибор Попова имел электрический звонок с молоточком, который встряхивал трубку. Это давало возможность принимать радиосигналы, несущие информацию, — азбуку Морзе.
Спустя год после опытов А. С. Попова в Лондоне состоялась демонстрация устройства для передачи и приёма радиосигналов, сделанного итальянским изобретателем Гульельмо Маркони (1874—1937). По конструкции его приёмник практически не отличался от прибора Попова. Однако главной заслугой Маркони оказалось умение поставить дело на коммерческую основу. С целью привлечения внимания к своей разработке он перебрался из Италии в Англию, где летом 1897 г. основал компанию по изготовлению аппаратуры для беспроволочного телеграфа. Компания Маркони, располагавшая большими финансовыми возможностями, в скором времени добилась значительных технических успехов: дальность радиосвязи в 1899 г. была доведена до 100 км, в 1900 г. - до 1000 км, а в 1903 г. Достигла 10 000 км, что позволяло передавать сообщения с одного континента на другой.
Комментарии