Эрстеду известно было из литературы, что сильные электрические искры, как и молния, могут намагнитить стальные иглы, размагнитить магнитные стрелки и изменить их полярность. Он вновь читал и перечитывал:
Ганс Эрстед (1777—1851)
«...Корабль «Квин» в июле 1681 года в грозовую погоду подходил к мысу Код. Один из ударов молнии попал в корабль и причинил ему значительные повреждения. Когда наступила ночь и стали сверять курс корабля по положению звезд и указаниям корабельных компасов, обнаружился странный факт: из трех компасов два показывали на юг, а не на север. Третий компас почему-то указывал на запад». «...Один купец поместил в углу своей конторы в Уэкфильде большой ящик, наполненный ножами, вилками и другими предметами, сделанными из железа и стали. Ящик этот был приготовлен для отсылки в колонию. И вот однажды в июне 1731 года разыгралась сильная гроза. Молния проникла в контору купца, разбила ящик и разбросала все находившиеся в нем вещи. Вилки и ножи, из которых многие были заметно оплавлены, сделались сильно намагниченными».
Описания подобных происшествий Эрстед заносил в свою «Тетрадь фактов».
Один из ученых объяснял эти факты действием земного магнетизма, проявляющегося особенно сильно при электрических сотрясениях. Некоторые ученые, в противовес старым воззрениям Джильберта, находили сходство электричества и магнетизма в том, что одноименные электрические заряды, как и одноименные магниты, дают один и тот же результат—отталкивание, а разноименные — притяжение. И поэтому якобы можно судить о связи электрических и магнитных явлений. Эрстеду эти соображения казались мало убедительными. Зимой 1819/20 года во время очередной лекции Эрстед показывал студентам различные опыты с помощью вольтова столба. На демонстрационном столе лежал морской компас. Эрстед составил гальваническую цепь, намереваясь накалить гальваническим электричеством платиновую проволоку. Один из длинных проводов от батареи свисал на пол, а другой лежал на столе. Когда Эрстед замкнул цепь, проволока начала раскаляться, и, боясь как бы она не сгорела, Эрстед вскоре разомкнул цепь. Он только собирался произвести следующий опыт, но был остановлен одним из студентов:
— Скажите, профессор, почему в момент, когда вы замкнули цепь, магнитная стрелка отклонилась в сторону?
— Не понимаю, о чем Вы говорите, — сказал Эрстед.
— Я видел, учитель, как внезапно отклонилась в сторону магнитная стрелка в момент, когда Вы замкнули цепь нашего элемента...
Схема опыта Эрстеда.
— Вы уверены в том, что это Вам не показалось? — спросил Эрстед.
— Я готов утверждать это даже на дыбе или костре!
— Вот как... — сказал Эрстед и стал внимательно осматривать препараторный стол.
Он обратил внимание на то, что один из проводов, образуя петлю, лежал на стеклянной крышке компаса почти параллельно магнитной стрелке.
— Если магнитная стрелка, как Вы Заметили, действительно отклонилась в сторону, то единственной причиной этого может быть перемещение по проводу электрической жидкости. Я повторю опыт, ничего не двигая и не изменяя. Следите за стрелкой! — сказал Эрстед, заметно волнуясь.
В то мгновение, когда Эрстед замкнул цепь, стрелка компаса отклонилась на значительный угол от первоначального положения.
— Отклонилась! — воскликнул студент, ранее заметивший это странное явление.
— Правда ли?—изумился Эрстед.
Ему трудно было поверить, что так внезапно нашлось простое и ясное доказательство справедливости его предположений. Он так много лет ждал этой минуты!
Приподняв компас, профессор подвел под него провод. Когда замкнули цепь, обнаружилось новое явление: стрелка отклонилась, но уже в обратную сторону. — Обратите внимание,—говорил увлеченный Эрстед.
Отклонение стрелки в ту или другую сторону зависит от того, как располагается провод — над компасом или под ним. Следует теперь повторить опыт так, чтобы провод не изменял своего положения оносительно стрелки, но зато изменялось бы направление движения электричества.
С этой целью Эрстед поменял местами концы проводов, соединенных с полюсами батареи. При этом опыт дал новые результаты: северный конец стрелки поворачивался теперь не влево, а вправо.
Отпустив студентов, профессор много раз повторил опыт, тщательно записывая результаты.
Эрстед тогда еще не знал, что вовсе необязательно иметь для опытов сильную гальваническую батарею и притом непременно накаливать чуть не докрасна проволоку, действующую на стрелку компаса. Позднее он убедился в том, что да;же одной пары пластинок в столбе Вольта достаточно для отклонения магнитной стрелки.
21 июля 1820 года вышла в свет небольшая книга Эрстеда «Опыты, касающиеся действия электрического конфликта на магнитную стрелку». «Электрическим конфликтом» Эрстед называл движение электричества.
Свои наблюдения он изложил таким образом:
«Гальваническое электричество, идущее с севера на юг над свободно подвешенной магнитной иглой, отклоняет ее северный конец к востоку, а проходя в том же направлении под иглою, отклоняет его на запад».
— Это был самый счастливый день моей жизни!—неоднократно говорил Эрстед, рассказывая о своем открытии.
Однако сам Эрстед не сумел дать исчерпывающего объяснения обнаруженному взаимодействию провода с током и магнитной стрелки.
И никто не сумел так ясно и глубоко раскрыть смысл опытов Эрстеда, устанавливающих связь между электричеством и магнетизмом, как это сделал вскоре великий французский физик Андре Aмпеp.
Батарея лейденских банок дает очень сильный электрический разряд, так как одновременно разряжаются все банки.
Винклер назвал разрядником. Затем он соединил металлическими проволоками стержни трех банок и наэлектризовал их все сразу. От этой первой в истории электрической батареи Винклер получил такие искры, которые можно было видеть и слышать на расстоянии двухсот шагов.
Рихман был изумлен описанными опытами.
«Электричество — сия внезапно выросшая таинственная сила — произведет переворот!»
Какой переворот и в чем именно, профессор точно не представлял себе, но он чувствовал, что человечество столкнулось с могучей силой природы.
Обо всем этом Рихман рассказал своему другу Михаиле Васильевичу Ломоносову, который, так же как и Рихман, заинтересовался усилительной банкой. Ломоносов обещзл Рихману раздобыть нужные средства.
* *
Банка Клейста и Мушенбрека, названная, по предложению Нолле, лейденской банкой (по месту ее первого изобретения), в продолжение короткого времени была ещё более усовершенствована.
Для разрядки лейденской банки нужно с помощью разрядника соединить (закоротить) внешнюю и внутреннюю обкладки банки.
Данцигский профессор Даниэль Гралат первый заменил медицинские склянки банками большей величины. Вместо гвоздя Гралат стал применять железный стержень с шариком на конце. Тем временем группа английских ученых производила множество опытов, чтобы определить скорость передачи электричества. Для этого между стержнем банки и наружной стеклянной частью составлялась очень длинная цепь (до двух миль), в которой на определенных расстояниях были расставлены люди, а между ними проводники опускались в реку Темзу и разные грунты. Измерить скорость перемещения заряда так и не удалось, так как все люди, стоявшие в цепи, ощущали электрический удар одновременно. Но зато руководителю этих опытов Уатсону вместе с лондонским врачом Бёвисом удалось еще более усовершенствовать лейденскую банку и привести ее к очень удобному виду.
Это произошло так. Уатсон заметил, что удар лейденской банки ощущается тем сильнее, чем в большем числе точек прикасаются к ее наружной поверхности. Это навело Бевиса на мысль обкладывать наружную поверхность банки сначала тонкими свинцовыми пластинками, а затем оклеивать листами станиоля (оловянной фольгой).
Дальнейшие опыты показали, что род проводящего вещества, которым наполняли банку, не имеет влияния на ее действие. Например, Бевис наполнял банку не водой, а дробью и получал такое же сильное действие. Потом Уатсоп предложил заменить и жидкость внутренней станиолевой обкладкой. Таким образом, лейденская банка приняла свой окончательный вид. Одновременно Бевис доказал, что если обыкновенный стеклянный лист обложить с двух сторон свинцовыми или станиолевыми пластинками, то и такая плоская «банка», позднее названная конденсатором, будет действовать подобно цилиндрической.
Петербургские научные круги были глубоко заинтересованы сообщением Рихмана о новейших исследованиях в области элекрических явлений. Но понадобилось еще несколько лет, прежде чем администрация Петербургской Академии наук отпустила небольшую сумму на опыты. Тогда только профессор Рихман поручил своему помощнику, граверу Ивану Соколову, изготовить несколько лейденских банок.
