Историческая справка Развитие основных идей по электричеству и магнетизму
[2.10-2.14]
От древности до 1600г. н.э.
Явление магнетизма было известно в Китае еще в начале 2-го тыс. до н.э., но в Европе первые сведения об электричестве и магнетизме дал Фалес Милетский (625-547), один из семи греческих мудрецов: около 590г.
он описал свойства натертого тканью янтаря (по гр. электрон) притягивать легкие предметы, а также притяжения некоторыми видами железной руды отдельных кусков железа. В 124 г.н.э. в Китае зарегистрировано первое упоминание о магнитной стрелке, ее намагничивании и использовании в мореплавании (в Европе эти знания появились в XII в.).В 1269 г. фр. физик Петр Перегрин (Пьер де Марикур) провел первое опытное исследование магнитов и описал в трактате «Послание о магните» эксперименты, доказывающие, что разные полюса магнита притягиваются, а одинаковые отталкиваются; ввел обозначения для полюсов - северный и южный, показав, каким образом можно их определить; установил факт неразделимости полюсов: при разделении продолговатого магнита образуются два магнита с противоположной полярностью в месте раздела, а также описал явление намагничивания железа на расстоянии - явление магнитной индукции (от лат. inductio наведение). В 1599г. нидерландский ученый Симон Стевин (1548-1620) первым стал применять изображение силы в виде вектора, которое впоследствии перешло из механики в электростатику и электродинамику.
От 1600г. до 1800г.
В 1600г. вышел в свет трактат англ. физика, придворного врача королевы Елизаветы Уильяма Гильберта (1544-1603) «О магните, магнитных телах и о большом магните-Земля», в котором были описаны многочисленные исследования электрических и магнитных свойств тел, рассмотренные как различные свойства. Эта книга впервые разделила электрические и магнитные явления, сформировала научный подход к их исследованию и ввела термин «электричество». В 1629г. ит. математик Никола Кабео (1586-1650) опубликовал работу «Магнитная философия», в которой сделал попытку на основе исследований распространения «магнитной силы» в пространстве определить ее величину.
В 1650г. нем. физик Отто Герике (1602-1686) построил первую электростатическую машину - шар из серы, вращавшийся на железном стержне и натиравшийся руками. В 1668г. фр. естествоиспытатель Винцент Лейто (1595-1672) в трактате «Магнитология» высказал гипотезу, что каждый магнит является суммой элементарных небольших магнитиков с одинаково ориентированными полюсами. Англ. физик Фрэнсис Гауксби (1666-1713) в 17071709 гг. сконструировал электрические машины, позволяющие получать за счет трения большие электрические заряды. В 1729г. англ. физик Стефен Грей (1666-1736) открыл явление электропроводности, ввел разделение тел на проводники и непроводники, подтвердил существование электростатической индукции.В 1733г. фр. физик Шарль Дюфе (1698-1739) открыл существование двух видов электричества - «стеклянного» и «смоляного», т.е. положительных и отрицательных зарядов. В 1745г. нидерл. физиком Питером Мушенбруком (1692-1761) и нем. физиком Эвальдом Клейстом (1700-1748) изобретен первый накопитель электрической энергии - конденсатор («лейденская банка»). В 1747г. амер. физик Бенджамин Франклин (1706-1790) высказал основные положения «теории единой электрической субстанции» и предложил конструкцию молниеотвода. В 1759г. рус. физик Франц Эпинус (1724-1802) открыл явление возникновения электрических зарядов на поверхности кристаллических диэлектриков при их нагревании или охлаждении - явление пироэлектричества (от гр. pyr огонь). В 1778г. введены термины «плюс» и «минус» для обозначения положительного и отрицательного электрического заряда.
В 1785г. фр. физик Шарль Кулон (1736-1806) с помощью изобретенных им крутильных весов установил и сформулировал основной закон электростатики («закон Кулона»), а в 1788г. распространил его и на область магнетизма, введя понятие об «элементарных магнитиках» - точечных магнитных полюсах. В 1786г. ит. физиолог Луиджи Гальвани (1737-1798) открыл явление «животного электричества» - сокращение мышц лапок лягушки под действием электрических разрядов или присоединений двух различных металлов.
В 1797г. ит. физик Алессандро Вольта (1745-1827) обнаружил существование контактной разности потенциалов, а в 1799г. изобрел первый источник постоянного электрического тока - гальванический элемент, или «элемент Вольта» (впоследствии были другими изобретателями созданы элементы Даниэля - 1836г., Бунзена - 1840г., Лекланше - 1868г., первый свинцовый аккумулятор -1859г). В1798г. швед. химик Якоб Берцелиус (1779-1818) создал теорию, согласно которой каждое вещество имеет электрические заряды - положительные или отрицательные.
От 1800г. до 1900г.
В 1800г. англ. ученые Энтони Карлейль (1768-1840) и Уильям Никольсон (1753-1815) открыли электролитическое разложение воды - явление электролиза. В 1807г. англ. физик Томас Юнг (1773-1829) ввел в научный оборот термин «энергия» (для обозначения кинетической энергии, которая называлась до этого «живой силой»), который впоследствии из механики перешел и в электричество. В 1811г. фр. физик Симеон Пуассон (1781-1840) распространил представление о поле сил тяготения на электростатику. В 1820г. дат. физик Ханс Эрстед (1777-1851) открыл явление магнитного действия электрического тока, а фр. физик Андре Ампер (1775-1836) сформулировал правило для определения направления отклонения стрелки током («правило Ампера»), установил закон взаимодействия электрических токов («закон Ампера») и открыл магнитный эффект соленоида. В 1820г. фр. физиками Жан Био (1774-1862) и Феликсом Саваром (17911841) установлен закон нахождения величины напряженности магнитного поля, создаваемого проводником с током - «закон Био и Савара», который позже был обобщен Пьером Лапласом (1749-1827) в законе «Био- Савара-Лапласа».
В 1821г. англ. физик Майкл Фарадей (1791-1867) начал публиковать свои исследования по электричеству, в которых указал на возможность движения проводника с током, находящимся вблизи магнита. В 1821г. нем. физик Томас Зеебек (1770-1831) открыл явление возникновения эдс при нагревании спая двух различных металлов - явление термоэлектричества.
В 1825г. англ. изобретатель Уильям Стерджен (1783-1850) построил первый электромагнит с железным сердечником. В 1826г. нем. физик Георг Ом (1789-1854) установил свой «закон Ома». В 1827г. А.Ампер обобщил теорию электродинамических явлений на основе «закона Ампера». В 1831г. М.Фарадей открыл явление электромагнитной индукции, в следующем году сконструировал первый генератор электрического тока, в 1833-1834гг. открыл законы электролиза и ввел термины «электрод», «анод», «катод», «ион», «электролит» и др. В 1834г. рус. физик Эмилий Ленц (1804-1865) сформулировал правило, для определения направления индуцированного электрического тока («правило Ленца»), а в 1838г. экспериментально доказал обратимость генераторного и двигательного режимов электрических машин. В 1835 г. открыто явление самоиндукции.В 1833-1839гг. нем. физик Вильгельм Вебер (1804-1891) сконструировал приборы для измерения магнитных величин, а в 1841г. установил абсолютную электромагнитную единицу электрического тока. В 1841г. англ. физик Джеймс Джоуль (1818-1889) опубликовал результаты исследований о тепловом действии электрического тока и вывел «закон Джоуля-Ленца» (независимо от Дж.Джоуля аналогичные результаты получил и Э.Ленц). В 1845г. М.Фарадей открыл диамагнетизм и явление вращения плоскости поляризации света в магнитном поле, а в 1852г. ввел понятие о магнитных и электрических силовых линиях. В 1845г. нем. физик Густав Кирхгоф (1824-1887) сформулировал правила о распределении электрического тока в разветвленных электрических цепях («правила Кирхгофа»). В 1848г. В.Вебер опубликовал свою теорию магнетизма и диамагнетизма. В 1863г. нем. физик Иоганн Гитторф (1824-1914) доказал существование ионов с различными зарядами, подтвердив тем самым предположения М.Фарадея, а в 1869г. обнаружил катодные лучи - их природа установлена в 1895г. фр. физиком Жаном Перреном (1870-1942), а в 1900г. ирл. физик Джорж Стони (1826-1911) назвал частицы катодных лучей «электронами».
В 1870г. англ. физик Уильям Томсон (1824-1907) сконструировал электрометр для измерения абсолютного значения электрического заряда.
В 1871г. англ. физик Джеймс Максвелл (1831-1879) разработал электромагнитную теорию света. В 1874г. рус. электротехник Ф.А.Пироцкий (1845-1898) провел первые опыты передачи электрической энергии постоянного тока на расстояние до 1 км. В 1880г. открыто явление магнитного гистерезиса. В 1880г. фр. учеными братьями Кюри открыт пьезоэффект в кристаллах кварца. В 1881г. на первом международном конгрессе электриков в Париже приняты абсолютные электромагнитная (СГСМ) и электростатическая (СГСЭ) системы единиц. В 1883г. Томас Эдисон обнаружил явление термоэлектронной эмиссии. В 1886г. обнаружены вихревые токи - «токи Фуко». В 188689 гг. нем. физик Генрих Герц (1857-1894) экспериментально доказал существование электромагнитных волн, установив тождественность их основных свойств световым волнам, а в 1887г. впервые наблюдал явление фотоэффекта. В 1888г. рус. электротехник М.О.Доливо-Добровольский (1861-1919) изобрел систему трехфазного тока, в следующем году - трехфазный трансформатор и трехфазный асинхронный электродвигатель, а в 1891г. осуществил первую электропередачу трехфазного тока.