Электродинамика Ампера

В 1820 году Ампер провел собственные теоретические и экспериментальные исследования в области электродинамики. В научном докладе сообществу ученых в Париже он заявил, что открыл некие пондеромоторные взаимодействия токов. Это взаимодействие он назвал электродинамическими. Ампер использовал словосочетания при описании увиденного физического явления притяжениями и отталкиваниями электрических токов. Через некоторое время появилось новое понятие, которое он самостоятельно ввел. Так появился новый термин в физике под названием электродинамика. Также Андре Амперу принадлежит введение целого ряда новых физических терминов:

• электродинамика;
• электростатика;
• электрический ток;
• гальванометр;
• напряжение;
• кибернетика.

Рисунок 1. Опыты Ампера. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Открытие явлений электродинамики

При демонстрации новых открытых физических явлений стали выясняться первые проблемы с доказательственной базой и немногие ученые того времени сразу восприняли электродинамические явления как что-то новое. Ампер вместе со своими коллегами и оппонентами по научному сообществу попытался найти доходчивое объяснение тому, что он увидел ранее. Другие ученые сообщили, что при прохождении электрического тока через проводник последний становился магнитом, а каждое поперечное сечение проводника, где проходил ток, становился двойным магнитом. У него в наличии были противоположные полюса. Однако сам Ампер дал иное объяснение увиденному. Он предположил, что магнитом становился не сам проводник, по которому проходит электроток, а все происходит наоборот. В его понимании, магнит сам представляет собой множество линий тока.

Спустя непродолжительное время Ампер сформулировал первые правила электродинамики. Он говорил, что в магнитах существует совокупность круговых токов. Они проистекают по перпендикулярным своей оси плоскостям и текут в одном направлении. В этом случае, ток, который проходит параллельно оси магнита, будет направлен под углом к круговым токам. Такая расстановка токов способна произвести тот эффект, что наблюдал ампер. Другими словами, происходит электродинамическое взаимодействие.

Гипотетические заключения Ампера опережали свое время, поэтому были встречены довольно прохладно и недоверием. Гипотезы других ученых казались более правдивыми. Однако многое смогли поменяться в следующем году. Тогда ученый Фарадей смог установить вращение токов в магнитном поле. Стало понятно, что подобный эффект был бы невозможен при распределении магнетиков в проводнике, где проходит ток. Его способны вызвать только отталкивающие силы и силы притяжения.

Опыты Ампера

Предыдущие знания были направлены на поиск практического подтверждения собственной теории. Он представил магнит системой круговых параллельных токов, которые направлены в одну сторону. В этом случае, спираль из металлической основы, где проходит непосредственно ток, может вести себя в роли магнита. Проволока должна принимать такое положение в пространстве, где главной силой является магнитное поле планеты. Также в таком взаимодействии обязательно принимает участие два полюса. Последовавшие опыты подтвердили действие спирали во время взаимодействия с магнитом, однако какова связь и результаты опыта, где поведение спирали опиралось на магнитное поле Земли, до конца понятны не были.

При опытах, где фигурировал всего один виток проводника с проходящим током, создалось впечатление очередного тупика в исследованиях, поскольку это породило новое непонятное явление. Это виток вел себя словно магнитная пластинка. Спираль в этом случае не могла продемонстрировать предполагаемых свойства и прекратила вести себя в роли магнита.

Оказалось, что в электродинамических взаимодействия одиночный виток в виде спирального проводника ощущает себя в качестве прямолинейного проводника. Элемент тока можно было разложить на два основных составляющих:

• направленная параллельно оси;
• направленная перпендикулярно оси.

При проведении суммирования результатов взаимодействия различных элементов спирали, получится прямолинейный ток, который идет к оси. В этом случае нужно компенсировать действие прямолинейного тока, чтобы спираль вновь приобрела свойства магнит при пропускании через нее электрического тока. Ампер осуществить задуманную задачу и выгнул вдоль оси концы проводника. Для того, чтобы устранить различие между показаниями спирали при прохождении тока на полюсах, ученый не стал изменять свою первоначальную теорию, где токи проходят прямо перпендикулярно оси магнита. Он дополнил ее новым предположением, что токи располагаются в разных углах в плоскости по направлению к оси.

Разработка формул электродинамики

Сразу после проведения первых положительных опытов, описывающих явления электродинамики, пришло время оформить результаты в конкретные формулы. Ампер намеревался сначала создать формулу для величины силы, которая возникает между элементами тока. Затем он предполагал, что удастся вывести формулу силы, что действует между двумя частями проводников.

Ампер смог провести ряд мероприятий по следующему методу:

• провел многочисленные измерения при взаимодействии токов разной формы и положения;
• воспользовался предположением взаимодействия двух элементов тока;
• смог вывести конечную гипотезу, пока не пришел к логичным результатам на основе теоретических и практических знаний.

Только к 1827 году Ампер опубликовал обширную работу, которую подтвердил Максвелл. Ученый восстановил механистическую концепцию, которая долгое время не воспринималась в целостном виде.