История электромагнитной теории

Хронологическое руководство см. в разделе «Хронология электромагнитной теории» .

История электромагнитной теории начинается с древних мер по пониманию атмосферного электричества , в частности молнии . Люди тогда мало что понимали в электричестве и не могли объяснить эти явления. Научное понимание природы электричества росло на протяжении восемнадцатого и девятнадцатого веков благодаря работе таких исследователей, как Андре-Мари Ампер , Шарль-Огюстен де Кулон , Майкл Фарадей , Карл Фридрих Гаусс и Джеймс Клерк Максвелл .

В 19 веке стало ясно, что электричество и магнетизм связаны, и их теории были едины: везде, где заряды движутся, возникает электрический ток, а магнетизм возникает из-за электрического тока. Источником электрического поля является электрический заряд , тогда как источником магнитного поля является электрический ток (заряды в движении).

Древняя и классическая история

Знания о статическом электричестве восходят к самым ранним цивилизациям, но на протяжении тысячелетий оно оставалось просто интересным и загадочным явлением без теории, объясняющей его поведение, и его часто путали с магнетизмом. Древние были знакомы с довольно любопытными свойствами, которыми обладали два минерала, янтарь ( греч . ἤλεκτρον , ēlektron ) и магнитная железная руда ( μαγνῆτις λίθος магнетис литос , «Магниевый камень, магнит »). Янтарь при трении притягивает к себе легкие предметы, например перья; магнитная железная руда обладает способностью притягивать железо.

Открытие свойства магнитов .
Магниты впервые были найдены в естественном состоянии; определенные оксиды железа были обнаружены в различных частях света, особенно в Магнезии в Малой Азии , которая имела свойство притягивать мелкие кусочки железа, что показано здесь.

Основываясь на своей находке ольмекского гематитового артефакта в Центральной Америке , американский астроном Джон Карлсон предположил, что «ольмеки, возможно, открыли и использовали геомагнитный магнитный компас раньше, чем 1000 г. до н. э.». Если это правда, то это «более чем на тысячелетие предшествовало китайскому открытию геомагнитного компаса из магнита». Карлсон предполагает, что ольмеки, возможно, использовали подобные артефакты в качестве устройства направления в астрологических или геомантических целях или для ориентации своих храмов, жилищ живых или погребений мертвых. Самое раннее в китайской литературе упоминание магнетизма содержится в книге IV века до нашей эры под названием «Книга Мастера долины Дьявола» (鬼谷子): «Магнит заставляет железо приходить или притягивает его».

Электрический сом водится в тропической Африке и реке Нил .

Задолго до того, как появились какие-либо знания об электромагнетизме , люди знали о воздействии электричества . Молнии и другие проявления электричества, такие как огонь Святого Эльма, были известны еще в древности, но не понималось, что эти явления имеют общее происхождение. Древние египтяне знали о ударах электрическим током при взаимодействии с электрическими рыбами (например, электрическим сомом ) или другими животными (например, электрическими угрями ). Потрясения животных были очевидны наблюдателям с доисторических времен различными народами, которые вступали с ними в контакт. В текстах древних египтян, датированных 2750 годом до нашей эры, эти рыбы назывались «громовержцами Нила » и считались «защитниками» всех остальных рыб. Другой возможный подход к открытию идентичности молнии и электричества из любого другого источника следует приписать арабам, которые до 15 века использовали одно и то же арабское слово для обозначения молнии ( барк ) и электрического луча .

Фалес Милетский, писавший около 600 г. до н.э., отмечал, что натирание мехом различных веществ, таких как янтарь, приводит к тому, что они притягивают пылинки и другие легкие предметы. Фалес писал об эффекте, ныне известном как статическое электричество . Греки отмечали, что если тереть янтарь достаточно долго, то можно даже получить электрическую искру .

Об этих электростатических явлениях снова сообщили тысячелетия спустя римские и арабские натуралисты и врачи . Некоторые древние писатели, такие как Плиний Старший и Скрибоний Ларг , засвидетельствовали обезболивающий эффект электрошоков , наносимых сомами и электрическими скатами. Плиний в своих книгах пишет: «Древние тосканцы по своей учености считают, что существует девять богов, посылающих молнии, и богов одиннадцати родов». В целом это была ранняя языческая идея молнии. Древние придерживались мнения, что удары могут распространяться по проводящим объектам. Пациентам с такими заболеваниями, как подагра или головная боль, предлагалось прикоснуться к электрической рыбе в надежде, что мощный разряд сможет их вылечить.

Группа предметов, найденных в Ираке в 1938 году и датированных первыми веками нашей эры ( Сасанидская Месопотамия ), названная Багдадской батареей , напоминает гальванический элемент и, как полагают некоторые, использовалась для гальваники . Заявления являются спорными из-за подтверждающих доказательств и теорий использования артефактов. вещественные доказательства объектов, способствующих электрическим функциям, и если бы они были электрическими по своей природе. В результате природа этих объектов основана на предположениях , а функция этих артефактов остаётся под вопросом.

Магнитное притяжение когда-то рассматривалось Аристотелем и Фалесом как действие души в камне.

Средние века и эпоха Возрождения

Смотрите также: История компаса

Магнитный компас был разработан в 11 веке и улучшил точность навигации за счет использования астрономической концепции истинного севера ( Dream Pool Essays , 1088). Китайский (1031–1095) был первым человеком , ученый Шэнь Го написавшим о компасе с магнитной стрелкой, а к XII веку китайцы, как известно, использовали компас из магнитного камня для навигации. В Европе первое описание компаса и его использования для навигации принадлежит Александру Неккаму (1187 г.), хотя использование компаса уже было обычным явлением. Его развитие в европейской истории произошло благодаря Флавио Джохе из Амальфи .

В 13 веке Петр Перегринус , уроженец Марикура в Пикардии , провел эксперименты по магнетизму и написал первый дошедший до нас трактат, описывающий свойства магнитов и вращающихся стрелок компаса. В 1282 году свойства магнитов и сухих циркулей обсуждал Аль-Ашраф Умар II , йеменский учёный . Сухой компас был изобретен около 1300 года итальянским изобретателем Флавио Джоха.

Архиепископ Фессалоникский Евстафий , греческий ученый и писатель XII века, записывает, что Воливер , король готов , умел вытягивать искры из своего тела. Тот же писатель утверждает, что некий философ, одеваясь, смог вытянуть искры из своей одежды, результат, по-видимому, схожий с тем, который получил Роберт Симмер в своих экспериментах с шелковыми чулками, тщательное описание которых можно найти в «Философских трудах » 1759 года.

Итальянский врач Джероламо Кардано писал об электричестве в «De Subtilitate» (1550 г.), проводя, возможно, впервые различие между электрическими и магнитными силами.

17 век

К концу 16-го века врач времен королевы Елизаветы » Уильям Гилберт в «Де Магнете расширил работу Кардано и изобрел неолатинское слово «электрика» от ἤλεκτρον ( Электрон ), греческого слова, означающего «янтарь».

Гилберт предпринял ряд тщательных электрических экспериментов, в ходе которых обнаружил, что многие вещества, кроме янтаря, такие как сера, воск, стекло и т. д., были способны проявлять электрические свойства. Гилберт также обнаружил, что нагретое тело теряет электричество и что влага препятствует электрификации всех тел из-за теперь хорошо известного факта, что влага ухудшает изоляцию таких тел. Он также заметил, что наэлектризованные вещества притягивают все остальные вещества без разбора, тогда как магнит притягивает только железо. Многие открытия такого рода принесли Гилберту звание основоположника электротехники . Исследуя силы, действующие на легкую металлическую иглу, уравновешенную на острие, он расширил список электрических тел и обнаружил также, что многие вещества, включая металлы и природные магниты, не проявляют сил притяжения при трении. Он заметил, что сухая погода с северным или восточным ветром была наиболее благоприятными атмосферными условиями для проявления электрических явлений — наблюдение, которое можно было ошибочно принять до тех пор, пока не была понята разница между проводником и изолятором.

Роберт Бойл .

Работу Гилберта продолжил Роберт Бойль (1627–1691), знаменитый натурфилософ, которого когда-то называли «отцом химии и дядей графа Корка». Бойль был одним из основателей Королевского общества, когда оно собиралось частным образом в Оксфорде, и стал членом совета после того, как Общество было учреждено Карлом II в 1663 году. Он оставил подробный отчет о своих исследованиях под названием « Эксперименты на Происхождение электричества . Он обнаружил, что наэлектризованные тела притягивают легкие вещества в вакууме, указывая на то, что электрический эффект не зависит от воздуха как среды. Он также добавил смолу и другие вещества в известный тогда список электротехники.

В 1663 году Отто фон Герике изобрел устройство, которое сейчас признано первым (возможно, первым) электростатическим генератором , но он не признавал его в первую очередь как электрическое устройство и не проводил с ним электрические эксперименты. К концу 17 века исследователи разработали практические способы получения электроэнергии путем трения с помощью электростатического генератора , но всерьез разработка электростатических машин не началась до 18 века, когда они стали основными инструментами в исследованиях новых наука об электричестве .

Первое использование слова «электричество» приписывается сэру Томасу Брауну в его работе 1646 года «Эпидемическая псевдодоксия» .

Впервые термин «электромагнетизм» появился у Магнеса . светилом-иезуитом Афанасием Кирхером в 1641 году, который носит провокационный заголовок главы: « Электромагнетизм, т. е. о магнетизме янтаря, или электрическое притяжение и его причины» ( ἠλεκτρο-μαγνητισμός id est sive De Magnetismo Electri, seu Electricis Attractibus). Earumque Causis ).

18 век

Совершенствование электрической машины

Основная статья: электростатическая машина

Генератор, построенный Фрэнсисом Хоксби .

Электрическая машина была впоследствии усовершенствована Фрэнсисом Хауксби , его учеником Литцендорфом и профессором Георгом Маттиасом Бозе около 1750 года. Литцендорф, проводя исследования для Кристиана Августа Хаузена , заменил серный шар Герике стеклянным шаром . Бозе был первым, кто применил в таких машинах «первичный проводник», состоящий из железного стержня, который держал в руке человек, тело которого было изолировано, стоя на блоке смолы. Ингенхауз в 1746 году изобрел электрические машины из листового стекла. Экспериментам с электрической машиной во многом способствовало открытие того, что стеклянная пластина, покрытая с обеих сторон фольгой, будет накапливать электрический заряд при соединении с источником электродвижущей силы . Электрическая машина вскоре была усовершенствована Эндрю Гордоном , шотландцем, профессором из Эрфурта, который заменил стеклянный шар стеклянным цилиндром; и Гиссинг из Лейпцига, который добавил «резину», состоящую из подушки из шерстяного материала. Коллектор, состоящий из ряда металлических наконечников, был добавлен к машине Бенджамином Уилсоном около 1746 года, а в 1762 году Джоном Кантоном из Англии (также изобретателем первого пробкового электроскопа в 1754 году). ) улучшил эффективность электрических машин, насыпав на поверхность резины амальгаму олова.

Электрика и неэлектрика

В 1729 году Стивен Грей провел серию экспериментов, которые продемонстрировали разницу между проводниками и непроводниками (изоляторами), показав, среди прочего, что металлическая проволока и даже нить проводят электричество, а шелк - нет. В одном из своих экспериментов он пропускал электрический ток через 800 футов пеньковой нити, которая через определенные промежутки времени подвешивалась на петлях из шелковой нити. Когда он попытался провести тот же эксперимент, заменив тонко скрученную латунную проволоку шелком, он обнаружил, что электрический ток больше не проходит по пеньковому шнуру, а вместо этого как будто исчезает в латунной проволоке. В результате этого эксперимента он разделил вещества на две категории: «электрические», такие как стекло, смола и шелк, и «неэлектрические», такие как металл и вода. «Неэлектрики» проводили заряды, а «электрики» удерживали заряд.

Стекловидный и смолистый

Заинтригованный результатами Грея, в 1732 году К. Ф. Дю Фэй начал проводить несколько экспериментов. В своем первом эксперименте Дюфе пришел к выводу, что все объекты, кроме металлов, животных и жидкостей, могут быть наэлектризованы путем трения, а металлы, животные и жидкости могут быть наэлектризованы с помощью электрической машины, тем самым дискредитируя «электрики» и «не-не-электрики» Грея. Электрика» классификация веществ.

В 1733 году Дюфе открыл, по его мнению, два вида фрикционного электричества; один получается в результате трения стекла, другой — в результате трения смолы. Исходя из этого, Дю Фэй предположил, что электричество состоит из двух электрических жидкостей, «стекловидной» и «смолистой», которые разделяются трением и нейтрализуют друг друга при объединении. Эту картину электричества поддержал и Христиан Готлиб Краценштейн в своих теоретических и экспериментальных работах. Теория двух жидкостей позже привела к появлению концепции положительных и отрицательных электрических зарядов, разработанной Бенджамином Франклином.

Лейденская банка

Основная статья: Лейденская банка

Питер ван Мюшенбрук .

Лейденская банка , тип конденсатора для больших объемов электрической энергии, была изобретена независимо Эвальдом Георгом фон Клейстом 11 октября 1744 года и Питером ван Мюсшенбруком в 1745–1746 годах в Лейденском университете (последнее место дало устройству название). Уильям Уотсон , экспериментируя с лейденской банкой, обнаружил в 1747 году, что разряд статического электричества эквивалентен электрическому току . Емкость впервые наблюдал фон Клейст из Лейдена в 1754 году. Фон Клейст случайно держал возле своей электрической машины небольшую бутылку, в горлышке которой был железный гвоздь. Случайно коснувшись железного гвоздя другой рукой, он получил сильный удар током. Примерно так же Мюсшенбрук, которому помогал Кунаенс, получил более сильный шок от похожей стеклянной бутылки. Сэр Уильям Уотсон из Англии значительно усовершенствовал это устройство, покрыв бутылку или банку снаружи и внутри фольгой. В этом электрическом приборе легко узнать известную лейденскую банку, названную так аббатом Нолле по месту ее открытия. парижским

В 1741 году Джон Элликотт «предложил измерять силу электрификации по ее способности поднимать груз на одной шкале весов, в то время как другую удерживали над наэлектризованным телом и притягивали к нему силой притяжения».Еще в 1746 году Жан-Антуан Нолле (1700–1770) провел эксперименты по определению скорости распространения электричества. С участием 200 картезианских монахов, связанных друг с другом железными проволоками. так, чтобы образовать круг длиной около 1,6 км, он смог доказать, что эта скорость конечна, хотя и очень велика. В 1749 году сэр Уильям Уотсон провел многочисленные эксперименты, чтобы определить скорость электричества в проводе. Эти эксперименты, хотя, возможно, и не были запланированы так, также продемонстрировали возможность передачи сигналов на расстояние с помощью электричества. В этих экспериментах сигнал, казалось, мгновенно распространялся по изолированному проводу длиной 12 276 футов. Ле Монье во Франции ранее проводил похожие эксперименты, посылая удары по железной проволоке длиной 1319 футов.

Около 1750 г. первые опыты электротерапии были проведены . Различные экспериментаторы проводили эксперименты, чтобы установить физиологические и терапевтические эффекты электричества. Типичным представителем этих усилий был Краценштейн из Галле , который в 1744 году написал трактат на эту тему. Демейнбрей из Эдинбурга исследовал влияние электричества на растения и пришел к выводу, что рост двух миртовых деревьев ускоряется за счет электрификации. Эти мирты были наэлектризованы «в течение всего октября 1746 года, и они дали ветви и цветы раньше, чем другие кусты того же вида, не наэлектризованные». Аббат Менон во Франции опробовал воздействие постоянного применения электричества на людей и птиц и обнаружил, что испытуемые экспериментировали с потерей веса, тем самым очевидно показывая, что электричество ускоряет выделение. Эффективность электрошока в случаях паралича была проверена в окружной больнице Шрусбери, Англия , с довольно плохим успехом.

Конец 18 века

Бенджамин Франклин .

Бенджамин Франклин продвигал свои исследования электричества и теории посредством знаменитого, хотя и чрезвычайно опасного эксперимента, в котором его сын запускал воздушного змея по грозовому небу. Ключ, прикрепленный к веревке воздушного змея, вызвал искру и зарядил лейденскую банку, тем самым установив связь между молнией и электричеством. После этих экспериментов он изобрел громоотвод . Считается , что Франклин (чаще) или Эбенезер Кинерсли из Филадельфии (реже) установили условность положительного и отрицательного электричества.

Теории о природе электричества в тот период были довольно расплывчатыми, а преобладающие теории были более или менее противоречивыми. Франклин считал, что электричество — это невесомая жидкость , пронизывающая все и которая в нормальном состоянии равномерно распределена во всех веществах. Он предположил, что электрические проявления, возникающие при натирании стекла, были вызваны избытком электрической жидкости в этом веществе, а проявления, вызванные натиранием воском, были вызваны дефицитом жидкости. Этому объяснению противостояли сторонники теории «двух жидкостей», такие как Роберт Симмер в 1759 году. В этой теории стекловидное и смолистое электричество рассматривались как невесомые жидкости, причем каждая жидкость состоит из взаимно отталкивающихся частиц, в то время как частицы противоположных электричеств взаимно привлекательны. Когда две жидкости объединяются в результате их притяжения друг к другу, их воздействие на внешние объекты нейтрализуется. При растирании тела происходит разложение жидкостей, одна из которых в избытке остается на теле и проявляется в виде стекловидное или смолистое электричество.

Вплоть до исторического эксперимента Франклина с воздушным змеем тождество электричества, вырабатываемого трением и электростатическими машинами ( электричество трения ) с молнией, в целом не установлено. Доктор Уолл, Эббот Ноллет , Хоксби , Стивен Грей и Джон Генри Винклер действительно предположил сходство между явлениями «электричества» и «молнии», причем Грей намекнул, что они различаются только в степени. Однако, несомненно, Франклин первым предложил тесты для определения сходства явлений. В письме Питеру Комлинсону из Лондона от 19 октября 1752 года Франклин, ссылаясь на свой эксперимент с воздушным змеем, писал:

«Этим ключом можно заряжать флакон (лейденскую банку); от полученного таким образом электрического огня можно зажигать духи и проводить все другие электрические эксперименты, которые обычно проводятся с помощью натертого стеклянного шара или трубки, и тем самым будет полностью продемонстрировано сходство электрической материи с материей молнии».

10 мая 1742 года Томас-Франсуа Далибар в Марли (недалеко от Парижа), используя вертикальный железный стержень длиной 40 футов, получил результаты, соответствующие тем, которые были записаны Франклином и несколько раньше даты эксперимента Франклина. Важная демонстрация Франклином сходства фрикционного электричества и молнии добавила пикантности усилиям многих экспериментаторов в этой области во второй половине XVIII века по продвижению прогресса науки .

Наблюдения Франклина помогли более поздним учёным такие как Майкл Фарадей , Луиджи Гальвани , Алессандро Вольта , Андре-Мари Ампер и Георг Симон Ом , чья коллективная работа легла в основу современной электротехники и в честь которых названы фундаментальные единицы электрических измерений. Среди других, кто продвинул область знаний, были Уильям Уотсон , Георг Маттиас Бозе , Смитон, Луи-Гийом Ле Монье , Жак де Ромас , Жан Жаллабер, Джованни Баттиста Беккариа , Тибериус Кавалло , Джон Кантон , Роберт Симмер , Эббот Ноллет , Джон Генри Винклер. , Бенджамин Уилсон , Эбенезер Кинерсли , Джозеф Пристли , Франц Эпин , Эдвард Хасси Делаваи, Генри Кавендиш и Шарль-Огюстен де Кулон . Описания многих экспериментов и открытий этих первых ученых-электриков можно найти в научных публикациях того времени, в частности, в «Философских трудах» , «Философском журнале» , «Кембриджском математическом журнале» , «Естественной философии» Янга , «Истории электричества» Франклина» Пристли, «Экспериментах и ​​наблюдениях . Электричество Кавалли , «Трактат об электричестве» Де ла Рива и «Трактат об электричестве» .

Генри Эллес был одним из первых, кто предположил связь между электричеством и магнетизмом. В 1757 году он утверждал, что в 1755 году он писал Королевскому обществу о связях между электричеством и магнетизмом, утверждая, что «в силе магнетизма есть некоторые вещи, очень похожие на те, что есть в электричестве», но он «ни в коем случае не думал, что они одинаковые». В 1760 году он также утверждал, что в 1750 году он первым «додумался, как электрический огонь может быть причиной грома». Среди наиболее важных электрических исследований и экспериментов в этот период были исследования Франца Эпина , известного немецкого ученого (1724–1802), и Генри Кавендиша из Лондона, Англия.

Франц Эпин считается первым, кто выдвинул точку зрения на взаимные отношения электричества и магнетизма. В своей работе Tentamen Theoria Electricitatis et Magnetism опубликованный в Петербурге в 1759 году, он дает следующее уточнение теории Франклина, которое в некоторых своих чертах в значительной степени соответствует современным взглядам: «Частицы электрической жидкости отталкиваются друг от друга, притягиваются и притягиваются частицами всех тел с силой, которая уменьшается пропорционально увеличению расстояния; электрическая жидкость существует в порах тел, она беспрепятственно движется по неэлектрическим (проводникам), но движется с трудом в изоляторах вследствие явлений электричества; неравномерному распределению жидкости в теле или сближению тел, неодинаково заряженных жидкостью». Эпин сформулировал соответствующую теорию магнетизма, за исключением того, что в случае магнитных явлений жидкости действовали только на частицы железа. Он также провел многочисленные электрические эксперименты, по-видимому, показавшие, что для проявления электрических эффектов турмалин необходимо нагреть до температуры от 37,5 ° C до 100 ° C. Фактически турмалин остается неэлектрифицированным, когда его температура однородна, но проявляет электрические свойства, когда его температура повышается или падает. Кристаллы, проявляющие таким образом электрические свойства, называются пироэлектрический ; наряду с турмалином к ним относятся сульфат хинина и кварц.

Генри Кавендиш независимо разработал теорию электричества, почти родственную теории Эпина. В 1784 году он, возможно, был первым, кто применил электрическую искру для создания взрыва водорода и кислорода в нужных пропорциях, в результате чего образовалась чистая вода. Кавендиш также открыл индуктивную емкость диэлектриков (изоляторов) и еще в 1778 году измерил удельную индуктивную емкость пчелиного воска и других веществ в сравнении с воздушным конденсатором.

Чертеж крутильных весов Кулона. Из листа 13 его мемуаров 1785 года.

Около 1784 года К. А. Кулон изобрел крутильные весы , открыв то, что сейчас известно как закон Кулона : сила, действующая между двумя маленькими наэлектризованными телами, изменяется обратно пропорционально квадрату расстояния, а не так, как предполагал Эпин в своей теории электричества, а просто обратно пропорционально, как расстояние. Согласно теории, выдвинутой Кавендишем, «частицы притягиваются и притягиваются обратно пропорционально расстоянию в некоторой меньшей степени, чем куб». Большая часть области электричества оказалась практически аннексированной открытием Кулоном закона обратных квадратов.

Благодаря экспериментам Уильяма Уотсона и других, доказывающим возможность передачи электричества на расстояние, идея практического использования этого явления начала примерно в 1753 году захватывать умы любознательных людей. С этой целью были сделаны предложения по использованию электричества для передачи разведданных. Первым из методов, разработанных для этой цели, вероятно, был метод Жоржа Лесажа в 1774 году. Этот метод состоял из 24 проводов, изолированных друг от друга и к дальнему концу каждого из которых был прикреплен пробковый шарик. Каждый провод представлял собой букву алфавита. Чтобы отправить сообщение, нужный провод на мгновение заряжался электричеством от электрической машины, после чего пробковый шар, подключенный к этому проводу, вылетал. Были опробованы и другие методы телеграфирования, в которых использовалось фрикционное электричество, некоторые из которых описаны в истории телеграфа .

Эпоха гальванического или гальванического электричества представляла собой революционный отход от исторического внимания к фрикционному электричеству. Алессандро Вольта обнаружил, что химические реакции можно использовать для создания положительно заряженных анодов и отрицательно заряженных катодов . Когда между ними был подключен проводник, разница в электрическом потенциале (также известном как напряжение) вызывала ток между ними через проводник. между Разность потенциалов двумя точками измеряется в вольтах в знак признания работы Вольты.

Первое упоминание о гальваническом электричестве, хотя в то время и не признававшееся таковым, вероятно, было сделано Иоганном Георгом Зульцером в 1767 году, который, поместив под язык небольшой диск цинка и на него маленький диск меди, наблюдал своеобразное явление. вкус, когда соответствующие металлы соприкасаются краями. Зульцер предположил, что, когда металлы соединяются, они начинают вибрировать, действуя на нервы языка, вызывая наблюдаемые эффекты. В 1790 году профессор Луиджи Алиизио Гальвани из Болоньи, проводя эксперименты с « животным электричеством », заметил подергивание лапок лягушки в присутствии электрической машины. Он заметил, что мышца лягушки, подвешенная на железной балюстраде с помощью медного крючка, проходящего через ее спинной столб, испытывала сильные конвульсии без какой-либо посторонней причины, поскольку электрическая машина в это время отсутствовала.

Чтобы объяснить это явление, Гальвани предположил, что в нервах и мышцах лягушки существует электричество противоположных видов, мышцах и нервах, составляющих заряженные покрытия лейденской банки. Гальвани опубликовал результаты своих открытий вместе со своей гипотезой, которая привлекла внимание физиков того времени. Самым выдающимся из них был Вольта, профессор физики из Павии , который утверждал, что результаты, наблюдаемые Гальвани, были результатом того, что два металла, медь и железо, действовали как электродвигатели , и что мышцы лягушки играли роль проводник, замыкающий цепь. Это спровоцировало длительную дискуссию между приверженцами противоречивых взглядов. Одна группа согласилась с Вольтой в том, что электрический ток является результатом электродвижущей силы контакта двух металлов; другой принял модификацию точки зрения Гальвани и утверждал, что ток является результатом химического сродства между металлами и кислотами в котле. Майкл Фарадей писал в предисловии к своим «Экспериментальным исследованиям» по поводу вопроса о том, производит ли металлический контакт часть электричества гальванической батареи: «Я пока не вижу причин менять высказанное мной мнение; ... но сам этот вопрос имеет такое большое значение, что я намерен при первой же возможности возобновить исследование и, если смогу, предоставить доказательства той или иной стороны неоспоримыми для всех».

Однако даже сам Фарадей не разрешил спор, и хотя взгляды сторонников обеих сторон вопроса претерпели изменения, как того требовали последующие исследования и открытия, вплоть до 1918 года разнообразие мнений по этим вопросам продолжало проявляться. Вольта провел множество экспериментов в поддержку своей теории и в конечном итоге разработал сваю или батарею. который был предшественником всех последующих химических батарей и обладал тем отличительным достоинством, что был первым средством, с помощью которого можно было получить длительный непрерывный ток электричества. Вольта передал описание своей сваи Лондонскому королевскому обществу , и вскоре после этого Николсон и Кавендиш (1780) произвели разложение воды с помощью электрического тока, используя сваю Вольта в качестве источника электродвижущей силы.

19 век

Начало 19 века

Алессандро Вольта .

В 1800 году Алессандро Вольта сконструировал первое устройство для производства большого электрического тока, позднее известное как электрическая батарея . Наполеон , проинформированный о его работах, вызвал его в 1801 году для командного выполнения своих экспериментов. Он получил множество медалей и наград, в том числе Орден Почётного легиона .

Дэви в 1806 году, используя гальваническую батарею примерно из 250 ячеек или пар, разложил поташ и соду, показав, что эти вещества были соответственно оксидами калия и натрия, металлов, которые ранее были неизвестны. Эти опыты положили начало электрохимии , исследованием которой занялся Фарадей и по поводу которой в 1833 году он объявил свой важный закон электрохимических эквивалентов, а именно: « Одно и то же количество электричества, то есть один и тот же электрический ток, химически разлагается ». эквивалентные количества всех тел, через которые он проходит; следовательно, массы элементов, разделенных в этих электролитах, относятся друг к другу как их химические эквиваленты ». Используя батарею из 2000 элементов гальванической батареи, Хамфри Дэви в 1809 году впервые публично продемонстрировал электрическую дугу с использованием древесного угля, заключенного в вакуум.

Важно отметить, что только через много лет после открытия гальванического столба сходство животного и фрикционного электричества с гальваническим электричеством было четко признано и продемонстрировано. Таким образом, уже в январе 1833 года мы обнаруживаем, что Фарадей писал в статье об электричестве электрического луча . « После рассмотрения экспериментов Уолша, Ингенхаузом , Генри Кавендишем , сэром Х. Дэви и доктором Дэви, у меня, без сомнения, остается в памяти относительно идентичности электричества торпеды с обычным (фрикционным) и гальваническим электричеством; и я предполагаю, что в умах других останется так мало, что оправдает мой отказ от подробного философского доказательства этого тождества. Сомнения, высказанные сэром Хамфри Дэви, были развеяны его братом, доктором Дэви; результаты последнего обратны результатам первого. ... Общий вывод, который, я думаю, следует сделать из этой совокупности фактов (таблицы, показывающей сходство свойств по-разному названных электричеств), состоит в том, что электричество, каким бы ни было его источник, идентично по своей природе. ."

Однако уместно отметить, что до времен Фарадея о сходстве электричества, получаемого из разных источников, более чем подозревали. Так, Уильям Хайд Волластон , писал в 1801 году: « Это сходство в способах возбуждения электричества и гальванизма (гальванического электричества) в дополнение к сходству, прослеженному между их эффектами, показывает, что они оба по существу одинаковы, и подтверждает мнение, которое уже было высказано другие — что все различия, обнаруживаемые в эффектах последнего, могут быть следствием того, что он менее интенсивен, но производится в гораздо большем количестве ». В той же статье Волластон описывает некоторые эксперименты, в которых он использовал очень тонкую проволоку в растворе сернокислой меди, через которую пропускал электрический ток от электрической машины. Это интересно в связи с более поздним использованием почти аналогично устроенных тонких проводов в электролитических приемниках в беспроводной или радиотелеграфии.

Ганс Кристиан Эрстед .

В первой половине XIX века в мировые знания об электричестве и магнетизме было внесено много очень важных дополнений. Например, в 1820 году Ганс Кристиан Эрстед из Копенгагена обнаружил отклоняющий эффект электрического тока, проходящего по проводу на подвешенной магнитной игле.

Это открытие дало ключ к доказанной впоследствии тесной связи между электричеством и магнетизмом, которую сразу же развил Ампер , который несколько месяцев спустя, в сентябре 1820 года, представил первые элементы своей новой теории, которую он разработал в последующие годы, кульминацией которой стало открытие публикация в 1827 году « Mémoire sur la théorie mathématique des phénomènes électrodynamiques uniquement déduite de l'experience » («Мемуары о математической теории электродинамических явлений, однозначно выведенных из опыта»), в которой объявляется о его знаменитой теории электродинамики, касающейся силы, которую оказывает один ток. с другой, своими электромагнитными эффектами, а именно

1. Два параллельных участка цепи притягиваются друг к другу, если токи в них текут в одном направлении, и отталкиваются, если токи текут в противоположном направлении.
2. Две части цепей, пересекающие друг друга, притягиваются под углом, если оба тока текут либо к точке пересечения, либо от нее, и отталкиваются, если один течет к этой точке, а другой — от нее.
3. Когда элемент цепи оказывает силу на другой элемент цепи, эта сила всегда стремится подтолкнуть второй элемент в направлении, перпендикулярном его собственному направлению.

Андре-Мари Ампер .

Ампер ввел в теорию множество явлений, исследуя механические силы между проводниками, поддерживающими ток, и магнитами. Джеймс Клерк Максвелл в своем « Трактате об электричестве и магнетизме » назвал Ампера «Ньютоном электричества».

В 1821 году немецкий физик Зеебек обнаружил, что при приложении тепла к месту соединения двух спаянных металлов возникает электрический ток. Это называется термоэлектричеством . Устройство Зеебека состоит из медной полоски, согнутой с каждого конца и припаянной к пластине висмута. Магнитная стрелка располагается параллельно медной полоске. Когда тепло лампы прикладывается к месту соединения меди и висмута, возникает электрический ток, который отклоняет иглу.

Примерно в это же время Симеон Дени Пуассон занялся сложной проблемой индуцированной намагниченности, и его результаты, хотя и выраженные по-другому, все еще остаются теорией как наиболее важное первое приближение. Его заслуги перед наукой заключались в применении математики к физике. Пожалуй, наиболее оригинальными и, конечно, наиболее постоянными по своему влиянию были его мемуары по теории электричества и магнетизма, которые фактически создали новую ветвь математической физики .

Джордж Грин написал «Очерк о применении математического анализа к теориям электричества и магнетизма» в 1828 году. В эссе было представлено несколько важных концепций, в том числе теорема, похожая на современную теорему Грина, идея потенциальных функций, используемых в настоящее время в физике, и концепция того, что сейчас называется функциями Грина . Джордж Грин был первым человеком, создавшим математическую теорию электричества и магнетизма, и его теория легла в основу работ других ученых, таких как Джеймс Клерк Максвелл, Уильям Томсон и других.

Пельтье в 1834 году обнаружил эффект, противоположный термоэлектричеству, а именно: при пропускании тока через пару разнородных металлов температура в месте соединения металлов понижается или повышается в зависимости от направления тока. Это называется эффектом Пельтье . Обнаружено, что изменения температуры пропорциональны силе тока, а не квадрату силы тока, как в случае с теплом, обусловленным обычным сопротивлением проводника. Этот второй закон – это Я. ² Закон R , открытый экспериментально в 1841 году английским физиком Джоулем . Другими словами, этот важный закон состоит в том, что тепло, выделяющееся в любой части электрической цепи, прямо пропорционально произведению сопротивления R этой части цепи и квадрату силы тока I, протекающего в цепи.

В 1822 году Иоганн Швайгер изобрел первый гальванометр . Впоследствии этот инструмент был значительно усовершенствован Вильгельмом Вебером (1833 г.). В 1825 году Уильям Стерджен из Вулиджа, Англия, изобрел подковообразный и прямой электромагнит, получив за это серебряную медаль Общества искусств. В 1837 году Карл Фридрих Гаусс и Вебер (оба выдающиеся деятели того периода) совместно изобрели отражающий гальванометр для телеграфных целей. Это был предшественник отражательного гальванометра Томсона и других чрезвычайно чувствительных гальванометров, которые когда-то использовались в подводной сигнализации и до сих пор широко используются в электрических измерениях. Араго в 1824 году сделал важное открытие: когда медный диск вращается в своей плоскости и если магнитная стрелка свободно подвешена на шарнире над диском, игла будет вращаться вместе с диском. С другой стороны, если игла зафиксирована, она будет замедлять движение диска. Этот эффект был назван вращением Араго .

Георг Симон Ом .

Тщетные попытки были предприняты Чарльзом Бэббиджем , Питером Барлоу , Джоном Гершелем и другими, чтобы объяснить этот феномен. Истинное объяснение оставалось за Фарадеем, а именно, что электрические токи индуцируются в медном диске в результате перерезания магнитных силовых линий иглы, которые, в свою очередь, воздействуют на иглу. Георг Симон Ом работал над сопротивлением в 1825 и 1826 годах и опубликовал свои результаты в 1827 году в виде книги « Die galvanische Kette, mathematisch Bearbeitet» . В теоретическом объяснении своей работы он черпал значительное вдохновение из работ Фурье по теплопроводности. Для экспериментов он сначала использовал гальванические батареи , но позже использовал термопару , поскольку это обеспечивало более стабильный источник напряжения с точки зрения внутреннего сопротивления и постоянной разности потенциалов. Он использовал гальванометр для измерения тока и знал, что напряжение между выводами термопары пропорционально температуре перехода. Затем он добавил тестовые провода разной длины, диаметра и материала, чтобы завершить схему. Он обнаружил, что его данные можно смоделировать с помощью простого уравнения с переменной, состоящей из показаний гальванометра, длины испытательного проводника, температуры спая термопары и константы всей установки. Исходя из этого, Ом определил свой закон пропорциональности и опубликовал свои результаты. В 1827 году он объявил ныне знаменитый закон, носящий его имя , а именно:

Электродвижущая сила = Ток × Сопротивление

Ом привел в порядок множество загадочных фактов, связывающих электродвижущую силу и электрический ток в проводниках, которые всем предыдущим электрикам удавалось лишь качественно связать вместе в некоторых довольно расплывчатых утверждениях. Ом обнаружил, что результаты можно суммировать в таком простом законе, и благодаря открытию Ома большая часть области электричества стала частью теории.

Фарадей и Генри

Джозеф Генри .

Открытие электромагнитной индукции было сделано почти одновременно, хотя и независимо, Майклом Фарадеем , который первым сделал это открытие в 1831 году, и Джозефом Генри в 1832 году. Открытие Генри самоиндукции и его работа над спиральными проводниками с использованием медной катушки были обнародованы в 1835 году, незадолго до открытий Фарадея.

В 1831 году начались эпохальные исследования Майкла Фарадея , знаменитого ученика и преемника Хамфри Дэви во главе Королевского института в Лондоне, касающиеся электрической и электромагнитной индукции. Замечательные исследования Фарадея, принца экспериментаторов , по электростатике и электродинамике и индукции токов. Они довольно долго переходили от грубого экспериментального состояния к компактной системе, выражающей истинную суть. Фарадей не был компетентным математиком. но если бы он был им, ему бы очень помогли в его исследованиях, он избавил бы себя от многих бесполезных рассуждений и предвосхитил бы гораздо более поздние работы. Он, например, зная теорию Ампера, своими собственными результатами легко пришел бы к теории Неймана и связанным с ней работам Гельмгольца и Томсона. Исследования и исследования Фарадея продолжались с 1831 по 1855 год, и подробное описание его экспериментов, выводов и предположений можно найти в его сборнике статей, озаглавленных «Экспериментальные исследования в области электричества». Фарадей по профессии был химиком. Он не был ни в малейшей степени математиком в обычном смысле слова — действительно, вопрос в том, есть ли во всех его сочинениях единая математическая формула.

Майкл Фарадей .

Эксперимент, который привел Фарадея к открытию электромагнитной индукции, был проведен следующим образом: он сконструировал то, что сейчас и тогда называлось индукционной катушкой , первичный и вторичный провода которой были намотаны на деревянную катушку рядом друг с другом и изолированы от друг друга. В цепь первичного провода он поместил батарею примерно из 100 ячеек. Во вторичный провод вставил гальванометр. При первом испытании он не заметил никаких результатов, гальванометр оставался в покое, но при увеличении длины проводов он заметил отклонение гальванометра во вторичном проводе, когда цепь первичного провода замыкалась и разрывалась. Это был первый наблюдаемый случай развития электродвижущей силы за счет электромагнитной индукции.

Он также обнаружил, что при изменении силы тока в первом проводе во второй замкнутой цепи возникают индуцированные токи и что направление тока во вторичной цепи противоположно направлению тока в первой цепи. Кроме того, ток индуцируется во вторичной цепи, когда другая цепь, по которой протекает ток, перемещается в первую цепь и из нее, и что приближение или удаление магнита в замкнутую цепь или из нее индуцирует мгновенные токи в последней. Короче говоря, в течение нескольких месяцев Фарадей экспериментально открыл практически все известные сейчас законы и факты, касающиеся электромагнитной и магнитоэлектрической индукции. От этих открытий, почти за исключением, зависит работа телефона, динамо- машины и присущей динамо-электрической машине практически всей гигантской электротехнической промышленности мира, включая электрическое освещение , электрическую тягу, работу электродвигателей для властных целях и гальваника , гальванопластика и т.д.

В своих исследованиях своеобразного расположения железных опилок на картоне или стекле вблизи полюсов магнита Фарадей выдвинул идею о магнитных « силовых линиях », простирающихся от полюса к полюсу магнита и вдоль которых заявки имеют тенденцию размещаться сами по себе. Когда было сделано открытие, что магнитные эффекты сопровождают прохождение электрического тока по проводу, было также предположено, что подобные магнитные силовые линии вращаются вокруг провода. Для удобства и для учета наведенного электричества тогда предполагалось, что, когда эти силовые линии «перерезаются » проводом, проходя через них, или когда силовые линии при подъеме и падении перерезают провод, возникает электрический ток. или, точнее, в проводе возникает электродвижущая сила, создающая ток в замкнутой цепи. Фарадей выдвинул так называемую молекулярную теорию электричества. которая предполагает, что электричество есть проявление своеобразного состояния молекулы натертого тела или эфира, окружающего тело. Фарадей также опытным путем открыл парамагнетизм и диамагнетизм , а именно, что все твердые тела и жидкости либо притягиваются, либо отталкиваются магнитом. Например, железо, никель, кобальт, марганец, хром и др. парамагнитны (притягиваются магнетизмом), тогда как другие вещества, например висмут, фосфор, сурьма, цинк и др., отталкиваются магнетизмом или являются диамагнитными .

Брюганы из Лейдена в 1778 году и Ле Байиф и Беккерель в 1827 году. ранее открыл диамагнетизм у висмута и сурьмы. Фарадей также заново открыл удельную индуктивную емкость в 1837 году, причем результаты экспериментов Кавендиша в то время не были опубликованы. Он также предсказал запаздывание сигналов на длинных подводных кабелях из-за индуктивного эффекта изоляции кабеля, иначе говоря, статической емкости кабеля. В 1816 году пионер телеграфа Фрэнсис Рональдс также заметил задержку сигнала на своих закопанных телеграфных линиях, объяснив это индукцией.

Двадцать пять лет, прошедшие сразу после открытия Фарадеем электромагнитной индукции, были плодотворными в обнародовании законов и фактов, касающихся индуцированных токов и магнетизма. В 1834 году Генрих Ленц и Мориц фон Якоби независимо друг от друга продемонстрировали ныне известный факт, что токи, индуцируемые в катушке, пропорциональны числу витков в катушке. Ленц также объявил тогда свой важный закон , согласно которому во всех случаях электромагнитной индукции индуцированные токи имеют такое направление, что их реакция имеет тенденцию останавливать вызывающее их движение, закон, который, возможно, был выведен из объяснения Фарадеем вращения Араго.

Индукционная катушка была впервые разработана Николасом Калланом в 1836 году. В 1845 году американский физик Джозеф Генри опубликовал отчет о своих ценных и интересных экспериментах с индуцированными токами высокого порядка, показавших, что токи могут индуцироваться на вторичной обмотке индукционной катушки. катушку к первичной обмотке второй катушки, затем к ее вторичному проводу и так далее к первичной обмотке третьей катушки и т. д. Генрих Даниэль Румкорф продолжил разработку индукционной катушки, катушка Румкорфа была запатентована в 1851 году. и он использовал длинные обмотки медной проволоки, чтобы получить искру длиной примерно 2 дюйма (50 мм). В 1857 году, после изучения значительно улучшенной версии, созданной американским изобретателем Эдвардом Сэмюэлем Ричи , Румкорф усовершенствовал свою конструкцию (как и другие инженеры), используя стеклянную изоляцию и другие инновации, позволяющие генерировать искры длиной более 300 миллиметров (12 дюймов).

Середина 19 века

Электромагнитная теория света добавляет к старой волновой теории огромную область трансцендентного интереса и важности; оно требует от нас не только объяснения всех явлений света и лучистого тепла посредством поперечных колебаний также включения электрических токов, постоянного магнетизма стали упругого твердого тела, называемого эфиром, но и магнита , магнитной силы и электростатическая сила во всеобъемлющей эфирной динамике ».

— Лорд Кельвин

Можно сказать, что до середины XIX века, а точнее примерно до 1870 года, электротехника была запечатанной книгой для большинства работников электротехники. До этого времени был опубликован ряд руководств по электричеству и магнетизму, в частности Огюста де Ла Рива . исчерпывающий « Трактат об электричестве » в 1851 г. (французский) и 1853 г. (английский); Введение Августа Бера в электростатику, теорию магнетизма и электродинамику , » Видемана « Гальванизм и Рейсса. « Рейбунгсал-электрицитат ». Но эти работы заключались в основном в деталях экспериментов с электричеством и магнетизмом и мало в законах и фактах этих явлений. Генри д'Абриа опубликовал результаты некоторых исследований законов индукционных токов, но из-за сложности исследования не дал весьма заметных результатов. Примерно в середине 19 века Флиминга Дженкина по электричеству и магнетизму. работы » Клерка Максвелла и « Трактат об электричестве и магнетизме .

Эти книги были отклонением от проторенных дорог. Как утверждает Дженкин в предисловии к своей работе, школьная наука настолько отличалась от науки практического электрика, что было совершенно невозможно дать студентам достаточное или даже приблизительно достаточное количество учебников. Студент, по его словам, мог бы усвоить большой и ценный трактат де ла Рива и при этом чувствовать себя как будто в незнакомой стране и слушать незнакомый язык в компании практичных людей. Как сказал другой писатель, с появлением книг Дженкина и Максвелла все препятствия на пути студентов-электриков были устранены, « полный смысл закона Ома становится ясен; электродвижущая сила, разность потенциалов, сопротивление, ток, емкость, линии сила, намагниченность и химическое сродство были измеримы, о них можно было рассуждать, и расчеты по ним можно было производить с такой же уверенностью, как и расчеты в динамике ».

Около 1850 года Кирхгоф опубликовал свои законы, касающиеся разветвленных или разделенных цепей. Он также показал математически, что, согласно господствовавшей в то время электродинамической теории, электричество будет распространяться по идеально проводящему проводу со скоростью света. Гельмгольц математически исследовал влияние индукции на силу тока и вывел из этого уравнения, которые подтвердил эксперимент, показав, среди других важных моментов, замедляющий эффект самоиндукции при определенных условиях цепи.

Сэр Уильям Томсон .

В 1853 году сэр Уильям Томсон (впоследствии лорд Кельвин ) в результате математических расчетов предсказал колебательный характер электрического разряда конденсаторной цепи. Однако Генри принадлежит заслуга открытия в результате его экспериментов в 1842 г. колебательного характера разряда лейденской банки . Он написал: Явления требуют от нас допустить существование основного разряда в одном направлении, а затем нескольких рефлекторных действий вперед и назад, каждое более слабое, чем предыдущее, до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие . Эти колебания впоследствии наблюдал Б.В. Феддерсен (1857 г.). который с помощью вращающегося вогнутого зеркала проецировал изображение электрической искры на чувствительную пластину, получив тем самым фотографию искры, которая ясно указывала на переменный характер разряда. Сэр Уильям Томсон был также первооткрывателем электрической конвекции тепла ( эффекта «Томсона» ). Для прецизионных электрических измерений он сконструировал свой квадрантный и абсолютный электрометры. и отражающий гальванометр сифонный самописец применительно к подводной кабельной сигнализации. Ему также принадлежат

Около 1876 года американский физик Генри Огастес Роуленд из Балтимора продемонстрировал важный факт: переносимый статический заряд производит те же магнитные эффекты, что и электрический ток. Важность этого открытия состоит в том, что оно может позволить создать правдоподобную теорию магнетизма, а именно, что магнетизм может быть результатом направленного движения рядов молекул, несущих статические заряды.

После открытия Фарадеем того, что электрический ток можно создавать в проводе, заставляя его пересекать силовые линии магнита, следовало ожидать, что будут предприняты попытки сконструировать машины, которые воспользуются этим фактом для развития гальванических токов. . Первую машину такого рода создал Ипполит Пиксий в 1832 году. Она состояла из двух катушек с железной проволокой, напротив которых вращались полюса подковообразного магнита. Поскольку при этом в катушках провода вырабатывался переменный ток , Пиксий устроил коммутирующее устройство (коммутатор), преобразующее переменный ток катушек или якоря в постоянный ток во внешней цепи. За этой машиной последовали улучшенные формы магнитоэлектрических машин благодаря Эдварду Сэмюэлю Ричи , Джозефу Сакстону , Эдварду М. Кларку (1834 г.), Эмилю Стореру (1843 г.), Флорису Ноллету (1849 г.), Шепперду. 1856, Ван Мальдерн , Вернер фон Сименс , Генри Уайльд и другие.

Заметный прогресс в искусстве строительства динамо был сделан Сэмюэлем Альфредом Варли в 1866 году. и Сименс и Чарльз Уитстон , который независимо обнаружил, что при вращении катушки проволоки или якоря динамо-машины между полюсами (или в «поле») электромагнита в катушке возникает слабый ток из-за остаточного магнетизма в железе электромагнита и что если цепь якоря соединить с цепью электромагнита, то слабый ток, возникающий в якоре, увеличивает магнетизм поля. Это еще больше увеличивает магнитные силовые линии, по которым вращается якорь, что еще больше увеличивает ток в электромагните, тем самым вызывая соответствующее увеличение магнетизма поля, и так далее, до тех пор, пока не будет достигнута максимальная электродвижущая сила, которую способна развить машина. достигается. Посредством этого принципа динамо-машина развивает собственное магнитное поле , тем самым значительно повышая ее эффективность и экономичность работы. Однако в указанное время динамо-электрическая машина никоим образом не была усовершенствована.

В 1860 году важное усовершенствование было сделано доктором Антонио Пачинотти из Пизы, который изобрел первую электрическую машину с кольцевым якорем. Эта машина сначала использовалась как электродвигатель, а затем как генератор электроэнергии. Открытие принципа обратимости динамо-электрической машины (по-разному приписываемого Валенну 1860; Пачинотти 1864; Фонтену , Грамму 1873; Депре 1881 и др.), благодаря которому ее можно использовать в качестве электродвигателя или генератора электричества, имело большое значение. было названо одним из величайших открытий XIX века.

Динамомашина Сименс Хефнер-Альтенек

изобрел барабанную арматуру В 1872 году Хефнер-Альтенек . Эта машина в модифицированном виде впоследствии получила название динамо-машины Сименса. За этими машинами вскоре последовали Schuckert , Gulcher , Фейн, Браш , Хоххаузен , Эдисон и динамо-машины многих других изобретателей. На заре создания динамо-машин машины в основном представляли собой генераторы постоянного тока, и, возможно, наиболее важным применением таких машин в то время была гальванотехника, для которой использовались машины низкого напряжения и большой силы тока.

Примерно с 1887 года в широкую эксплуатацию вошли генераторы переменного тока , а промышленное развитие трансформатора, с помощью которого токи низкого напряжения и большой силы тока преобразуются в токи высокого напряжения и малой силы тока, и наоборот, со временем произвело революцию в электротехнике. передача электроэнергии на большие расстояния. Аналогичным образом, внедрение роторного преобразователя (в сочетании с «понижающим» трансформатором), преобразующего переменный ток в постоянный (и наоборот), привело к значительной экономии в работе электроэнергетических систем.

До появления электрических динамо-машин гальванические или первичные батареи широко использовались для гальванических покрытий и в телеграфии. Существует два различных типа гальванических элементов: «открытый» и «закрытый», или «постоянный». Вкратце, открытый тип — это тот тип, который работает в замкнутой цепи, через короткое время становится поляризованным; то есть в ячейке выделяются газы, которые оседают на отрицательной пластине и создают сопротивление, уменьшающее силу тока. После непродолжительного перерыва в работе эти газы удаляются или поглощаются, и ячейка снова готова к работе. Ячейки с замкнутым контуром — это те, в которых газы в ячейках поглощаются так же быстро, как и высвобождаются, и, следовательно, выходная мощность ячейки практически равномерна. Элементы Лекланше и Даниэля соответственно являются известными примерами гальванических элементов «открытого» и «закрытого» типа. Батареи типа Дэниела или «гравитационного» типа почти повсеместно использовались в Соединенных Штатах и ​​​​Канаде в качестве источника электродвижущей силы в телеграфии до того, как стала доступна динамо-машина.

В конце 19-го века термин светоносный эфир , означающий светоносный эфир , был предполагаемой средой для распространения света. Слово эфир происходит от латинского греческого αιθήρ, от корня , означающего зажигать, гореть или сиять. Оно означает вещество, которое, как считалось в древние времена, заполняло верхние области космоса, за пределами облаков.

Максвелл

Смотрите также: История уравнений Максвелла.

Джеймс Клерк Максвелл .

В 1864 году Джеймс Клерк Максвелл из Эдинбурга объявил о своей электромагнитной теории света, которая, возможно, стала величайшим шагом в мировом познании электричества. Максвелл изучал и комментировал область электричества и магнетизма еще в 1855/6 году, когда « О силовых линиях Фарадея» был прочитан Кембриджскому философскому обществу . В статье представлена ​​упрощенная модель работы Фарадея и показано, как эти два явления связаны. Он свел все имеющиеся знания в связанный набор дифференциальных уравнений с 20 уравнениями с 20 переменными. Эта работа была позже опубликована под названием «О физических силовых линиях» в марте 1861 года. Чтобы определить силу, действующую на какую-либо часть машины, мы должны найти ее импульс, а затем вычислить скорость, с которой этот импульс изменяется. Такая скорость перемен придаст нам силы. Метод расчета, который необходимо использовать, был впервые предложен Лагранжем , а затем развит с некоторыми изменениями уравнениями Гамильтона . Его обычно называют принципом Гамильтона ; когда используются уравнения в исходной форме, они известны как уравнения Лагранжа . Теперь Максвелл логически показал, как эти методы расчета можно применить к электромагнитному полю. Энергия динамической системы частично кинетическая , частично потенциальная . Максвелл полагает, что магнитная энергия поля есть кинетическая энергия , электрическая энергия потенциальная .

Примерно в 1862 году, читая лекции в Королевском колледже, Максвелл подсчитал, что скорость распространения электромагнитного поля примерно равна скорости света. Он считал это чем-то большим, чем просто совпадение, и прокомментировал: « Мы едва ли можем избежать вывода, что свет состоит из поперечных колебаний той же самой среды, которая является причиной электрических и магнитных явлений » .

Продолжая работать над проблемой, Максвелл показал , что уравнения предсказывают существование волн колеблющихся электрических и магнитных полей, которые распространяются через пустое пространство со скоростью, которую можно предсказать на основе простых электрических экспериментов; используя доступные на тот момент данные, Максвелл получил скорость 310 740 000 м/с . В своей статье 1864 года «Динамическая теория электромагнитного поля » Максвелл писал: « Согласование результатов, по-видимому, показывает, что свет и магнетизм — это воздействия одного и того же вещества, и что свет — это электромагнитное возмущение, распространяющееся через поле в соответствии с электромагнитными законами» .

Как уже отмечалось здесь, Фарадей, а до него Ампер и другие подозревали, что светоносный эфир пространства является также средой электрического действия. Благодаря расчетам и экспериментам было известно, что скорость электричества составляет примерно 186 000 миль в секунду; то есть равна скорости света, что само по себе наводит на мысль о связи между электричеством и «светом». Ряд ранних философов или математиков, как их называет Максвелл, XIX века придерживались мнения, что электромагнитные явления можно объяснить действием на расстоянии. Максвелл, вслед за Фарадеем, утверждал, что место явлений находится в среде. Методы математиков при получении результатов были синтетическими, а методы Фарадея — аналитическими. Фарадей мысленным взором видел силовые линии, пересекающие все пространство, тогда как математики видели центры сил, притягивающиеся на расстоянии. Фарадей искал причину явлений в реальных действиях, происходящих в среде; они были удовлетворены тем, что нашли это в силе воздействия на электрические жидкости на расстоянии.

Оба этих метода, как указывает Максвелл, сумели объяснить распространение света как электромагнитное явление, хотя в то же время фундаментальные представления о том, что представляют собой рассматриваемые величины, радикально различались. Математики предполагали, что изоляторы являются барьерами для электрических токов; что, например, в лейденской банке или электрическом конденсаторе электричество накапливалось на одной пластине и что каким-то оккультным действием на расстоянии электричество противоположного типа было притянуто к другой пластине.

Максвелл, идя дальше Фарадея, пришел к выводу, что если свет является электромагнитным явлением и передается через диэлектрики, такие как стекло, то это явление должно иметь природу электромагнитных токов в диэлектриках. Поэтому он утверждал, что, например, при зарядке конденсатора действие не прекращается на изоляторе, а что в изолирующей среде возникают некие токи «смещения», которые продолжаются до тех пор, пока сила сопротивления среды не станет равной зарядной силы. В замкнутой цепи проводника электрический ток также является вытеснением электричества.

Проводник оказывает определенное сопротивление, подобное трению, смещению электричества, и в проводнике выделяется тепло, пропорциональное квадрату тока (как уже указано здесь), по которому ток течет до тех пор, пока выталкивающая электрическая сила продолжает действовать . . Это сопротивление можно сравнить с сопротивлением, с которым сталкивается корабль, перемещающийся по воде. Сопротивление диэлектрика имеет иную природу и сравнивается со сжатием множества пружин, которые при сжатии податливы с возрастающим противодавлением до такой степени, что общее противодавление становится равным начальному давлению. При снятии первоначального давления энергия, затраченная на сжатие «пружин», возвращается в контур одновременно с возвратом пружин в исходное состояние, что вызывает реакцию в противоположном направлении. Следовательно, ток, вызванный перемещением электричества в проводнике, может быть непрерывным, в то время как токи смещения в диэлектрике являются мгновенными, а в цепи или среде, которая содержит лишь небольшое сопротивление по сравнению с реакцией емкости или индуктивности, токи разряда равны колебательного или переменного характера.

Максвелл распространил эту точку зрения на токи смещения в диэлектриках на эфир свободного пространства. Если предположить, что свет является проявлением изменений электрических токов в эфире и вибрировать со скоростью световых вибраций, то эти вибрации посредством индукции создают соответствующие вибрации в прилегающих частях эфира, и, таким образом, волны, соответствующие колебаниям света. распространяются как электромагнитное воздействие в эфире. Электромагнитная теория света Максвелла, очевидно, предполагала существование электрических волн в свободном пространстве, и его последователи ставили перед собой задачу экспериментально доказать истинность теории. К 1871 году Максвелл уже мог размышлять о философии науки.

Конец 19 века

Генрих Герц .

В 1887 году немецкий физик Генрих Герц в серии экспериментов доказал фактическое существование электромагнитных волн , показав, что поперечные электромагнитные волны в свободном пространстве могут распространяться на некоторое расстояние, как предсказывали Максвелл и Фарадей. Герц опубликовал свою работу в книге под названием « Электрические волны: исследование распространения электрического действия с конечной скоростью в пространстве» . Открытие электромагнитных волн в космосе привело к развитию радио в последние годы XIX века.

Электрон « как единица заряда в электрохимии был постулирован Дж. Джонстоном Стоуни в 1874 году, который также ввел термин электрон» в 1894 году. Плазма была впервые обнаружена в трубке Крукса и описана сэром Уильямом Круксом в 1879 году (он назвал ее «лучистой материей»). Место электричества в открытии этих прекрасных явлений трубки Крукса (благодаря сэру Уильяму Круксу), а именно катодных лучей. и позже к открытию Рентгена или рентгеновских лучей , не следует упускать из виду, поскольку без электричества в качестве возбудителя трубки открытие лучей могло бы быть отложено на неопределенный срок. Здесь было отмечено, что д-р Уильям Гилберт был назван основателем электротехники. Однако это следует рассматривать как сравнительное утверждение.

Оливер Хевисайд

Оливер Хевисайд был ученым-самоучкой, который переформулировал уравнения поля Максвелла с точки зрения электрических и магнитных сил и потока энергии, а также независимо сформулировал векторный анализ .

В конце 1890-х годов ряд физиков предположили, что электричество, наблюдаемое при исследованиях электропроводности в проводниках, электролитах и ​​электронно-лучевых трубках , состоит из дискретных единиц, которым давали различные названия, но реальность этих единиц не была установлена. было подтверждено убедительным образом. Однако были также признаки того, что катодные лучи имели волнообразные свойства.

Фарадей, Вебер , Гельмгольц , Клиффорд и другие имели представление об этой точке зрения; а экспериментальные работы Зеемана , Гольдштейна , Крукса, Дж. Дж. Томсона и других значительно укрепили эту точку зрения. Вебер предсказал, что электрические явления обусловлены существованием электрических атомов, влияние которых друг на друга зависит от их положения и относительных ускорений и скоростей. Гельмгольц и другие также утверждали, что существование электрических атомов следует из законов электролиза Фарадея , а Джонстон Стоуни, которому принадлежит термин «электрон», показал, что каждый химический ион разложившегося электролита несет определенное и постоянное количество электричества. и поскольку эти заряженные ионы разделяются на электродах как нейтральные вещества, должен наступить момент, пусть даже краткий, когда заряды смогут существовать отдельно в виде электрических атомов; а в 1887 году Клиффорд писал: «Есть веские основания полагать, что каждый материальный атом несет в себе небольшой электрический ток, если он не состоит целиком из этого тока».

Джей Джей Томсон

В 1896 году Дж. Дж. Томсон провел эксперименты, показавшие, что катодные лучи действительно являются частицами, нашел точное значение их отношения заряда к массе e/m и обнаружил, что e/m не зависит от материала катода. Он сделал хорошие оценки как заряда e, так и массы m, обнаружив, что частицы катодных лучей, которые он назвал «тельцами», имели, возможно, одну тысячную массы наименее массивного известного иона (водорода). Далее он показал, что отрицательно заряженные частицы, производимые радиоактивными, нагретыми и освещенными материалами, универсальны. Природа вещества « катодных лучей » трубки Крукса была определена Томсоном в 1897 году.

В конце 19 века эксперимент Майкельсона-Морли был проведен Альбертом А. Майкельсоном и Эдвардом В. Морли в нынешнем Университете Кейс Вестерн Резерв . Обычно это считается свидетельством против теории светоносного эфира . Этот эксперимент также называют «отправной точкой теоретических аспектов Второй научной революции». В первую очередь за эту работу Майкельсон был удостоен Нобелевской премии в 1907 году . Дейтон Миллер продолжил эксперименты, проведя тысячи измерений и в конечном итоге разработав самый точный интерферометр в мире на тот момент. Миллер и другие, такие как Морли, продолжают наблюдения и эксперименты, связанные с этими концепциями. Ряд предложенных теорий увлечения эфиром мог бы объяснить нулевой результат, но они были более сложными и имели тенденцию использовать произвольно выглядящие коэффициенты и физические предположения.

К концу XIX века инженеры-электрики стали отдельной профессией, отдельной от физиков и изобретателей. Они создали компании, которые исследовали, разработали и усовершенствовали методы передачи электроэнергии, и получили поддержку правительств всего мира для создания первой всемирной электрической телекоммуникационной сети — телеграфной сети . Пионерами в этой области были Вернер фон Сименс , основатель Siemens AG в 1847 году, и Джон Пендер , основатель Cable & Wireless .

Уильям Стэнли провел первую публичную демонстрацию трансформатора , который позволил коммерчески поставлять переменный ток, в 1886 году. Большие двухфазные генераторы переменного тока были построены британским электриком Дж. Э. Гордоном . в 1882 году. Лорд Кельвин и Себастьян Ферранти также разработали первые генераторы переменного тока, производящие частоты от 100 до 300 герц. После 1891 года были введены многофазные генераторы переменного тока для подачи токов нескольких разных фаз. Более поздние генераторы были разработаны для изменения частоты переменного тока от шестнадцати до примерно ста герц для использования с дуговым освещением, лампами накаливания и электродвигателями.

Возможность получения электрического тока в больших количествах и экономично с помощью электрических динамо-машин дала толчок развитию ламп накаливания и дугового освещения. Пока эти машины не достигли коммерческой основы, гальванические батареи были единственным доступным источником тока для электрического освещения и электроэнергии. Однако стоимость этих батарей и трудности поддержания их в надежной работе не позволяли использовать их для практического освещения. Дату применения дуговых ламп и ламп накаливания можно отнести примерно к 1877 году.

Однако даже в 1880 году мало что было сделано для общего использования этих осветительных приборов; быстрый последующий рост этой отрасли является общеизвестным. Использование аккумуляторных батарей , которые первоначально назывались вторичными батареями или аккумуляторами, началось примерно в 1879 году. Такие батареи в настоящее время используются в больших масштабах в качестве вспомогательных средств для динамо-машин на электростанциях и подстанциях, в электромобилях и в огромных количествах в промышленности. автомобильные системы зажигания и запуска, а также в пожарной телеграфии и других системах сигнализации.

На Всемирной Колумбийской международной выставке 1893 года в Чикаго компания General Electric предложила обеспечить всю выставку постоянным током . Westinghouse немного снизила цену GE и использовала ярмарку для дебюта своей системы на основе переменного тока, показав, как их система может питать многофазные двигатели и все другие экспонаты переменного и постоянного тока, представленные на ярмарке.

Вторая промышленная революция

Основная статья: Вторая промышленная революция

Вторая промышленная революция, также известная как Технологическая революция, была фазой быстрой индустриализации в последней трети XIX — начале XX века. Наряду с расширением железных дорог , производства железа и стали , широким использованием машин в производстве, значительно возросшим использованием паровой энергии и нефти , в этот период наблюдалось расширение использования электричества и адаптация электромагнитной теории при разработке различных технологий.

1893 г., Всемирная Колумбийская выставка в Чикаго , демонстрация запатентованных асинхронных двигателей переменного тока Теслы.

В 1880-х годах получили распространение крупномасштабные коммерческие электроэнергетические системы, которые сначала использовались для освещения, а затем для электродвижущей силы и отопления. Системы на ранних этапах использовали переменный ток и постоянный ток . Крупная централизованная выработка электроэнергии стала возможной, когда было признано, что в линиях электропередачи переменного тока могут использоваться трансформаторы, чтобы воспользоваться тем фактом, что каждое удвоение напряжения позволит кабелю того же размера передавать одно и то же количество энергии в четыре раза на расстояние. Трансформаторы использовались для повышения напряжения в точке генерации (представительное число — напряжение генератора в диапазоне низких киловольт) до гораздо более высокого напряжения (от десятков тысяч до нескольких сотен тысяч вольт) для первичной передачи с последующим несколькими понижающими преобразованиями. для коммерческого и жилого бытового использования. Между 1885 и 1890 годами были разработаны многофазные токи в сочетании с электромагнитной индукцией и практические асинхронные двигатели переменного тока .

Международная электротехническая выставка 1891 года, посвященная передаче на большие расстояния трехфазного электрического тока большой мощности. Он проходил с 16 мая по 19 октября на месте заброшенных трех бывших «Westbahnhöfe» (Западных железнодорожных вокзалов) во Франкфурте-на-Майне. На выставке была представлена ​​первая передача на большие расстояния мощного трехфазного электрического тока, который был произведен на расстоянии 175 км в Лауффене-на-Неккаре. В результате этих успешных полевых испытаний трехфазный ток стал использоваться в сетях электропередачи по всему миру.

Многое было сделано в направлении улучшения железнодорожно-терминального хозяйства, и трудно найти хоть одного инженера паровых железных дорог, который бы отрицал, что все важные паровые железные дороги этой страны не будут эксплуатироваться на электричестве. В других направлениях развитие событий по использованию электроэнергии ожидалось столь же быстрым. Во всех уголках мира сила падающей воды, вечного двигателя природы, которая тратилась впустую с момента создания мира, теперь преобразуется в электричество и передается по проводам на сотни миль в точки, где она используется с пользой и экономией. .

Чарльз Протеус Штайнмец, теоретик переменного тока.

Первая ветряная мельница для производства электроэнергии была построена в Шотландии в июле 1887 года шотландским инженером-электриком Джеймсом Блитом . По ту сторону Атлантики, в Кливленде, штат Огайо, спроектировал и построил более крупную и тщательно сконструированную машину в 1887–1888 годах Чарльз Ф. Браш . он был построен его инженерной компанией у него дома и работал с 1886 по 1900 год. Ветряная турбина Brush имела ротор диаметром 56 футов (17 м) и была установлена ​​на башне высотой 60 футов (18 м). Несмотря на большие размеры по сегодняшним меркам, мощность машины составляла всего 12 кВт; он вращался относительно медленно, поскольку имел 144 лопасти. Подключенная динамо-машина использовалась либо для зарядки аккумуляторов, либо для питания до 100 ламп накаливания , трех дуговых ламп и различных двигателей в лаборатории Браша. Машина вышла из употребления после 1900 года, когда на центральных станциях Кливленда стало доступно электричество, и от нее отказались в 1908 году.

20 век

Различные единицы электричества и магнетизма были приняты и названы представителями электротехнических институтов мира, единицы и названия которых утверждены и узаконены правительствами США и других стран. Таким образом, вольт, от итальянского Volta, был принят в качестве практической единицы электродвижущей силы, а ом — от автора закона Ома, как практическая единица сопротивления; ампер . в честь выдающегося французского ученого с таким именем как практическая единица силы тока, генри как практическая единица индуктивности в честь Жозефа Генри и в знак признания его ранних и важных экспериментальных работ по взаимной индукции

Дьюар и Джон Амброуз Флеминг предсказали, что при абсолютном нуле чистые металлы станут идеальными электромагнитными проводниками (хотя позже Дьюар изменил свое мнение об исчезновении сопротивления, полагая, что некоторое сопротивление будет всегда). Вальтер Герман Нернст разработал третий закон термодинамики и заявил, что абсолютный ноль недостижим. Карл фон Линде и Уильям Хэмпсон , оба коммерческие исследователи, почти одновременно подали заявки на патенты на эффект Джоуля-Томсона . Патент Линде стал кульминацией 20-летнего систематического исследования установленных фактов с использованием регенеративного метода противотока. Дизайн Хэмпсона также основывался на регенеративном методе. Комбинированный процесс стал известен как процесс сжижения Линде-Хэмпсона . Хайке Камерлинг-Оннес приобрел для своих исследований машину Linde. Зигмунт Флорентий Врублевский проводил исследования электрических свойств при низких температурах, однако его исследования закончились досрочно из-за его случайной смерти. Около 1864 года, Кароль Ольшевски и Вроблевски предсказали электрические явления падения уровня сопротивления при сверхнизких температурах. Ольшевский и Вроблевский задокументировали это в 1880-х годах. Важная веха была достигнута 10 июля 1908 года, когда Оннес в Лейденском университете в Лейдене впервые произвел сжиженный гелий и достиг сверхпроводимости .

В 1900 году Уильям Дюбуа Дадделл разработал « Поющую дугу» и извлекал из этой дуговой лампы мелодичные звуки от низкого до высокого тона.

Лоренц и Пуанкаре

Основные статьи: История специальной теории относительности и теории эфира Лоренца

Хендрик Лоренц

Между 1900 и 1910 годами многие ученые, такие как Вильгельм Вин , Макс Абрахам , Герман Минковский или Густав Ми, считали, что все силы природы имеют электромагнитное происхождение (так называемое «электромагнитное мировоззрение»). Это было связано с электронной теорией, разработанной в 1892—1904 годах Хендриком Лоренцем . Лоренц ввел строгое разделение между материей (электронами) и эфиром, согласно которому в его модели эфир совершенно неподвижен и не будет приходить в движение вблизи весомой материи. В отличие от других электронных моделей, существовавших ранее, электромагнитное поле эфира выступает посредником между электронами, и изменения в этом поле могут распространяться не быстрее скорости света.

В 1896 году, через три года после защиты диссертации об эффекте Керра , Питер Зееман не подчинился прямому приказу своего научного руководителя и с помощью лабораторного оборудования измерил расщепление спектральных линий сильным магнитным полем. Лоренц теоретически объяснил эффект Зеемана на основе своей теории, за что оба получили Нобелевскую премию по физике в 1902 году. Фундаментальной концепцией теории Лоренца 1895 года была «теорема о соответствующих состояниях» для членов порядка v/c. Эта теорема утверждает, что движущийся наблюдатель (относительно эфира) производит те же наблюдения, что и покоящийся наблюдатель. Эта теорема была расширена Лоренцем для членов всех порядков в 1904 году. Лоренц заметил, что необходимо изменять переменные пространства-времени при смене системы отсчета, и ввел такие понятия, как сокращение физической длины (1892 г.), чтобы объяснить эксперимент Майкельсона-Морли, и математическая концепция местного времени (1895 г.) для объяснения аберрации света и эксперимента Физо . В результате была сформулирована так называемая Преобразование Лоренца Джозефа Лармора (1897, 1900) и Лоренца (1899, 1904). Как позже заметил Лоренц (1921, 1928), время, показываемое покоящимися в эфире часами, он считал «истинным» временем, тогда как местное время рассматривалось им как эвристическая рабочая гипотеза и математическая уловка. Поэтому теорема Лоренца рассматривается современными историками как математическое преобразование «реальной» системы, покоящейся в эфире, в «фиктивную» систему в движении.

Анри Пуанкаре

Продолжая работу Лоренца, Анри Пуанкаре между 1895 и 1905 годами неоднократно формулировал принцип относительности и пытался согласовать его с электродинамикой. Он объявил одновременность лишь удобным соглашением, зависящим от скорости света, поэтому постоянство скорости света было бы полезным постулатом для максимально простого упрощения законов природы. В 1900 году он интерпретировал местное время Лоренца как результат синхронизации часов с помощью световых сигналов и ввел электромагнитный импульс, сравнив электромагнитную энергию с тем, что он назвал «фиктивной жидкостью» массы. $m=E/c^{2}$. И, наконец, в июне и июле 1905 года он объявил принцип относительности общим законом природы, включая гравитацию. Он исправил некоторые ошибки Лоренца и доказал лоренц-ковариацию электромагнитных уравнений. Пуанкаре также предположил, что существуют неэлектрические силы, стабилизирующие электронную конфигурацию, и утверждал, что гравитация также является неэлектрической силой, вопреки электромагнитному мировоззрению. Однако историки отмечали, что он все же использовал понятие эфира и различал «кажущееся» и «реальное» время и поэтому не изобрел специальную теорию относительности в ее современном понимании.

Эйнштейна Удивительный год

Основная статья: документы Аннуса Мирабилиса

Альберт Эйнштейн , 1905 год.

работал в патентном бюро, он В 1905 году, когда Альберт Эйнштейн опубликовал четыре статьи в Annalen der Physik , ведущем немецком физическом журнале. Вот документы, которые история стала называть документами Annus Mirabilis :

• В его статье о корпускулярной природе света была выдвинута идея о том, что некоторые экспериментальные результаты, особенно фотоэлектрический эффект , можно просто понять, исходя из постулата о том, что свет взаимодействует с материей как дискретные «пакеты» ( кванты ) энергии. введено Максом Планком в 1900 году как чисто математическая манипуляция и, казалось, противоречило современным волновым теориям света ( Эйнштейн 1905а ). Это была единственная работа Эйнштейна, которую он сам называл «революционной».
• Его статья о броуновском движении объясняла случайное движение очень маленьких объектов как прямое свидетельство молекулярного действия, тем самым подтверждая атомную теорию . ( Эйнштейн 1905б )
• Его статья по электродинамике движущихся тел представила радикальную теорию специальной теории относительности , которая показала, что наблюдаемая независимость скорости света от состояния движения наблюдателя требует фундаментальных изменений в понятии одновременности . Последствиями этого являются (в направлении движения) пространственно-временной системы движущегося тела замедление и сжатие относительно системы наблюдателя. В этой статье также утверждалось, что идея светоносного эфира — одного из ведущих теоретических объектов физики того времени — была излишней. ( Эйнштейн 1905c )
• В своей статье об эквивалентности массы и энергии (ранее считавшейся разными понятиями) Эйнштейн вывел из своих уравнений специальной теории относительности то, что позже стало хорошо известным выражением: $E=mc^{2}$, предполагая, что крошечные количества массы могут быть преобразованы в огромное количество энергии. ( Эйнштейн 1905d )

Все четыре статьи сегодня признаны огромными достижениями, и поэтому 1905 год известен как « Чудесный год Эйнштейна ». Однако в то время большинство физиков не считали их важными, а многие из тех, кто их замечал, категорически отвергали их. Некоторые из этих работ, например теория квантов света, долгие годы оставались спорными.

Середина 20 века

Поль Дирак

Первая формулировка квантовой теории, описывающей взаимодействие излучения и материи, принадлежит Полю Дираку , который в 1920 году впервые смог вычислить коэффициент спонтанного излучения атома . Поль Дирак описал квантование электромагнитного поля как ансамбль гармонических осцилляторов с введением концепции операторов рождения и уничтожения частиц. В последующие годы, благодаря вкладу Вольфганга Паули , Юджина Вигнера , Паскуаля Йордана , Вернера Гейзенберга и элегантной формулировке квантовой электродинамики, предложенной Энрико Ферми , физики пришли к выводу, что в принципе можно выполнить любые вычисления для любого физического процесса, включающего фотоны и заряженные частицы. Однако дальнейшие исследования Феликса Блоха с Арнольдом Нордсиком , и Виктор Вайскопф , в 1937 и 1939 годах обнаружил, что такие вычисления надежны только в первом порядке теории возмущений , на проблему уже указывал Роберт Оппенгеймер . На более высоких порядках ряда появлялись бесконечности, делавшие подобные вычисления бессмысленными и ставившими под сомнение внутреннюю непротиворечивость самой теории. Поскольку в то время решение этой проблемы не было известно, казалось, что существует фундаментальная несовместимость между специальной теорией относительности и квантовой механикой .

немецкие химики Отто Хан и Фриц Штрассман рукопись отправили в Naturwissenschaften , сообщив, что они обнаружили элемент барий после бомбардировки урана нейтронами В декабре 1938 года ; одновременно они сообщили эти результаты Лизе Мейтнер . Мейтнер и ее племянник Отто Роберт Фриш правильно интерпретировали эти результаты как деление ядра . Фриш подтвердил это экспериментально 13 января 1939 года. В 1944 году Хан получил Нобелевскую премию по химии за открытие ядерного деления. Некоторые историки, задокументировавшие историю открытия ядерного деления, считают, что Мейтнер должна была быть удостоена Нобелевской премии вместе с Ханом.

Трудности с квантовой теорией возросли к концу 1940 года. Усовершенствования микроволновой техники позволили проводить более точные измерения сдвига уровней атома водорода . теперь известный как лэмбовский сдвиг и магнитный момент электрона. Эти эксперименты однозначно выявили противоречия, которые теория не могла объяснить. С изобретением пузырьковых и искровых камер в 1950-х годах экспериментальная физика элементарных частиц открыла большое и постоянно растущее число частиц, называемых адронами . Казалось, что такое большое количество частиц не могло быть фундаментальным .

Вскоре после окончания войны в 1945 году Bell Labs сформировала Группу по физике твердого тела, которую возглавили Уильям Шокли и химик Стэнли Морган; другой персонал, включая Джона Бардина и Уолтера Браттейна , физика Джеральда Пирсона, химика Роберта Гибни, эксперта по электронике Гилберта Мура и нескольких технических специалистов. Их задачей было найти полупроводниковую альтернативу хрупким стеклянным ламповым усилителям. Их первые попытки были основаны на идеях Шокли об использовании внешнего электрического поля в полупроводнике для воздействия на его проводимость. Эти эксперименты каждый раз терпели неудачу во всех конфигурациях и материалах. Группа находилась в тупике, пока Бардин не предложил теорию, которая основывалась на поверхностных состояниях , которые не позволяли полю проникать в полупроводник. Группа переключила свое внимание на изучение этих поверхностных состояний, и они встречались почти ежедневно, чтобы обсудить работу. Взаимопонимание в группе было превосходным, и идеи свободно обменивались.

Что касается проблем электронных экспериментов, то путь к их решению был указан Гансом Бете . В 1947 году, когда он ехал на поезде из Нью-Йорка в Скенектади , после выступления на конференции на острове Шелтер по этому вопросу Бете завершил первое нерелятивистское вычисление сдвига линий атома водорода, измеренное Лэмбом и Ретерфордом. Несмотря на ограничения вычислений, согласие было превосходным. Идея заключалась в том, чтобы просто придать бесконечность поправкам к массе и заряду , которые на самом деле были зафиксированы в результате экспериментов как конечные значения. Таким образом, бесконечности поглощаются этими константами и дают конечный результат, хорошо согласующийся с экспериментами. Эта процедура получила название перенормировки .

Ричард Фейнман

Основываясь на интуиции Бете и фундаментальных работах Синъитиро Томонаги по этой теме , Джулиан Швингер , Ричард Фейнман и Фримен Дайсон , наконец стало возможным получить полностью ковариантные формулировки, конечные в любом порядке в ряду возмущений квантовой электродинамики. Шинитиро Томонага, Джулиан Швингер и Ричард Фейнман были совместно удостоены Нобелевской премии по физике в 1965 году за свои работы в этой области. Их вклад, как и вклад Фримена Дайсона , касался ковариантных и калибровочно-инвариантных формулировок квантовой электродинамики, которые позволяют вычислять наблюдаемые при любом порядке теории возмущений . Математическая техника Фейнмана, основанная на его диаграммах , поначалу казалась сильно отличающейся от теоретико-полевого операторного подхода Швингера и Томонаги, но позже Фримен Дайсон показал, что эти два подхода эквивалентны. Перенормировка — необходимость придавать физический смысл некоторым появляющимся в теории расхождениям через интегралы — стала впоследствии одним из фундаментальных аспектов квантовой теории поля и стала рассматриваться как критерий общей приемлемости теории. Несмотря на то, что перенормировка работает очень хорошо на практике, Фейнман никогда не был полностью доволен ее математической обоснованностью, даже называя перенормировку «игрой в наперстки» и «фокус-покусом». КЭД послужила моделью и шаблоном для всех последующих квантовых теорий поля. Питер Хиггс , Джеффри Голдстоун и другие, Шелдон Глэшоу , Стивен Вайнберг и Абдус Салам независимо друг от друга показали, как слабое ядерное взаимодействие и квантовая электродинамика могут быть объединены в единое электрослабое взаимодействие .

Роберт Нойс выразил благодарность Курту Леговеку за принцип изоляции p–n-перехода , вызванный действием смещенного pn-перехода (диода), как ключевую концепцию, лежащую в основе интегральной схемы . Джек Килби записал свои первоначальные идеи относительно интегральной схемы в июле 1958 года и успешно продемонстрировал первую работающую интегральную схему 12 сентября 1958 года. В своей заявке на патент от 6 февраля 1959 года Килби описал свое новое устройство как «корпус из полупроводникового материала… в котором все компоненты электронной схемы полностью интегрированы». Килби получил Нобелевскую премию по физике 2000 года за изобретение интегральной схемы. Роберт Нойс также придумал собственную идею интегральной схемы на полгода позже Килби. Чип Нойса решил многие практические проблемы, которых не было у Килби. Чип Нойса, изготовленный на заводе Fairchild Semiconductor , был изготовлен из кремния , тогда как чип Килби был сделан из германия .

Фило Фарнсворт разработал фузор Фарнсворта-Хирша , или просто фузор, аппарат, разработанный Фарнсвортом для создания ядерного синтеза . В отличие от большинства систем управляемого термоядерного синтеза, которые медленно нагревают магнитно-удерживаемую плазму , фузор вводит высокотемпературные ионы непосредственно в реакционную камеру, тем самым избегая значительных сложностей. Когда в конце 1960-х годов Fusor Фарнсворта-Хирша впервые был представлен миру исследований в области термоядерного синтеза, Fusor был первым устройством, которое могло ясно продемонстрировать, что оно вообще производит реакции термоядерного синтеза. В то время были большие надежды, что его можно будет быстро превратить в практический источник энергии. Однако, как и в случае с другими экспериментами по термоядерному синтезу, разработка источника энергии оказалась трудной. Тем не менее, с тех пор фузор стал практическим источником нейтронов и для этой цели производится коммерчески.

Нарушение четности

Зеркальное изображение электромагнита создает поле противоположной полярности. Таким образом, северный и южный полюса магнита имеют такую ​​же симметрию, как левый и правый. До 1956 года считалось, что эта симметрия идеальна и что техник не сможет различить северный и южный полюса магнита, кроме как по отношению к левому и правому. В этом же году Т. Д. Ли и К. Н. Янг предсказали несохранение четности в слабом взаимодействии. К удивлению многих физиков, в 1957 году К.С. Ву и сотрудники Национального бюро стандартов США продемонстрировали, что при подходящих условиях для поляризации ядер бета-распад кобальта -60 преимущественно высвобождает электроны в направлении южного полюса внешнего магнитного поля, и несколько большее количество гамма-лучей к северному полюсу. В результате экспериментальная установка ведет себя не так, как ее зеркальное отражение.

Электрослабая теория

Первым шагом на пути к Стандартной модели стало открытие Шелдоном Глэшоу в 1960 году способа объединения электромагнитного и слабого взаимодействий . в 1967 году. Стивен Вайнберг и Абдус Салам включил механизм Хиггса Глэшоу в электрослабую теорию , придав ей современную форму. Считается, что механизм Хиггса порождает массы всех элементарных частиц в Стандартной модели. Сюда входят массы W- и Z-бозонов , а также массы фермионов , то есть кварков и лептонов . После нейтральных слабых токов, вызванных
С
бозонный обмен был открыт в ЦЕРНе в 1973 году. электрослабая теория получила широкое признание, и Глэшоу, Салам и Вайнберг получили Нобелевскую премию по физике за ее открытие 1979 года. Бозоны W и Z были открыты экспериментально в 1981 году, и их массы оказались такими, как предсказывала Стандартная модель. Теория сильного взаимодействия , в развитие которой внесли свой вклад многие, приобрела свою современную форму примерно в 1973–74 годах, когда эксперименты подтвердили, что адроны состоят из дробно заряженных кварков. С созданием квантовой хромодинамики в 1970-х годах был завершен набор фундаментальных и обменных частиц, что позволило создать « стандартную модель », основанную на математике калибровочной инвариантности , которая успешно описывала все силы, кроме гравитации, и которая в целом остается принят в той области, к которой он предназначен для применения.

«Стандартная модель» группирует теорию электрослабого взаимодействия и квантовую хромодинамику в структуру, обозначаемую калибровочной группой SU(3)×SU(2)×U(1) . Формулировка объединения электромагнитного и слабого взаимодействий в стандартной модели принадлежит Абдусу Саламу , Стивену Вайнбергу и, впоследствии, Шелдону Глэшоу . После открытия, сделанного в ЦЕРНе , существования нейтральных слабых токов , при посредничестве
С
бозона , предусмотренного стандартной моделью, физики Салам, Глэшоу и Вайнберг получили в 1979 году Нобелевскую премию по физике за свою электрослабую теорию. С тех пор открытия нижнего кварка (1977 г.), верхнего кварка (1995 г.), тау-нейтрино (2000 г.) и бозона Хиггса (2012 г.) придали достоверность Стандартной модели.

21 век

Электромагнитные технологии

Существует целый ряд новых энергетических технологий . К 2007 году твердотельные электрические двухслойные конденсаторы микрометрового размера на основе современных суперионных проводников использовались в низковольтной электронике, такой как наноэлектроника с глубоким понижением напряжения и связанных с ней технологиях (технологический узел КМОП 22 нм и другие). Кроме того, литий-ионная батарея нанопроволоки была изобретена командой под руководством доктора И Цуй в 2007 году.

Магнитный резонанс

Отражая фундаментальную важность и применимость магнитно-резонансной томографии. Доктор медицинских наук Пол Лотербур из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне и сэр Питер Мэнсфилд из Ноттингемского университета были удостоены Нобелевской премии 2003 года по физиологии и медицине за «открытия, касающиеся магнитно-резонансной томографии». Нобелевская премия подтвердила идею Лаутербура об использовании градиентов магнитного поля для определения пространственной локализации — открытие, которое позволило быстро получать 2D-изображения.

электричество

Основная статья: беспроводная передача энергии

Беспроводное электричество — это форма беспроводной передачи энергии . возможность обеспечивать электроэнергией удаленные объекты без проводов. Термин WiTricity был придуман в 2005 году Дэйвом Гердингом и позже использован в проекте под руководством профессора Марина Солячича в 2007 году. Исследователи из Массачусетского технологического института успешно продемонстрировали возможность беспроводного питания 60- ваттной 60 см (24 дюйма) лампочки с помощью двух 5-витковых медных катушек диаметром , расположенных на расстоянии 2 м (7 футов), с эффективностью примерно 45%. Эта технология потенциально может быть использована в самых разных приложениях, включая потребительские, промышленные, медицинские и военные. Его цель – снизить зависимость от аккумуляторов. Дальнейшие применения этой технологии включают передачу информации — она не будет мешать радиоволнам и, следовательно, может использоваться в качестве дешевого и эффективного устройства связи, не требуя лицензии или государственного разрешения.

Дополнительная информация: WiTricity.

Единые теории

Основная статья: Теория Великого Объединения

Теория Великого Объединения (GUT) — это модель физики элементарных частиц, в которой при высоких энергиях электромагнитное взаимодействие объединяется с двумя другими калибровочными взаимодействиями Стандартной модели — слабым и сильным ядерными взаимодействиями. Было предложено множество кандидатов, но ни один из них не был напрямую подтвержден экспериментальными данными. GUT часто рассматриваются как промежуточные шаги на пути к « Теории Всего » (TOE), предполагаемой теории теоретической физики, которая полностью объясняет и связывает воедино все известные физические явления и, в идеале, обладает способностью предсказывать результат любого эксперимента, который мог бы быть осуществлено в принципе. Ни одна такая теория еще не была принята физическим сообществом.

Открытые проблемы

Основная статья: Открытые проблемы физики

Магнитный монополь В квантовой теории магнитного заряда началась работа физика Поля А.М. Дирака в 1931 году. Обнаружение магнитных монополей является открытой проблемой экспериментальной физики. В некоторых теоретических моделях магнитные монополи вряд ли будут наблюдаться, поскольку они слишком массивны, чтобы их можно было создать в ускорителях частиц , а также слишком редки во Вселенной, чтобы попасть в детектор частиц с большой вероятностью .

После более чем двадцати лет интенсивных исследований происхождение высокотемпературной сверхпроводимости до сих пор не ясно, но кажется, что вместо механизмов электрон-фононного притяжения , как в обычной сверхпроводимости, мы имеем дело с настоящими электронными механизмами (например, с помощью антиферромагнитных корреляций) . ), а вместо s-волн спаривания d-волн - пары существенны. Одной из целей всех этих исследований является сверхпроводимость при комнатной температуре .

См. также

Истории

История электромагнитного спектра , История электротехники , История уравнений Максвелла , История радио , История оптики , История физики

Общий

Закон Кулона , Закон Био-Савара , Закон Гаусса , Круговой закон Ампера , Закон Гаусса для магнетизма , Закон индукции Фарадея , Пондеромоторная сила , Теллурические токи , Земной магнетизм , ампер-часы , Поперечные волны , Продольные волны , крутящий Плоские волны , Показатель преломления , момент , Обороты в минуту , Фотосфера , Вихрь , вихревые кольца ,

Теория

диэлектрическая проницаемость , скалярное произведение , векторное произведение , тензор , расходящийся ряд , линейный оператор , единичный вектор , параллелепипед , соприкасающаяся плоскость , стандартная свеча

Технология

Соленоид , электромагниты , призмы Николя , реостат , вольтметр , с гуттаперчевым покрытием проволока , Электрический проводник , амперметры , машина Грамм , клеммы для привязки , асинхронный двигатель , разрядники молнии , Технологическая и промышленная история Соединенных Штатов , Western Electric Company ,

Списки

План развития энергетики

Сроки

Хронология электромагнетизма , Хронология светоносного эфира

Ссылки

Цитаты и примечания

Атрибуция

• В эту статью включен текст из этого источника, который находится в общественном достоянии : « Электричество, его история и прогресс » Уильяма Мавера-младшего — статья, опубликованная в Американской энциклопедии; библиотека универсальных знаний , т. X, стр. 172 и далее. (1918). Нью-Йорк: Американская энциклопедия Corp.

Библиография

• Бейкуэлл, ФК (1853 г.). Электротехника; его история, явления и применение . Лондон: Ингрэм, Кук.
• Бенджамин, П. (1898). История электричества (Интеллектуальный подъем электричества) от древности до времен Бенджамина Франклина . Нью-Йорк: Дж. Уайли и сыновья.
• Дарригол, Оливье (2005), «Происхождение теории относительности» (PDF) , Séminaire Poincaré , 1 : 1–22, Бибкод : 2006eins.book....1D , doi : 10.1007/3-7643-7436- 5_1 , ISBN  978-3-7643-7435-8 , получено 21 июня 2009 г.
• Дургин, Вашингтон (1912). Электричество, его история и развитие . Чикаго: AC McClurg.
• Эйнштейн, Альберт: « Эфир и теория относительности » (1920), переизданный в журнале Sidelights on Relativity (Дувр, Нью-Йорк, 1922).
• Эйнштейн, Альберт, Исследование состояния эфира в магнитных полях , 1895 г. ( PDF ) формат
• Эйнштейн, Альберт (1905a), «Об эвристической точке зрения на производство и преобразование света», Annalen der Physik , 17 (6): 132–148, Бибкод : 1905AnP...322..132E , doi : 10.1002/andp .19053220607 . Эта статья annus mirabilis о фотоэлектрическом эффекте была получена в журнал Annalen der Physik 18 марта.
• Эйнштейн, Альберт (1905b), «О движении малых частиц, взвешенных в неподвижной жидкости, требуемом молекулярно-кинетической теорией тепла» (PDF) , Annalen der Physik , 17 (8): 549–560, Bibcode : 1905AnP ...322..549E , doi : 10.1002/andp.19053220806 . Эта статья annus mirabilis о броуновском движении была получена 11 мая.
• Эйнштейн, Альберт (1905c), «К электродинамике движущихся тел» , Annalen der Physik , 17 (10): 891–921, Бибкод : 1905AnP...322..891E , doi : 10.1002/andp.19053221004 . Эта статья annus mirabilis по специальной теории относительности была получена 30 июня.
• Эйнштейн, Альберт (1905d), «Зависит ли инерция тела от содержания в нем энергии?» , Annalen der Physik , 18 (13): 639–641, Bibcode : 1905AnP...323..639E , doi : 10.1002/andp.19053231314 . Эта статья annus mirabilis об эквивалентности массы и энергии была получена 27 сентября.
• Лармор, Джозеф (1911), «Эфир» , в Чисхолме, Хью (редактор), Британская энциклопедия , том. 1 (11-е изд.), Издательство Кембриджского университета, стр. 1. 292–297
• Американская энциклопедия; библиотека универсальных знаний ; « Электричество, его история и прогресс ». (1918). Нью-Йорк: Американская энциклопедия, стр. 171.
• Галисон, Питер (2003), Часы Эйнштейна, Карты Пуанкаре: Империи времени , Нью-Йорк: WW Norton, ISBN  0-393-32604-7
• Гибсон, ЧР (1907). Современное электричество, его работа и тайны, описанные нетехническим языком . Лондон: Seeley and Co., Limited.
• Хевисайд, О. (1894). Электромагнитная теория . Лондон: Печать «Электрик». и паб.
• Комиссары Ирландии по нац. ед., (1861). Электричество, гальванизм, магнетизм, электромагнетизм, тепло и паровая машина . Оксфордский университет.
• Янссен, Мишель; Мекленбург, Мэтью (2007). «От классической к релятивистской механике: Электромагнитные модели электрона» (PDF) . В В. Ф. Хендриксе; и др. (ред.). Взаимодействия: математика, физика и философия, 1860–1930 гг . Дордрехт: Спрингер. стр. 65–134. Архивировано из оригинала (PDF) 13 июля 2017 г. Проверено 21 апреля 2018 г.
• Джинсы, Дж. Х. (1908). Математическая теория электричества и магнетизма . Кембридж: Университетское издательство.
• Кацир, Шауль (2005), «Релятивистская физика Пуанкаре: ее истоки и природа», Phys. Перспектива. , 7 (3): 268–292, Бибкод : 2005PhP.....7..268K , doi : 10.1007/s00016-004-0234-y , S2CID   14751280
• Лорд Кельвин (сэр Уильям Томсон), « О вихревых атомах ». Труды Королевского общества Эдинбурга, Vol. VI, 1867, стр. 197–206. (редактор, перепечатано в Phil. Mag. Vol. XXXIV, 1867, стр. 15–24.)
• Кольбе, Бруно; Фрэнсис Эд Легг, Джозеф Скеллон, тр., « Введение в электричество ». Кеган Пол, Тренч, Трюбнер, 1908 год.
• Лодж, Оливер , « Эфир », Британская энциклопедия , тринадцатое издание (1926).
• Лодж, Оливер, «Эфир космоса». ISBN   1-4021-8302-X (мягкая обложка) ISBN   1-4021-1766-3 (твердый переплет)
• Лодж, Оливер, «Эфир и реальность». ISBN   0-7661-7865-X
• Лайонс, штат Техас (1901). Трактат об электромагнитных явлениях, а также о компасе и его отклонениях на борту корабля . Математическое, теоретическое и практическое. Нью-Йорк: Дж. Уайли и сыновья.
• Максвелл, Джеймс Клерк (1878), «Эфир» , в Бейнсе, TS (редактор), Британская энциклопедия , том. 8 (9-е изд.), Нью-Йорк: Сыновья Чарльза Скрибнера, стр. 568–572.
• Максвелл, Дж. К., и Томпсон, Дж. Дж. (1892 г.). Трактат об электричестве и магнетизме . Серия Clarendon Press. Оксфорд: Кларендон.
• Миллер, Артур И. (1981), специальная теория относительности Альберта Эйнштейна. Появление (1905 г.) и ранняя интерпретация (1905–1911 г.) , Чтение: Аддисон-Уэсли, ISBN  0-201-04679-2
• Пайс, Авраам (1982), Тонкий Господь: наука и жизнь Альберта Эйнштейна , Нью-Йорк: Oxford University Press, ISBN  0-19-520438-7
• Пристли Дж. и Минд Дж. (1775 г.). История и современное состояние электричества с оригинальными экспериментами . Лондон: Отпечатано для К. Батерста и Т. Лаундеса; Дж. Ривингтон и Дж. Джонсон; С. Краудер [и еще 4 человека в Лондоне].
• Шаффнер, Кеннет Ф.: Теории эфира девятнадцатого века , Оксфорд: Pergamon Press , 1972. (содержит несколько переизданий оригинальных статей известных физиков)
• Слинго М., Брукер А., Урбаницки А., Перри Дж. и Дибнер Б. (1895). Циклопедия электротехники: содержащая историю открытия и применения электричества с его практикой и достижениями с древнейшего периода до настоящего времени: все это является практическим руководством для ремесленников, инженеров и студентов, заинтересованных в практике и развитии электричества. , электрическое освещение, двигатели, термобатареи, телеграф, телефон, магниты и все другие отрасли электротехники . Филадельфия: Паб «Гебби». Компания, Лимитед.
• Штейнмец, К. П., « Переходные электрические явления ». Страница 38 . (ред., содержится в: General Electric Company. Обзор General Electric. Скенектади: General Electric Co ..)
• Новая система двигателей и трансформаторов переменного тока , Никола Тесла , 1888 г.
• Томпсон, СП (1891). Электромагнит и электромагнитный механизм . Лондон: E. & FN Spon.
• Уиттакер, Э.Т. , « История теорий эфира и электричества, от эпохи Декарта до конца XIX века ». Серия издательства Дублинского университета. Лондон: Лонгманс, Грин и Ко;
• Урбаницкий А. В. и Уормелл Р. (1886). Электричество на службе человека: популярный и практический трактат о применении электричества в современной жизни . Лондон: Касселл и.

Внешние ссылки

• Electrickery , дискуссия на BBC Radio 4 с Саймоном Шаффером, Патрисией Фара и Иваном Морусом ( В наше время , 4 ноября 2004 г.)
• Магнетизм , дискуссия на BBC Radio 4 со Стивеном Памфри, Джоном Хейлброном и Лизой Джардин ( «В наше время» , 29 сентября 2005 г.)