Из работы А. Ампера «...Относительно действий электрических токов»

§ 1. О взаимодействии двух электрических токов

...Одна из проволок была неподвижной, а другая, подвешенная на остриях и снабженная для увеличения подвижности противовесом, могла приближаться и удаляться от первой, оставаясь ей параллельной. Я наблюдал тогда при одновременном пропускании тока через каждую из проволок, что они притягивались друг к другу, когда оба тока были одинаково направлены, и отталкивались друг от друга, когда направление токов было взаимно противоположным.

Но эти притяжения и отталкивания электрических токов существенно отличаются от тех, которые вызываются электричеством в состоянии покоя. Во-первых, они прекращаются, как и процесс химического разложения, в тот момент, когда размыкается проводящий контур. Во-вторых, при обычных электрических притяжениях и отталкиваниях разноименные электричества притягиваются, а одноименные отталкиваются. В случае же электрических токов, как раз наоборот, притяжение наблюдается, когда две проводящие проволоки расположены параллельно таким образом, что одноименные концы находятся с одной стороны и очень близко один возле другого, а отталкивание - когда в параллельных проводниках токи имеют взаимно противоположные направления, так что одноименные концы находятся на возможно большем расстояния один от другого. В-третьих, когда имеющееся притяжение достаточно сильно, чтобы привести в соприкосновение подвижный проводник с неподвижным проводником, они остаются притянутыми друг к другу, как два магнита, а не разделяются тотчас же, подобно двум соприкоснувшимся вследствие взаимного притяжения разноименно наэлектризованным - одно положительно, другое отрицательно - проводящим телам. Наконец, - и по-видимому это последнее обстоятельство зависит от той же причины, что и предыдущие,- два электрических тока притягиваются и отталкиваются в пустоте так же, как и в воздухе, что опять противоречит тому, что наблюдается при взаимодействии двух проводников, наэлектризованных обычным образом. Здесь не идет речь о том, чтобы объяснить эти новые явления.

Притяжения и отталкивания (двух параллельных токов, смотря по тому, как они направлены, одинаково или противоположно, являются фактами, полученными из эксперимента, который легко может быть повторен. Чтобы избежать во время этого опыта колебаний подвижного проводника, вызываемых легким движением воздуха, прибор необходимо поместить под стекло, пропустив через подставку участки проводника, ведущие к концам вольтова столба. Наиболее удобным является следующее расположение проводников: один из них закрепляется горизонтально на двух опорах, другой подвешивается при помощи двух металлических проволок, составляющих с ним одно целое, к стеклянной оси, расположенной выше первого проводника и опирающейся очень тонкими стальными остриями на две другие металлические опоры. К остриям припаяны упомянутые выше две металлические проволоки, так что электрическое соединение устанавливается через опоры при помощи этих остриев...

Оба проводника расположены, таким образом, взаимно параллельно, один возле другого и в одной горизонтальной плоскости. Один из них может совершать колебания вокруг горизонтальной линии, проходящей через концы стальных остриев, и в этом своем движении он остается параллельным неподвижному проводнику.

Над серединой стеклянной оси установлен противовес, который увеличивает подвижность колеблющейся части прибора, повысив ее центр тяжести. Сперва я думал, что электрический ток должен быть установлен в каждом из проводников с помощью отдельного вольтова столба, но это не обязательно. Достаточно, если оба проводника являются частями одного и того же контура, так как электрический ток существует в нем повсюду с одинаковой интенсивностью. Из этого наблюдения следует, что в рассматриваемых явлениях не играют никакой роли электрические напряжения концов столба, ибо в остальном контуре напряжение, конечно, отсутствует. Это подтверждается еще и тем, что на большом расстоянии от вольтова столба можно заставить отклоняться магнитную стрелку при помощи очень длинного проводника, середина коего огибает стрелку сверху и снизу в направлении магнитного меридиана. Этот опыт был мне указан знаменитым ученым, которому физико-математические науки особенно обязаны великим прогрессом, достигнутым в наши дни. Опыт удался полностью.

Обозначим через А и В концы неподвижного проводника, через С - конец подвижного проводника, близкий к А, и через D - конец того же проводника, близкий к В. Если один конец столба соединить с А, затем соединить В с С, a D присоединить к другому концу столба, то ясно, что электрический ток в обоих проводниках будет одного направления, и мы увидим, что проводники притягиваются. Если же, наоборот, В соединить с D, а С - с другим концом столба, токи в обоих проводниках будут взаимно-противоположного направления, и проводники будут отталкиваться.

Так как притяжения и отталкивания электрических токов происходят во всех точках контура, то понятно, что одним неподвижным проводником можно притягивать и отталкивать сколько угодно других проводников, и изменять направление скольких угодно магнитных стрелок. Я намерен устроить прибор с одним неподвижным и двумя подвижными проводниками, так чтобы либо оба проводника одновременно притягивались или отталкивались, либо один притягивался, а другой в то же время отталкивался в зависимости от способа соединения их друг с другом.

Ввиду успеха опыта, указанного мне маркизом де Лапласом, можно было бы, взяв столько проводников и магнитных стрелок, сколько имеется букв, и помещая каждую букву на отдельной стрелке, устроить своего рода телеграф с помощью одного вольтова столба, расположенного вдали от стрелок. Соединяя поочередно концы столба с концами соответствующих проводников, можно было бы лицу, которое наблюдало бы за буквами на стрелках, передавать сведения со всеми подробностями и через какие угодно препятствия. Если установить со стороны столба клавиатуру с буквами и производить соединения нажатием клавиш, то этот способ сообщения мог бы применяться достаточно просто и не требовал бы больше времени, чем необходимо для нажатия клавиш на одной стороне и чтения каждой буквы на другой*.

Вместо того, чтобы давать подвижному проводнику перемещаться параллельно неподвижному, можно дать ему возможность лишь вращаться в плоскости, параллельной неподвижному проводнику вокруг общего перпендикуляра, проходящего через середины обоих проводников. Тогда, как следует из установленного выше закона притяжения и отталкивания электрических токов, будет происходить одновременное притяжение или отталкивание каждой половины обоих проводников, в зависимости от того, будут ли токи направлены в одну сторону или взаимно противоположно. Подвижный проводник будет при этом поворачиваться до тех пор, пока не станет параллельным неподвижному, так что токи в обоих проводниках будут одинаково направлены...

* После редактирования настоящего труда я узнал от г. Араго, что подобный телеграф был уже предложен г Земмерингом, с той лишь разницей, что вместо отклонения магнитной стрелки, тогда еще неизвестного, автор предлагал наблюдать разложение воды в стольких сосудах, сколько имеется букв - Прим авт.

§ 3. О взаимодействии между электрическим проводником и магнитом

Это взаимодействие, открытое г. Эрстедом, привело меня к открытию взаимодействия двух электрических токов друг на друга, действия земного шара на ток и к установлению того, что все те свойства, какие мы обнаруживаем у магнитов, вызываются распределением электричества вдоль замкнутых кривых, перпендикулярных к оси каждого магнита. Это распределение подобно тому, какое имеет место в проводнике электрического тока...

Я начал свое рассуждение, когда хотел найти причины новых явлений, открытых г. Эрстедом, с того, что порядок, в котором были открыты два явления, не имеет никакого значения для вывода аналогий, наблюдаемых в этих явлениях. Мы могли бы предположить, что, прежде чем узнали о способности магнитной стрелки принимать постоянное направление с юга на север, было известно ее свойство быть приводимой электрическим током в положение, перпендикулярное к этому току, таким образом, что южный полюс стрелки относится влево от тока. Лишь затем будто бы открыли ее свойство постоянно поворачивать к северу тот из своих концов, который относился влево от тока. Для того, кто хотел бы дать объяснение постоянному направлению стрелки с юга на север, разве не показалась бы самой простой мысль, которая непосредственно должна у него возникнуть, что в земле существует электрический ток, направленный таким образом, что север находится налево от человека, который, лежа на поверхности и обратившись лицом к стрелке, имел бы этот ток в направлении от ног к голове, т. е. что в земле существует электрический ток с востока на запад, в направлении, перпендикулярном к магнитному меридиану.

...Далее, если электрические токи являются причиной направляющего действия земли, то электрические токи будут также причиной направляющего действия одного магнита на другой. Следовательно, надлежит рассматривать магнит как собрание электрических токов, проходящих в плоскостях, перпендикулярных к его оси, и направленных таким образом, что южный полюс магнита, которым он обращается к северу, находится справа от этих токов... Я воспроизвел это расположение, насколько это было возможно, при помощи электрического тока по согнутому в спираль проводнику; эта спираль была устроена из латунной проволоки и имела на концах два прямолинейных участка из той же проволоки, которые были заключены в стеклянные трубки*, чтобы не сообщаться между собой и чтобы их можно было присоединить к двум концам столба.

В зависимости от направления, в котором пропускают ток через такую спираль, она действительно с силой притягивается или отталкивается полюсом магнита, который подносят к ней таким образом, чтобы направление его оси было перпендикулярно к плоскости спирали. Притяжение или отталкивание зависит от того, направлены ли электрические токи спирали и магнитного полюса одинаково или противоположно. Заменяя магнит второй спиралью, в которой ток направлен так же, как в магните, мы получаем такие же притяжения и отталкивания. Этим путем я открыл, что два электрических тока притягиваются, когда они одинаково направлены, и отталкиваются в обратном случае.

* Впоследствии я изменил это расположение… - Прим. авт.