Закон Ампера

Закон Ампера Ампер не только догадался, что при изучении магнитного взаимодействия нужно прежде всего исследовать взаимодействие электрических токов, но сам тут же занялся экспериментальным исследованием этого взаимодействия. В частности, установил, что токи одного направления притягиваются, а противоположно направленные — отталкиваются. Взаимно перпендикулярные проводники не действуют друг на друга.

Напряженные усилия увенчались в конце концов полным успехом. Ампер открыл закон механического взаимодействия между электрическими токами, решив тем самым проблему магнитного взаимодействия. Тот закон взаимодействия полюсов магнитов, который Кулон считал фундаментальным, оказался одним из бесчисленных следствий открытия Ампера. «Все в совокупности,— писал об Ампере Максвелл,— и теория и эксперимент, как будто появились в полной зрелости и полном вооружении из головы «Ньютона электричества». Эти исследования закончены по форме, идеальны по точности и резюмированы в формуле, из которой могут быть выведены все явления и которая навсегда должна остаться фундаментальной формулой электродинамики».

Мы не будем подробно рассказывать о тех экспериментах, которые привели Ампера к открытию взаимодействия токов, как это сделали для несравненно более простого случая взаимодействия неподвижных зарядов. Да нам и нет нужды формулировать закон Ампера для токов, как это было сделано им самим. Ведь электрический ток — это не что иное, как поток движущихся электрических зарядов. Значит, взаимодействие токов — это не что иное, как взаимодействие движущихся зарядов. Таким образом, наряду с взаимодействием Кулона, которое определяется только величиной зарядов и расстоянием между ними, при движении зарядов возникает новый тип взаимодействия. Оно определяется не только зарядами и расстоянием, но и скоростями движения зарядов. Впервые в физике были открыты фундаментальные силы, зависящие от скоростей.

Сила взаимодействия движущихся зарядов пропорциональна произведению этих зарядов, обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними, как и в законе Кулона, но сверх того еще зависит от скоростей этих зарядов и направления их движения *). В открытии этого закона — весь смысл предыдущих усилий.

Магнитные силы существенно отличаются от электрических еще в одном отношении. Они не имеют центрального характера, как кулоновские и гравитационные. Это обнаружилось уже в опытах Эрстеда: магнитная стрелка не притягивалась к проводу и не отталкивалась от него, а поворачивалась. Открытая Ампером сила действует на движущиеся частицы в направлении, перпендикулярном их скорости.

Силы магнитного взаимодействия частиц гораздо слабее кулоновских в обычных условиях. Лишь при скоростях частиц, приближающихся к скорости света, они становятся сравнимыми. Тем не менее силы взаимодействия токов могут достигать очень большой величины. Достаточно вспомнить, что именно эти силы приводят во вращение якорь любого электромотора, даже самого большого. Более мощные кулоновские силы почти никак не проявляют себя з технике. Все дело в том, что мы можем создавать очень большие токи, т. е. приводить в движение (правда, сравнительно медленное) громадные количества электронов в проводниках. Создать же очень большие электростатические заряды не удается. Как это ни покажется странным, магнитные взаимодействия по сути дела только в технике играют основную роль (вспомним электромоторы). В природе же их роль по сравнению с кулоновскими, как мы увидим в дальнейшем, довольно скромна. Ведь это силы взаимодействия токов, которые редко в природе достигают большой величины.

1 2