Магнит за три тысячелетия (4-е изд., перераб. и доп.)

Карцев Владимир Петрович

подъемную силу до 20 кг. Это было в том же 1825 г.

В 1828 г. лондонский часовой мастер Воткинс изготовил электромагнит, который

поднимал 30 кг.

Тогда же профессор Молл из Утрехта, взяв за основу конструкцию Воткинса,

изготовил магнит, "поднимавший наковальню массой 60 кг и не поднимавший

наковальню массой 80 кг".

В 1832 г. Стерджен изготовил магнит, поднимавший 160 кг, но уже в том же году

Марш создал магнит, способный поднять более 200 кг.

Однако Стерджен не собирался

терять первенства. По его заказу в 1840 г. был выполнен электромагнит, способный

поднять уже 550 кг!

К тому времени у Стерджена нашелся очень сильный соперник за океаном. В апреле

1831 г. профессор Йельского университета Джозеф Генри (его именем названа единица

индуктивности) построил электромагнит массой около 300 кг, поднимавший около 1

т.

Все эти магниты по конструкции представляли собой подковообразные стержни,

обмотанные проволокой. Джоуль в ноябре 1840 г. создал магнит собственной

конструкции, в виде толстой стальной трубы, разрезанной вдоль оси. Сечение этого

магнита было очень большим, магнит оказался компактным и поднимал 1,3 т. В то же

время Джоуль построил магнит совершенно новой конструкции — притягиваемый груз

испытывал действие не двух полюсов, как обычно, а значительно большего

количества, что позволило резко увеличить поднимаемый груз. Магнит массой 5,5 кг

удерживал груз массой 1,2 т.

Сейчас трудно себе представить, насколько тяжело было тогда создавать

электромагниты. Ведь даже закон Ома инженерам в то время не был известен.

Когда немецкий учитель Георг Симон Ом положил на стол ректора Берлинского

университета свою диссертацию, где впервые был сформулирован закон, без которого

невозможен ни один электротехнический расчет, он получил весьма резкую отповедь.

Электричество-де не поддается никакому математическому описанию, так как

"электричество — это собственный гнев, собственное бушевание тела, его гневное

Я, которое проявляется в каждом теле, когда его раздражают". Ректором

Берлинского университета был в те годы Георг Вильгельм Фридрих Гегель.

Первые магниты были сделаны "как бог на душу положит". Однако не любая форма

давала хороший результат. Случайно получилось так, что Стерджен для своего

первого магнита выбрал очень удачную — подковообразную — форму (подковообразные

магниты изготовляют до сих пор). Отсутствие опыта и элементарной методики

расчета магнитов привело к тому, что некоторые разновидности магнитов,

предложенные в то время, были бы, на наш взгляд, просто абсурдными. Так,

трехлапый магнит не мог бы успешно работать, так

как магнитные потоки каждого

стержня противодействовали бы друг другу — поток одного стержня замыкали на

втором стержне, где он действовал навстречу потоку этого стержня.

Негодной, на современный взгляд, оказывается и очень часто использовавшаяся

конструкция, один магнит в которой составлен из трех более мелких и намотанных

отдельно. Ясно, что в промежутках между этими маленькими магнитами магнитные

поля двух соседних стержней взаимно уничтожаются.

Лабораторные магниты того периода изготовлялись "на глазок". Никакой теории,

которая позволила бы заранее предсказать свойства магнитов, не существовало.

Первый вклад в теорию расчета электромагнитов внесли русские ученые Э.X. Ленц и

Б.С.Якоби, указавшие на связь подъемной силы электромагнита и произведение силы

тока в катушках на число витков обмотки.

После Ленца и Якоби крупный вклад в теорию расчета магнитов внесли англичане

братья Гопкинсоны, которые предложили метод учета насыщения — явления, давно

замеченного проектировщиками магнитов и заключающегося в том, что в магните

заданной формы после некоторого предела увеличением тока в катушках нельзя

повысить его подъемную силу. Современная теория связывает это явление с тем, что

при достижении некоторого намагничивающего тока элементарные магнитики (диполи)

железа (ферромагнетика), ранее расположенные беспорядочно, в основном

ориентированы в одном направлении и при дальнейшем усилении намагничивающего

тока существенного увеличения числа магнитиков, ориентированных в одном

направлении, не происходит. Насыщение стали привело к тому, что индукция

магнитного поля первых магнитов не превышала 2 Тл.

Наступила новая эра усиления мощности магнитов, но не путем увеличения их

размеров, а посредством совершенствования их формы и борьбы с насыщением.

Нельзя сказать, чтобы эта борьба была очень успешной. За сто лет этой

напряженной войны физиков с непокорной "насыщающейся" сталью индукция магнитного

поля в магнитах возросла всего лишь в два с половиной раза. Над этой проблемой

работали многие видные физики и электротехники.

Что могли физики противопоставить природе? Только очень точный учет и полное

использование природных свойств материалов. И вот появляются магниты с короткими

коническими полюсами, массивными стальными магнитопроводами и громадными

катушками.

Масса магнитов быстро увеличивается — теперь в большей степени за счет катушек.