В 1845г. Фарадей стал изображать электрические и магнитные поля с помощью силовых линий. Тогда же ему удалось с помощью магнитного поля и поляризатора - призмы Николя - повернуть плоскость поляризации света. Связь магнетизма со светом установлена!
Невозможно перечислить все работы Фарадея, оцененные и при жизни - он стал членом почти всех академий, в том числе и почётным членом Петербургской АН, - но ещё более десятилетия спустя. "Фарадей является и навсегда останется творцом того общего учения об электромагнетизме, которое рассматривает с единой точки зрения все явления:" - так оценивал его работы Максвелл.
Никакие почести не уменьшили природную скромность Фарадея. Он отказался от дворянского звания, президентства в Королевском обществе, крупных гонораров и даже от государственной пенсии. Следуя его воле, на его надгробии в Вестминстерском аббатстве выбито лишь два слова - Майкл Фарадей.
Имя Фарадея вошло в систему электрических единиц в качестве единицы электрической ёмкости. 1 фарада (фарад) - это ёмкость такого проводника, потенциал которого увеличивается на 1В при сообщении ему заряда 1Кл.
Идеи Фарадея об электромагнитной индукции положили начало опытам по беспроволочному телеграфированию. Так, в 1849г. английский инженер Вилкинс сумел передать сигналы на несколько сот метров. Много удачнее были опыты американца Трубриджа. Он телеграфировал, пользуясь короткими проводами, натянутыми параллельно друг другу. Токи, возникающие в проводе отправительной станции, вызывали индукционные токи в проводе приёмника. В августе 1880г. в Кембридже (США) была установлена связь на 1600 метров.
В начале 90-х годов английский инженер Прис повторил эти опыты и добился ещё большего успеха - 5, 5 км. Подобные опыты проводили англичанин Смит и немецкий физик Ратенау. Последний достиг дальности связи 4, 5 км.
Интересные опыты провёл изобретатель телефона Грэхэм Белл (1847-1922). В 1880г. он, совместно с Тентером, создал прибор, названный им фотофоном. Фотофон передавал не телеграфные знаки, а живую человеческую речь. В основе фотофона находилась пластина из селена, который имеет свойство под действием света менять свою электропроводность пропорционально яркости освещения. В Вашингтоне и в Парижской АН Белл демонстрировал передачу звука на расстоянии 150 метров.
В 1885г. сконструировал, а в 1891г. запатентовал "прибор для передачи без проводов сигналов азбуки Морзе" американский изобретатель Т. Эдисон. Передатчик Эдисона состоял из индукционной катушки, первичная обмотка которой была соединена с телеграфным ключом, а вторичная - с поднятым высоко над землёй большим металлическим листом. На приёмной станции такой же лист соединялся с телеграфным аппаратом Морзе. При помощи этих приборов Эдисон установил связь между движущимся поездом и железнодорожными станциями. Дальность оказалась невысокой, интерес пассажиров малым, и Эдисон выбросил мысль о беспроволочном телеграфе. Интересно, что когда Маркони стал распространять свои приборы в Америке, ему пришлось выкупить этот патент у Эдисона.
Были ещё отдельные попытки создания беспроволочных телеграфов, но их авторы ещё не владели теорией электромагнитных волн. Решающий прорыв наступил после работ Максвелла и Герца.
Фарадей был великим экспериментатором, который не только не строил математических теорий на основе собственных открытий, но даже не заботился о максимальном усовершенствовании созданных им приборов и машин. "Я всегда стремился скорее открывать новые явления, чем увеличивать интенсивность уже известных. Я уверен, что полное развитие их явится позже", - писал он о себе самом. Так и случилось. Продолжателем дела великого физика стал другой выдающийся английский физик Джеймс Клерк Максвелл (1831-1879), отличавшийся исключительными математическими талантами и солидной научной подготовкой.
Уроженец города Глейнер в Шотландии, он получил среднее образование в Академии в Эдинбурге, где уже в пятнадцатилетнем возрасте представил Эдинбургскому Королевскому обществу свою первую работу "О механическом вычерчивании овалов". Далее он обучался в Эдинбургском университете и Кэмбридже.
С 1856 года Максвелл начал преподавать физику в Абердинском университете, затем стал профессором физики в Королевском колледже в Лондоне. Научные его интересы касались кинетической теории газов, и в 1877 году вышла работа "Теория газов", но главные его труды посвящены теории электромагнитного поля. В 1855 году он опубликовал свою первую работу "О силовых линиях Фарадея", в которой облек в математическую форму идеи своего предшественника. Максвелл держался мнения Фарадея, что силовые линии не являются только воображаемыми, но и существуют на самом деле. По выработанной им теории в каждой точке пространства существуют две силы: электрическая и магнитная. Величина каждой из них зависит от положения точки в пространстве и от времени, то есть он исходил из предположения о существовании электромагнитных волн.
В 1857 году Максвелл посылает свою статью "О силовых линиях Фарадея" вместе с письмом своему кумиру - Фарадею, пришедшему от нее в полный восторг и изумление от того, что математика не только не портит, но еще глубже раскрывает его идеи.
Параллельно с проблемами электромагнетизма Максвелл занимался решением задач в разных областях науки. Так, блестящая работа об устойчивости колец Сатурна вызвала восторг астрономов и принесла ее автору в 1857 году премию Адамса.
В 1865 году после тяжелой болезни Максвелл отправился но отдых в свое родовое имение в Шотландию, где полностью посвятил себя научной работе. Именно здесь он начал писать свой знаменитый "Трактат по электричеству и магнетизму".
В 1864 году вышла его работа "Динамическая теория электромагнитного поля", в которой он дал развернутую математическую формулировку теории электромагнитного поля, чем доказывал существование электромагнитных волн. Максвелл считал, что в диэлектрике может существовать особый вид тока, связанный с перемещением силовых линий электрического поля. Этот ток, названный им "током смещения", подобно токам проводимости порождает вокруг себя магнитное поле. Было математически доказано, что изменение во времени силовых линий электрического поля неизбежно вызывает изменение магнитного поля, которое, в свою очередь, вызывает изменение электрического поля и создает в окружающей среде волновой процесс. Этот процесс Максвелл назвал электромагнитной волной. Он также пришел к выводу, что свет имеет электромагнитную природу, и что электромагнитные волны любых частот распространяются в пространстве со скоростью света и подчиняются световым законам, то есть, имеют отражение, преломление, дифракцию, интерференцию и поляризацию. Характерно, что все доказательства были оформлены строго математически в виде ряда уравнений, носящих теперь имя их создателя. Интересно также отметить, что вычисленная Максвеллом теоретически скорость света - 308000 км/с - оказалась ближе к истине (по современным представлениям 300000 км/с), чем найденная опытным путем рядом исследователей: 314800 км/с у Физо, 310700 км/с у Вебера и Кольрауша.
В 1871 году Максвелл переезжает в Кэмбридж, чтобы возглавить кафедру экспериментальной физики и строящуюся лабораторию. Это была знаменитая Кавендишская лаборатория, первым директором которой, после ее открытия 16 июня 1974 года, стал профессор Д. Максвелл. Как руководитель лаборатории он запомнился сотрудникам своим внимание к ним и обаятельным обхождением. Он был всегда искренен, прост, принципиален, активен. Авторитет не был непререкаем, но многие побаивались его юмора и сарказма.
В 1873 году вышли первые два тома "Трактата по электричеству и магнетизму", обобщивших все, что было известно к тому времени об этих явлениях. Теория Максвелла, да еще облеченная в сложную для понимания многих математическую форму, была чрезвычайно смелым шагом в науке. Она носила настолько новаторский характер, что прошло 25 лет, пока она получила полное признание среди ученых. Из теории Максвелла вытекало, что можно получить электромагнитные волны более низких, нежели свет, частот, волны радио, невидимые глазом, но в то же время не было известно ни одного опыта, который мог бы подтвердить эту теорию. Сам ее автор, сочетавший в себе острый ум математика с большим искусством экспериментатора, безвременно сошел в могилу 48 лет от роду. Только через девять лет после смерти Максвелла молодой немецкий физик Генрих Герц на опыте доказал миру полную правоту всех положений Максвелла и дал толчок к развитию беспроводного средства связи - радио.
В память о Максвелле осталась единица измерения магнитного потока "максвелл". 1 максвелл - это магнитный поток через площадку 1 кв. см, расположенную перпендикулярно к магнитному полю с индукцией 1 гаусс.
В системе СИ максвелл не используется, в настоящее время магнитный поток измеряется в веберах.
1 Вб = 100000000 Мкс.
Опыты Г. Герца - основополагающая предпосылка к изобретению радиосвязи.
Любая теория становится доказанной лишь после ее подтверждения на практике. Но в то время ни сам Максвелл, ни кто-либо другой еще не умели экспериментально получать электромагнитные волны. По-настоящему победоносное шествие теории Максвелла началось только после 1898 года, когда Г.Герц экспериментально открыл электромагнитные волны и опубликовал результаты своих работ.
Генрих Рудольф Герц (1857-1894) родился в Гамбурге, в семье адвоката, ставшего позже сенатором. Учился Герц прекрасно, любил все предметы, писал стихи и увлекался работой на токарном станке. К сожалению, всю жизнь Герцу мешало слабое здоровье.
В 1875 году после окончания гимназии Герц поступает в Дрезденское, а через год в Мюнхенское высшее техническое училище, но после второго года обучения понимает, что ошибся в выборе профессии. Его призвание - не инженерное дело, а наука. Он поступает в Берлинский университет, где его наставниками оказываются физики Гельмгольц (1821-1894) и Кирхгофф (1824-1887). В 1880 году Герц досрочно оканчивает университит, получив степень доктора. Три года он без видимого успеха ассистирует Гельмгольцу, затем становится приват-доцентом Кильского университета. С 1885 года он профессор экспериментальной физики политехнического института в Карлсруэ, где и были проведены его знаменитые опыты.