Трактат об электричестве и магнетизме. Том 2.

537. В экспериментах того типа, которые мы рассматривали, гальванометр должен быть возможно более чувствительным, а его стрелка - по возможности более лёгкой, с тем чтобы давать заметные показания при очень малых переходных токах. Для опытов, проводимых с индукцией, обусловленной движением, требуется, чтобы стрелка имела несколько больший период колебаний и проводник успевал совершить нужные движения, пока стрелка ещё не удалилась от своего положения равновесия. В предыдущих экспериментах электромагнитные силы в цепи гальванометра пребывали в равновесии в течение всего времени, и через катушку гальванометра не проходило никакого тока. В опытах, которые будут описаны сейчас, электродвижущие силы действуют сначала в одном, а потом в другом направлении и тем самым создают последовательно два тока, проходящих через гальванометр в противоположных направлениях; мы должны показать, что импульсы, действующие на стрелку гальванометра и обусловленные этими следующими друг за другом токами, в определённых случаях равны и противоположны.

Теория применения гальванометра для измерения переходных токов будет рассмотрена более подробно в п. 748. Сейчас же для наших целей достаточно заметить, что, пока стрелка гальванометра близка к своему положению равновесия, отклоняющая сила тока пропорциональна самому току, и если полное время действия тока мало по сравнению с периодом колебаний стрелки, то конечная скорость магнита будет пропорциональна полному количеству электричества в токе. Следовательно, если два тока проходят, быстро следуя друг за другом и перенося в противоположных направлениях равное количество электричества, то стрелка в конце процесса не будет иметь никакой скорости.

Таким образом, чтобы показать, что индуцированные токи во вторичном контуре, обусловленные замыканием и размыканием первичного контура, равны по своей полной величине, но противоположны по направлению, мы можем так устроить соединение первичного контура с батареей, чтобы, дотрагиваясь до ключа, можно было посылать ток в первичный контур, а снимая палец с ключа, прерывать контакт по желанию. Если ключ нажат в течение некоторого времени, гальванометр во вторичном контуре показывает в момент образования контакта переходный ток в направлении, противоположном первичному току. Если контакт сохраняется, то индуцированный ток просто проходит и исчезает. Если теперь разорвать контакт, то через вторичную цепь пройдёт, но уже в противоположном направлении, другой переходный ток и стрелка гальванометра получит импульс в противоположном направлении.

Но если мы осуществим контакт только на одно мгновение и затем прервём его, то два индуцированных тока пройдут через гальванометр в столь быстрой последовательности, что стрелка под действием первого тока не успеет ещё сдвинуться на заметное расстояние от своего положения равновесия и будет остановлена вторым током. В силу точного равенства между величинами этих двух переходных токов стрелка не сдвинется с места.

Если внимательно проследить за стрелкой, то окажется, что она внезапно дёрнулась от одного положения покоя к другому, очень близкому к первому.

Таким путём мы доказываем, что количество электричества в токе индукции при прерывании контакта в точности равно и противоположно количеству электричества в индукционном токе при установлении контакта.

538. Феличи во второй серии своих «Исследований

» приводит другое применение этого метода, состоящее в следующем.

Всегда можно найти множество разных положений вторичного витка B, при которых образование и разрыв контакта в первичном контуре A не создаёт индуктивных токов в B. В таких случаях говорят, что положения этих двух витков сопряжены друг другу.

Пусть B

₁ и B₂

будут два таких положения. Если катушка B внезапно переместилась из положения в положение B₂, то алгебраическая сумма переходных токов в катушке B будет в точности равна нулю, так что стрелка гальванометра останется в покое, когда движение B будет закончено.

Это верно независимо от того, каким путём катушка B перемещается из B₁ в B₂, а также независимо от того, остаётся ли ток в первичной катушке A постоянным или меняется во время перемещения.

Далее, пусть B' будет какое-то другое положение B, не сопряжённое A, так что создание или прерывание контакта в A создаёт индуцированный ток, когда B находится в положении B'.

Пусть контакт образован, когда B находится в сопряжённом положении B' и ток индукции отсутствует. Переместим B в B', тогда появится индуцированный ток, обусловленный движением, но если B быстро передвинуть в B', а затем разорвать первичный контакт, то индуцированный ток, обусловленный разрывом контакта, в точности уничтожит эффект тока индукции, обусловленного движением, и стрелка гальванометра останется в покое. Следовательно, ток, возникающий из-за движения из сопряжённого положения в любое другое положение, равен и противоположен току, возникающему из-за разрыва контакта в этом последнем положении.