История электромагнитов

Еще весной 1820 года датчанин Иоганн Эрстед случайно открыл этот принцип. В 1822 году французские физики Араго и Люссак обнаружили, что когда электрический ток проходит через провод, содержащий железный блок, он намагничивает железный блок. Фактически это было первое открытие принципа электромагнитов. В 1823 году Стерджен провел аналогичный эксперимент: он намотал 18 витков голой медной проволоки на железный стержень U--образной формы, который не был магнитом. Когда медный провод был подключен к гальваническому элементу, медная катушка вокруг U-образного железного стержня создавала плотное магнитное поле, превращая таким образом U-железный стержень в «электромагнит». Магнитная энергия этого электромагнита была во много раз усилена по сравнению с постоянными магнитами; он мог притягивать железные блоки, вес которых в 20 раз превышал его собственный. Когда электричество было отключено, U-образный железный стержень не мог притягивать никакие железные блоки и снова стал обычным железным стержнем.

Изобретение Стердженом электромагнита открыло людям блестящую перспективу преобразования электрической энергии в магнитную. Это изобретение быстро распространилось в Великобритании, США и некоторых прибрежных странах Западной Европы. В 1829 году американский электрик Генри внес некоторые инновации в электромагнит Стерджена, заменив оголенные медные провода проводами с магнитоэлектрической изоляцией, тем самым устранив риск коротких замыканий, вызванных чрезмерным контактом медных проводов. Из-за изоляции провода могли быть плотно намотаны в бухты; чем плотнее катушки, тем сильнее магнитное поле, что значительно улучшает способность преобразования электрической энергии в магнитную. К 1831 году Генри построил новый электромагнит; хотя он и был небольшим по размеру, он мог поднять тонну железа.

Вдохновленный опытами Эрстеда по магнитному действию тока и рядом других экспериментов, Ампер признал, что сущностью магнитных явлений является электрический ток. Различные взаимодействия с током и магнитами он свел к взаимодействиям между токами, поставив фундаментальный вопрос о нахождении законов взаимодействия элементов с током. Чтобы преодолеть трудности прямого измерения изолированных элементов тока, Ампер тщательно спланировал четыре нулевых эксперимента и после тщательного теоретического анализа получил результаты. Однако, поскольку Ампер придерживался концепции действия на расстоянии в электромагнитных взаимодействиях, в своем теоретическом анализе он ввел предположение, что сила между двумя элементами тока действует вдоль линии, соединяющей их, надеясь подчиняться третьему закону Ньютона, что привело к ошибочным выводам. Приведенная выше формула является результатом исправления ошибочного предположения, что сила действует вдоль соединяющей их линии. Его следует понимать с точки зрения действия на расстоянии так: элемент тока генерирует магнитное поле, и магнитное поле оказывает силу на другой элемент тока внутри него.