Столетов
Шрифт:
Чем сильнее потребность в создании совершенных динамомашин и моторов, тем ощутимее становится неосведомленность электротехников в процессе намагничения.
И Столетов решает прийти на помощь электротехникам. В начале весны 1871 года ученый твердо решает заняться исследованием магнитных свойств железа.
Эту задачу Столетов решает избрать темой своей докторской диссертации.
Его увлекает научная проблема, тесно связанная с интересами практики.
«Едва ли можно сомневаться в том, — писал К. А. Тимирязев, — что русская научная мысль движется наиболее
Задумав исследовать железо, Столетов еще раз внимательно просматривает научную литературу за последние годы: может быть, он прежде что-нибудь не заметил, пропустил что-либо существенное из сделанного на Западе, может быть, тайна железа уже кем-нибудь разгадана?
Но нет, все правильно, и за последние три года не появилось ничего, что изменило бы положение дела. Попрежнему лучшими из работ, посвященных интересующей его теме, приходится признать исследования немецких ученых фон Квинтуса-Ицилиуса (1824–1885) и Вебера, исследования, в которых Столетов нашел целый ряд пробелов, слабых мест и промахов.
Взять хотя бы уже то, что оба эти физика даже не сделали попытки выяснить зависимость способности железа намагничиваться — «впитывать» в себя магнетизм — от силы намагничивающего поля.
Поместив испытуемый железный стержень в проволочную катушку и задавая различные значения силе тока, пропускаемого через катушку, Вебер и фон Квинтус-Ицилиус всякий раз определяли только напряженность магнитного поля, создаваемого катушкой, и соответствующую данному значению напряженности степень намагниченности образца.
Оба ученых и не подумали, поделив значения намагниченности образца на соответствующие значения силы магнитного поля, определить соотношение между ними, установить тем самым, как в различных стадиях процесса намагничения отзывается железо на действие магнитного поля. Иными словами, Вебер и фон Квинтус-Ицилиус даже не попытались исследовать функцию намагничения — магнитную восприимчивость, если пользоваться современной терминологией, — эту важнейшую характеристику магнитных свойств вещества.
Большим недостатком исследований Вебера и фон Квинтуса-Ицилиуса была и отрывочность их наблюдений. Каждый из ученых охватил своими исследованиями очень узкие области. Фон Квинтус-Ицилиус работал только со слабыми магнитными полями, Вебер же только с сильными. Ни один из ученых не рассмотрел процесса намагничения на всем его протяжении — от самых слабых до очень сильных полей.
Готовясь к исследованию процесса намагничения железа, Столетов внимательно анализирует и методы, которыми пользовались в своих опытах его предшественники.
Все они действовали по старинке. Исследуя магнитные свойства образцов, ученые пользовались магнитометром — прибором, похожим на компас:
Чтобы узнать, насколько намагничен образец, его приближают к магнитометру. Под магнитным действием образца стрелка поворачивается. Замерив угол, на который она повернулась, и расстояние между ею и образцом, можно вычислить степень его намагниченности.
Работать с магнитометром — дело очень хлопотное и кропотливое. Обращаться с прибором надо с большой осторожностью. Магнитная стрелка капризна — не терпит ни малейшей тряски.
Чтобы защитить ее от сотрясений почвы, магнитометры приходится ставить в подвале, водружая их там на специальные фундаменты. Но, несмотря на такие меры, прибор остается изрядной недотрогой.
Процесс измерений с помощью магнитометров тогдашних конструкций протекал медленно до утомительности.
Устанавливать образец всякий раз нужно очень точно; делая замеры, необходимо учитывать много посторонних факторов, вводить поправки на действие магнитного поля Земли, на присутствие в лаборатории железных предметов и т. д.
Обработка результатов измерений тоже утомительна и громоздка. Для вычисления каждого из значений намагниченности образца приходится исписывать цифрами и замысловатыми уравнениями страницы.
Но недостатки магнитометрического метода не исчерпываются тем, что работа с магнитометром сложна и кропотлива.
Есть у этого метода недостаток и посерьезнее.
Работая с магнитометром, трудно найти истинные данные о магнитных свойствах испытуемого материала.
В этом виновен даже не сам прибор; причина ошибок, возникающих при использовании магнитометрического метода, коренится в природе самих испытуемых образцов.
Ошибки возникают вследствие любопытной особенности намагниченных брусков и стержней.
Магниты, как известно, создают вокруг себя силовое поле, превращают окружающее их пространство в область, где проявляется действие магнитных сил.
Всякий железный предмет по соседству с магнитом тоже становится магнитом.
Но магнит действует не только на окружающие предметы. Ведь и сам он находится в зоне, где действуют порожденные им магнитные силы.
Магнит действует и на самого себя!
Это кажется парадоксальным, чем-то напоминающим басню о бароне Мюнхгаузене, поднявшем самого себя за волосы, но тем не менее это неоспоримый факт.
Направление магнитных силовых линий по отношению к породившему их магниту таково, что магнитное поле стремится как бы перемагнитить его, образовать северный магнитный полюс на том конце, где у магнита находится южный, и наоборот.
Один конец магнита действует на другой: северный полюс на южный, южный на северный.
Этим воздействием ослабляется намагниченность образца. Размагничивающее действие проявляется неодинаково у образцов разной формы. Чем короче магнит, чем меньше расстояние между его полюсами и чем он толще, тем больше у него размагничивающий фактор, тем сильнее ослабляет он свою же собственную намагниченность.