КНИГА: Д. Дейвис, 1842г---- Наръчник по магнетизъм

[λ]

Материалът се появява в нашата Библиотека в този си недовършен вид, само защото наш читател ме накара да се замисля... че този документ е твърде важен, за да изчаква излишни церемониалности. По-добре да съществува на български час по-скоро, докъдето е преведен, отколкото да се губи време. Уверен съм, че всеки търсач на истината, който е достатъчно интелигентен, за да чувства, че "Апокрифна Академия" е специален сайт, ще оцени тази находка. През годините се случи така, че този превод мина в изчакване. Но след като вече е публикуван тук, отново става мой приоритет и съм оптимист, че ще дойде негов ред да бъде завършен много скоро.


Интересен е начинът, по който попаднах на тази книга.

Може би много от вас са чували за Едуард Лийдскалнин (Edward Leedskalnin). На български няма почти нищо за този човек, освен една-две копи-пейстнати една на друга статии, както и една стара моя публикация за него, написана в един стар форум. Ако не сте чували за Едуард Лийдскалнин, може би сте чували за един строителен феномен, наречен "Кораловия замък". Ед Лийдскалнин го е построил, сякаш като послание към човечеството.

Преди години се интересувах от Лийдскалнин, защото се опитвах да узная повече за тайните на магнетизма - не глупостите, които се преподават в робската образователна система, а някаква наистина по-дълбока информация. Години наред си мислех, че Едуард Лийдскалнин е гений, който е съпоставим с имена като това на Тесла. Все пак, дори самият Тесла никога не е твърдял, че знае какво е електричеството... за разлика от Лийдскалнин, който твърди в своите кратки, памфлетни издания, че познава истинската му природа.

Уви... Оказа се, че Едуард Лийдскалнин просто е обичал да прекарва дълго време в библиотеките, и да чете. Една от книгите, които е чел и разбрал добре, е първият в света Наръчник по магнетизъм, писан почти в зората на електричеството. Не само, че известният "Държач на вечно движение" (Perpetual Motion Holder) на Лийдскалнин се споминава сред експериментите в Наръчника, почти 100 години преди Лийдскалнин да го спомене; но освен това символът, с който Едуард Лийдскалнин избира да означава магнетизма на корицата на своята книга "Магнитни потоци", е основният елемент от украсата на корицата на Наръчника по магнетизъм.

От моя гледна точка, след като човек като Едуард Лийдскалнин е счел за важно да изучи добре тази книга, поне за себе си преценявам, че тя заслужава цялото ми внимание, поне веднъж.

[λ]

Библиотека на Калифорнийския университет

подарък от госпожица
Сара П. Уолсуърт

Приета Октомври 1894г
Входящ номер 57465

НАРЪЧНИК ПО МАГНЕТИЗЪМ

на Дейвис

включващ също

ЕЛЕКТРО-МАГНЕТИЗЪМ, МАГНИТО-ЕЛЕКТРИЧЕСТВО
И ТЕРМО-ЕЛЕКТРИЧЕСТВО

с описание на електротипния процес

ЗА УПОТРЕБА ОТ УЧЕНИЦИ И УЧЕБНИТЕ ИНСТИТУЦИИ

СЪС 100 ОРИГИНАЛНИ ИЛЮСТРАЦИИ
БОСТЪН
ИЗДАДЕНА ОТ ДАНИЕЛ ДЕЙВИС МЛАДШИ
ИЗОБРЕТАТЕЛ НА МАГНИТНИ ИНСТРУМЕНТИ
Корнхил № 11,  1842г

[λ]

Предговор

Магнетизмът и Електричеството станаха свързани науки за толкова кратко време, и растежът им продължава да е толкова бърз, че множество важни факти, които са били наблюдавани, все още не са събрани в никакъв научен трактат и количеството на незаписаното знание постоянно се увеличава. Поради тази причина, в подготовката на този труд, който е замислен да бъде помагало за изобретените от мен апарати, се прави по-пълен преглед на тези науки и по-подробно обяснение на инструментите и експериментите, с цел да се демонстрират в тяхната взаимовръзка, което и без друго ще бъде необходимо. Наръчникът, следователно, ще удовлетвори целта на един научен трактат върху онези разклонения на науката, за които се отнася, и може да се ползва със силата на учебник.

Получих помощта на няколко научно осведомени господа, които ме подкрепиха в описанието на различните инсрументи, експериментите които могат да се извършват с тях, и принципите от които зависят. Целта, която се преследва, е във всички случаи да се констатират наблюдаваните факти, и да се обобщят само дотолкова, доколкото позволява процеса на откривателското изследване. Теориите, засягащи магнетизма и електричеството в тяхната взаимовръзка, които са обсъждани в научните издания в Европа и Америка, все още трябва да се считат за хипотетични, и са избегнати доколкото е възможно.

Ще стане ясно, че много от наблюденията, записани тук, и много от описаните инструменти, са нови. Навсякъде, където природата на инструмента или експеримента го налага, са използвани релефни печатни изображения, с цел да се осигури ясно възприемане на обсъжданите въпроси.

Даниел Дейвис младши
БОСТЪН, АВГУСТ, 1842г







СЪДЪРЖАНИЕ

 
ВЪВЕЖДАЩА ГЛАВА

ДЕФИНИЦИИ И ОБЯСНЕНИЯ
 
ПРОИЗВЕЖДАНЕ НА ЕЛЕКТРИЧЕСТВО

1. Механично или триещо електричество
2. Галванично или волтаично електричество
3. Термо-електричество
4. Животинско електричество



МАГНЕТИЗЪМ

ГЛАВА I

РЪКОВОДНА ТЕНДЕНЦИЯ ПРИ МАГНИТА

1. По отношение на друг магнит
2. По отношение на поток електричество
3. По отношение на Земята

 

ГЛАВА II

ИНДУКЦИЯ НА МАГНЕТИЗЪМ

1. Чрез влиянието на магнит
2. Чрез влиянието на поток електричество
3. Чрез влиянието на Земята

 

ГЛАВА III

ИНДУКЦИЯ НА ЕЛЕКТРИЧЕСТВО

1. Чрез влиянието на поток електричество
2. Чрез влиянието на магнит
3. Чрез влиянието на Земята

 
ЕЛЕКТРОТИПНИЯТ ПРОЦЕС

1. Произход на електротипа
2. Процес на електротипиране при медта
3. Процес на електротипиране за позлата, посребряване и платиноване

[λ]

ВЪВЕЖДАЩА ГЛАВА

ДЕФИНИЦИИ И ОБЯСНЕНИЯ

1. МАГНЕТИЗЪМ. Терминът магнетизъм изразява любопитните свойства на привличане, отблъскване, и прочие, притежавани в определени обстоятелства, от желязото и някои негови съединения, и в по-слаба степен от металите никел и кобалт. За кованият месинг се твърди, че понякога е магнитен. Науката, която се занимава с тези свойства, също се нарича магнетизъм.

ЕЛЕКТРО-МАГНЕТИЗЪМ. Този клон на науката, който се отнася до развиването на магнетизъм чрез поток от електричество, се нарича електро-магнетизъм. С него ще се занимаем в глава I, раздел 2, и в глава II, раздел 2.

МАГНИТО-ЕЛЕКТРИЧЕСТВОТО се занимава с развиването на електричество в следствие влиянието на магнетизма, и е тема на глава III, раздел 2.

2. МАГНИТЪТ. Всяко тяло, в което се проявяват магнитните феномени, се нарича магнит. Той може да е с всякаква форма, но трябва да е изграден изцяло или отчасти от желязо, никел или кобалт.

ЕСТЕСТВЕНИ МАГНИТИ. Открито е, че някои определени руди на желязото притежават магнитните свойства в естественото си състояние. Тези се наричат естествени магнити, или магнетит.

ИЗКУСТВЕНИ МАГНИТИ. Тела с каквато и да е форма или състав, в които магнетизмът е индуциран по изкуствен начин, се наричат изкуствени магнити.

3. ИНДУКЦИЯ НА МАГНЕТИЗЪМ. Всеки път, когато магнитните качества се развият в тела, които преди не са ги притежавали, процесът на това развитие се нарича индукция на магнетизъм. Когато това се случва под влиянието на магнит, се нарича магнитна индукция; когато се случва под влиянието на поток електричество, се нарича електро-магнитна индукция.

ИНДУКЦИЯ НА ЕЛЕКТРИЧЕСТВО е когато се развие електричество под влиянието на друго електричество в негово съседство, или под влиянието на магнетизъм. За да се прави разлика между индуциращото действие на електрически поток и статичната индукция на електричество в покой, първото се нарича електро-динамична индукция. Развиването на електричество под влиянието на магнит се определя като магнито-електрична индукция.

4. ПОЛЮСИ. Магнитните феномени се проявяват главно в два срещуположни екстремума на магнита: както може да се демонстрира със следния експеримент по отношение на привличащата сила:

ЕКСП. 1. Потопете един магнит в железни стружки и след това го извадете. Ще стане ясно, че значително количество стружки са се залепили за него; те ще са струпани най-вече в краищата му, докато много малко или николко няма да са прикрепени в средата му: така се доказва, че привличащата сила е най-силна в екстремумите, и значително намалява с отдалечаването от краищата, докато магнитът не стане изцяло безчувствен в средната си точка. Тези екстремуми са наречени полюсите на магнита.

5. Открито е, че самата Земя притежава свойствата на магнит, и притежава магнитни полюси, които приблизително отговарят на посоката на полюсите на дневното й въртене. Сега, ако един прав магнит бъде провесен така, че да има свобода на хоризонталното си движение, ще стане ясно, че той се намества в посока, приблизително отговаряща на север и на юг: както ще бъде обяснено оттук насетне. Краят му, който се завърта с лице на север, е наречен северният полюс на магнита, а другият му край е южният му полюс. Така за всеки магнит се казва, каквато и форма да има, че има северен и южен полюс. Във фигурите, които оттук насетне ще се описват, северният полюс ще се обозначава с върха на стрела, а южният полюс ще се обозначава с перата й. Полюсите на галваничната батерия ще бъдат описани, когато говорим за този инструмент.

6. ПОСТОЯННИ МАГНИТИ. Открито е, че чистото меко желязо с лекота прихваща магнетизъм, когато е изложено на каквото и да е магнитно влияние, но веднага губи този магнетизъм, когато това влияние се отдръпне. Само че стоманата, която е съединение на желязото с малко количество въглерод, и особено закалената лята стомана, въпреки че се сдобива с магнитните качества по-неохотно, ги запазва в по-голяма или по-малка степен за постоянно, след като веднъж ги придобие. Така един магнит, направен от закалена стомана, се нарича постоянен магнит.

7. ПРЪЧКОВ МАГНИТ. Изкуствен постоянен магнит под формата на права паралепипедна призма, се нарича пръчков магнит.

Фиг. 1 представлява малка кутия, съдържаща два пъчкови магнита и две къси парчета меко желязо, свързващи полюсите им: тези действат като арматури (виж 9), и служат за запазване силата на магнитите. Магнитите, когато не се използват, трябва да се пазят прибрани в тази кутия, като противоположните им полюси бъдат свързани чрез арматурите, по показания на картинката начин.

СЛОЖЕН ПРЪЧКОВ МАГНИТ. Магнит, съставен от няколко прави магнита, свързани заедно странично, страна към страна, като еднаквите им полюси са допрени, с цел да се увеличи магнитната сила, се нарича сложно-съставен магнит.

8. МАГНИТ-ПОДКОВА или U-МАГНИТ. Магнит, който е така извит, че да приближи противоположните си полюси един към друг, така че да могат едновременно да влияят върху едно и също тяло, се нарича подкова или U-магнит. Фиг. 2 показва магнит с това описание. Средата на магнита обикновено се боядисва, както се вижда на картинката.

СЛОЖНО-СЪСТАВЕН МАГНИТ ПОДКОВА. Магнит, съставен от няколко магнитни подкови, свързани заедно, страна за страна, както е на Фиг. 3, с цел увеличаване на силата, се нарича сложно-съставен магнит-подкова или магнитна батерия. Тези магнити се зареждат поотделно, след което се сглобяват заедно, допирайки еднаквите си полюси в същата посока.

9. АРМАТУРА. Парче меко желязо, пригодено и предназначено да свързва полюсите на един магнит, се нарича арматура, или пазител. Магнитите-подкови обикновено са снабдени с арматури, състоящи се от право парче желязо, с цел да се запази магнитната им сила: пазителят трябва да се държи постоянно на полюсите на магнита, когато не се използва; както е показано на Фиг. 3, където А е пазителят. Арматурите се използват в разнообразни експерименти и формите им се променят според намеренията.

10. МАГНИТНА ИГЛА. Лек и тънък магнит, монтиран върху център, позволяващ въртене, както е на Фиг. 4, така че да му позволи да се мести свободно в определени посоки, се нарича магнитна игла.

11. Най-очевидните ефекти, проявявани от магнитите, са способността им да привличат желязо, и тенденцията им, когато са свободно окачени, да възприемат точно определена позиция по отношение на Земята. Дълго време това бяха единствените свойства, които се забелязваха, или поне единствените свойства, на които се обръщаше особено внимание. Привличащата сила на магнетита спрямо малките парченца зелязо изглежда е била известна от най-далечна античност; но полярността му по отношение на Земята не изглежда да е била забелязана поне до 11-ти или 12-ти век от Християнската ера.

[λ]

ПРОИЗВОДСТВО НА ЕЛЕКТРИЧЕСТВО

12. Тъй като за много от експериментите, споменати оттук насетне, е нужен поток електричество, нужно е да се опишат различните начини, по коио може да се произведе такъв.

I. МЕХАНИЧНО ИЛИ ТРИЕЩО ЕЛЕКТРИЧЕСТВО

Електричеството, развито от електрическата машина, се нарича механично или фрикционно (от триене, “friction”) електричество, заради механичната сила или механичното триене, което го поражда. То притежава свойства, които много се различават от свойствата на онова електричество, породено от галваничните подредби, описани по-долу, и като цяло е по-неспособно да създава магнитни ефекти. Механично електричество се развива също така, въпреки че не в такова стряскащо проявление, и от упражняването на натиск върху някои минерали и някои определени еластични вещества, като например Индийска гума.

13. Тук също може да се спомене и голямото развиване на електричество, което наскоро бе наблюдавано при изпускането на пара от бойлери за високо налягане. За експериментални цели, то се събира, като в парната струя, изпускана от предпазен вентил, се вкара месингова пръчка (Фиг. 5), разполагаща с многовърха четка Р, в единия си край, събираща електричеството, която се държи за стъклена изолирана дръжка в другия й край. Бе открито, че най-добрата дължина за този инструмент е 150 – 180 см, с цел да се проведе и изолира електричеството, което удобно се добива от многовърхия край на пръчката. На картинката, месинговата пръчка е изобразена, че завършва с месингова топка В, и е изолирана от дървената дръжка Н чрез дебела стъклена пръчка G.

Добитото по този начин електричество от пара има висок интензитет, произвежда искри, дълги около 3 см, и зарежда Лайденската стъкленица така, че после да отделя силни шокове. То е почти винаги положително, и не се добива, освен ако парата не е под високо налягане дотолкова, че да съска от вентила под формата на прозрачно изпарение.

II. ГАЛВАНИЧНО ИЛИ ВОЛТАИЧНО ЕЛЕКТРИЧЕСТВО

14. С тези имена се нарича онази форма на електричеството, която се произвежда от химическото действие. Открито е, че когато два метала се сложат във връзка един с друг, посредством някаква течност, способна да действа по-силно върху единия, отколкото върху другия, тогава се развива електричество с интересни характеристики. Металите, които обикновено се ползват, са цинк и мед, а химическият агент е някаква течност, съдържаща киселина с голям афинитет към цинка.

Фразеологията, която се използва за описание на ефекта, се опира на идеята, че електричеството се отдава от цинка, към медта, минавайки през течността помежду им; както е показано на приложената картинка, Фиг. 6, ds-6която представлява съд, направен от някакво непровеждащо електричеството вещество, частично напълнен с течността и съдържащ в себе си една цинкова плоча, обозначена Z, и една медна плоча, обозначена С. Предполагаемото движение на електрическия поток в съда е от Z към С; тогава, ако една жица, тръгваща от С, направи контакт с друга от Z, както е показано на картинката, електричеството ще премине по жиците в посока от медта до цинка. Така се счита, че електричеството преминава от цинка към медта вътре в съда, но от медта към цинка по външния път. Следователно С се нарича положителния или доставящия полюс в подредбата, а Z се нарича отрицателния или приемащия полюс. Това, обаче, не бива да се счита за установена теория, а само за една идея, на която се опира фразеологията. Защото дали съществува една течност, протичаща в гореописаните посоки, или две течности, протичащи в две посоки едновременно, или дали въобще има движение на течности, все още е въпрос на дискусии между философите.

15. За да се избегне неудобството от това да се употребява фразеология, опираща се на съмнителна теория, някои философи наричат двата противоположни екстремума на галваничната подредба електроди, тоест, пътеки или пътища на електричеството. За да се различават двата, те наричат медния край анод, а цинковия край катод. Термините положителен полюс и отрицателен полюс, обаче, все още се употребяват най-често за обозначаване на тези екстремуми; а жицата отвън, когато е във връзка с тези полюси, се нарича канал на положителен поток, протичащ от положителния към отрицателния полюс. Този език обаче, както вече отбелязахме, трябва да се счита за конвенционален, а не да се приема като израз на действителни факти.

16. Вместо да се използват два метала за образуване на галванична верига, по същия принцип може да се използва един метал в различни състояния; нужното условие за такова електричество е единствено това, че една част от даден проводник на електричеството трябва да е по-корозирана чрез даден химически агент от друга част. Така, ако галванична двойка се направи от еднакви метали, като единия бъде по-мек от другия, като например лят цинк и валцован цинк, така че да корозират в различна степен, или ако по-голяма повърхност от едната страна е изложена на корозия, в сравнение с другата страна, или ако върху едната страна се употреби по-корозивен химикал, отколкото върху другата, тогава ще може да се долови електричество от най-корозиралата страна, през течността, в посока по-малко корозиралата страна, при условие, че веригата между полюсите бъде завършена.

17. Има два метода, чрез които интересните сили на галваничната подредба, както до сега беше описана, могат да се увеличат. Първо, като се увеличи размера на плочите, и второ, като се увеличи броят им. 1. Увеличаване размера на плочите. Ако размерът на плочите, тоест лицето на повърхностите, върху които действа химическият агент, се увеличи, някои от резултатните ефекти стават по-мощни в същата степен, докато други ефекти не се променят. Силата за развиване на топлина и магнетизъм нараства, докато силата за разлагане на химически съединения и повлияване на животинската система се увеличава много леко, ако въобще се променя. Батериите, построени по този начин, с големи плочи, понякога се наричат калори-мотори, заради голямата си способност да произвеждат топлина; и те обикновено се състоят от една до осем двойки плочи. Те се правят в различни форми. Понякога листата мед и цинк се завиват в концентрични спирали, понякога пък се поставят една до друга; и може да са разделени на голям брой малки плочи, при условие, че всичките цинкови плочи са свързани помежду си, и че всичките медни плочи са свързани помежду си, и тогава, последното условие е, експериментите да се провеждат при наличен канал на електрическа комуникация, създаден между единия сноп и другия сноп плочи; защото няма значение дали се ползва една голяма повърхност, или множество малки повърхности, електрически свързани помежду си. При извършването на такива модификации на подредбата, се казва, че се произвежда електричество в голямо количество. 2. Увеличаване броя на плочите последователно. Това означава, да се свърже медната плоча на всяка двойка с цинковата плоча на следващата двойка. Чрез това подреждане, електричеството трябва да протече през по-дълга или по-къса серия двойки; всяка двойка е отделна от приближените й чрез слой течност, която не провежда добре електричеството. Резултатът от това е, че електричеството се сдобива с характеристика, наречена интензитет. То се сдобива със силата да преминава през несъвършени проводници, или през интервали в електрическата верига, да отдава шокове на животинската система и да разгражда химически съединения; а когато броят на последователните двойки плочи достигне хиляди или дори стотици, развитото електричество започва много да се доближава по характер до онова, развивано от електрическата машина; то демонстрира подобни привличания и отблъсквания, и всъщност Лейденовата стъкленица може да се зарежда с него. Следователно за тези различни характеристики на електричеството се говори като за различаващи се по степен на интензитета. Онова, което се добива от една двойка плочи, има много нисък интензитет. С умножаването броя на последователните двойки плочи, интензитетът се увеличава, докато интензитетът не започне да прилича на интензитета на механичното електричество, което е способно да удари през значителен въздушен интервал, както и да раздроби твърди не-проводници, вградени в проводящата верига.

18. Заради ниския интензитет на електричеството, нужно за електро-магнитните експерименти, то е много лесно за изолиране. Това е голямо предимство за конструкцията на магнитните апарати. Там, където електричеството съществува в състояние на голям интензитет, то има силното желание да премине през и да се разсее отвъд несъвършените проводници; но там, където съществува само в състояние на голямо количество, са му необходими почти съвършени проводници, за да може да премине напред. Електричеството, развито от единична двойка плочи, колкото и да се увеличава силата му чрез увеличение размера на плочите, все пак едва-едва ще успее да премине и през най-малкия въздушен интервал, и една жица, провеждаща потока, може да бъде съвършено изолирана със слой лак. При работа с електрическата машина, от друга страна, електрифицираните части на апарата трябва да се пазят на разстояние един от друг, повдигнати на високи стъклени подпори, или провесени на дълги платнени въжета; и тогава, освен ако атмосферата е много суха, електричеството много бързо ще се разреди. Но в случая на потоци с нисък интензитет, колкото и да е голямо онова, което се нарича количество на електричеството, две жици може да са положени една до друга, със слой лак отгоре им или восък помежду им, и могат да провеждат различни противоположно протичащи потоци, без да имат никаква доловима електрическа комуникация една с друга.

19. Сега, за целите на магнитните експерименти, се изисква електричество с нисък интензитет; защото силата на магнитните ефекти от един поток електричество зависи основно от увеличението на количеството му. Увеличаването броя на последователните двойки само би добавило към интензитета на потока, което ще го направи по-труден за манипулиране по отношение на изолацията, без да добави много по отношение на магнитните ефекти. Галваничните батерии, разполагащи с много двойки плочи, следователно не са подходящи за тези експерименти. Максималният магнитен ефект се създава от една единствена галванична комбинация, или максимум от три или четири; условието за създаване на ефекта е да се увеличи повърхността, върху която се действа. Най-удобна е следната форма.

20. Цилиндрична батерия. Тази батерия, вертикален разрез на която е представен на Фиг. 7, се състои от двоен меден цилиндър, С С, като дъното му е от същия метал; той играе ролята както на галванична плоча, така и на съд, който да съдържа химическия разтвор. Мястото между двата медни цилиндъра е басейна за разтвора. На разреза, подвижен цинков цилиндър е отбелязан със Z, той се потапя в разтвора, когато батерията ще влиза в употреба. Той, разбира се, е среден по размер, както и в средна позиция, между двата медни цилиндъра, и е направен така, че да се подпира на корпуса върху три изолиращи го подпори от дърво или кост, подаващи се навън от него. По този начин той виси окачен в разтвора, и излага двете си противоположни повърхности на действието на течността, съответно към единия и другия меден цилиндър. Свързващата чашка N е свързана с цинковия цилиндър, а свързващата чашка Р – с медния цилиндър; и, според вече обяснените принципи, когато между чашките се направи комуникация, електричеството, развито от действието в батерията, ще започне да протича от едната към другата.

21. Химически агент. Течността, чрез която тази батерия се привежда в действие, е разтвор на сулфата на медта (обикновеният син витриол) във вода. За да се приготви, първо се прави наситен разтвор на солта, и след това към този разтвор се прибавя още толкова вода. Може да е от полза да се знае, че 500 мл вода, при нормални температури на атмосферата, може да разтвори 110 гр син витриол; така че полу-наситеният разтвор ще съдържа около 50 гр сол на 500 мл вода. Цинкът се оксидира от кислорода във водата; оксидът се комбинира с киселината на солта, формирайки сулфат на цинка, който остава в разтвор; докато оксидът на медта, който преди това беше смесен с киселината, е освободен, и отчасти полепва по цинковия цилиндър или пада на дъното на разтвора под формата на фин черен прах, и отчасти се редуцира до метална мед, която се отлага по повърхността на медния цилиндър или пада на дъното под формата на малки зърна. Тази редукция на оксида до метално състояние се случва по следния начин. Водата на разтвора отдава кислород на цинка, и така му позволява да се комбинира с киселината, докато водородът, който се освобождава, отново формира вода с кислорода от медта, с който вече може да влезе в контакт, освобождавайки по този начин метала. По този начин само мъничко количество газ се отделя при действието на батерията, произлизащ от сулфата на медта, тъй като водородът, който се освобождава, се поглъща почти изцяло. Натрупването на покритието с меден оксид  винаги трябва да се премахва от цинка след ползване на батерията. За тази цел се осигурява четка. С нея, и с много вода, трябва изцяло да се почисти повърхността на цинка винаги след неговата употреба. Ако това се пренебрегва, дотолкова, че цинкът да се покрие, изцяло или отчасти, с твърдо покритие, ще трябва да се изстърже или изпили до чиста метална повърхност. Отлаганията на мед по дъното, които постепенно ще се натрупат, също трябва да се премахват от време на време.

22. Цинковият цилиндър, разбира се, винаги трябва да се изважда от разтвора, когато батерията не се използва, но самият разтвор може да остане в батерията, тъй като няма никакво химическо действие върху медта, а вместо това пази повърхността й в добро състояние. Когато разтворът загуби силата си, а това ще стане, разбира се, след време, не е добро решение да се подновява с добавяне на допълнително сол. Той трябва да се изхвърли, и да се приготви нов разтвор, спрямо дадените по-горе насоки.

23. Тези цилиндрични батерии се правят с цел провеждане на магнитни експерименти, в три размера, голям, малък и среден.

24. Когато поток електричество преминава по метална жица в по-голямо количество, отколкото тя е готова да носи, жицата малко или много се нагрява; ако дължината и дебелината й са пропорционални на силата на батерията, тя лесно може да се стопи. Единична двойка плочи би била най-ефикасната подредба за създаването на този ефект, ако не беше фактът, че увеличението на интензитета позволява по-голямо количество електричество да протича по дадена жица. Поради това, за подпалването на голяма дължина жица, е нужна батерия със значителен брой на двойките; но много по-дебела жица може да се подпали само с няколко плочи от голям размер. Когато се ползва много дълга редица от малки плочи, електричеството се сдобива с толкова висок интензитет, че способността му да подпалва изчезва, тъй като става способно да протича през доста тънка жица безпрепятствено.

25. Металите много се различават един от друг по способността си да провеждат галванично електричество. Тези са едни от най-полезните метали, по ред на способността им да провеждат енергия – сребро, мед, месинг, желязо, платина. За проводимите жици като цяло се използва мед; за деликатни връзки – сребро. Желязото и платината се използват, когато има смисъл да се използват най-лошите проводници, като например в следния експеримент.

ЕКСП. 2. И двете батерии, споменати в параграф 23, имат достатъчно сила да запалят финна жица от желязо или друг метал, ако електричеството се накара да мине по нея. Този ефект е най-лесно постижим в онези метали, които проявяват най-голямото съпротивление не само към преминаването на електричеството, но също и към топлината; което означава, че най-голямата от всички жици, които могат да бъдат подпалени, е платинена, тъй като това е лош проводник както на електричеството, така и на топлината. Една стоманена жица, когато бъде изключително нажежена по този начин, гори с красиви искри. Колкото е по-къса и по-фина жицата, толкова по-значителен е произведеният ефект.

26. Барутната чашка. Фиг. 8, № 1, представлява малък инструмент, целящ да демонстрира нагревателната сила на потока от батерия. Две медни жици, W и W’ (чете се “ве и ве-прим”, бел.прев), обвити с памучно влакно, освен в краищата си, са съединени с къса и фина платинена жичка Р, № 2. Тези жици минават през дъното на малка стъклена чашка, С, така, че платинената жичка да се съдържа свободно в кухината й. Когато в чашка С се постави малко барут, и когато жиците W и W’ се свържат с полюсите на батерия, платината ще се загрее, поради протичането на електрическия поток през нея, така че ще подпали барута.

27. Волтаичният газов пистолет, представен на Фиг. 9, е конструиран на същия принцип като последно описания инструмент. Жицата W преминава през месингова част, която се завинтва в цевта; жицата е напълно изолирана от месинга. Анексиран е разрез на тази част. Единият край на фина платинена жица Р е свързан с W, другият е свързан с месинговата част. Добавен е спирателен клапан С, който да подсигури въвеждането на достатъчно количество водород. Тази част функционира по следния начин: Саморегулиращ се водороден резервоар се свързва с оловна или друга тръба, така извита, че да доставя газ под повърхността на вода в един буркан. Когато пистолетът е с отворен клапан и премахната коркова муниция, потопете дулото му в буркана на такава дълбочина, че водата да напълни една четвърт от цевта. След това затворене С и поднесете дулото над изхода на тръбата, отворете стопиращия клапан на резервоара. Когато излизащите мехурчета напълнят пистолета с газ, оттеглете го, затворете стопиращия клапан и натъпчете корка. По този начин пистолетът ще съдържа един обем водород към три обема въздух, което е най-добрата пропорция. Ако се вкара твърде много водород, няма да се произведе експлозия; не е нужно, обаче, да сте прекалено точни; и освен това ще постигнете същото, ако пистолетът се подържи над струя газ. Експлозията е по-гръмка и е по-сигурно да се случи, ако пистолетът е напълнен със смес кислород и водород, в пропорция съответно един към два обема.

28. След като пистолетът е със затворен клапан, свържете W с един полюс на батерията и свържете жицата, идваща от другия полюс на батерията, за стопиращия клапан, или за коя да е част на цевта. Сега веригата ще бъде завършена през платинената жица; тя веднага ще се подпали, подпалвайки газта, което ще произведе силен гръм и ще изстреля корковата муниция. Стопиращият клапан С позволява смесените газове да бъдат изстреляни при поднасянето на пламък, по желание.

29. Като се свържат две или три батерии (параграф 20) с еднакъв размер и последователно, тоест, цинкът на една да е свързан с медта на следващата, силата на потока ще бъде много увеличена. За повечето експерименти, свързани с магнетизма, няма полза редицата да се удължава повече от това. Всякакъв брой единични батерии, обаче, може да се комбинира по този начин, когато се иска голяма сила, като наличните батерии се разделят на два или три комплекта, и обединявайки плочите от всеки комплект, мед с мед и цинк с цинк; комплектите след това могат да се свържат последователно.

30. Когато се иска батерия с по-голям брой двойки, подредбата, показана на Фиг. 10, е много удобна. ds-10Цинковите плочи са плоски, и са затворени в медни кутии, отворени само отгоре и отдолу; всяка цинкова плоча е изолирана от заобикалящата я мед чрез дървени дъсчици по ръбовете, и е свързана с медната кутия от следващата двойка посредством запоена за нея медна лентичка. Цялата серия е здраво закрепена за дървена рамка В; парчета многослоен картон, напоени с разтопен восък, са натъпкани между отделните медни кутии. Чрез въжената лебедка С, рамката, заедно с плочите, може да се повдигне извън дървеното корито А, съдържащо възбудителната течност, или да се спусне в него по желание. За заряда се ползва разтворена киселина, която е за предпочитане пред разтвор на сулфата на медта: сярна киселина, една част, с 40 или 50 части вода, е много добре; ако се иска повече сила, може да се добави малко азотна киселина. Е Е са малки ръчни устройства, свързани с полюсите, и целта им е да държат жиците, и прочие. Батерията, представена на картинката, състояща се от 25 двойки плочи, е способна да подпали значителна дължина жица, да разгради подкислена вода с голяма бързина, и да произведе блестяща светлина между два подострени въглена.

31. Фиг. 11 представлява още по-мощна батерия.

Има две отделни редици от по 50 двойки, като всяка е свързана с две от чашките на масата над батерията. По този начин, цялото може да се употребява като единна серия от 100 двойки, или като батерия от 50 двойки с двоен размер, чрез изграждане на правилните връзки между чашките. Или само половината батерия може да се използва; всяка редица има отделно корито за съдържане на киселината. Плочите са неподвижни, а коритата се издигат до тях чрез два зъбчати рафта, задвижвани от манивелата Н, която повдига платформата, върху която лежат коритата: и двете корита могат да се свалят от стойката при желание, когато се иска да се ползва само половината от батерията.

32. На картинката е показана подредбата за произвеждане на огнената арка между заострените въглени. Две заострени парчета от подготвен чемширен въглен са захванати за щипките при А, и задействаната батерия се свързва във верига с тях. Искрата преминава и върховете се подпалват; тогава могат да бъдат разделени на по-малко или по-голямо разстояние, пропорционално на силата на батерията, и потокът ще продължи да протича през интервала, произвеждайки интензивна светлина и топлина.

33. В батериите, описани в параграф 30 и 31, където плочи са постоянно монтирани за рамка, разтворът на сулфата на медта не може да се прилага поради отлаганията, които създава. Затова се използва разредена киселина; и батериите няма да поддържат добро действие за повече от няколко минути при всяка употреба; всъщност най-високата им степен на действие продължава само няколко секунди след потапяне. От време на време, по време на експериментите, плочите трябва да се изваждат от киселинния разтвор и да се излагат на въздуха за минута-две. Батериите, работещи със сулфата на медта, действат добре по 15 до 30 минути при всяка употреба.

34. Когато цинковите и медните плочи са разделени една от друга чрез пореста преграда или мембрана, от двете страни на която се приложи различен разтвор, така че един разтвор да влезе в контакт с медната, а другият разтвор да влезе в контакт с цинковата плоча, батерията се нарича поддържаща или постоянна батерия, защото поддържа почти непроменлива сила за часове и дни наред. Тази конструкция е полезна за множество цели, и ще бъде по-подробно описана в последствие, когато започнем да говорим за експерименти, изискващи стабилен и постоянен поток.

35. Жиците, използвани за провеждане на електрическия поток при електро-магнитните и магнито-електричните експерименти, са обвити с памучно влакно, и понякога, в допълнение, са покрити с лак. Това е достатъчно за съвършената им изолация, тъй като приложеният към тях електрически поток е с много нисък интензитет. Краищата на комуникиращите си жици трябва да се поддържат чисти и светли; често е от полза, когато се правят връзките, краищата да се изтънят, или да се покрият с тънка спойка, посредством живачни чашки, защото тогава, при потапяне в него, се обединяват с живака и така осъществяват съвършен метален контакт.

[λ]

III. ТЕРМО-ЕЛЕКТРИЧЕСТВО

36. Терминът Термо-електричество изразява развиването на електричество чрез въздействие на топлината. Проф. Сийбек (Seebeck), от Берлин, откри през 1822г, че ако свръзката на два нееднакви метала бъде нагрята, електрически поток ще започне да тече от единия към другия метал. Така, ако краищата на две жици, или ленти, от Германско сребро и месинг бъдат допрени, или се заварят един за друг, и мястото на свързването им се загрее, електрически поток ще започне да протича от Германското сребро към месинга, при условие, че свободните краища на жиците са свързани с какъвто и да е проводник на електричество, и е налице електрическа верига, както се изгражда галванична верига в момента на свързване на полюсите на една батерия.

На картинката, Фиг. 12, G представлява Германското сребро, а В представлява месинга; посоката на потока е означена от стрелите.

37. При термо-електричеството, както при галванизма, вместо два метала, един метал, в различни състояния, може да се използва за възбуждането на поток. Така, просто чрез усукването на една желязна или платинена жица в средата й, и чрез нагряването й от едната страна на усуканата част, ще се възбуди поток, протичащ в нагрятата страна, от неусуканата към усуканата част, всеки път, при условие, че екстремумите са свързани и изграждат верига.

38. Поток може да бъде възбуден с две жици от един и същи метал, като се загрее края на едната и се приведе в контакт с края на другата. Трудно е да се успее в този експеримент, когато се използват метали с висока проводимост на топлина. Така, медните или сребърните жици произвеждат много слаб поток, но железните или платинените произвеждат енергичен поток, особено когато краищата, приведени в контакт, са усукани в спирала. Посоката на потока в свръзката е от студената към топлата жица; и той престава да протича веднага, щом между двете жици се установи температурно равновесие. Значителен поток се възбужда и когато се нагрее свръзката на две платинени жици с различна дебелина. Потокът протича от фината към дебелата жица, независимо дали топлината се приложи върху свръзката или върху една от двете жици наблизо до свръзката им. В големите постановки като цяло се използват плочи или ленти от нееднакви метали.

39. Причината за термо-електричния поток, възбуден по този начин между два метала, като цяло се отдава на разликата в способността им да провеждат топлина, и на различните разреди на кристализация, към които принадлежат частиците им, предполага се, че законите на кристализацията са резултат от електричния характер на частиците. Когато се използва един и същ метал в различни състояния, производството на електричество се отдава на неравното разпространение на топлината от двете страни на точката на нагряване, възникващо в една жица заради препятствието на усукването, а в случая на две жици – заради контакта със студената жица, или когато са свързани заедно – заради разликата в дебелината им. Причините, обаче, за сега не са били напълно изследвани, и много неща са все още неясни.

40. Металите силно се различават в способността си да възбуждат поток, когато са асоциирани заедно в термо-електрични двойки. Някои от любопитните особености на комбинациите от по-полезните метали са дадени в параграф 43. Нужно е, обаче, да се кажат няколко думи относно галванометъра, инструмент за откриване или измерване на електрически потоци и който е по-пълно обяснен в глава I, раздел 2.

Открито е, че един електрически поток, протичащ по жица, отклонява магнитна игла в своя близост. На постановка, дадена на Фиг. 13, където G е галванометърът, състоящ се от игла в близост до намотка от жица, над която е поставен разграфен на градуси кръг, посоката на електричния поток, накаран да мине по жицата, се показва от посоката на иглата и линията север-юг, в едната посока или другата, и силата на потока се измерва от градусите, на които се отклонява иглата. Отклонението на иглата често ще се споменава оттук насетне. На картинката, термо-електричната двойка на бисмут и антимон, нагрявани от спиртна лампа, се показва в електрическа връзка с галванометъра. Стрелите посочват курса на потока от антимона А към бисмута В, във външната верига; посоката му е, разбира се, обратна на тази в свръзката, където протича от В към А.

41. Характерът на свръзката между плочите или жиците има важно влияние върху количеството на потока при същите метали. Често, когато елементите от двойката просто се допират един друг, потокът е по-голям, отколкото когато са заварени или запоени заедно. Като цяло, колкото по леки са връзките, толкова по-добре. Те трябва да са достатъчни, за да провеждат генерираното електричество, но не повече от това, защото ако са ненужно големи, те позволяват на електричеството да се върне там, откъдето е бликнало, без да изпълни веригата.

42. Металът, от който потокът извира към нагорещената свръзка, е точно аналогичен на цинковата или положителната плоча в галваничката двойка, от която потокът извира, минавайки през течността на батерията, параграф 14. Металът, към който потокът продължава през свръзката е аналогичен на медната отрицателна плоча. Положителният или снабдяващ полюс на термо-електричната двойка е екстремумът на отрицателния или приемащ метал, както медният полюс е положителният полюс на батерията. Отрицателният термо-електричен полюс е екстремумът на положителния метал. В наблюденията и таблицата, която следва, положителният елемент на двойката, отговарящ на цинка в галваничната двойка, винаги ще бъде споменат на първо място.

43. Германско сребро и Антимон. Потокът, възбуден от тези метали, е по-голям от онзи, възбуден от бисмута и антимона при същата температура. Когато свръзките им се потопят в горещо масло, с постоянна температура, и свободните краища на плочите се свържат с галванометър, използван при тези експерименти, бисмут-антимон демонстрираха постоянно отклонение на иглата 75о; Германското сребро и антимона – отклонение 85о; когато топлината при двойката бисмут-антимон беше увеличена до точката на топене на бисмута, отклонението беше 82о, докато Германското сребро и антимона, загрени на спиртна лампа, дадоха отклонение 88о.

Бисмут и Антимон. До сега плочите от тези метали са използвани по принцип в големите термо-електрични постановки. Потокът, възбуден при нагряването на свръзките им, е по-голям от този на много други метали, когато се използва слаба топлина; но заради лесната разтопимост на бисмута, температурата никога не може да се покачи твърде много. Потокът протича през свръзката от бисмута към антимона.

44. Германско сребро и Въглерод. Поток със значителна енергия беше произведен от тази комбинация. В този и в следващите експерименти, където се споменава употребата на въглерод, използваният вид въглерод е сбитият въглерод, утаен от газа в ретортите на газовите заводи. Той е изцяло или почти чист, и е по-добър проводник както на топлина, така и на електричество, в сравнение с обикновения въглен.

45. Германското сребро е сплав на никела с медта и цинка, като съдържанието на никела е около 20-25%. Тази сплав не е магнитна. Стойността й в термо-електричните комбинации беше открита едва наскоро. Тя се използва в много от термо-електричните инструменти, които ще бъдат описани оттук насетне. Германското сребро е положително към всички метали, които са били тествани с него, дори и към самия никел; с изключение на бисмута, към който е отрицателно.

Въглерод и Сребро, или Желязо. В тези комбинации, и също с антимона, въглеродът е положителен, а потокът е някак слаб.

46. Отклоненията, дадени в следната таблица, говорят за добри сравнения на металите един с друг, но не чак толкова стриктни, че във всеки експеримент да се използват жици с един и същи размер. Трябва също така да се има предвид, че когато иглата доближава екстремния градус на отклонение, клонящ към 90о, тогава се изисква много по-голямо увеличение на потока, за да може иглата да се отклони още няколко градуса по-близо до 90, отколкото когато е близо до 0о. По този начин, отклонение от 40о не говори за поток, два пъти по-слаб по сила от 80о, а за много по-слаб от това. Моментните отклонения също не могат да се сравняват с постоянните такива, когато се оценява силата на един поток; защото поток, който с първия си пулс кара иглата да се отклони в голяма дъга, може да не е способен да поддържа повече от няколко градуса на постоянно отклонение.

47. Жиците не бяха запоени една за друга, вместо това краищата им бяха приведени в контакт преди прилагането на топлината и бяха поддържани в контакт до края на експеримента. С по-лесно топимите метали беше приложена най-голямата топлина с оглед на тяхната топимост. Целта беше, да се произведе най-големия поток, който с лекота да може да се добие от всяка комбинация. Ще стане ясно, че има много голяма разлика между редиците на положителните и отрицателните метали за термо-електричество и за галванизъм.

48. В някои случаи, посоката на потока се обръща наобратно, когато се повдигне температурата при свръзката до по-високи градуси, или когато се нагрее единия метал повече от другия. Следното са примери от този вид. Металът на всяка комбинация, който е положителен при ниска температура, е споменат на първо място. Кагато се повдига температурата на отрицателния метал, по принцип се увеличава отклонението, създавано при нагряване на свръзката; докато, ако по-високата температура се приложи върху метала, който е положителен при умерени температури, се създава поток в обратната посока. Посоката на потока при тези комбинации, обаче, често е несигурна и се променя, и малкото експерименти, които са направени до сега, не дават обяснение за тези промени.

49. Желязо и Платина. Когато върху свръзката се приложи топлина, или върху платината, близо до свръзката, се получава отклонение от 50о; когато топлината се приложи върху желязото, близо до свръзката, или когато самата свръзка се загрее до червено, посоката на потока незабавно се обръща и започва да протича от платината към желязото, а иглата се отклонява 60 или 70о в обратната посока.

50. Мед и Желязо. С фини жици потокът е слаб, с големи жици е поносимо силен. Отклонението се увеличава, като се загрее желязото близо до свръзката. Когато свръзката се загрее до червено, потокът се обръща, и се обръща с още по-голяма готовност, когато топлината се приложи върху медта близо до свръзката.

Сребро и Желязо. Отклонението е значително. При нагряване на среброто се възбужда енергичен поток в обратната посока; същото се получава в по-малка степен, когато свръзката се нагрее до червено.

Месинг и Желязо. Потокът е умерен; обръща се при нажежаване до червено и този ефект е по-силен, когато се нагрее месинга.

Цинк и Желязо. Потокът е умерен и при нагряване на цинка близо до свръзката до точката му на топене, сменя посоката.

51. Платина и Сребро. Отклонение 70о. При нагряване на платината започва да протича поток в обратната посока.

Месинг и Сребро. Потокът се обръща при нажежаване до червено, или когато топлината се приложи към месинга, близо до свръзката.

52. По количеството си, термо-електричният поток много напомня слаб галваничен поток. По интензитет, някак по-малко напомня на него. В една галванична двойка, електричеството поема в една сигурна посока и не може да се върне по същия път до цинка, по който е поело, без преди това да премине през течността между плочите, която е слаб проводник. То е, следователно, частично, въпреки че много несъвършено, изолирано. При термо-електричната двойка, електричеството поема в посока от един от двата метала към другия, минавайки през металната свръзка. Тук няма изолиране. Потокът протича през съвършен проводник и единствено силата, която е в повече, е нещото, което подтиква електричеството към движение, преодолявайки постоянните му усилия да се върне в равновесие. Вероятно това е причината, поради която интензитетът на термо-електричеството е по-малък от този на галванизма.

ЕКСП. 3. Взимат се една галванична двойка и една термо-електрична двойка, всяка от които да създава постоянно отклонение на галванометърната игла 75о. Тогава галваничният поток се пуска да тече по 30 метра фина стоманена жица, 0,16 мм в диаметър. Поради слабата проводимост на жицата, иглата се отклонява само 60о. Чрез експериментиране става ясно, че термо-електричният поток отклонява иглата 60о, когато премине едва през 4 метра от стоманената жица. Тъй като провеждащата сила на една жица е пропорционално обвързана с интензитета на потока, възоснова на това могат да се направят някои приблизителни измервания на интензитетите на двата потока, чрез числата 100 и 14.

53. Когато се запояват жици или плочи една за друга, те обикновено не се свързват по права линия, а в остър ъгъл една към друга. Ако няколко единични двойки се свържат заедно и последователно, тоест, като се свърже Германското сребро от едната двойка към месинга на следващата двойка, или бисмутът от едната към антимона от другата, и така нататък, ние ще имаме термо-електрична батерия, в която силите на термо-електричеството са много увеличени. Ще стане ясно, че в тези случаи Германското сребро и месинга, или бисмута и антимона, се редуват в продължение на цялата редица. С цел да бъде компактно, жиците или плочите се полагат една до друга и се запояват за редуващите им се краища, като се изолират или разделят една от друга с хартия или картон, което предотвратява всяко преминаване на електричеството помежду им.

54. Фиг. 14 представлява редица, състояща се от единадесет двойки на жици от Германско сребро и месинг, подредена в два реда, един зад друг. Когато няколко двойки се свържат по този начин, нужно е свръзките да бъдат някак по-големи, отколкото когато е налице само една единствена двойка. Освен това, колкото по-хлабава е свръзката, толкова по-добре; само че, тъй като потокът трябва да протече през всичките свръзки в една редица от двойки, генерираното електричество едва-едва ще протече през всички тях, ако всички до една са несъвършени. Като се нагреят свръзките на жиците от едната страна на редицата, със спиртна лампа, се произвежда поток, който нараства или намалява заедно с прилагането на топлината, като изцяло зависи от температурната разлика между противоположните свръзки между жиците. Ако свръзките от едната страна на редицата се хванат с пръсти, дори топлината на дланта създава доловим електрически ефект. Очевидно е, че, ако свръзките и от двете страни на редицата се нагреят, това ще създаде потоци в противоположни посоки, което ще неутрализира и двата потока.

55. Фиг. 15 представлява батерия, състояща се от 60 двойки плочи бисмут и антимон, всяка по 8 см дълга, 2 см широка и 0,6 см дебела. Те са подредени лице към лице, във вътрешността на кутия, така че една редица свръзки под батерията да може да се нагрява от топлинното излъчване на гореща желязна плоча, I, показана в отделна картинка, докато противоположните свръзки, при А, се охлаждат от вода или лед, поставен в приемника, който представлява горната част на батерията.

Още по-голяма разлика в температурата се създава, когато се смеси сняг или разбит лед с половината от теглото си обикновена сол. За да се направи водо-обезопасен приемник, плочите се циментират в кутията с гипс. Изстудяването от едната страна на двойките, както се очаква, произвежда поток в същата посока, и равен на онзи, създаван от същия излишък на топлина от другия край; разликата в топлината в различните краища, по какъвто и начин да е създадена, е причината за потока. Асоциирането на тези две причини в тази батерия създава съответното увеличаване на силата. Тъй като металите, участващи в батерията, са топими, облъчващата топлина от желязната плоча не бива никога да надвишава 150о Целзий. Желязната плоча се поставя върху голяма керемидена плоча, батерията се поставя отгоре, желязото трябва да е доста близо до краищата на плочите, но не и да влиза в контакт с тях.

56. Терминалните плочи на батерията са свързани с две държащи чашки, преминаващи през корпуса на кутията. На картинката, батерията е свързана с апарат, който ще бъде описан в глава II, раздел 2, чрез който се демонстрира магнетизиращата сила на потока. Краищата на намотката от изолирана жица С са вкарани в чашките, потокът може свободно да изпълни намотката и двете полу-кръгови железни арматури, маркирани D, се придържат една за друга от индуцирания по този начин магнетизъм с толкова голяма сила, че е нужно да се упражни опън от около 20 кг, за да се разделят. Тази батерия има достатъчно сила, за да отделя шокове и искри и да произвежда различни феномени, чрез подходящите апарати, които ще бъдат описани оттук насетне, след като се обяснят принципите, от които зависят онези ефекти.

57. Термо-електрична батерия със значителна енергия може да се направи и от ленти Германско сребро и месинг. Тя ще понесе контакта с нажежено до червено желязо, и е много компактна. Това все още не е съвсем усъвършенствано; така че тук не можем да направим сравнение между нейните сили и силите на бисмут-антимоновата батерия, описана в параграф 55.

58. Ако се направи сноп или малка батерия, състояща се от много двойки жици, и най-лекото покачване на температурата в единия край произвежда осезаем поток електричество. Така се прави инструмент за измерване на топлина, който е далеч по-чувствителен от който и да е друг, изобретяван до сега. Такъв е бил използван за определяне температурата на насекоми и на различни части на животинската система.

59. При термо-електричеството се произвежда електрически поток, чрез нееднакво нагряване на противоположните краища на метални плочи, сглобени в термо-електрични редици. Открито е, че обратното на това също е истина. Ако галваничен поток се накара да премине през същите редици, противоположните свръзки ще се сдобият с топлина в единия си край и ще загубят топлина в другия си край.

60. Фиг. 16 представлява инструмент за показване на едновременното производство на топлина и студ чрез галваничен поток.

Състои се от три пръчки, две от бисмут и една от антимон, подредени както се вижда на картинката, като антимонът е показан при А, а двете пръчки бисмут при В и В`, като пръчките са запоени заедно под мехурите на два въздушни термометъра, Т и Т`; мехурът на всеки термометър е поместен в малка вдлъбнатинка; във всяка вдлъбнатинка е капната капка вода, за да се улесни провеждането на топлината от металите към термометрите. Галваничният поток е проведен през металите в посоката, показана от стрелите, от бисмута В`, през антимона, до другата пръчка бисмут, и оттам обратно в батерията, от свръзката на А с В` се произвежда студ, както ще показва термометър Т`, а топлина ще се произвежда при свръзката между А и В, както ще показва термометър Т; ако се обърне посоката на потока от батерията, ще се обърне и ефекта на двата термометъра. Увеличението на произвежданата топлина винаги е по-голямо от спадането на топлината; тази разлика вероятно се дължи на слабата електро-проводима сила на металите, което ги кара леко да се затоплят от потока, това е един изцяло различен от нагряването на свръзката феномен. На картинката ще видите, че потокът има същата посока като тази, в която ще бъде произведен, ако батерията се премахне, и ако при свръзката А с B` се приложи топлина, или ако се приложи студ между В и А; потокът, който произвежда топлина, протича в обратната посока на онзи, който би се породил от нея.

IV. ЖИВОТИНСКО ЕЛЕКТРИЧЕСТВО

61. Торпедото, по бреговете на Европа, гирнотусът (gyrnnotus), или електрическа змиорка, обитаваща сладките води на Южна Америка, и силурус електрикус (silurus electricus), живеещ във водите на Африка, са известни със способностите си да произвеждат електричество. Тъй като прилича да зависи от волята на животното, въпреки че се свързва с определени органи, то е било наречено животинско електричество. То притежава значителен интензитет, и е в състояние, в определена степен, да произведе всички магнитни феномени. Производството на електричество от животните от време на време се наблюдава при други обстоятелства.

[λ]

МАГНЕТИЗЪМ

 

I.
ПОСОЧНА НАКЛОННОСТ НА МАГНИТА

I. ПО ОТНОШЕНИЕ НА ДРУГ МАГНИТ

 
62. Привличания и Отблъсквания. Ефектите, създавани от противоположните полюси на един магнит, въпреки че в някои отношения си приличат, в други отношения си противоречат; единият привлича онова, което другият отблъсква.  Полюсите на различните магнити, когато са едноименни, тоест, и двата север или и двата юг, демонстрират отблъскване, докато онези с противоположни имена се привличат.

ЕКСП. 4. Нека N. S. (Фиг. 17) е магнитна игла, поставена на въртяща се ос. Нека N е северният и S бъде южният полюс. Тогава, приближете до северния й полюс северният полюс на пръчков магнит М. Северният полюс на иглата ще бъде отблъснат, което ще накара иглата да заеме позиция r r. Ако сега магнитът М се обърне така, че южният му полюс да приближи северния полюс на иглата, иглата ще бъде привлечена, и ще заеме позиция a a. Южният полюс на иглата, обратно, ще бъде привлечен от северния полюс на М, и отблъснат от южния му полюс.

63. Интензивността на привличане или отблъскване, проявена между два магнитни полюса, се променя в обратно съотношения спрямо квадрата на разстоянието им; тоест, ако разстоянието между магнитите се удвои, силата, с която те се привличат или отблъскват, се намаля до една четвърт от предишната си големина; ако разстоянието се утрои, силата ще се намали до една девета; и тн.

64. Тези привличания и отблъсквания не се повлияват от междинни препятствия, направени от стъкло или метал, или от което и да е друго вещество между двата магнита; освен, ако самото тяло на препятствието не се поддава на магнетизъм.

65. Винаги, когато парче желязо, като В (Фиг. 18) се поднесе в близост до един от полюсите на магнит, М, желязото става намагнитено по индукция, както ще бъде обяснено по-късно, глава II, раздел 1; и екстремумът, който е най-близо до полюса, придобива противоположната полярност на тази на полюса, докато краят, който е най-далече, придобива същата полярност. Така, на картинката, върхът на стрелата представлява северния полюс на магнита, и екстремумът S на желязното парче ще придобие южна полярност. От това следва, че всъщност само тази част, която е най-близо до полюса на магнита, може да бъде привлечена от този полюс, докато онази част, която е най-далече, явно е отблъсквана. Ако парчето желязо има по-значима дължина, в сравнение с ширината си, краят, който се отблъсква, ще бъде на такова разстояние от влиянието на магнита, че отблъскването му ще бъде превъзмогнато от привличането на екстремума, който е в близост. Ако, обаче, парчето желязо е много късо, така че отблъскваният полюс да бъде много близо до магнита, отблъскването ще бъде пропорционално по-силно, и привличането ще бъде неутрализирано в значителна степен; и, накрая, ако парчето желязо е с такава форма, че да приближава двата противоположни полюса колкото се може повече един към друг, така че да ги изложи на влиянието на магнитния полюс почти в равна степен, привличането ще стане едва доловимо. Това може много добре да се демонстрира по следния начин.

ЕКСП. 5. Нека М (Фиг. 19) бъде южният полюс на пръчков магнит или магнит-подкова, а А бъде железен лист, малко по-малък от края на магнита. ds-19Когато тази желязна плоча се постави в горната позиция, представена на картинката, повърхността до полюса на магнита ще усвои северна полярност, а обратната повърхност ще стане южна; тъй като желязото е тънко, и двете повърхности са близо до полюса на магнита, така че едната е отблъсквана почти толкова, колкото другата е привличана. Ще се окаже, че тънката плочка се залепя за полюса с много малка сила, и лесно ще се изплъзва надолу, докато не заеме долната позиция на картинката. В тази позиция, тя ще се привлича много по-силно; защото двата противоположни края, вместо двете противоположни лица, ще станат полюси, и краят, който е в контакт, ще бъде привлечен, а отдалеченият край ще бъде отблъскван. Същият ефект ще се получи, ако плочката се приближи към полюса на магнита със своя ръб, вместо с някое от лицата си; по този начин отблъскваният полюс на плочката е изтеглен на разстояние от магнита, оставяйки го да привлече другия полюс с по-малко вмешателство от обратното действие, което беше налице в предишния случай.

66. Магнитни играчки. Правят се различни магнитни играчки, които да проявяват ефектите на привличане и отблъскване, описани в параграф 62, като лебеди, кораби, риби, и други фигурки със скрити в тях магнити, предназначени да плават по вода. докато плават, могат да се привлекат или отблъснат по повърхността на водата по желание чрез друг магнит, държан в ръка.

67. Плаваща игла. Много фина и съвършено суха шивашка игла, предварително намагнитена и после внимателно положена върху водната повърхност, ще плава, и по този начин ще бъде свободна да се движи във всяка посока и може с удобство да се използва, за да демонстрира гореописаните привличания и отблъсквания. По-голяма игла ще се държи също толкова добре, ако се прекара през малко парче корк, за да плава.

68. Търкаляща се арматура. Този апарат се състои от сложно-съставен магнит-подкова и арматура, състояща се от желязна жица, чиято дължина е малко по-голяма от широчината на магнита, така че, когато се залепи за него, краищата й да стърчат малко от двата края. На всеки от двата й края се прикрепя малък маховик. Тогава тази арматура се поставя напряко на магнита, на известно разстояние от полюсите му, както се вижда на А, и магнитът се държи в такава позиция, като полюсите му сочат надолу, за да може арматурата да се търкулне към тях. Когато достигне полюсите, магнитното привличане към желязната ос ще надделее над падането й, докато инерцията, насъбрана от маховиците, ще продължи да тласка оста напред и оста ще се изтърколи на известно разстояние нагоре по долната страна на магнита до позиция В на картинката; и чрез промяна на наклона на магнита N S, арматурата може да се накара да се търкаля от А до В и от В до А, по желание.

69. От това, което бе казано в параграф 65, следва, че действието на един магнит върху желязна маса не е просто привличане или отблъскване на самата маса, карайки я просто да се приближава или оттегля; а означава, че е налице сложно реципрочно действие между полюсите на магнита и онези полюси, които желязната маса възприема.

ЕКСП. 6. Нека М (Фиг. 21) бъде магнит, като позицията на северния му полюс е означена със стрелата. ds-21Сега, ако малкото парче желязо S N, провесено от връв, се постави в позицията, означена 1, то става намагнитено по индукция от фиксирания магнит, така че екстремумът S ще бъде привлечен от северния полюс на магнита, а екстремумът N ще бъде отблъснат от него, както вече бе обяснено. Тези две сили заедно ще си взаимодействат така, че да задържат тялото в посоката, изобразена на картинката; докато влиянието на отдалечения екстремум на магнита М няма да се усеща. Сега, ако парчето S N се премести в позиция 2, северният полюс на магнита ще привлече южния полюс на парчето, и ще отблъсне северния му полюс, както преди; но тогава, поради наклонената позиция на парчето, силата на привличане между южния естремум на магнита и северния екстремум на парчето ще започне да действа; така че северният полюс на парчето ще се привлече към южния полюс на магнита, и парчето ще бъде малко отклонено от позицията, която иначе щеше да заеме. Тази наклонност на парчето желязо да се намества в точно определени посоки, по отношение на друг магнит, чието въздействие изпитва, се нарича посочна наклонност.

70. Този ефект на насочване на парчето желязо, създаван от отдалечения полюс на магнита, става още по-изразен, когато провесеното парче желязо се отдалечи още повече от северния полюс: например, когато е почти на центъра на магнита, както е на Фиг. 22, където М представлява магнита, както преди. ds-22Сега в този случай, ако върху окаченото парче се въздейства само от северния полюс на магнита, то ще заеме позиция А В; ако полюс S е привличан, и ако полюс N е отблъскван, парчето желязо ще заеме позиция, насочена по права линия към северния полюс на магнита. Но вместо това, желязото е в такава позиция, че южният полюс на магнита също действа силно върху него; и ако магнитните сили на двата полюса на магнита са с еднаква интензивност, южният полюс ще въздейства върху края, маркиран N, толкова силно, колкото северният полюс ще въздейства върху края S; и провесеното парче желязо ще заеме позицията, означена с N S, тоест, успоредно на магнита.

71. Така, заеманите от желязното парче позиции, когато е в близост до магнит, зависят в много по-голяма степен от поляритета, който желязото приема по посока на дължината си, отколкото напряко. Така, ако желязото се постави от една страна на магнита, под прав ъгъл към него, и отсреща средата му, то ще остане в тази позиция, вместо да се завърти успоредно на магнита, именно поради трудността да развие двете полярности в противоположните си краища.

72. Един стоманен магнит не преживява тази промяна в развиването на поляритета си, променяйки позицията си спрямо фиксирания магнит, както прави желязото. Следователно, описаните по-горе експерименти е по-добре се провеждат с магнитна игла, която може да се провеси на връв, или, по-добре, да се монтира на въртяща се ос, и така да се държи в различни позиции близо до магнита. Иглата, бидейки постоянен магнит, и бидейки силно намагнитена чрез процеса, на който е била подложена при производството си, действието на полюсите й ще бъде по-решително от тези на желязната пръчка, намагнитена само чрез временна индукция.

Движейки внимателно такава игла около пръчков магнит, ще стане ясно, че тя ще заема позиции спрямо него, както е показано на картинката, Фиг. 23.

73. Тези ефекти, произведени от комбинираните привличания и отблъсквания на магнитните полюси, могат да се доловят много задоволително и от следния експеримент.

ЕКСП. 7. Разстелете тънък слой от железни стружки или пясък, съдържащ желязо, върху лист хартия, и поставете силен магнит-подкова под листа във вертикално положение, приближавайки полюсите много близо до хартията. ds-24Пунктираните линии на картинката (Фиг. 24) показват подредбата, която ще възприемат железните частици. Всяка една от тях става магнит с два полюса, и се свързва с онези близо до нея, формирайки интересни извити редици. Този експеримент може да се проведе и по по-задоволителен начин, като се постави магнита в същото вертикално положение, с полюси долепени към долното лице на листа хартия, след което железните частици да се посипят отгоре от пясъчна кутия, държана на известна височина. Железните частици, падайки върху листа, с повече готовност ще заемат желаните от тях позиции, подбудени от магнитното влияние.

74. Линиите, оформени от стружките, дават добра експериментална илюстрация на това, което е наречено магнитни извивки, тоест, извивките, в които безкраен брой много дребни магнитни иглички, свободно провесени, биха се подредили, ако бяха поставени във всички възможни позиции около магнита. Когато частиците са много малки, силата на привличане, упражнена върху тях от магнита, бидейки разликата от действието върху двата полюса на всяка частица, става все по-слаба; докато насочващата тенденция става все по-значителна. Посоката, която всяка частица заема, и в последствие формата на магнитната извивка, свързваща всяка точка от едната половина на магнита със съответстващата й точка от другата му половина, е следствие от строгите математически принципи на магнитното привличане и отблъскване. Извивката на линиите се дължи на комбинираното действие на двата полюса на магнита. Ако само един полюс влияеше на дребните частици, те щяха да се подредят в прави линии, отклонявайки се във всички посоки от полюса, като радии от центъра на сфера. Това може ясно да се демонстрира, като се постави пръчков магнит перпендикулярно на хартията, поръсена с разпръснати частици, като горният му полюс е близо до листа.

[λ]

II. СПРЯМО ПОТОК ЕЛЕКТРИЧЕСТВО

75. Беше открито, от професор Оерстед (Oersted), от Копенхаген, в годината 1819, че магнит, свободно провесен, има наклонността да заема позиция под прав ъгъл спрямо посоката на протичане на електрически поток, преминаващ наблизо. Това може да се демонстрира по следния начин.

ЕКСП. 8. Нека N S, Фиг. 25, бъде магнитна игла, монтирана на въртяща се ос така, че да позволи свободно хоризонтално движение, и нека W R бъде жица, минаваща директно над и успоредно на иглата. ds-25Разбира се, посоката на жицата трябва да бъде север-юг, защото иглата със сигурност ще заеме тази ориентация, заради влиянието на Земята. Сега ако екстремумите на жицата бъдат свързани с полюсите на галванична батерия, по такъв начин, че да се възбуди електрически поток по нея, иглата N S ще бъде отклонена и ще се обърне, заемайки позиция a b или c d, според посоката на потока от положително електричество, в зависимост от това дали протича от W към R или от R към W. Ако жицата бъде поставена в същата посока под иглата, посоките ще бъдат наобратно на онези, създадени от същия поток, когато жицата е отгоре. Ако положителният поток протича от юг към запад по жицата, както е показано от стрелата на картинката, северният полюс на иглата ще се завърти на запад, ако се намира под жицата; и на изток, ако е над жицата.

76. В тези случаи иглата няма да бъде отклонена толкова далеч, че да заеме действително перпендикулярна позиция към жицата, заради влиянието на Земята, която все още оказва засяга магнита и се опитва да го върне в предишната му позиция. Магнитът следователно ще установи равновесие между тези сили, в средна позиция между паралепипедност към жицата и подравняване по земния север-юг.

77. Същият експеримент може да бъде повторен с накланяща се игла, като жицата е поставена успоредно на иглата. Променяйки по този начин позициите на жицата и иглата, ще стане ясно, че във всички случаи иглата има наклонността да заема перпендикулярна позиция към жицата, и да обръща северния си полюс в точно определена посока спрямо жицата.

78. В едно отношение, действието на проводящата жица върху магнит демонстрира една удивителна любопитност. Всички други познати сили, действащи между две точки, действат по една права линия, свързваща тези точки; такъв е и случаят при електрическите или магнитните действия, когато се разглеждат поотделно. Но електрическият поток упражнява магнитно действие странично, под прави ъгли спрямо протичането си. А пък магнитният полюс не се движи нито директно към провеждащата жица, нито се отдалечава директно от нея, но вместо това има наклонността да се върти около нея, без да променя отстоянието си. Следователно, трябва да се смята, че силата действа по тангента към кръга, в който би се движил магнитния полюс. Вярно е, че в много от позициите на магнита по отношение на жицата се случват очевидни привличания и отблъсквания; но всички те се отнасят до сила, действаща тангенциално върху магнитните полюси, и в равнина, перпендикулярна на посоката на потока. Това любопитно действие може по-добре да се проумее чрез следната картинка.

79. Така, нека p n (Фиг. 26) бъде жица, поставена във вертикална позиция и провеждаща поток надолу (като р е свързан с положителния полюс на батерията). Сега нека предположим, че северният полюс на магнит N се приближи до жицата, като е перпендикулярен на коя да е точка С. ds-26Ако е свободен да се движи, полюсът ще се върти около С като център в посоката на стрелките от картинката; тоест, в същата посока като стрелките на часовник, ако лицето му е нагоре. Равнината на кръга, която полюсът описва, е хоризонтална. Когато потокът се изкачва по жицата, полюсът ще се върти в обратната посока. Ако жицата се постави в хоризонтална позиция, равнината, в която се ще се върти полюсът, разбира се, ще бъде вертикална. Ефектите от спускащ се или изкачващ се поток върху южния полюс са точно обратните на онези, които се наблюдават при северния полюс. Ако жицата е подвижна, а магнитът е фиксиран, тя ще се върти около него по същия начин и в същите посоки. Така, една жица, пренасяща слизащ поток, има наклонността да се върти около северния полюс на един магнит, в посока стрелките на часовник. В експеримента от параграф 75 не се случва въртене, защото потокът, действащ едновременно върху двата полюса, има наклонността да им придава движение в противоположни посоки; така че магнитът постига състояние на равновесие между тези сили, напряко на жицата. Ще стане ясно оттук-насетне (глава II, раздел 2), че, когато влиянието се ограничава само върху един полюс, се създава продължително въртене.

80. Следният апарат демонстрира насочващата тенденция на магнита спрямо поток електричество.
Магнитна игла, наполовина от месинг. При този инструмент стоманената игла е изцяло от едната страна на опорната точка, и е уравновесена с месингова тежест от другата страна. Чрез тази композиция действието на един електрически поток върху полюса, който се намира в центъра на движението, не може да има никаква роля във въртенето на магнита в коя да е посока; и движението му ще се определя единствено от действието върху другия полюс; въртене, обаче, не може да има. Целта на инструмента е да покаже насочващата тенденция на единствен полюс по отношение на електрически поток.

81. Астатична игла. Така конструирана игла, че насочващата й наклонност по отношение на Земята да бъде неутрализирана, за да остане в покой във всяка позиция, се нарича астатична игла. ds-27Тя е направена както се вижда на следната картинка, Фиг. 27, състояща се всъщност от две игли, една над другата, поставени обратно една на друга по отношение на полюсите си. Такава система, разбира се, няма да бъде афектирана от магнитното въздействие на Земята, тъй като каквито и сили да влияят на горната игла, ще бъдат посрещнати от равни по големина сили, влияещи в обратна посока на долната игла. И действително ще бъде същото с влиянието, идващо от електрическия поток, ако жицата бъде поставена в такава позиция, че да действа еднакво и на двете игли. Само че, когато жицата се постави успоредно и над горната игла, влиянието на жицата ще бъде, разбира се, много по-силно върху горната игла, отколкото върху долната, и след като действието на земния магнетизъм е неутрализирано, иглата ще заеме позиция под прав ъгъл на провеждащата жица. Ако жицата се постави колкото се може по-близо между иглите и успоредно на тях, влиянието на горната страна на жицата ще отклони горната игла в същата посока, в която долната страна на жицата ще отклони долната игла, което ще предизвика много по-силен ефект.

82. Фиг. 28 представлява друга астатична игла, подобна на горната, но състояща се от два магнита-подкови или U-магнита, свързани в свивката си, така че противоположните им полюси да са на една линия, които са внимателно уравновесени върху ахатова чашка. Тези игли не е необходимо да са съвършено астатични, нито пък е лесно да се направят такива.

83. Ако жицата, провеждаща електрическия поток, след като премине над иглата, се свие и мине под нея, както на Фиг. 29, може да се предположи, че докато електричеството протича от С към А в горната част на жицата, трябва да премине в обратна посока при връщането си от А до В отдолу (чашката С е свързана с положителния полюс на батерията, а В с отрицателния), и че влиянието на едната част на жицата ще неутрализира влиянието на другата й част, защото вече беше споменато, че иглата се отклонява в едната или другата посока според посоката на електрическия поток. И точно така ще стане, ако обратният път на жицата минаваше от същата страна на иглата и от другата й страна, и на равно разстояние от нея.

Само че една жица, провеждаща електрически поток, когато преминава под иглата, ще произведе обратния ефект на онзи, който създава, когато минава отгоре, ако потокът и в двата случая протича в една и съща посока. И разбира се, от това следва, че ако посоката на електрическия поток се обърне в онази част на жицата, която минава отдолу, той ще упражни спомагателна сила, а не антагонистична, на силата от жицата, минаваща отгоре. Това е случаят с тук представената постановка. Електрическият поток протича, наистина, в обратната посока под иглата, но тогава е от другия й край, и следователно ефектът, създаден от долната част на жицата, ще се добави към онзи, създаван от горната й част. Трябва да се уточни, че двете части на жицата не бива да се докосват там, където се пресичат, а са изолирани в тази точка с някакъв не провеждащ електричество материал, като например може да са увити с връв.

84. Вертикалните части на жицата също спомагат в отклоняването на иглата; това може да се покаже, като се свържат чашките и В и С с един полюс на батерията, посредством две жици с еднаква дължина и дебелина, а чашката А с другия полюс (да кажем, положителният). Потокът тогава ще се раздели на две порции, почти идеално равни, и двете протичащи в една и съща посока на еднакво разстояние от магнита М, само едната порция отгоре, а другата отдолу. Сега, ако само хоризонталните части на жицата въздействаха върху иглата, тя щеше да остане неизменена.; само че ще стане ясно, че тя ще бъде отклонена в значителна степен от потока, който се спуска по вертикалната част на жицата при А, и който се изкачва при В, тъй като тези трасета се добавят във влиянието си.

85. Галваноскопът или галванометърът. На база горните принципи се правят инструменти с разнообразни форми, които се наричат галваноскопи или галванометри, тъй като служат за посочване наличието на електрически поток и в известна степен – за определяне на количеството му. Ако жицата премине много пъти около иглата, както е на Фиг. 30, силата на инструмента много се увеличава, тъй като всеки оборот на жицата добавя въздействието си; при условие, че жицата не е толкова дълга или с толкова малък размер, че да не може да проведе целия дебит на потока. Така инструментът е една деликатна проба за присъствието на поток електричество. Намотката на жицата се поддържа на триножна поставка, с винтове за настройване; краищата С и D на жиците са свързани с чашките А и В.

86. Изправен Галванометър. При този инструмент, представен на Фиг. 31, и намотката и иглата са поставени във вертикална позиция, като северният полюс е направен малко по-тежък, за да се запази магнитът перпендикулярен вертикално. Когато през намотката премине поток, отклонението клони към хоризонтална позиция. Иглата се прави с голям размер, с цел измерванията да се представят пред публика.

87. Галванометър с астатична игла. Този инструмент е с подобна конструкция като предходния, с разликата, че иглата е почти астатична. Съвсем слабата й насочваща тенденция, която е оставена, се използва за измерване силата на електрическия поток, тъй като ъгълът на отклонение от линията север-юг показва в каква степен това съпротивление е преодоляно. Този инструмент може да се направи толкова екстремно деликатен в показанията си, че ако две тънки жици, едната от мед и другата от цинк, се свържат с него, и краищата им се потопят в разредена киселина, или дори ако се поставят в устата, ще има много забележим ефект. Преди да бъде ползван в експерименти, галванометърът трябва да бъде така поставен, че посоката на намотката да съвпада с тази на иглата, тъй като това в тази позиция чувствителността е най-голяма.

88. Галванометърът е мерител за това, което се нарича количество на електричеството, но не взима предвид интензитета му. Механичното електричество, което има голям интензитет, но много малко количество, твърде леко отклонява иглата на галванометъра. Потокът от една галванична двойка повлиява иглата силно, тъй като количеството е много голямо, а интензитетът – малък. Ако сто двойки се свържат заедно в цялостна редица, интензитетът се увеличава сто пъти, но количеството остава същото, и иглата е само малко повече отклонена, в сравнение само с едната галванична двойка. Причината, да има някаква разлика в това отношение, е че когато електричеството е много обтегнато, жицата на галванометъра по-малко възпрепятства преминаването на дебита, и в действителност по-голямо количество успява да премине по нея. При термо-електричеството, с единствена двойка, интензитетът е по-малък пропорционално на количеството, отколкото при единствена галванична двойка, и потокът дава силно показание на галванометъра. Големината на разлагащата сила на електрическия поток винаги е точно колкото е количеството му. Следователно галванометърът посочва електро-магнитния и разлагащия капацитет на един електрически поток. Един интензивен електрически поток разлага по-лесно, отколкото онзи с по-малък интензитет, но количеството разложена материя е пропорционално единствено на количеството на потока. Освен галванометъра, при който се ползва магнитна игла, златно-листния галваноскоп също се използва, това е много деликатен в показанията си инструмент и ще бъде описан по-късно.

[λ]

III. ПО ОТНОШЕНИЕ НА ЗЕМЯТА

89. Не може да се определи точния период, в който насочващата наклонност на магнита спрямо Земята е била впрегната като пътеводител в полза на мореплавателя; но това се използва в Европа поне от 12-ти или края на 11-ти век.*

* Китайците твърдят, че са познавали полярността и са употребявали магнита още от 2-ри век.

90. Фиг. 32 представлява магнит, поставен на въртяща се ос, така че да се върти хоризонтално. Тази постановка по същество е на същия принцип като компасната игла; тя обаче е поставена на въртяща се платформа, на която са отбелязани кардиналните посоки.

91.Открито е, че така свободно закрепена магнитна игла, че да има свобода на хоризонтално движение, спонтанно се подравнява по север и юг; и ако бъде разместена от тази позиция, се връща отново в нея след редица осцилации.

92. Ако иглата бъде така окачена, че да има свобода във вертикална посока, ще се види, че тя има наклонността да не остава в хоризонтална позиция, а един от полюсите й (в това полукълбо е северния й полюс) се накланя надолу към земята. Ако човек се намира при магнитните полюси на Земята, тя ще възприеме вертикална позиция; но наклонът намалява, когато човек се оттегля от полюсите в посока екватора, и на магнитния екватор, който е близо до географския, иглата заема хоризонтална позиция. Такава игла, която е пригодена добре да демонстрира тази наклонност, се нарича накланяща се игла.

93. Фиг. 33 представлява накланяща се игла, като е закрепена така, че накланяйки се, може да се върти във всички посоки. Закрепена е чрез универсална става за месингова шапка, съдържаща ахат, поставен върху въртящата се ос. Обичайната постановка позволява движение единствено по вертикалата, защото иглата има ос, минаваща през средата й под прав ъгъл на дължината й, и оста й е захваната хоризонтално. Малките игли, показани на Фиг. 34 са окачени по този начин. Понякога се добавя вертикален кръг, разделен на градуси, за да се измери ъгъла, който иглата прави с хоризонта. Когато се използва игла, чието движение е ограничено в една единствена равнина, тя трябва така да се постави, че тази равнина да е насочена север-юг и да съвпада с равнината на магнитния меридиан. Една накланяща се игла, преди да бъде намагнитена, трябва да е възможно най-добре уравновесена, така че да остане в покой в каквато и позиция да бъде поставена; само че е трудно да се постигне голяма точност.

94. Накланящата се игла, също така, при различните географски ширини, ще възприеме посоките, означени на диаграмата, Фиг. 34, където върхът на стрелите около глобуса обозначава северен полюс, а перата им обозначават южен полюс. Ъгълът, който иглата сключва с хоризонта на кое да е място, се нарича наклонът за даденото място. Тенденцията на иглата да се накланя се компенсира при морските и изследователските компаси, като южния край на иглите, ползван в северните ширини, се прави малко по-тежък от северния им край.

95. На Фиг. 34, М представлява Северният Американски магнитен полюс, близо до S, която е северният полюс на Земята. Линията L V е съвременната приблизителна линия, в която няма вариации (виж 98), а извитата линия в центъра е магнитният екватор, или линията, по която наклонът е нула, и посоката на накланящата се игла е същия като този на хоризонталната игла.

96. Съпоставяйки посоките, заемани от иглата в различните й местонахождения спрямо Земята, както е показано на Фиг. 34, с посоките, заемани от един магнит спрямо друг магнит, както е показано в параграф 72, ще стане ясно, че между тях има силна аналогия. Тази аналогия доведе до вярването, което дълго време се поддържаше, че самата Земя беше магнит, или че съдържаше в себе си големи магнитни тела, под чието влияние магнитната игла заемаше различните си посоки; точно както малка игла заема същите посоки, когато е поднесена в различни позиции близо до друг пръчков магнит.

97. Само че има и друг вариант да се обясни насочващата наклонност на един магнит по отношение на Земята; това е предположението, че вместо намагнитени тела вътре в Земята, лежащи успоредно на посоката на иглата, има електрически потоци, минаващи около Земята, протичащи вътре в нея, но близо до повърхността, под прави ъгли спрямо посоката на иглите. Това би обяснило насочващата сила на иглата по отношение на Земята, с насочващата й тенденция по отношение на електрически поток, както е описано в предходната глава, а не с насочващата й тенденция спрямо друг магнит. И това е, всъщност, гледната точка, която се разглежда от философите в момента. Теорията, обаче, все още не е твърдо установена; всичките три форми на насочваща наклонност на по-късен етап може да се окаже, че са идентични. За сега, тъй като все още се смятат за различни, тези наклонности могат да се подредят в три различни типа.

ЕКСП. 9. Положете фина шивашка ига, не магнетизирана, върху водна повърхност, върху която, ако иглата е суха, ще плава, и ще стане ясно, че тя ще лежи в почти безразлична позиция. След това я магнетизирайте, като я докоснете с друг магнит, и я поставете върху водата, в посока изток-запад. Тя веднага ще се обърне и ще заеме позиция в магнитния меридиан, тоест, приблизително север-юг.

ЕКСП. 10. Поставете магнитна игла върху подвижната й ос така, че северният й полюс да се обърне в посока север. След това я свалете от оста й и провлачете северния й полюс по северния полюс на силен магнит, и след това провлачете южния й полюс по южния полюс на силния магнит. Когато я сложите на подвижната й ос, ще стане ясно, че полюсът, който преди беше северен, сега ще се обърне на юг, а южният полюс ще се обърне на север. По този начин полюсите на иглата могат да се сменят по желание.

ЕКСП. 11. За да се докаже, че наклонът на накланящата се игла не е в следствие по-голямата тежест на северния й край, обърнете полюсите й, както е описано в предходния експеримент, и тогава онова, което преди е било неин южен полюс, ще се наклони, а онова, което е било неин северен полюс, ще се издигне.

98. Посоката на иглата по отношение на Земята не е постоянна. Вариациите й, тоест, отклоненията й от истинския географски меридиан, се дължи на няколко промени, в известна степен циклични. Освен това, интензивността, с която Земята влияе на иглата, също е непостоянна, както става ясно от осцилациите, които иглата прави за период време. Както става ясно и чрез измервания, посредством апарати, конструирани много деликатно, иглата изглежда рядко е в покой, а вместо това постоянно откликва на несекващи флуктуации и разтърсващи движения. Това е феномен, който изглежда по-лесно попада в идеята, че контролиращото иглата влияние се дължи по-скоро на електрически потоци, отколкото на фиксирани постоянни магнити вътре в Земята.

99. Целта на инструмента, представен на Фиг. 35 е да покаже магнетизма на Земята в контекста на последното предположение (виж и параграф 96). Сложно-съставният пръчков магнит, n s, се поставя в магнитната ос на Земята, без да съвпада точно с оста на въртенето, N S. Малка магнитна игла, положена в В, върху магнитния меридиан, ще сочи едновременно към магнитния полюс s, и към северния полюс N, тъй като и двата са на една линия. Но ако иглата се сложи в А, или където и да е другаде, освен на магнитния меридиан, тя ще сочи единствено към магнитния полюс, тъй като двата полюса няма да са в една и съща посока. Няколкото магнита, показани при n s, не са закрепени заедно, а само са закрепени на обща ос. Това позволява полюсите им леко да се разтворят, за да се демонстрира по-добре разпределеността на Земния магнетизъм: Земята в действителност има четири магнитни полюса, два силни и два слаби; най-силният северен полюс е в Америка, а най-слабият северен полюс е в Азия. Линията по повърхността на Земята, по която няма вариации, обаче, значително се различава от магнитния меридиан, а линиите на еднакви вариации и еднакъв наклон не са точно меридиани и паралели на ширина спрямо магнитните полюси. Влиянието на Земния магнетизъм по повърхността й е нееднакво. Временните флуктуации, обаче, са толкова леки, че не нарушават работата на компаса, а вариациите на иглата се наблюдават и отбелязват върху карти за различните части от лицето на Земята.

100. Вариацията на иглата за всяко място се открива чрез наблюдаване на магнитното движение на кое да е небесно тяло, чиято истинска позиция е известна в дадения момент. Наблюдението веднага се добива чрез сравнение на посоката на иглата спрямо Северната звезда, когато прекосява меридиана, или чрез изчисление, когато Северната звезда се намира в най-голямото му удължение. Обикновено, обаче, се предпочита наблюдение на слънцето. Когато географската ширина на място А (Фиг. 36) е известна, точното преминаване на слънцето S, на изток или запад, може да се изведе чрез изчисление,* за всяко едно време и място. Ако иглата при А сочи към М, вместо към N, истинският север, ъгълът MAS ще бъде магнитния преход на слънцето на запад. Предположете, че този ъгъл се наблюдава върху компаса на изследователя, и е равен на 76о, като часът се запише точно. Ъгълът N A S, истинският магнитен път на слънцето в този час, може да се изчисли. Допуснете, че е 85о 35`. Разликата между магнитния път и истинския географски път, показана от ъгъла M A N, е вариацията на иглата, равна на 9о 30`. **

* Виж Навигатора на Боудич (Bowditch’s Navigator).

** Настоящата вариация в Бостън е 9о 30` запад. Западната вариация изглежда се увеличава. Настоящия наклон е 74о 20` север.

101. Фиг. 37 представлява инструмент, направен за демонстриране на теорията, която отдава Земния магнетизъм на електрически потоци, протичащи по нея под прави ъгли спрямо оста й. N S е просто една дървена ос към глобуса. Когато през жицовата намотка около екваториалния регион се пусне галваничен поток, малки игли, поставени в различни позиции, ще се подредят по подобен начин, както биха го направили в подобни земни ширини.

Сравнявайки тази фигура с Фиг. 35, наподобяваща Земята с поместения в нея магнит, могат да се сравнят двете теории за земния магнетизъм. И на двата глобуса малките игли се подреждат по подобен начин. С малка накланяща се игла може да се демонстрира, че наклоните й и по двата глобуса стряскащо приличат на наклоните й по съответните земни ширини от лицето на Земята.

102. Ще се види, че, на Фиг. 35, южният полюс на посочения магнит е представен в северния географски полюс на Земята. Също така, на Фиг. 37, дървената пръчка N S, прекарана през оста на глобуса, показва посоката на полярността, индуцирана от електрическия поток, обратно на посоката на географските полюси. Причината за това лесно може да се проумее. Северният магнитен полюс е онзи, който привлича северния полюс на един магнит, и, следователно, би трябвало да притежава южна полярност, а не северна, както името му заблудно посочва. На фигурата, галваничният поток, разбира се, се счита, че протича около глобуса в същата посока, като предполагаемите потоци в Земята; тоест, от изток на запад, в обратна посока на въртенето на Земята. Принципът, на който работи намотката и по който индуцира полярност, ще бъде обяснен в глава II, раздел 2.

103. Открито е, че Северното сияние влияе върху деликатно провесена магнитна игла, карайки я да вибрира постоянно но неравномерно в периода на явлението си, и особено в момента, когато лъчите на Сиянието се устремяват към зенита; ако Сиянието е близо до хоризонта, смущенията на иглата са много слаби. Когато лъчите се обединят, за да образуват корона, центърът й често е на или близо до магнитния меридиан.

104. За няколко години значителен брой магнитни наблюдения са били направени в различни части на света, с цел да се изготвят систематични и взаимосвързани наблюдения, касаещи Земния магнетизъм. При тези станции, вариациите на иглата и интензивността на Земното влияние върху нея се наблюдават и записват почти на всеки час, а на точно определени дни това се прави на всеки няколко минути. Тези наблюдения, направени посредством отлични инструменти, и по едно и също време в множество отдалечени един от друг райони, се подлагат на взаимно сравнение, и почти винаги успяват да внесат яснота по този важен и заплетен въпрос.

[λ]

II
ИНДУКЦИЯ НА МАГНЕТИЗЪМ

I. ЧРЕЗ ВЛИЯНИЕТО НА МАГНИТ

105. Ако един магнит се поднесе в близост до парче желязо с каквато и да е форма, то самото става магнетично заради влиянието на магнита.

ЕКСП. 12. Нека М, Фиг. 39, е пръчков магнит, върхът на стрелата означаващ северния полюс, а перата – южния полюс; и В е парче желязо, поднесено в близост до него.

Сега, под влияние на магнита, желязото ще стане намагнитено; краят към северния полюс ще стане южен, а отдалеченият край – северен. Магнитната индукция е по-силна, когато желязото направи контакт с полюса на магнита; забележителен ефект, обаче, се създава още от самата близост на магнита до желязото. Това, че докато желязното парче е в близост до магнита, получава магнитни свойства, може да се покаже, като към него се поднесат железни стружки, които ще полепнат по екстремума му; също и ако към него се поднесе малка магнитна игла, уравновесена на въртяща се ос, нейният северен край ще бъде отблъснат от края на желязото, която е най-далече от магнита М, и ще бъде привлечен от края, който е най-близък до магнита М. Този индуциран магнетизъм веднага ще изчезне, когато желязото се премахне от близостта на магнита. Ако малко парче стомана, голяма шивашка игла например, се ползва вместо парчето желязо, то ще усвои магнетизъм с много по-голяма неохота, но ще запази магнетизма си, след като се премахне; ставайки по този начин постоянен магнит.

106. Дълго време се предполагаше, че привличащата сила на магнетита или на кой да е друг магнит влияе върху желязото просто защото е желязо; а сега вече се знае, че това привличане е на един полюс от един магнит към други полюс от друг магнит. Във всички случаи, когато магнит се приближи до желязо или влезе в контакт с други магнетизируеми тела, като парчета желязо, железни стружки или пясък, съдържащ желязо, всички такива тела, независимо дали големи или малки, попадайки под влиянието на магнитен полюс, стават намагнитени; като онази тяхна част, която е най-близо, развива полярност обратна на тази на магнита; а отдалеченият край става полюс от същото име.

ЕКСП. 13. Ако няколко парчета желязна жица с една и съща дължина се провесят от магнитен полюс, те няма да висят успоредно една на друга; а долните им краища ще се разклонят един от друг, поради това, че всички те получават една и съща полярност по индукция, а горните им краища ще останат на място, заради силата на привличане на магнита.

ЕКСП. 14. Провесете две къси парчета желязна жица на две върви с еднаква дължина, завързани за края им. Ако сега южният полюс на един магнит се доближи отдолу на провесените жици, долните краища и на двете ще станат северни полюси, а горните им краища – южни полюси; и жиците ще се отдалечат една от друга. Разстоянието между тях ще се увеличи, ако магнитът се приближи по-близо до тях, достигайки определен лимит, тъй като привличането на долните им полюси ще надделее над взаимното им отблъскване, карайки ги да спрат да се раздалечават и да започнат да се приближават; а отблъскването в горните им краища ще се запази същото.

107. В миналото, изкуствените магнити винаги са се правели чрез индукция от по-силни магнити, направени преди новите; като оригиналният източник на тази сила са естествените магнити. Когато това бе случаят, беше важно да сме сигурни какви са най-ефикасните подредби и начини за прилагане на магнитите към железните тела, за да се комуникира в тях или да се развие в тях магнитната добродетел; и в следствие от това в старите трактати на тази наука подробно се описват всякакви сложи подредби и манипулации с тази цел. Наскоро, обаче, бяха открити други и далеч по-мощни средства за магнетизиране на парчета желязо или стомана, както ще се опише оттук насетне; така че всички онези стари методи до голяма степен вече не се използват. Индукцията на магнетизъм чрез гореописаните средства сега се използва само за намагнитване на игли и малки железни тела.

108. Може обаче да е полезно да се знае един добър процес за магнетизиране (или докосване, както е технически известно) чрез стоманени магнити. Тук ще бъде даден един от най-простите и най-добрите. Малка стоманена пръчка може да се намагнити като бъде провлачена през полюсите на магнит по следния начин; положете средата на пръчката върху един от полюсите и провлачете единия й край върху полюса няколко пъти; като посоката на това движение винаги трябва да бъде от средата към края. След това обърнете пръчката в ръката си и провлачете другата половина върху другия полюс по същия начин. Ако пръчката е дебела, процесът може да се изпълни с различните й страни. Краят, който е бил влачен над южния полюс на магнита сега ще възприеме северна полярност, а другият край – южна полярност.

109. Магнитът, който е бил използван за индуциране на магнетизъм, не губи нищо от собствената си сила в процеса, а вместо това често развива постоянно увеличение на силата си заради реакцията на полярностите, които е индуцирал върху своята собствена.

ЕКСП. 15. Това, че магнитът развива по-голяма сила, когато упражнява индуциращите си способности, може да се покаже, като от полюса на един пръчков магнит се провеси толкова желязо, колкото може да задържи. Ако сега една желязна пръчка се долепи до другия му полюс, ще стане ясно, че първият полюс е развил способност да задържа повече желязо от преди.

110. Когато подредбата на този експеримент е такава, че единия край на желязната пръчка е изложен на влиянието на един полюс на магнита, а другият й край е изложен на влиянието на другия полюс, ще се получи един вид двойна индукция, и ефектът ще бъде засилен.

ЕКСП. 16. Нека М, Фиг. 40, е сложно-съставен магнит-подкова, и А е желязна арматура, с такава дължина, че когато единия й край е долепен до единия полюс на магнита, другият край да бъде допрян до другия му полюс. В този случай и двата полюса на магнита ще въздействат, всеки индуциращ полярност противоположна на своята собствена в онзи край на арматурата, който попада под съответното влияние, както се посочва от буквите на картинката. Силата, с която арматурата се залепя, в следователно ще бъде много увеличена, защото ще има голямо привличане между всеки от полюсите на магнита и съответните краища на арматурата. Ако парче желязо се постави между северните полюси на два магнита, и двата му края ще станат южни, а северен полюс ще се образува в средата на парчето желязо.

111. Y-арматура. Тя се състои от парче меко желязо под формата на буквата Y. Ако едно от рамената на вилицата се долепи до северния полюс на магнит-подкова, както се вижда на Фиг. 41, долният край на арматурата, както и другото рамо на вилицата, развиват северна полярност, и ще поддържат теглото на малки парченца желязо. ds-41Ако и двете рамена на вилицата се долепят, по едно до всеки полюс на магнита, както е показано за пунктираната фигура на картинката, полярността на долния край незабавно изчезва. Това е понеже двата полюса индуцират противоположни полярности с еднакъв интензитет в екстремума на арматурата, които, разбира се, се неутрализират една друга. Ако рамената на вилицата се долепят до еднакви полюси от два отделни магнита, под влиянието на двата полюса ще се образува същата полярност в отдалечения край, и тя ще може да издържи по-голямо тегло, отколкото когато само едно рамо е допряно до единствен полюс.

ЕКСП. 17. Поставете северния полюс на пръчков магнит М (Фиг. 42) върху центъра на кръгла желязна плоча; магнитът ще индуцира южен полюс в желязото точно под себе си, и слаба северна полярност по целия периметър на кръглата плоча, така че тя ще може да издържа известно количество железни стружки, както е показано на картинката.

ЕКСП. 18. Ако желязна плоча се изреже във формата на звезда, както е на Фиг. 43, всеки връх ще развие по-силна северна полярност, отколкото обиколния ръб на кръглата плоча в последния експеримент, и ще е в състояние да повдигне няколко железни винта или пирона; буквите на картинката посочват позицията на полюсите.

ЕКСП. 19. Поставете северния полюс по средата на една желязна пръчка; и двата края на пръчката ще станат северни полюси, а средата – южен полюс, както е посочено от буквите на картинката (Фиг. 44), където М е магнит.

112. Фиг. 45 представлява верижното развиване на магнетизъм в няколко парчета желязо. Парчето а е поставено в близост или в контакт със северния полюс на магнит М, и самото то става временно магнетично, и е способно да индуцира магнетизъм във второ парче желязо b; това се повтаря при с, и тн, като всяко следващо парче желязо е по-слабо намагнитено. Същото нещо се случва с железните пирони, показани на Фиг. 43, висящи от върховете на звездата. Ако магнитът М се премахне от желязото а, магнетизмът на цялата верига изчезва. Това верижно развиване на магнетизъм се демонстрира много добре, ако полюсът на силен пръчков магнит се зарови в купчина малки железни тела, като винтчета, пирони, и др.

113. Не е лесно да се магнетизира пръчка, чиято дължина значително надвишава диаметъра й, по такъв начин, че двата полюса да се развият от двете й страни, а не в двата й края; защото противоположните полярности имат наклонността да се развиват колкото се може по-далече една от друга. Точките с най-голям интензитет по постоянния магнит, обаче, не се намират точно в краищата му, а на мъничко разстояние от тях.

114. Индуктивното действие на един магнит не се възпрепятства от никакво междинно немагнетизируемо тяло. Така, ако стъклена плоча се постави между магнита и парче желязо, желязото ще бъде също в такава степен повлияно, и ще бъде в същата степен привлечено, както би било при същата дистанция без стъкло между него и магнита.

115. Фрактура при магнитите. По много важни въпроси съществува близка аналогия между магнетизма и електричеството. Но в някои отношения това подобие напълно се проваля. Електричеството, независимо дали положително или отрицателно, може всъщност да се прехвърля от едно тяло на друго, така че едно тяло може да бъде заредено с излишък от електричество от кой да е вид. При магнетизма не е така. Всеки магнит притежава и двете полярности в равна степен, въпреки че всяка една може да е разсеяна по различни части от веществото му. Дълъг проводник, изложен на индукционното влияние на електрифицирано тяло, се сдобива с обратни електричества, които се развива в двата му края. Ако сега този проводник се раздели през средата, добиваме двете електричества поотделно; едната половина от проводника притежава излишък от положително, а другата – излишък от отрицателно електричество. Състоянието на магнита по отношение разпределянето на полярностите му сякаш е точно аналогично с това на проводника; северната полярност изглежда се събира в единия край от дължината му, а южната – в другия. Можем следователно естествено да очакваме, че счупвайки магнита наполовина, ще добием двете полярности поотделно, по една във всяка половина.

Но не това се случва; всяка половина незабавно става съвършен магнит. Оригиналният северен полюс остава северен, но другият екстремум на магнита, тоест, счупеният край, усвоява южен полюс. Същото се случва и с другата половина, в която се е намирал южният полюс, както е показано на Фиг. 46. ds-46Тези половини могат отново да се счупят, със същия резултат; и всъщност, на колкото и малки парченца да се раздели един магнит, всяко едно ще притежава северен и южен полюс.

ЕКСП. 20. Провесете парче желязо от единия полюс на магнит, и към този полюс поднесете противоположния полюс на друг магнит. Желязото веднага ще падне: полюсите, полюсите, когато са в контакт, наподобяват средната или неутралната част на магнита. Ако парчето желязо е толкова тежко, колкото полюсът най-много може да държи, то ще падне веднага щом започне приближаването на другия магнит към полюса, още преди полюсите да се докоснат.

[λ]

II. ЧРЕЗ ВЛИЯНИЕТО НА ЕЛЕКТРИЧЕН ПОТОК

 
116. Вече беше обяснено, когато стана дума за насочващата тенденция на магнита под въздействието на поток електричество, че магнетизирано тяло, свободно провесено във зоната на въздействие на такъв поток, има наклонността да застава под прав ъгъл към него. Също така е ясно, че ако кое да е магнетизируемо тяло се постави в тази позиция по отношение на електричен поток, то се сдобива с магнетизъм заради влиянието му. Този феномен е наречен електро-магнитна индукция. Контекстът на този раздел, заедно с досега изложения, оформят полето на електро-магнетизма.

117. Къса медна жица, свързваща полюсите на батерия, ще привлича железни стружки, както е показано на Фиг. 47. Ще се наблюдава, че линиите, образувани от стружките, нямат този наежен, разклоняващ се изглед, който имат при действието на стоманен магнит, ами се залепят равномерно по цялата обиколка на жицата; оформяйки кръговидни пръстени, частиците на които взаимно се свързват в наниз като малки магнитчета, с полюси, ориентирани напречно на жицата. Привличането също така е равносилно по всяка част от дължината на жицата: следователно тези напречни пръстени, имащи контакт помежду си, на глед представляват един сбит слой. Каквато и форма да има металът, провеждащ електричеството, стружките винаги ще се подредят в линии, обгръщайки го с пръстени под прав ъгъл на потока на електричеството. Разбира се, железните стружки ще паднат, когато потокът спре да протича; но асо се ползват стоманени стружки, тогава те ще останат закрепени, в следствие захващането на намагнитените частици една за друга.

ЕКСП. 21. Шивашка игла може да бъде намагнитена като се постави напречно на жицата под прав ъгъл. Ако се постави успоредно на жицата, тя се сдобива с много слаб поляритет по дължина на двете си страни, вместо в двата си края, и вероятно няма да го запази след отстраняван: много е трудно да се поддържа това напречно разпределение на магнетизма у магнитите, чиято дължина значително надвишава диаметърът им.

ЕКСП. 22. Поставете къса желязна пръчка или парче желязо под прав ъгъл спрямо жицата, провеждаща потока. Когато се доближи деликатна магнитна игла до екстремумите, ще се види, че те притежават осезаем поляритет; който, обаче, те ще загубят, когато се премахне влиянието на потока.

118. Въпреки че връзката между потока и посоката на полярността, която индуцира, е фиксирана и предопределена, все пак е много трудно да се изрази. Индуциращото действието на потока следва същия закон, който вече видяхме, че определя задвижващото влияние на потока, когато в близост се постави магнитен полюс. Виж параграф 79.

119. Следният начин за запомняне това правило наизуст може би е най-добрия от всичките. Първо, по-естествено е да насочим вниманието си върху потока на положителното, вместо върху потока на отрицателното електричество. Второ, във вертикална жица, спускащия се поток ще ни хрумне по-лесно, отколкото изкачващия се; или, ако си представим как ние самите се носим по потока, по-естествено ще е си се представим носени с краката напред; но ако, напротив, предположим че се намираме в покой, ние би трябвало да си представим как потокът преминава от главата към краката ни. Лицето ни, разбира се, ще бъде обърнато към тялото, което трябва да се магнетизира; би трябвало да се концентрираме върху северния полюс преди южния; и върху дясната си ръка преди лявата. Като комбинираме тези условия, тогава, винаги можем да си спомним, че ако си представим себе си, лежащи в посоката на потока, то движението на положителното електричество, протичащо от главата към краката ни, като пръчката за намагнитване е пред очите ни, северният полюс на тази пръчка винаги ще бъде от страната на дясната ни ръка. Ако някое от тези условия се обърне, резултатът също се обръща.

120. Спирала на поставка. Магнетизиращата сила ще бъде много увеличена, ако жицата се завие подобно на тирбушон, така че да оформи кух цилиндър, в който да може да се вкара тялото за магнетизиране. Такова намотаване е наречено Спирала; и е изобразено на d, Фиг. 48, поставена на стойка.

121. При употребата на намотката, следното правило ще определи на кой екстремум се намира северният полюс. Ако намотката се постави пред наблюдателя, с един от краищата си към него, и ако потокът електричество, в своето протичане от положителния до отрицателния полюс на батерията, обикаля по намотката в посока като тази на стрелките на часовник или резбата на обикновен винт; тогава южният полюс ще бъде към наблюдателя, а северният – от далечната страна. Ако потокът обикаля в обратната посока, полюсите ще са обърнати. Или формулата може да се констатира така: южният полюс винаги се открива в онзи край на спиралата, където положителния поток протича по посока стрелките на часовник.

122. Така, на Фиг. 48, потокът протича от чашката С, нагоре по жицата а, към намотката; и после отново надолу по жицата, до чашката Z, създавайки северна полярност при N, и южна полярност при S. Това правило строго се извежда от правилото, дадено в параграф 119 за намиране посоката на поляритета, индуциран от протичащ поток в изправена жица.

ЕКСП. 23. Поставете пръчка меко желязо в намотката, и я свържете с батерията през двете чашки, монтирани на стойката. Тогава ще стане ясно, че двата края на пръчката са станали силно магнитни, както ще се види, ако към тях се поднесе ключ или друго парче желязо. Когато една от жиците, комуникиращи с батерията, се раздели, магнитната сила на желязната пръчка незабавно ще се унищожи, и ключът ще падне. Ако железни стружки или малки пирони се поднесат към единия от краищата на желязото, те ще залепват и после ще падат, в съответствие с възстановяването или прекъсването на връзката с батерията.

ЕКСП. 24. Ако две пръчки от меко желязо се вкарат в спиралата, в противоположните й краища, по такъв начин, че краищата им да са в контакт в средата на спиралата, те ще бъдат захванати заедно от голяма сила.

ЕКСП. 25. Когато намотката е свързана с батерията и в нея е поставена желязна пръчка, доближете магнитна игла близо до краищата на пръчката, последователно. Ще стане ясно, че единият от краищата има северна полярност, а другият – южна полярност, и те ще привличат и отблъскват полюсите на иглата съответно.

ЕКСП. 26.Сложете стоманена пръчка, вместо желязна, в спиралата. Тя ще развие полярност някак по-неохотно, но полярността ще продължи след като връзката с батерията се прекъсне, и след като се махне от спиралата; и така ще бъде направен един постоянен магнит. Всякакви малки пръчки или парчета стомана, игли и тн, отговарят на този експеримент.

ЕКСП. 27. Пръчки желязо или стомана, поднесени в близост до външната страна на спиралата, няма да развият никакъв значителен магнетизъм. Желязна тръба няма да стане осезателно магнитна, ако се пусне да протича поток по спирала, сложена вътре в нея, въпреки че, когато желязна тръба е обгърната от по-голяма спирала, тръбата ще стане силно магнитна.

ЕКСП. 28.Ако игла или малко парче стомана, предварително намагнитено, се постави вътре в спиралата, в такава посока че северният му полюс да е при южния полюс на спиралата, както е описано от горното правило, полярността на иглата или парчето стомана ще бъде унищожена, и може би ще му бъде придадена нова и обратно полярност.

ЕКСП. 29. Ако малка магнитна игла се провеси на връв в близост до спиралата, взаимодействието помежду им ще накара иглата да навлезе в спиралата, като северният й полюс ще навлезе в южния край, или южният й полюс – в северния край. Когато иглата достигне средата, северният й полюс ще се намира в този край на намотката, който проявява северна полярност. Ако магнитът се постави в намотката в обратната посока, като северният му полюс навлиза в северния край, той ще бъде отблъснат, след което ще се завърти извън спиралата, ще се върне и ще навлезе с другия си полюс. Този ефект ще се случи, освен ако електро-магнитната сила на намотката е достатъчна, за да обърне полюсите. Когато иглата е навлязла с полюсите си така, че да отговарят на онези на спиралата, действието на спиралата ще се опитва да запази иглата в центъра на дължината си, въпреки че няма да е по централната й ос.

ЕКСП. 30. Поставете спиралата вертикално, както и малка пръчка от желязо или стомана в нея. Ако сега бъде свързана с батерията, ще може да се повдигне от масата без пръчката да изпадне от нея: наклонността на спиралата да държи пръчката в себе си надделява над гравитацията й.

ЕКСП. 31. Силата на спиралата да индуцира магнетизъм може да се покаже, като се държи вертикално, както в последния експеримент, докато потокът протича през нея. Малка стоманена пръчка, която просто е оставена да падне през спиралата, ще се сдобие със значителен магнетизъм.

123. Плоска спирала. Фиг. 49 представлява медна лента, навита в спирала. Този инструмент е описан тук, защото притежава значителна магнитна сила, въпреки че основната му употреба няма да се спомене, докато не започнем да говорим за индукционното действие на електрическите потоци, в глава III., раздел 1. Медната лента може да бъде 2.5 см широка и 30 м дълга, може да се състои от отрязани от меден лист лентички, запоени заедно. След това се намотава заедно с тънки памучни ленти, навива се върху себе си, като основната пружина на часовник. Две чаши се запояват за краищата на лентата; вътрешният край, за удобство, е изнесен от центъра, като минава под спиралата до външната й страна, като се внимава да се подсигури изолираността му от останалите намотки. Цялото може здраво да се циментира, по желание, с разтвор на шеллак в алкохол. Когато спиралата е свързана с батерията, двете й лица ще проявяват силна полярност: накланяща се игла, поставена на кое да е място по повърхността й или в близост до нея, винаги ще накланя един от полюсите към центъра й, както се вижда на Фиг. 49, където накланяща се игла N S е поставена върху спиралата. Когато потокът от батерията се обърне, другият полюс на иглата ще се обърне към центъра й. Ако спиралата се постави във вертикална позиция, може да се използва хоризонтална магнитна игла със същия резултат. Когато се поднесе към едната страна на намотката, ще се види, че постоянно насочва северния си полюс към центъра; когато е от другата страна – южния си полюс. Когато накланящата се или хоризонталната игла се приложат към външната страна, като осите им на движение са в същата равнина, в която е спиралата, никой от полюсите няма да се насочи към центъра й, но магнитът ще се ориентира под прав ъгъл към равнината на спиралата.

ЕКСП. 32. Магнетизиращата сила на спиралата може да се покаже като се свърже с батерията, и като се постави желязна или стоманена пръчка в централния отвор или върху него в посоката на радиуса, тогава желязото временно ще стане магнитно, а стоманата – з постоянно. Ако пръчката, когато е полегнала върху намотката, пресича централния отвор, и двата края ще станат еднакъв полюс, а частта над центъра ще стане пол с противоположна деноминация.

124. Ако спиралата е със значителен диаметър, тя ще упражнява слаба магнетизираща сила от външната си страна, и къса пръчка от меко желязо, поставена близо до нея, ще развие способността да задържа малко железни стружки; полярността на пръчката ще бъде в обратната посока на онази, която ще развие, ако се постави вътре. Влиянието на Земята при индуцирането на магнетизъм в желязото не бива да се пренебрегва; то може да се забележи, когато преминаването на потока през намотката кара повече или по-малко стружки да се задържат на желязото, а може и да се избегне, като спиралата се постави във вертикална позиция с ос на изток-запад, като пръчката също е на изток-запад.

125. Когато спиралата е под формата на пръстен, с голям централен отвор, ще стане ясно, че магнетизмът, придаден на пръчка, поставена в центъра, ще е някак си по-малък, отколкото ако е поставена близо до страната, въпреки че ще бъде много по-голям от онзи, придаван от външната страна.

126. Магнитен кръг. Това е спирална намотка от жица, показана на R на Фиг. 50, около 5 см в диаметър, като краищата а и b на жицата са оставени свободни, за да могат да се поставят в чашките на батерията. Ако две полу-кръгови арматури от 2 см дебело желязо, снабдено с дръжки, частично се прокарат през пръстена, както се вижда на картинката, те ще залепнат едно за друго толкова силно, че ще издържат тежина от 25 кг или повече, когато потокът дори от малка батерия се проведе през намотката. Привличащата сила, проявена от арматурите, когато са в близост една до друга, но не и в действителен контакт, и сравнително много слаба.

127. Ако се ползват пръстен и арматури с по-голям размер, както е на Фиг. 51, където А А са арматурите, а С е намотката, ще е нужна голяма сила, за да се разделят. Дръжките са захванати за арматурите с топчести стави, за да няма възможност да се усукват или извиват с неправилно дърпане. Индукцията на магнетизма в тези арматури чрез поток от термо-електрична батерия вече бе споменато в параграф 56.

128. Ако намотката, докато провежда потока, се хвърли в купчина железни пирони, голямо количество от тях ще залепнат за нея. Желязна пръчка, прекарана през него, ще развие силен магнетизъм. Ако протичането на потока през намотката се спре, докато арматурите са залепени една за друга, както е показано на Фиг. 50 и 51, те ще продължат да бъдат здраво хванати; но ако веднъж се разделят, повече няма да се слепят.

129. Двойната спирала на Пейдж (Page). Този инструмент се състои от две спирали, поставени една до друга, в които могат да се вкарат рамената на две U-арматури, които могат да се снабдят с дръжки, така че да може раменете им да влязат в контакт в центъра. Много голяма сила ще е нужна, за да се разделят, когато електрическата верига се завърши през спиралите. Привличащата сила, която проявяват арматурите, когато раменете им се срещнат в центъра на спиралите, е много по-голяма, отколкото когато някое от рамената стърчи отвъд намотките. Също така силата е по-голяма при късите арматури, отколкото при дългите.

130. Пръстенът на Де Ла Рив (De La Rive). Намотка от жица, докато прокарва електрическия поток, е не само в състояние да комуникира магнетизъм на желязо или стомана, поставени в нея, но и тя самата притежава магнитна полярност. Този факт може да бъде показан чрез апарат, изобразен на следната картинка. Единия край на жицата, оформяща намотката С, е запоена за много малка медна плоча с, а другият е запоен за подобна цинкова плоча. Тези плочи са захванати за малко парче дърво, за да бъдат разделени, и са поставени в малка стъклена чаша D. За да се задейства инструмента, достатъчно количество вода, окислена с няколко капки сярна или азотна киселина, се излива в стъклената чаша, за да залее плочите, и целият апарат плава във воден басейн. Ще се види, че намотката има наклонността да ориентира оста си спрямо север-юг; полярността й е в същата посока, която ще се очаква у една желязна пръчка, ако беше поставена в нея. Стрелата посочва пътя на галваничния поток в намотката, от медта до цинка.

ЕКСП. 33. Вземете пръчков магнит М, и го дръжте хоризонтално, поднесете северния му полюс към южния полюс на пръстена. Пръстенът ще се придвижи към магнита, и ще се наниже на него, докато не достигне средата му, където ще остане в състояние на покой; той ще се връща в тази позиция, ако бъде бутнат към някой от полюсите и после оставен на свободно движение. Сега, държейки желязото в тази позиция, оттеглете магнита, и отново го прекарайте наполовина през намотката, но с обърнати полюси. Пръстенът, когато е оставен на свобода, освен ако не бъде поставен точно на центъра, ще се премести към полюса, който е най-близо; и ще продължи да се изнизва, докато не слезе от магнита, после ще се завърти и ще поднесе другото си лице. То след това ще бъде привлечено и ще се наниже върху полюса отново, докато не се спре в уравновесено положение в средата на магнита.

131. Електро-магнити. Пръчки желязо, намотани с изолирана жица, така че да се обгърнат с непрекъсната спирала, са наречени Електро-магнити. По време на протичането на електрически поток по жицата, те проявяват забележителна магнитна сила, действително много по-голяма от тази на стоманените магнити със същия размер. Те обикновено се правят във форма на U, както е показано на Фиг. 53, като пръчката е от 15 до 45 см дълга, преди да бъде огъната. Тези инструменти, когато се свържат с цилиндрична батерия от среден размер, ще поддържат от няколко килограма до 25 или 50 кг. Поток от термо-електричната батерия (Фиг. 15), когато се подаде по жиците на електро-магнит, индуцира значителен заряд магнетизъм.

132. Проф. Хенри (Henry), от Академията в Албани (Albany, град югозападна Джорджия, бел.прев), изглежда е първият, който конструира електромагнити с голяма повдигаща сила. В един случай, той използвал арматура от меко желязо, 5 см. кв. и 50 см дълга, огъната като подкова; тежината й била 10 кг. Била намотана със 165 м медна жица за звънци, не една цяла дължина, а на 9 отделни намотки от по 18 м всяка, и всяка заемаща по около 5 см от арматурата и намотана по няколко пъти напред и назад около себе си. По този начин различните намотки можели да се комбинират по няколко начина; така, ако вторият край на първата жица се запои за първия край на втората, и тн за цялата серия, цялото ще образува една намотка от 165 метра. А могат и да се обединят така, че да образуват двойна намотка от 80 м, или една тройна от около 55 м, и тн. Използвала се малка батерия, състояща се от два концентрични медни цилиндъра, с цинков цилиндър между тях. Батерията се нуждаела само от 230 мл разтворена киселина за заряда си, а повърхността на цинка, изложена на киселината, била едва 3 кв. см. Когато коя да е дължина от жицата била запоена за тази батерия, магнетизмът бил тъкмо достатъчен, за да се поддържа арматурата, която тежала 3 кг. Когато първите краища на всичките девет дължини били запоени за цинковия цилиндър, а вторите краища за медния цилиндър, така че потокът да протича в девет канала по 18 м всеки, магнитът поддържал изключителната тежест 294 кг. С по-голяма батерия поддържал дори 340 кг. Всеки полюс, поотделно, можел да повдигне само около 2.5 до 3 кг. При обединяване краищата на жиците, така че да се образува цяла дължина 165 м, повишението в килограмите било само 65 кг. След това конструирал друг електро-магнит с подобен строеж, който бил намотан с 26 дължини медна жица, покрита с памучна плетка, като средната дължина на жицата била 221 м. С батерия 4.44 кв. м този магнит поддържал 935 кг, или почти тон. Оттогава са правени и други магнити с повдигаща сила 1359 кг.

133. Фиг. 54 представлява електро-магнит, монтиран на стойка с целта да поддържа големи тежести. Полу-окръжна арматура А е адаптирана да пасва на полюсите му, понеже тази форма придава най-голямата повдигаща сила. Ще се види, че ако желязото на магнита е меко и чисто, магнитната му сила незабавно ще бъде комуникирана и загубена в съответствие със затварянето и прекъсването на връзката с веригата. Ако, обаче, арматурата е приложена при полюсите, и протичането на потока се спре докато е залепена, тя ще продължи да бъде залепнала с дни и седмици или месеци с голяма сила, дотолкова, че да може да носи една трета или една втора от тежестта, която може да носи, докато потокът протича безспирно. Но ако пазителят веднъж се премахне, почти целият магнетизъм ще изчезне, и магнитът, ако е от добро желязо, няма да може да повдигне дори 30 грама. полярността на магнита ще бъде обърната, разбира се, ако се промени посоката на протичане на потока.

ЕКСП. 34. Малък електро-магнит ще поддържа голямо тегло железни пирони или стружки около полюсите си, които ще паднат, ако протичането на потока спре. Направен е много малък електромагнит, който може да повдигне 470 пъти собственото си тегло.

134. Един електро-магнит, както стоманения магнит, упражнява притегателната си сила през поставени прегради; и феноменът е най-поразителен с гореспоменатия електро-магнит заради голямата му сила. Така, той често ще е в състояние да повдигне арматурата си през стъклена преграда; а когато само няколко дебелини хартия са преградата, ще може да поддържа значително количество допълнителна тежест.

135. Електро-магнит, с три полюса. Той се състои от желязна пръчка, намотана с жица, която е в една посока на половината дължина на пръчката, след което посоката й се обръща и е намотана в другата посока. Ефектът от тази конструкция е, че когато се изгради връзката с батерията, чрез месингови чашки на поставката, двата края на пръчката, с и d, Фиг. 55, стават еднакви полюси, а средата усвоява противоположния на двата еднакви полюса в краищата. Когато се обърне посоката на потока, всички полюси ще бъдат обърнати. Подреждането на полюсите може да се покаже като се прокара магнитна игла по дължината на пръчката, или чрез кабърчета, голяма част от които ще полепнат по краищата и по средата.

136. Комуникиране на магнетизъм към стомана с електромагнит. Интересно е как голямата сила, която има електромагнита, го прави толкова пригоден за индуциране на магнетизъм в стоманата; затова е много удобен за зареждане на постоянни магнити. Къса стоманена пръчка, ако бъде приложена като арматура към полюсите на електро-магнит с U-форма, ще стане силно магнита, като краят й, който е бил в контакт със северния полюс, ще се сдобие, разбира се, с южна полярност. По-дълга пръчка може да се зареди, като се приложи същия принцип, описан в параграф 108.

137. Арматури с U-форма най-лесно се магнетизират като се провлачат от сгъвката в посока рамената по полюсите на електро-магнит с U-форма по такъв начин, че двете половини на U-арматурата да преминат в едно и също време върху полюсите, към които са приложени. Това трябва да се повтори няколко пъти, като не се забравя, че винаги трябва провлачването да е в една и съща посока. Тогава, ако има значителна дебелина, обърнете я в ръката и повторете същия процес с обратното й лице, като прилагате всяка половина към същия полюс като преди. Разбира се, резултатът ще бъде същия, ако стоманената пръчка е неподвижна, а полюсите на електро-магнита се провлачат над нея в правилната посока, тоест, в обратната посока на стрелата от Фиг. 56.

138. Ако искате да премахнете магнетизма на стоманен магнит с U-форма, нужно е просто да обърнете описания процес; тоест, като положите единия полюс на електро-магнита на всеки от полюсите му, да провлачите електро-магнита отгоре му, в посока от рамената към сгъвката, в посока на стрелата от Фиг. 56. По този начин, един стоманен магнит може до такава степен да се разреди, че след това да не е в състояние да повдигне повече от няколко железни стружки. Пръчков магнит също може в голяма степен да бъде лишен от магнетизма си, като над него се провлачи северния полюс на електро-магнит, в посока от южния му полюс към средата, след което електро-магнитът трябва да се вдигне право нагоре; ако тогава южният му полюс се провлачи по същия начин над другия край на стоманената пръчка, ще стане ясно, че е изгубила по-голямата част от магнетизма си. Ако е нужно, този процес може да се повтори няколко пъти. Още по-ефективен начин е да се използват два електро-магнита; приложете северния полюс на единия на края на стоманената пръчка, и южния полюс на другия към другия й край, и провлачете електро-магнитите по стоманената пръчка, докато не се срещнат по средата; след това ги вдигнете право нагоре. Ако стоманената пръчка, на която трябва да се премахне магнетизма, е с малък размер, в горния процес може вместо електро-магнити да се използват стоманени магнити, въпреки че ще има по-малък ефект.

[ТаМаРа БлъгхАра]