Анализ опытов Фарадея

Выше мы указали, что во время своих опытов по установлению принципа непрерывности магнитного потока Фарадей пришел к заключению, что, при вращении магнита вокруг его геометриче­ской оси, магнитный поток, связанный с ним, остается в простран­стве неподвижным (не вращается). Необходимо, однако, иметь в виду, что результаты опытов Фарадея, как указал Прэстон, могут быть истолкованы и с другой точки зрения. Прэстон разъ­яснил, что все явления, наблюдавшиеся Фарадеем, должны были бы иметь место и в том случае, если бы магнитный поток магнита был жестко связан с ним и вращался вместе с ним в пространстве.

Рассмотрим случай рис. 7 (применительно к тому опыту Фарадея, когда стакан склеен с магнитом). Допустим, что вращение проис­ходит по часовой стрелке (если смотреть сверху). Фарадей предполагал, что неподвижные магнитные линии пе­ресекаются элементами стакана, в результате чего получается ЭДС, численно равная числу пересечений в единицу времени. Рассматривая явление с точки зрения Прэстона, т. е. пред­полагая магнитный поток жестко связанным с магнитом и вращающимся вместе с ним, мы приходим к заключению, что элементы стака­на не будут резать магнитных линий (не забу­дем, что стакан вращается вместе с магнитом). Но зато все магнитные линии в своем вращении будут пересекать неподвижные элементы электрического кон­тура, т. е. проводники, составляющие внешнюю цепь между щет­ками. При атом скорость пересечения останется тою же самою. Следовательно, в этих проводниках будет индуктироваться ЭДС, по величине точно такая же. Легко показать, что и направление ЭДС точно так же останется неизменным. В самом деле: применим правило трех пальцев правой руки. В первом случае, считая поле неподвижным, получим (рис. 9) для бокового эле­мента стакана АС, имея в виду движение по часовой стрелке: направление движения — к нам, направление поля — направо, напра­вление ЭДС — вверх.

Во втором случае, применяя это правило, будем иметь в виду, что оно говорит о движении проводника относи­тельно поля. Следовательно, при том же направлении вращения, относительное перемещение проводника (рассматриваем провод­ник АВ) в поле будет направлено от нас (рис. 10).

Поле в этом случае имеет направление сверху вниз, следовательно, направление ЭДС будет от В к А, т. е. ЭДС в контуре будет того же напра­вления.

Рассматривая третий опыт Фарадея (вращение магнита в своем собственном магнитном поле), мы убедимся, что и в этом случае величина и направление ЭДС должны быть одинаковы, независимо от того, будем ли мы считать, что элементы магнита пересекают неподвижные магнитные линии, или предположим, что вращающиеся

магнитные линии пересекают внешние части электрического контура.

Работа Прэстона вызвала чрезвычайный интерес к многочисленные попытки обосновать ту или иную точку зрения при помощи опыта с электромагнитной индукцией. Однако, все попытки этого рода кончились полнейшей неудачей, и в на­стоящее время эти опыты оставлены, как оставлены попытки построить perpetuum mobile или решить задачу о квадратуре круга, ибо несомненно, что как бы мыни ставили опыт, необходимость иметь замкнутый контур тока приведет неизбежно к возможности объяснения результатов опыта и с той и с другой точки зрения. Никаким опытом из области электромагнитной ин­дукции нельзя доказать справедливость той или иной точки зрения, и поэтому положение Фарадея о неподвиж­ности магнитного потока, связанного с цилиндрическим магнитом, вращающимся вокруг своей оси, может быть экспериментально обследовано только при помощи каких-либо явлений, из другой области.

Подробный анализ всего вопроса в целом помещен в статье Л. Б. Слепяна — Проблема униполярной индукции. Известия Петроградского Политехнического Института, отдел техники, естествознания и математики, 1914, том ХХII, стр. 55.