VIII. FEJEZET.
ELEKTROMÁGNESSÉG.

1. Az áramok hatása a mágnestűre.

OERSTEDT, dán fizikus és tanár a kopenhágai egyetemen, húsz évvel a VOLTA-féle oszlop feltalálása után, egy új, sarkalatos fontosságú tüneményt derített ki. E tudós t. i. fölismeré, hogy a galván-áram a mágnestűre hat. Már rég gyanították, hogy az elektromosság és a mágnesség tüneményei között kapcsolat létezik; észrevették a hajók iránytűjének háborgását, midőn a villám leüt vagy midőn a hajó árboczain a "Szent-Ilona tüze" név alatt ismert tünemény mutatkozik; tudták, hogy az elektromos telepek kisülése a szomszédságukban elhelyezett mágnestűket mozgásba hozza. Mind eme tények azonban a kérdéses összefüggésről csak bizonytalan fogalmat nyújtottak.

1820-ban, tehát még ugyan abban az évben, melyben OERSTEDT felfedezését megtette, AMPÈRE e hatásnak törvényeit vizsgálta és kijelentette, sőt be is bizonyította, hogy a galvánáramok is hatnak egymásra. Végre ARAGO azt fedezte fel, hogy a puhavas és az aczél a galván-oszlop áramának hatása alatt mágnessé válik. E három tudós felfedezései az új kísérletek nagy sokaságának megannyi kiinduló pontjaivá váltak, melyek a tudomány ez ágának képét rövid idő alatt megváltoztatták, azt bizonyítván hogy a mágnesség és az elektromosság egy és ugyanazon oknak különböző nyilvánulásai. Később látni fogjuk, hogy ugyanezen felfedezések, melyek a mágnességnek valódi mibenlétét kiderítették s az elmélet haladásán akkorát lendítettek, az éleseszű és hasznos alkalmazások tekintetében sem voltak kevésbbé termékenyek.

Térjünk vissza OERSTEDT kisérletére.

Vegyünk egy mágnestűt, mely tűhegyre állítva, vízszintes síkban szabadon mozoghasson. Tudjuk, hogy magára hagyatva, a mágnesi meridiánba


275

helyezkedik, s ez a geografiai délkörrel állandó szöget zár be. A mágnes-tűvel párhuzamosan, kis magasságban fölötte egy fémhuzalt vezetünk el, melynek végei a galván-oszlop áramvezetőivel össze vannak kötve. Mihelyt az áram megindul, a tű kitér helyéből; a mágnesi meridiánt elhagyja s az árammal keresztben helyezkedik el. Tegyük fel, hogy most a drótot nem a mágnestű fölött, hanem ugyanoly távolságban alatta vezetjük el: a tű megfordúl, végei helyet cserélnek, s az áramra újból keresztben állapodik meg. Ismételjük ugyanezen két kísérletet oly módon, hogy a galván-áram irányát megváltoztatjuk; ha kezdetben Dél felől Észak felé haladt, vezessük most Északról Dél felé. A tű most is kitér s mint előbb keresztben helyezkedik el, de épen ellenkező irányban azzal, melyet az előbbi áram-irány hatása alatt elfoglalt.

203. ábra. – Az elektromos áram hatása a mágnestűre.

Végre ha a drótot, a helyett hogy a tű irányával párhuzamosan helyeznők el, a mágnestű irányára merőlegesen, az egyik vagy a másik sarkkal szemben állítjuk föl, ugyanolyan kitérüléseket fogunk látni, melyek a galván áramnak adható négy új helyzetnek megfelelnek, t. i. vagy az északi, vagy pedig a déli sarkkal szemben, fölülről lefelé s alulról fölfelé.

Ezek OERSTEDT kisérletei. Lássuk, mi módon sikerűlt AMPÈREnek e kitérülések törvényét egyetlenegy tételben kifejeznie. Azon szellemes ötlete támadt, hogy az áramot személyesítse, vagyis hogy az áramot képzeletben az áram mentében fekvő emberi alakkal, bábbal helyettesítse, mely minden lehetséges helyzetében arczával a tű középpontja felé forduljon. Feltételezzük, hogy az áram, mely a záró drótban tudvalevőleg az oszlop positiv sarkától a negatív sark felé halad, a bábnak lábán lép be, a fején pedig kilép. Ezt elfogadván, az áram jobb- és baloldalt kap, melyek magának a bábnak oldalai; a tétel, melyben AMPÈRE az OERSTEDT-féle kísérletnek minden lehetséges esetét összefoglalta, a következő:


276

Midőn az elektromos áram mágnestűre hat, a tűnek északra mutató – röviden: északi sarka – az áram bal oldala felé térül ki.

204. ábra. – Az északi sarknak baloldali kitérése, a fölötte elhaladó áram hatása alatt.

205. ábra. – Kitérés balfelé, az alól haladó áram hatása alatt.

Igy a 204. és 205-dik ábrákban az az eset van előtüntetve, midőn az áram a tűvel párhuzamosan, Délről Észak felé halad. A felső áram eseté ben az A északi sark az áram baloldala felé, A' felé, vagyis nyugatra téríttetik ki; ha az áram a tű alatt halad el, az északi sark még mindig A' felé, azaz az áram baloldala felé tér ki, de ez esetben e sark kelet felé halad. Ha az áram iránya megfordíttatik, anélkül hogy megszünnék a tűvel párhuzamos lenni, vagyis ha északról dél felé irányítjuk, és ha az áram fölül van, az északi sark kelet felé tér ki, ellenben nyugatra akkor, ha az áram a tű alá kerül.

Végre az áram, midőn függőleges, felszálló vagy leszálló lehet, s azonkívül vagy az északi vagy pedig a déli sarkkal állhat szemben. A 206. ábrában előállított esetben az északi sark, mint látjuk, keletre tér ki, vagyis az áram bal oldala felé. Az olvasóra bízzuk, hogy a kitérés irányát a többi esetekben is megkeresse; AMPÈRE tételét tudva, a feladat könnyen megoldható.

206. ábra. – Kitérités balfelé a függőleges áram esetében.

A törvényeket, melyek e kitéréseket szabályozzák, BIOT és SAVART, továbbá LAPLACE tanulmányozták; csak azon tényt tartsuk meg emlékezetünkben, hogy az áram hatása az erősségétől – s ennek folytán az alkalmazott oszlop felületétől függ; s a mily mértékben a tütől való távolsága nagyobbodik, a hatása kisebbedik. Az elektromágnesi erő intenzitása magával a távolsággal visszásan arányos. Igaz ugyan, hogy e tétel csak végtelen hosszúságú áramokra áll, s a kérdésben levő erő az áram összes részecskéi elemi hatásának eredője, a melyek a tűre egyáltalában hathat-


277

nak. Ha csak egy áram-elem elektromágnesi hatását tekintenők, a mint azt különben LAPLACE tette, a többi fizikai erők törvényét, melyek a távolság négyzetével visszás arányban változnak, itt is megtalálnók. Nem kell feledni, hogy a galvánáram jelenlétében a mágnestű egyidejűleg két hatásnak van alávetve: magának az áram hatásának és a Föld erejének, mely a tűre mágnesképen hat. A megfigyelt kitérések tehát e két egyidejű hatásból erednek. Ha sikerül a tű irányát bármi módon függetlenné tenni a Föld hatásától – a mikor a tűt irányzatlan vagy astatikus tűnek nevezik – a galván-áram, bármilyen legyen is az intenzitása, a mágnestűt mindig derék szöggel téríti ki. Ilyenkor a kitérés csakis az áram jelenlétét jelzi, a nélkül hogy erejére vonatkozólag valamit bizonyítana.

Azonnal látni fogjuk, mi módon használták fel a galván áramoknak a mágnestűre irányuló hatását olyan eszközök készítésére, melyek még e leggyengébb áramokat is elárulják, s egyúttal intenzitásuk mérésére is alkalmazhatók.


2. Az áram-intenzitás mérése. A galvanométerek.

Először AMPÈRE-nek jutott eszébe, hogy OERSTEDT felfedezését a galván-áramok intenzitásának mérésére felhasználja; azon eszköznek feltalálása azonban, melyre a galvanométerek szerkezete alapítva van, t. i. az a szerencsés gondolat, hogy az elektromos áram hatása a mágnestűre sokszoroztassék, úgy hogy ez úton még a leggyengébb áram is felfedezhető legyen, SCHWEIGGER-től ered.

A SCHWEIGGER-féle multiplikátor egy farámából áll, melyre vörösréz-drót sok menetben van felcsavarva. A fémdrót egész hosszában szigetelő anyaggal (gutta-percsa, selyem, pamut) van bevonva, úgy hogy az egyik végén be-, a másikon pedig kilépő galván-áram az egyik menetből a másikba nem mehet át a nélkül, hogy egész hosszában be ne fussa, szóval valamennyi egymásra következő meneten végig kell haladnia. Ha a rámát egyik oldalára állítván, a mágnesi meridián síkjában függőlegesen állítjuk fel s ha belsejébe tűhegyen vízszintes irányban szabadon mozgó mágnestűt helyezünk, oly eszközünk van, mely igen alkalmas arra, hogy a tű kitéréseivel a galván-áramot, bármily gyenge legyen is,

207. ábra. – Schweigger multiplikátora.


278

elárulja. E végből elég, ha a multiplikátor huzalának két végét egy galván-oszlop, vagy bármilyen más galván-áramkör vezetőihez kapcsoljuk. Mihelyt a vezetéket zárjuk, az áram a mágnestűnek kisebb-nagyobb kitérésével elárulja magát.

208. ábra. – A galvanométer huzala
egyes részeinek egymást támogató hatásai.

Elemezzük már most, mi megy itt végbe, s lássuk, hogyan sokszorozódik az áram hatása azon berendezés által, melyet az imént leírtunk. Tekintsünk csak egyet a ráma körül futó menetek közől (208. ábra); az áram M-től N felé, innét O, azután P felé halad s R-től kezdve a tűtől távozik. De, ha AMPÈRE szabályára visszagondolunk, belátjuk, hogy az áram mind a négy része a tű északi sarkát a-ból a'-be törekszik kitéríteni, tehát nyugat felé, vagy ha tetszik, az ábra síkjából kifelé; mindegyik rész úgy hat, mint magában álló áram, mint a tű mellett elhaladó végtelen áramnak része. A kitérés tehát erősebb lesz, mint ha az áram a keretnek csak egy oldalán futna végig. Ámde a következő menetben az áram újból ugyan e módon hat s ugyanez áll az összes következő menetekre vonatkozólag is, úgy hogy a mágnestűre gyakorolt hatása a drót meneteinek számával sokszorozódik. Innét ered a multiplikátor név, melyet az eszköznek adtak. Mindamellett a menetek számának szaporítását nem lehet a végtelenségig folytatni s így az eszköz érzékenységének szükségképen határa van szabva. Ugyanis a mily mértékben szaporodnak, a drót hossza, melyen az áramnak átfutnia kell, mindinkább nő s evvel együtt az áram ellenében működő ellenállás is nagyobbodik. Mennél gyengébbek a mérendő áramok, annál kisebbnek kell lennie a menetek számának. E számot csakis nagy intenzitású áramok esetében lehet hátrány nélkül nagyobbítani.

A mágnestű, mint már említettük, itt két erő hatásának van alávetve: a Föld irányító erejének, melynek hatása alatt a mágnesi meridiánba törekszik helyezkedni és az áram-hatásának, mely a tűt az előbbi irányra merőlegesen törekszik állítani. A tű kitérülését a két erőnek eredője eszközli. Hogy e kitérés nagyobb legyen, s hogy a multiplikátor érzékenységét fokozza, NOBILI-nak az a gondolata támadt, hogy a mágnestű helyett két párhuzamos ab és a'b' mágnestűből álló rendszert alkalmazott, melyek közös tengelyre oly módon vannak erősítve, hogy egyes sarkaik ellenkező irányokba mutassanak. Ha a tűk egyenlő erősségűek, egymással egyesítve astatikus – irányzatlan – rendszert alkotnak, amely tengelyében nem csavarodó selyemszálra függesztve, bármilyen szöget


279

209. ábra. – Két mágnestű astatikus rendszerré összekötve.

képezzen is a meridiánnal, egyensúlyban fog maradni. Mindamellett az egész szigorúan astatikus rendszer nem felelne meg a kitűzött czélnak, mely czél abban áll, hogy a tű kitéréseivel a galvánáramot mérje; ez esetben t. i. a kitérés, mint már mondtuk, mindig 90°-ot érne el. De ha az egyik tű, pl. az alsó valamivel erősebben van mágnesezve mint a felső, a rendszer a Föld hatása alatt továbbra is megmarad. De ilyformán ez a hatás igen gyenge, míg ellenben az áram hatása, ha a két tű erősen van mágnesezve, a multiplikátor közbejötte miatt jelentékeny.

210. ábra. – Galvanométer.

A kompenzált tűknek alkalmazása a SCHWEIGGER-féle multiplikátorban NOBILI-t a galvanométer, galvánmérő szerkesztésére vezette; ez a leggyengebb elektromos áramok jelenlétének és irányának meghatározásában a legérzékenyebb eszköz. Lássuk, hogyan van ez az eszköz (210. ábra) berendezve, s mi módon használják?

A multiplikátor szigetelt drótja elefántcsont-rámára van feltekergetve, melynek felső oldalán fokokra beosztott számlap nyugszik; ennek középpontja azon selyemszálba esik, melyen a két tűből álló szerkezet függ. A számlap kiérő csavar segélyével vízszintes irányban mozgatható.


280

Mindenekelőtt a mágnesi meridián síkjába kell állítani. Hogy vajjon csakugyan e síkban van-e arról ismerhető fel, hogy a tűnek egyik vége a fokosztályzat zérusvonalára mutat. Most már biztosak lehetünk az iránt, hogy a vörösréz-drót menetei a szerkezet két tűjével párhuzamosak. A ráma, mozgása közben, egy négyszögletes elefántcsont-deszkát visz magával, melyhez a multiplikátor drótjának végeivel összekötött két sárgaréz csiptetőcsavar van erősítve. Az áramnak, melynek irányát és intenzitását meghatározni akarjuk, ehhez a két csavarhoz erősítjük a vezetékeit. Mihelyt az áram zárva van s mihelyt a meneteken átfoly, látjuk, hogy a felső tű nyugalmi helyzetéből jobbra vagy balra kitér; a kitérés iránya AMPÈRE törvénye értelmében az áram irányát jelöli meg. A készülék állítócsavarokkal van ellátva, hogy pontosan vízszintes irányban legyen állítható s egy üvegharang a felfüggesztésre szolgáló fonalat, valamint a tűket a külső levegő hullámzása ellen védi.

A áram intenzitása a mágnestűnek a mágnesi meridiánnal bezárt szögétől függ, vagyis azon ívtől, melyet a tű egyik vége a fokosztályzat 0-vonalától számítva leír. Felismerték, hogy a kitérés, ha 20°-nál nem nagyobb, az áram intenzitásával közelítőleg arányos. Midőn a kitérés it 20°-ot meghaladja, az arányosság, melyet itt említettünk, többé nem áll fön, s hogy a galvanométer ezentúl is szolgálatot tehessen, táblázatot kell készíteni, mely minden osztályvonalra megadja azon áram erősségét, mely a leolvasott kitérést okozza. A kérdésben levő táblázat, melyet minden egyes készülékre külön kell elkészíteni, különféle eljárások segélyével állítható össze. MELLONI oly módszert követett, melyben thermo-elektromos áramokat használt. BECQUEREL két áramot hasonlított össze, melyek egy és ugyanazon multiplikátor rámájára tekert két huzalon egyidejűleg, de ellenkező irányokban futottak végig. Ily módon a mágnestűre gyakorolt hatások különbségét mérte s az így módosított eszközt ez okból differencziál-galvanométernek nevezte. Azonban a fok-meghatározás legegyszerűbb módszere az, mely abban áll, hogy a mérendő áram vezetékébe maga a galvanométer s ezenkívül még egy másik készülék is beiktattatik, mely az intenzitást pontosan megadja. Ez a készülék, melyet most le is fogunk írni, s melyet kiválóan akkor alkalmaznak, midőn erős áramok méréséről van szó, a sinus-galvanométer, vagy pedig a tangens-galvanométer. E két árammérőt POUILLET gondolta ki s a következő leírás szerzőjüktől van kölcsönvéve.

"A tangens-galvanométer, melyet a 211-dik ábra tüntet elő, nagy fémkörből áll, mely az áram befogadására van elrendezve; ez okból alul két nyúlványban végződik, melyek az oszlop sarkaival higanynyal telt csészék segélyével közlekedésbe hozhatók. E kör a mágnesi meridiánba


281

211. ábra. – Pouillet tangens-galvanométere.

van beállítva; középpontja egy rövid és vastag mágnestű közepével összeesik, s ez egy nem csavarodó fonálon függ és vízszintes irányban felragasztott mutatót tart, mely elég hosszú arra, hogy a vízszintesen álló beosztott kör osztályvonalai fölött elfutva, a kitéréseket megmutathassa. Mihelyt az áram a függőleges körön áthalad, a tű kitér és pedig annál erősebben, mennél nagyobb az áram intenzitása; könnyen kimutatható, hogy az áram az általa okozott kitérések tangensévei arányos. Elég tehát, ha a

* Ennek bebizonyítása a következő: ab (212. ábra) a mágnestű helyzete a mágnesi meridiánban; az áram hatása által kitérített tű helyzete, mely hatás a mágnesi meridián síkjára szükségképen merőleges. Két erő járúl hozzá, hogy e helyzetben az egyensúlyt fentartsa; az egyik a'm a földgömb mágnesereje, a másik pedig a'k az áram ereje. Mindkét erő csak a tűtre merőleges, egymással ellentett irányú a't és a't' alkotójával hat mozgatólag. Az első sin α-val arányos, és T sin α alakban írható fel, hol T a föld mágnes-erejétől függő állandó. A második cos α-val arányos és csak I cos α-nak írható fel, hol T az áram intenzitása. Egyensúly esetében

I cosα = T sin α,

miből

I = T

sin α

cos α

= Ttg α.

212. ábra. A galván-áram elektromágnesi hatásának intenzitása irányítása arányos a kitérési szögek tangensével.

Ha pedig a multiplikátor rámáját eltóljuk úgy, hogy a mágnestű mágnesi tengelye az áramvezető kör sikjában maradjon, amint az a később leírandó sinusgalvanométerben csakugyan történik, akkor az áramnak a tőre ható ereje I és így I = T sin α. Ez esetben az áramintenzitás az okozott kitérési szögek sinusával arányos.


282

vízszintes körön a mágnestű új egyensúlyi helyzeteit leolvassuk, melyeket a mágnestű a különböző áramok hatása alatt elfoglal."

"Az elektromos forrást állandóan megtartván, az áramvezeték hosszát változtatjuk, az által, hogy sorban egymásután több hasonló drótot becsatolunk, melyeknek csak hosszaik különbözők; e drótok, selyemmel bevonva, összegombolyíttatnak és kívülről beburkoltatnak, hogy állapotukat jól megtartsák. A drótok ily sorozatát a 213. ábra mutatja. Az összegöngyölített drót hossza 5, 10, 40, 70 és 100 méter; a drótoknak csak a végeit lehet látni, melyeknél fogva egyenként, vagy egymásután bekapcsoltatnak az áramkörbe. Ily módon ugyanazon elektromosság-forrást különböző vezetékekben engedjük hatni, meghatározzuk a kitöréseket s ennek folytán az áram-intenzitásokat is."

213. ábra. – Drót-gombolyagok a tangens és sinus-galvanométerekhez.

214. ábra. – Pouillet sinus-galvanométere.

"A sinus-galvanométer a 214-dik ábrában látható; a függőleges kör kerületén be van mélyítve, abból a czélból, hogy egy vagy pedig több menetet fogadjon be a szigetelt drótból, melyeú keresztül az áram áthalad. Ennek közepén is van mágnestű és pedig vagy felfüggesztve, vagy tűhegyre állítva s azonkívül egy mutató jel, mely a kör középső átmérőjé-


283

nek felel meg. Ennek czélja az, hogy az északi sark helyét kijelölje: azonban alúl egy vízszintes azimút-kör is van, hogy a kitéréseket meg lehessen határozni."

"Midőn a függőleges kör a mágnesi meridiánban van, a mágnestű a jelre mutat; mihelyt áram megy rajta keresztül, kitér; ekkor a tűt követvén, a függőleges kört addig forgatjuk, míg a tű ismét a jelre beáll, úgy, hogy az áram mindig a tű mágnestengelyén átmenő függőleges síkban legyen. Ha ez új helyzetben megállapodik, az azimút-kör a kitérés szögét adja, mely annál nagyobb, mennél jelentékenyebb magának az áramnak az intenzitása. Könnyű bebizonyítani, hogy az áramintenzitások a kitérések sinusaival szigorúan arányosak (l. a 281. lap jegyzetét). Erre ismét különböző drótdarabokat iktatván a vezetékbe, az áramkör hosszát változtatjuk, mint már előbb is említettük, miközben az áramforrást változatlanul megtartjuk." (POUILLET: Notions générales de Physique.)

215. ábra. – Thomson tükrös
galván-mérőjének keresztmetszete.

Sir W. THOMSON tükrös galvánmérőket szerkesztett, melyeknek elvét most fogjuk kifejteni. A 215. ábra a multiplikátornak vagy tekercsnek átmetszetét mutatja, melynek közepén a mágnestű fel van függesztve. Ez a tű igen rövid (mintegy 3 mm. hosszaságu) s egy parányi tükör hátára van ragasztva; az egész – súlya nem több 65 milligrammnál – egyes selyemszálra van függesztve s a tekercscsel együtt D tsárgaréz hengerbe zárva (216. ábra). E henger egyik oldalához erősített két csiptetőcsavar az áramvezető drótok végeinek becsatolására szolgál. Az átmenő áramtól kitérített tű lengései a következő módon figyeltetnek meg. Három oldalról zárt szekrényben egy vízszintes osztályzat van felállítva, melynek O vonala alatt kis hasadék van s ezen keresztül a mögötte álló lámpának fénye hatol át. R fénysugár-nyaháb a vele szemben felállított galvanométer hengerének közép-nyilásán benyomul a hengerbe s a mágnestű tükrén visszaverődve, R' irányában ugyanazon osztályzat O-vonalára esik, ha a tű kitörést nem szenvedett. Mihelyt a galvanométerbe áram lép be, a tű és a tükör kitérülnek: a visszavert fénynyaláb a kitérés iránya szerint az osztályzat O-jától jobbra vagy balra elhajlik, s a nagysága magán az osztályzaton leolvasható. A THOMSON-féle galvanométer hengere fölött egy függőleges oszlopot látunk, E nagy görbe mágnest tartva, mely gyengén van mágnesezve. E mágnes az oszlopon súrlódva, az oszlop körül forgatható s azonkívül függélyes irányban föl- s alá-tolható. E berende-

216. ábra. Thomson tükrös galvanométere.


284

zésnek az a czélja, hogy a készüléknek a mágnesi meridiánba való beállítását kikerüljük, amennyiben a görbe mágnes egy mesterséges mágnesi meridiánt alkot, melynek irányító ereje a Földét ellensúlyozza. Ezen


285

mágnes sarkait a földmágnességi sarkokkal ellentett irányba állítjuk s keressük az oszlop azon pontját, melyen a semlegesítés teljes; erre a mágnest kissé felemeljük, hogy némi csekély irányító erő fenmaradjon, mely elég arra, hogy a tűt a mágnesi meridiánba a zérusra visszavezesse. A THOMSON-féle galvanométereket még astatikus alakban is készítik, ezekben hosszú multiplikátor-drótot kell alkalmazni. Ez esetben mindegyik tűnek külön dróttekercse van, melyekben az áram ellenkező irányokban kering.

217. ábra. – Thomson tükrös galvánmétere irányzatlan tűkkel.


3. A mágnesek hatása a galván-áramokra.

218. ábra. – Mágnes hatása a galván-áramra.

Láttuk, miben áll a galván-áramok hatása a mágnestűre s azt is, hogy mi módon használtatott fel e hatásuk az áram intenzitását mérő különböző készülékek szerkesztésére, melyek közöl kettő az ő rendkívüli érzékenysége folytán bármely áram irányának s erősségének felismerésére alkalmas. Tegyük most hozzá, hogy a mágneseknek ugyanoly hatásuk van a galván-áramokra, mint ezeknek reájok, csakhogy a hatás iránya ellentett. Igy, ha AB igen erős mágnest galván-áramot vezető fémdrót alá- vagy fölé elhelyezünk, és a drót a felfüggesztés – pontjaiban foroghat, azt fogjuk látni, hogy az áram-vezető drót azonnal keresztben helyezkedik el a mágnesre és pedig oly módon, hogy a mágnesrúd északi sarka a hozzá legközelebb eső áramrésztől balra esik. Ha a drót két végéhez vezetett áramvezetőket egymással felcserélvén, a drótban az áram irányát megfordítjuk, az áram azonnal 180°-kal megfordul önmaga körül s e fordulat által ismét a mágnesrúdra merőleges állásba kerül, mely mellett az északi sark az AMPÈRE törvényének megfelelőleg ismét az áram baloldalára jut.

A kisérlet ily módon igazolja azt, amit csupán csak a hatás és ellenhatás egyenlőségének elvére támaszkodva, már előre látni lehetett. E kisérletben nagy nehézséget okozott az, hogy az áramot mozoghatóvá kellett tenni, anélkül hogy folytonossága megszakíttassék, amit AMPÈRE


286

nek sikerült elérnie azon zseniális berendezéssel, melyet kieszelt és minden lehető módon változtatva, az áramok és a mágnesek kölcsönös hatására vonatkozó számtalan kisérletében alkalmazott.

E berendezés a 219-dik ábrában van előtüntetve. Egy deszkán, melyen az oszlop + és a – sarkaitól jövő áramvezetők végződnek, két függőleges fémoszlop van megerősítve. Felül két vízszintes fémkarban végződnek, melyek végeiken két kis köpölyt, x és y tartanak; mindegyikben egy csepp higany van. A vezető drót négyszögalakban, vagy pedig a kisérlet követelményei szerint, bármily más alakban meghajlítva, két könyökben és két csúcsban végződik, mely utóbbiak a higanyba merülnek, úgy, hogy e csúcsok egymás meghosszabbításába és a vezető súlypontján átmenő függélyesbe essenek.

219. ábra. – Ampère mozgó rámája a mágnes-elektromos tünemények tanulmányozására.

Ez utóbbi tehát mozoghat; síkja a függélyes körül mindkét irányban foroghat és tetszőleges irányt vehet fel, aszerint, amint azt a tanulmányozandó elektromágnesi hatásoknak megfelelő egyensúlyi feltételek magukkal hozzák. A most leírt kisérletekben ez a berendezés volt alkalmazva.

Kevéssel az első elektromágnességi jelenségek felfedezése után, FARADAY egy kisérletet hajtott végre, melyben egy mágnes egy galván-áramot állandó forgó mozgásban tartott. Egy vörösréz-kör DD, ugyancsak rézből való B és C két függőleges karon függvé, egy vörösréz-oszlop körül foroghatott, melynek tetején egy higanycseppet tartalmazó kis csésze volt felállítva. A vörösréz-gyűrű savanyított vízbe merült, mely köralakban futó czink-vályut töltött meg. A savnak czinkre való hatása áramot létesített, mely a vörösréz-gyűrűtől a két karon felfutva s az oszlopon lebocsátkozva, a czink felé áramlott. Ha már most a czink-tál alá a közepén levő köralakú nyílásba egy mágnes A sarkát tartotta, a szerkezet folytonos forgást

220. ábra. – Faraday kisérlete. Galván-áram forgatása mágnes által.


287

vett fel, melynek iránya megváltozott, ha a mágnest megfordítván, a másik sarkát közelítette.

AMPÈRE -nek a megfordított kisérletet köszönjük, t. i. azt, melyben a galván-áram hatása alatt a mágnes forog. A 221. ábra mutatja, mi módon létesítette a hírneves fizikus e kisérletet. Higanynyal telt üvegcsőben egy hengeralakú mágnest usztatott, melyet az aljához csavart platina-ellen-súly függőleges állásban tartott. A mágnes felső alapjába kis bemélyedés volt vájva; ebbe egy kevés higanyt öntöttek, melybe egy függőleges s a galván-oszhop egyik sarkával közlekedő vezetőnek csúcsa merült. A másik sarkot fémdrót segélyével az üvegcső higanyával hozták kapcsolatba.

221. ábra. – Ampère kisérlete a mágnesnek áram okozta forgásáról.

Amint az áram áthaladt, a mágnes tengelye körül forogni kezdett. A mozgás iránya az áram irányától függ s vele megváltozik; azonkívül még a mágnessark nemétől is függ. Abban az esetben, midőn a galván áram a vezető csúcsán átlép be, ha az előtte álló sark északi sark, a forgás az óramutató járásával ellentett irányú, vagyis keletről északon átmenve, nyugat felé tart.

Az AMPÈRE készüléke segélyével FARADAY még egy más fajtájá forgó mozgást is létesített. A helyett, hogy az áramot a mágnes sarka fölött bevájt mélyedésen keresztül vezette volna be, a fémpálczát egyszerűen az üvegcső higanyába merítette. A mágnes ez esetben a fémpálcza körül kering.

E tünemények magyarázata könnyű, ha a mágnesek szerkezetét olyannak gondoljuk, a mint azt AMPÈRE-nek elmélete feltételezi s a melyet


288

nemsokára ki fogunk fejteni. E pillanatban tovább folytatjuk azon érdekes jelenségek leírását, melyeket e nagy fizikus fölfedezett s melyek a galvánáramok kölcsönhatására vonatkoznak.


4. Az áramok hatása áramokra.

Két áramot vagy két áram-részt egymás mellé állítva, vagy az áramok irányára, mely szerint azok a vezetőkben haladnak, vagy az egymásra ható áram-részek alakjára, terjedelmére vagy végre az áram-elemek viszonylagos helyzetére lehetünk tekintettel. Igy az áramok egyenesek, köralakúak, csavarodók, párhuzamosak és rézsútosak lehetnek; e két utóbbi esetben azonkívül még lehetnek egyirányúak, vagy ellentett irányúak. A meglehetősen nagy számú esetek, melyek ily módon előfordulhatnak s a melyeknek tanulmányozása a tudomány egy külön ágának, az Elektrodinamikának teszi tárgyát, igen egyszerű törvényeknek hódolnak, melyeket AMPÈRE a következő tételekben fejezett ki:

1. Két párhuzamos s eqyirányban haladó galván-áram egymást vonzza; ellenben taszítják egymást, ha ellenkező iranyokban áramlanak.

2. Két nem párhuzamos áram vonzza egymást, ha mindkettő az irányuk által képezett szög csúcsa felé áramlik, vagy tőle távolodik; ha ellenben az egyik áram a csúcshoz áramlik s ez alatt a másik távozik, akkor taszítják egymást.

3. Kigyózó áram egy másik áramra úqy hat, mint a végeit összekötő egyenes áram.

A 222-ik ábrában a vonzás három esete és a taszítás két esete, melyekről e törvények szólnak, fel vannak rajzolva. Mutassuk be néhány példában, hogy mily módon találnak igazolást kísérletek útján.

222. ábra. – Az áramok kölcsönös vonzásának törvényei.

223. ábra. – Párhuzamos, egy irányú áramok vonzása.

A 223-ik ábra a készülék berendezését tünteti elő, mely a párhuzamos áramok hatástörvényének kimutatására szolgál. A galván-telep két sarka két fémoszloppal belyeztetik közlekedésbe. Itt az áram a baloldalt álló oszlopon felszáll, s a két oszlopot összekötő vízszintes farudon futó fémszalagon át a vörösréz-drótból készült négyszögbe lép, mely a két csúcson és higanycsészén átmenő függőleges tengely körül forgó szerkezetet képez, s annak minden részét a nyilakkal megjelölt irányban átfutja. Innét a másik vízszintes fémszalagon s a jobb oszlopon át kimenekül. Ebből az következik, hogy a t oszlopnak felszálló árama a négyszögnek mellette levő e d áramával párhuzamos. A másik v oszlopban s ugyan e négyszögnek b c oldalában pedig leszálló párhuzamos áramok


289

haladnak. S ím a kísérlet mutatja, hogy ezek az egymás mellett levő részek egymást vonzzák; ugyanis, ha a mozgó négyszög elfordítása által távolítjuk őket egymástól, gyorsan közelednek egymáshoz, s úgy helyezkednek el, hogy a négyszög síkja a két oszlop síkjával egybeessék. A párhuzamos, egyirányú áramok tehát vonzzák egymást.

224. ábra. – A párhuzamos, ellentett
irányú áramok taszitásának kisérlete.

Ha most a négyszög helyett, mely az iménti kísérletben használtatott, a 224-ik ábrában lerajzolt négyszöget illesztjük be, mely úgy van berendezve, hogy az oszlopok mellé eső részeiben az áram még mindig párhuzamos, de ellentett irányú legyen, látni fogjuk, hogy mihelyt az áram áthalad, a ráma hevesen taszíttatik és síkja az oszlopok által képezett síkra merőlegesen helyezkedik el.

A párhuzamos áramok vonzása- és taszításainak ezen első törvényéből, a szerint, a mint irányuk megegyezik vagy ellenkező, az következik, hogy keresztben vagy ferdén álló áramoknak az a törekvésök, hogy egymással párhuzamosakká váljanak; az áramok azon részei, melyek a keresztező pontba áramlanak, köselednek egymáshoz, vagyis vonzzák egymást; azok, a melyek e pontból kiindulva, ellenkező irányok felé tartanak, távolodnak, vagyis taszítják egymást. E következményeket könnyen lehet igazolni, s a nem párhuzamos áramok törvénye ekként be van bizonyítja.

Midőn egy és ugyanazon áramnak két egymásra következő része vétetik tekintetbe, melyek egymással bizonyos szöget képeznek, a mondottak értelmében kell hogy ezek taszítsák egymást, sőt még a határesetben is így áll a dolog, midőn a szög 180°-ot ér el; ez pedig arra megy vissza, hogy


290

egyenes vonalban egymásra következő áramrészeket tekintünk. E tény is igazolható kísérlet útján, és pedig a következő módon. Négyszögletes fadézsát veszünk, mely a 225-ik ábrában látható módon válaszfallal ketté van osztva; mindkét osztályt higanynyal töltjük meg, s az egyikbe egy galván-oszlop positiv, a másikba pedig a negativ áram vezetőjét csatoljuk. A higany felületére egy könnyű fémdrótot fektetünk, melynek két párhuzamos ágat egy görbe rész köti össze, úgy hogy a két rekesz higanyát egymással vezető közlekedésbe helyezze. Ez a drót az áramot zárja amint a rajzban láthato nyilak megjelölik. Már most azt látjuk, hogy a vezető azon pontoktól, hol az áramvezetők a higanyba belépnek, azonnal eltávolodik, mihelyt az áram a vezetékbe lép.

225. ábra. – Egyugyanazon áram egymásra következő részeinek taszitása.

Nézzük még, mi módon bizonyítják azt, hogy a csavarvonalban haladó áramok úgy hatnak, mint a végeiket összekötő egyenes áramok. Az áramtól átfutott drótnak két részét egymásra hajtjuk; e részek közől az egyik egyenes, a másik pedig a 226-ik ábrában látható módon van összehajtogatva. Az egészet AMPÈRE mozgó rámájának egyik oldalához közelítjük. Semmiféle mozgást, sem vonzást, sem taszítást nem látunk; kell tehát hogy a kigyózó vonalban haladó áram hatása, melynek iránya az egyenes vonalban haladó áraméval ellenkező, ez utóbbi által teljesen semlegesíttessék. E két hatás tehát egymással egyenlő értékű, ez azt mutatja, hogy a csavarvonalban haladó áram alakja és hossza a hatást semmivel sem növelte.

226. ábra. – Csavarodó áramok hatása.

Végre még egy példát hozunk fel a folytonos forgó mozgásra, melyet az áramnak más áramra való hatása idéz elő.

A készülék, melyet e czélra használni szoktak (227. ábra), úgy van


291

berendezve, mint az, melyet FARADAY az áramnak mágnes által való forgatására használt. BC ráma, mely A vörösréz-oszlop csúcsa körül foroghat, egy vörösréz-körrel az EF edényben foglalt savanyított vízbe merül. Az edény körül egy tekercsnek a drótja van kívülről körülcsavarva, melynek egyik vége o-ban a galván-oszlop áramát fogadja be. A drót másik vége m és u csavarokhoz van kapcsolva, s ezek útján a mozgó ráma oszlopához is. Az áram tehát a ráma két oldalában a nyilakkal megjelölt irányban fut végig, o-nál az edény savanyított vizébe lép s p-nél kimegy. Mihelyt a közlekedés helyreállítva, az áramkör pedig zárva van s az áram megindult, látjuk, hogy a mozgo ráma a tekeres áramával ellenkező irányban forogni kezd, mely irány az edény kerületén nyillal van megjelölve.

227. ábra. – Véges áram forgása köralakú áram behatása alatt.

E jelenséget elemezve, könnyen belátjuk, hogy ez is a szögben összefutó áramok mozgását szabályozó törvény következménye: a köralakú áramok egyik fele a mozgó vezetőnek véges áramát vonzza, míg a másik fele taszítja; e két hatás támogatja egymást abban, hogy a mozgás a köralakú áraméval ellenkező irányú legyen. Ha a kísérletet olyképen rendezzük be, hogy a galván-oszlop árama a savanyított vízből a rámába emelkedjék, s az oszlopon ne föl-, hanem lefelé haladjon, a forgó mozgás iránya, mint előre látható, az előbbivel ellentett.


5. A föld hatása az áramokra. – Ampère mágnességi elmélete.

Ezek szerint egyrészt a galván-áramok a mágnesekre, s a mágnesek viszont az elektromos áramokra hatnak; másrészt az áramok kölcsönösen hatnak egymásra. Innét már csak egy lépés, hogy a mágneseket az ára-


292

mokhoz hasonlítsuk; AMPÈRE megkoczkáztatta e lépést, a nélkül azonban, hogy az elmélet segélyét s a kísérlet ellenőrzését csak egy pillanatra is mellőzte volna. Fölfedezte, hogy maga a Föld is hat az áramokra; hogy a 218-ik ábrában lerajzolt mozgó rámát magára hagyva, s áramot vezetve keresztül, a készülék függőleges tengelye körül megfordul, s a mágnesi meridiánra azonnal merőlegesen helyezkedik el; a felszálló áramrész nyugatra, a leszálló pedig keletre tér ki. POUILLET szerfelett leleményes berendezések segélyével kimutatta, hogy egy szigetelt függőleges áram önmagától a mágnességi kelet vagy nyugat felé igazodik, a szerint a mint fel- vagy pedig leszáll, míg ellenben az AMPÈRE-féle ráma vízszintes részeire a Földnek hatása semmi. E tények birtokába jutva, AMPÈRE irányzatlan rendszereket szerkesztett, vagyis olyanokat, melyek a földgömb hatásával szemben közönböseknek mutatkoznak. E végből elégséges a vezetőnek ágait oly formán hajlítani, hogy a földmágnességnek bármelyikökre gyakorolt hatását egy másik, párhuzamos és egyenlő, de az áramtól ellenkező irányban átfutott ágra gyakorolt hatás ellensúlyozza. A 228. ábra két ilyen irányzatlan mintát mutat be. Azután egyikökre egy a mágnességi meridiánra merőleges irányban, kelet felől nyugatra haladó vízszintesen elhelyezett áramot engedvén hatni, azt tapasztalta, hogy ennek az áramnak hatása a Föld hatásával tökéletesen megegyezik. Ebből arra következtetett, hogy a Földnek a mágnestűre gyakorolt hatása a horizon alatt, a mágnességi meridiánra merőleges irányban szünet nélkül áramló galvánfolyamoknak tulajdonítandó, a melyek Napkeletről Napnyugat felé tartanak. Mindezen áramok, bármekkora legyen is a számuk, úgy tekinthetők, mintha egyetlenegy áramot alkotnának, s a kísérlet mutatja, hogy a mi földrajzi szélességünkben délfelé esik a helyzete.

228. ábra. – Ampère irányzatlan áramvezetői.

E szép általánosításokat tovább fejtegetvén, AMPÈRE kimutatta, hogy a mágnes a tengelyére merőleges, egymás közt párhuzamos és egyirányú


293

köralakú áramok rendszeréhez hasonlítható. S a kísérlet tényleg azt mutatja, hogy az ilyenféle szerkezetet felfüggesztve úgy, hogy vízszintes irányban szabadon mozoghasson, a Föld hatásának kitéve, önmagától a mágnesi meridiánba helyezkedik; úgy viselkedik, mint a mágnestű. Lássuk, mily módon valósította AMPÈRE azt, a mit elektromos csavarnak vagy mágnesnek lehet nevezni.

Fémdrótot vett és azt sima hengerre, egymástól egyenlő távolságokra eső menetekben föltekervén, a drót két végét a csavarmenetek fölött a henger hossza irányában visszavezette, s erre oly módon hajlította fel, hogy az egész függőleges tengely körül szabadon foroghasson. Igy keletkezett a 229. ábrában feltüntetett alak. Ezt megtévén, a drótnak két végét az oszlop áramvezetőivel összeköttetésbe helyezte. Az áramot a nyilakkal kijelölt irányban átvezetvén, a szolenoid – AMPÈRE a készüléket e névvel látta el * –

229. ábra. – A szolenoid iránya a mágnességi meridiánban, a Föld hatása alatt.

* Szolenoidnak általánosabban a köralakú áramok minden olyan rendszerét szokás nevezni, melyek egymás között egyenlők, párhuzamosak és egy irányúak s oly módon vannak elrendezve, hogy a tengely, mely valamenyiök középpontján átmegy, egyszersmind sikjokra merőleges. Ezen eredményt többféle módon lehet elérni, a 230. ábra néhány ilyen alakot tüntet föl.

230. ábra. – A szolenoidok különféle alakjai.


294

állhatatos egyensúlyi állásba helyezkedik; minden egyes menet olyan függélyes síkba kerül, mely a mágnességi kelet-nyugat irányba esik; a szolenoid tengelye ekkor a mágnesi meridiánnal egybe esik, épen úgy, mintha mágnestű lenne. Ha most az áram irányát megváltoztatjuk, látjuk, hogy a szolenoid mozgásba jön, s 180°-kal megfordulva, eredeti helyzetében állapodik meg; a hossztengelye mindig a mágnességi meridiánban van, csakhogy végei helyet cseréltek. Végre egy szolenoid-elem (231. ábra), oly módon megtámasztva, hogy a mágnességi meridiánra merőleges tengely körül szabadon foroghasson, oly lehajlást vesz fel, mely az inclinatio-tűével pontosan megegyezik.

231. ábra. – A szolenoid-elem lehajlása, a földmágnesaég behatása alatt.

Így hát a közönséges mágnesek és a szolenoidok, vagyis elektromos mágnesek a Föld mágneshatása alatt egyformán viselkednek. Azonban az analógia még messzebb is vihető. AMPÈRE kimutatta, hogy a szolenoid végei, vagyis sarkai egymást épen úgy vonzzák és taszítják, mint a mágnesek sarkai; a szolenoidok egynevű sarkai taszítják, az


295

232. ábra. – A mágnesek és a szolenoidok kölcsönös hatásai.

ellentett nevűek pedig vonzzák egymást. Végre, ugyan e hatások nyilvánulnak, midőn a szolenoid egyik sarkát a mágnes valamelyik sarkához közelítjük (232. ábra). A hasonlatosság teljes és így AMPÈRE a mágnesség elméletét egész szigorú formába önthette, mely elmélet a mágnesség jelenségeit a dinamikus elektromosság jelenségeire vezeti vissza. E szép elmélet sommásan összefoglalva a következő:

A Föld belsejét számtalan elekromos áram hasítja át szüntelenül, melyek a belsejében végbemenő chemiai hatásokból veszik eredetöket. Mindezen irányra és erősségre nézve valószínűleg különböző és változó áramok a mágneseken ugyanazt a hatást idézik elő, mint az ezen elemi áramokból összetevődő egyetlenegy áram, mely a Föld tengelyforgásával ellentett irányban, Kelet felől Nyugat felé áramlik. Nemkülönben minden mágnesanyag, u. m. vas, aczél stb., elektromos áramelemeknek székhelye, melyek az atómok egyes csoportjai körül áramlanak. A puhavasban, valamint a poláros mágnességgel nem bíró anyagokban ezek az áramok összevissza irányokban mennek, úgy, hogy az eredő hatás semmi. Ellenben a mágnesekben e részáramok mind egy módon vannak irányulva; pl. úgy keringenek, a mint azt a 233-ik ábrában, melyben egy mágnes-rúd keresztmetszetét látjuk feltüntetve, a nyilak megjelölik. A szomszédos vagy egymással határos részeken, úgy mint b, b', a, a' stb. mellett az áramok ellenkező irányúak s lerontják egymást; így az összes hatás a külső részek hatására szorítkozik; ez pedig viszont arra vezet, hogy minden egyes metszetet egyetlenegy áramtól képzelhetünk körülfutva. Ez a dolog valamennyi keresztmetszetben ismétlődik, s így a mágnes szerkezete a 234-ik ábrában kijelölt rendezkedésnek felel meg.

233. ábra. – A mágnes elemi áramai.

234. ábra. – Eredő áramok a mágnes felületén.

Látjuk tehát, hogy AMPÈRE elmélete értelmében minden mágnest egyértékűnek tekinthetünk egy szolenoiddal, vagy helyesebben mondva, ugy vehetjük, mintha egy csomó, egy nyaláb szolenoid, vagy tekercs alkotná, melyek a sarkok vonalára közel merőleges síkokban keringő elemi áramokból állanak.

A mágnesanyagok, úgy mint a puhavas, mágnes közelében azonnal poláros mágnességet vesznek fel, még pedig a szolenoid áramainak a


296

bennök székelő áramokra való hatása következtében. E hatás az elemi áramok irányulását rendezi s azt okozza, hogy hatásuk többé nem semmi; így magyarázható a megosztás okozta mágnesezés. A következő czikkben látni fogjuk, hogy az AMPÈRE-féle elmélet alapján a maradandó mágnesezés szint ilyen tökéletesen megmagyarázható. Itt is megint a kísérletből kell majd okulnunk, ha majd a legérdekesebb tüneményeket feltárja előttünk. Mielőtt az utóbbi kérdésre térnénk át, emeljük ki azt a mélyre ható módosulást, melyet ez a szép elmélet azon hipóthézises nézetekben maga után vont, melyek a mágnesség és az elektromosság törvényei között fennálló szembeszökő hasonlatosság daczára, a mágnességet külön elszigetelt tudománynyá tették. Mostantól kezdve tehát be van bizonyítva, hogy a mágnesség és az elektromosság jelenségeinek alapja ugyanaz, s az egység a tünemények ezen két, olyannyira fontos rendjében biztosítottnak tekintendő.

"Az elektromos mágnes fölfedezése előtt, – írja QUET, * – a mágnesség jelenségeinek magyarázása végett egy északi és egy déli folyadékot vettek fel és feltételezték, hogy e folyadékok egynemű részecskéi a távolság négyzetével visszás arányú erővel taszítják egymást, míg a különnemű részecskék ugyan e törvény szerint vonzzák egymást. Ez az elmélet elégséges volt az OERSTEDT fölfedezése előtt ismert tünemények magyarázására, de csak azon föltétel mellett, ha még két új hipothézissel toldatott meg.

"Fölvették, hogy e folyadékok a testeknek csak bizonyos részeire szorítkoznak, s hogy valamiféle ismeretlen akadály gátolja meg őket abban, hogy innét kilépve, az elektromos folyadékok módjára szerte ne áradjanak. E nélkül lehetetlen megmagyarázni, miért lesz külön mágnessé egy parányi részekre összetört mágnesnek minden töredéke, melynek megvan a maga külön északi és déli sarka?

"Szükséges volt még feltételezni, hogy egyenlő térfogatú vasban és nikkelben a két folyadék nincs egyenlő számú megfelelő részben szétválasztva; szükségképen kell, hogy a két térfogatnak mágnesereje tényleg ne legyen egyenlő, a mint azt a kísérlet is mutatja.

"Midőn OERSTEDT fölfedezte, hogy a galván-áram a mágnestűre hat, a régi elmélet képtelen volt ez új hatást az ő két hipothézisével megmagyarázni, s a tényt törzsökös ténynek volt kénytelen tekinteni.

"AMPÈRE elméletével valamennyi nehézség elenyészett. A részecskékben elemi galván-áramok székelnek, s általok a mágnes minden része teljes mágnes. Az elemi áramok hatásának természetesen testről-testre

* Rapport sur le progrès de l'Électricité et du Magnétisme. Paris, 1867.


297

másnak kell lennie, mivel a részecskék méretétöl s elektromindító erejöktől egyidejűleg függ; a vas és a nikkel közti különbség tehát az elméletnek igen egyszerű következménye. Végre a mágnesnek elektromos áramokra gyakorolt hatása ezen elmélet értelmében elektrodinamikai hatás, nem pedig törzsökös tény.

AMPÈRE elegáns elméletének tehát a régi hipothézist, abbeli bonyodalmaival együtt, hogy két folyadékot, két támogató új föltevést és végre ezeken kívül még egy törzsökös tényt is volt kénytelen elfogadni, a tudományból ki kellett szorítani. Vele minden a legszebb harmóniába foly össze, minden csodálatraméltó világosságot nyer, s minden az áramok kölcsönös egymásra hatásának alaptényére vezettetik vissza; a mágnesség titkai végre le vannak leplezve.


236. ábra. – Ampère.

6. Mágnesezés áramokkal.

ARAGO 1820 szeptemberében, kevéssel az OERSTEDT és AMPÈRE fölfedezései után, a következő kísérletet hajtotta végre. Vasreszelékbe egy vörösréz-drótot mártott, mely a galván-oszlop két sarkát összekötötte; midőn a drótot kihúzta, a nélkül hogy az áramot megszakította volna, a drót egész felületét keresztben elrendezkedett vasrészecskékkel látta bevonva; a mint az áramot megszakította, a részecskék leváltak és leestek. Hogy megbizonyosodjék abban, hogy itt csakugyan ideiglenes mágnesezéssel, nem pedig könnyű testeknek az elektromozott testhez való vonzódásával van dolga, vasreszelék helyett nem mágneses anyagot vett, s a jelenség többé nem mutatkozott. Puha vas-, azután edzett aczéltűket helyezvén a vörösréz mellé és pedig vele keresztben, fölismerte, hogy az áram hatása mágnestűkké alakítja át őket, és pedig az északi sarkuk mindig az áram baloldalára esik, mely eredmény az OERSTEDT új kísérleteivel megegyezésben volt.


298

ARAGO és AMPÈRE csakhamar fölismerték, hogy a puha vas vagy aczél mágnesezése jóval erélyesebben fejlődik, ha a tű egy elektromos tekercs belsejébe helyeztetik. A galván-oszlop áramvezető drótját üvegcsőre felcsavarták; azután ennek tengelyébe helyezvén a mágnesezendő tűt, az áramot átvezették. A mágnesezés azonnal kifejlődött; s a mint előre várható volt, a vasnál ideiglenes, az aczélnál pedig maradandó volt.

235. ábra. – Aczéltű mágnesezése szolenoiddal; jobbra csavarodó- és balra csavarodó dróttekercs.

A 235-ik ábrában látjuk, hogy a drótot kétféle módon lehet a csőre föltekerni. Feltéve, hogy a cső függőleges, a drótot fölülről lefelé haladva lehet felcsavarni, úgy hogy minden menet a csőnek a készítő felé néző oldalán jobbról balra csavarodik; ez a jobbra-csavarodó tekercs vagy szolenoid, ad; vagy még úgy, hogy ugyanazon irányban haladva csavarjuk fel a drótot, hanem balról jobb felé vezetjük: ily módon a balra csavarodó da tekercs vagy szolenoid keletkezik. Midőn az áram a nyilakkal megjelölt irányban fölülről lefelé halad, a tű a jobbra csavarodó tekercs mágnésező hatása miatt alsó végén, vagyis ott, hol az áram kilép, északi


299

sarkot kap; a balra csavarodó tekercsben ellenben a tű felső végén lesz az északi sark, vagyis azon az oldalon, hol az áram belép. Az északi sark mindkét esetben az AMPÈRE -féle törvénynek megfelelően az áram bal oldalára esik.

A mágnesezés ezen oly egyszerű és olyannyira csodálatos módszerével a mágnesezendő rudakon tetszés szerint másodrendű sarkokat, vagyis mint már föntebb láttuk, u. n. váltópontokat lehet létrehozni. E végből elég, mint azt ARAGO első ízben megmutatta, ha a drótot a csőre bizonyos irányban felcsavarva, mindazon pontok felett, hol váltópontot akarunk előidézni, a csavarás irányát ellenkezőre változtatjuk. Az egész tekercs tehát ez esetben felváltva jobbra és balra csavarodó tekercsekből áll (237. ábra).

237. – Mágnesezés dróttekercscsel: váltópontok létesítése.

Az aczélrudakat régebben többféle eljárások segélyével mágnesezték, melyeket a Mágnességről szóló részben írtunk le; ma azonban általánosan előnyt adnak a tekercsekben keringő áramoknak. A mágnesezendő rudat tekercsesel veszik körül, melyen keresztül az áram van átvezetve s e közben a tekercset a rúd egyik végéről a másikra csúsztatják; az aczél elég rövid idő mulva eléri mágnesezésének maximumát.

238. ábra. – Maradandó mágnesezés tekercsek segélyével.

A mágnesezés módszereit leirva, fölemlítettük azt az eljárást, melyet ELIAS (Harlemben) és LOGEMAN nagy erejű mágnesek készítésekor alkalmaznak. Ennek leírását itt közöljük GORDON után; csak azt teszszük hozzá, hogy az aczél, melyet a feltalálók használnak, igen erősen van edzve. "Az eljárás abban áll, hogy a rúdon egy tekercset tolnak ide-oda, melyben gal-


300

ván-áram kering. Midőn patkóalakú mágnest készítenek, az áramot kétekercsen vezetik át s mindkettőt egyidejűleg járatják fel-alá a patkó két ágán. Egyetlenegy BUNSEN- vagy GROVE-féle elemmel a legerősebb mágnesezést is el lehet érni; csakhogy szükséges, hogy az elem csekély ellenállású legyen, nemkülönben a tekercsek ellenállásának is kicsinynek kell lennie. ELIAS oly galván-elemet használt, melynek ellenállása 1 milliméter átmérőjű és 66 centiméter hosszúságú vörösréz-drótéval volt egyenlő. Mágnesező tekerese 3 mm. átmérőjű és 7–8 méter hosszúságú drótból volt készítve. Ez az eljárás a kettős húzás módszerével nagy hasonlatosságot mutat".

Az erős állandó mágnesek készítése a mágneselektromos gépek feltalálása, valamint az elektromos világítás és a galvanoplastika terén való alkalmazásuk óta nagy fontosságra emelkedett. Egy ilyen gépnek, melyet nem sokára le fogunk írni, feltalálója, MÉRITENS, a gépében levő 40 mágnes-nyalábot igen hamar bírja egészen a telítésig megmágnesezni. Egyszerre két mágnest helyez el, sarkaikat egymással szembe állítván és vékony vörösréz-lemezekkel elkülönítvén, melyek amazoknak támaszúl is szolgálnak. Mindegyik nyalábot mágnesező tekercsek veszik körül, melyek táplálása végett egy GRAMME-féle gép áramát vezeti be s 20 másodperczig engedi hatni, mire 20 másodpercznyi szünet következik. "Valahányszor az áram megindul, heves molekuláris mozgás keletkezik s a mágnesezés olyan, hogy ha a készüléket 10 percznél tovább engedik működni, a mágnesek sarkai megmelegednek". Evvel az eljárással MÉRITENS kevesebb mint egy nap alatt egyetlen egy munkással 40 mágnes-nyalábot képes telítésig mágnesezni. – Ennyit az állandó mágnesezés műveleteiről.

Láttuk, hogy mágnesező tekercscsel körülvett puha vas ideiglenes mágnességet vesz fel. Az így keletkező mágneserő annál hatalmasabb, mennél egyenletesebb és tisztább a vas, s mennél jelentékenyebb a tekercs meneteinek a száma. Hogy ez utóbbi feltételnek könnyen lehessen eleget tenni, a fém-drótot szigetelő burkolattal, pl. selyemmel vagy pamuttal vonják be, épen úgy, mint a SCHWEIGGER-féle multiplikátornál történik. Erre a vasdarab körül csavarják, a meneteket tetszés szerint közel hozván egymáshoz, úgy, hogy lehetőleg nagy számú csavarmenetet kapjunk. Ezt most már elektromágnesnek nevezik, vagyis oly mágnesnek, melynek a mágnesereje addig tart, a meddig a galvánoszlop árama a tekercsben kering s azonnal elenyészik, mihelyt az áram megszakíttatik.*

* A mágneserősség, melyet ily módon a puha vassal közölni lehet, nem csak az áram erősségétől függ, hanem a körülötte felcsavart drót meneteinek számától, a drót hossza- és átmérőjétől is. WEBER szerint kisebb intenzitások mellett a mágneserősség és az áramerősség egymással arányosak; de ha ez utóbbi növekedik, az első bizonyos határhoz közeledik. "Az a körülmény, hogy a mágnesezésnek határa van, úgymond VERDET, különben is előrelátható következménye az Ampère-féle elméletnek: midőn a rúd összes mágneselemei a tengelyével párhuzamosan vannak beigazodva, hatásaik mind egy irányban működnek s a mágnesezés tovább nem nőhet."


301

A mágnesek gyakran patkóvá görbített henger alakot kapnak, melynek mindegyik ága körül van véve a drót egy részével (239. ábra). A tekercsek látszólag ellenkező irányban vannak rajtuk felgöngyölítve, de valóságban a feltekerés iránya mindkét ágon ugyanaz, ha a rudat kiegyenesítettnek képzeljük. A két végén, mihelyt az áram keringeni kezd, ellenkező nevű sarkok jelennek meg. Két párhuzamos puhavas-hengerből is szoktak elektromágneseket készíteni, melyek egyik oldalról puhavas-lemezzel; a másik oldalról pedig vörösréz-lemezzel vannak összekapcsolva (240. ábra). Ezen készülékek különben, a rendeltetésök szerint, legváltozatosabb alakokat kaphatnak; hengeralakú-, négyszögletes-, lapos-, ellipszoid formájú elektromágnesek is fordulnak elő; fegyverzeteik is a legkülönbözőbb alakúak lehetnek.

239. ábra. – Patkó-alakú elektromágnes.

240. ábra. – Párhuzamos vasmagokkal biró elektromágnes.

Az az elektromágnes, melyet POUILLET a Faculté des Sciences de Paris részére készíttetett, több ezer kilogrammnyi megterhelést bír el. Egy elektromágnes, mely GORDON-nak a Treatise on Electricity ami Magnetism szerzőjének tulajdona, kit oly gyakran idéztünk, vaspatkóból áll, melynek ágai 33 cm. hosszúak és 63,5 mm. átmérőjűek, a tekercsek hossza 30,5 cm. és külső átmérője 12,7 cm.; nem kevesebb mint 1000 menetben 1,25 mm. átmérőjű vörösréz-drót van rájok tekerve, s mindegyik 15 kilogrammot nyom. Az ilyen mágnes, sarkaival lefelé fordítva és erélyes áramtól átfutva, valószinűleg 1–3 tonna megterhelést elbírna a fegyverzetén." Azonnal látni fogjuk, hogy az ilyen hatalmas készűlékekkel a


302

mágneshatás oly anyagokon is érvényesül, melyek eddig erejöknek látszólag ellenálltak. Nem tekintve azt a számos alkalmazást, melyek a mágneseknek jutnak s melyeket majd később fogunk leírni, az elektromágnesek

241. ábra. – Elektromágnes, megterhelve.

242. ábra. – Mágnesláncz.


303

több igen érdekes kisérletet tesznek lehetővé, mint pl. mágnesláncz képezését, olyformán, hogy a mágnes sarkai alá egy halmaz mágnes-anyagot helyezünk el, u. m. vasreszeléket, szegeket stb. Amint az áram bevezettik, a mágnessarkok e testeket magukhoz ragadják, melyek megosztás folytán mágneseződve, egymásba kapaszkodnak, amint az a 242. ábrában látható. De mihelyt az áram megszakíttatik, a láncz megszakad, s az összes darabok egyszerre leesnek.

Az a gyorsaság, melylyel a puhavas az elektromos áram hatása alatt mágneseződik, s azután a mágnességet az áram megszüntetésével elveszti, az elektromágnesnek számos és fontos alkalmazást biztosít. Alább majd látni fogjuk, hogy e tulajdonságot mozgató gépek szerkesztésére használták fel, melyek nem igen erősek ugyan, de az oly munkálatoknál, melyeknél pontosság és szabályosság kivántatik, mégis szerfelett becsesek. Mindamellett az elektromágnes legfőképen az elektromos telegráfban játszik kiváló szerepet, s ez igen alkalmas annak megmutatására, hogy a legfenköltebb elméletek fejtegetései is mily közelről érintik a leghasznosabb gyakorlati alkalmazásokat. Majd alább igazságot szolgáltatunk e rendszerek feltalálóinak, melyek a gondolatnak, hogy úgy mondjuk, pillanatnyi közlekedését lehetővé tették; itt VOLTA, AMPÈRE, ARAGO neveit kell mint olyanokat megjelölnünk, melyeket a czivilizált világ hálája megillet, minthogy ezen ünnepelt férfiaknak köszön,jük az elveknek felfedezését, melyek e csodálatra méltó találmány alapjáúl szolgálnak.


7. Diamágnesség.

A mágnesség általános jelenségeit leírván, láttuk, hogy csak kevés anyag, u. m. a vas, a nikkel és a kobalt van avval a tulajdonsággal felruházva, hogy a mágnesek vonzzák: egy-kettő ezen anyagok közöl, melyeket mágnesanyaqoknak nevezünk, azonkívül magok is képesek poláros mágnességet állandó módon fölvenni, vagyis magok is képesek mágnesekké válni. Ezen bizonyos tekintetben kiváltságos anyagok létezése, továbbá az, hogy valamennyi többi anyagban e tulajdonság hiányzik, a jelenségek tulajdonképeni elméletéhez: a két folyadék elméletéhez kötött megannyi hipothézisek voltak. De a mióta a mágnesség és az elektromosság ugyanazon okokra vezettetik vissza, a mint azt a mágnesek és az elektromos áramök kölcsönös egymásra hatásának számos jelensége világosan bizonyítja, csak igen nehezen lehet a mágneses és a nem mágneses anyagok gyökeres megkülönböztetéséről számot adni. Ha a mág-


304

nesanyagok részecskéit a galvánoszlop elemeihez kell hasonlítani, melyek önmagukba záródnak és összevissza irányzódnak; ha a mágnes vagy a mágnesező tekercs hatása egyenesen abban áll, hogy ezen molekuláris áramokat beigazítsa vagy irányítsa, miből azután a kísérletekben konstatált vonzások erednek, a mint mindezeket az AMPÈRE elmélete követeli: kérdezhetjük, miért van oly sok test e tulajdonságtól megfosztva? E kérdést csakugyan felvetették s az ez irányban tett vizsgálatok eredménye épen a mágneshatás általánosításának felfedezése lett. Mindamellett szükséges volt e czélra, hogy a fizikusok nagy hatású mágnesekkel rendelkezzenek, a milyenek az épen most leírt elektromágnesek.

A mult század vége felé s a mostaninak első felében számos vizsgálatot ejtettek meg, melyek hinni engedték, hogy a mágnesek mégis csak hatnak több olyan anyagra, melyet az ideig nem mágnesinek tekintettek; COULOMB magnetométerében arany-, ezüst-, üveg-, viasz- stb. rudacskákat lengetett; de az ő saját, valamint BIOT kísérletei alapján belátta, hogy a mágneshatás e körülmények között oly vasrészecskéknek volt tulajdonítható, melyeket a chemiai elemzés parányi voltuk miatt nem bírt felfedezni. Mindamellett LEBAILLIF egy sarkalatos tényt, melyet BRUGMANS már-már felfedezett, 1828-ban minden kétségen kívül helyezett; ez abban áll, hogy a bizmút – melyhez LEBAILLIF az antimónt is csatolta – a mágnestűt taszítja. Vasnak vagy más mágnesanyagnak jelenléte e két anyagban ezt az eltérést meg nem magyarázhatta.

FARADAY-t illeti a dicsőség, hogy kimutatta, mely szerint a mágnes-tulajdonság általános, vagy legalább hogy majd minden test, szilárd, cseppfolyós vagy gáz-állapotú test a mágnes hatásának alá van vetve. Csakhogy a hatás egy részökre vonzó, másokra nézve pedig taszító, úgy hogy a testek két külön osztályra bomlanak, melyek közől az első azon anyagokat foglalja magába, melyeket a mágnes sarkai, úgy mint a vasat, vonzzák; a második pedig azokat az anyagokat, melyeket a sarkok, úgy mint a bizmútot, taszítják. Az előbbieket FARADAY paramágneseknek, vagy egyszerűen mágnes-anyagoknak nevezi; az utóbbiak pedig a diamagnes-anyagok.

Térjünk át a kisérletekre, melyek ezen új tulajdonságokat felderítették.

A diamágnesség tanulmányozására RUHMKORFF nagy hatályosságú elektromágnest szerkesztett, mely a 243-dik ábrában * feltüntetett módon

* FARADAY az ő elektromágnese ágait függőlegesen állította. A puha vastuskókból készült fegyverzetek, egyik oldalon kúpalakban végződve, a másikon pedig félig lelapítva, a tekercsek vasmagvainak tetején helyeztettek el.


305

van berendezve. B és B tekercsek vasmagvai kétszer hajlott puhavas könyökkel vannak egymással összekötve, a két ág vízirányosan eltolható lévén, hogy a sarkokat megfelelő távolságba állíthassuk; EE csavarok a kellő helyen való megerősítésre szolgálnak. A tekercsek tengelyei és sarkai, vagyis az elektromágnes ellenkező nevű sarkai ugyanazon a vízszintes vonalon egymással szemben fekszenek. A fegyverzeteknek (P) gömbölyeg- vagy tompított kúp-alakjok van, olykor pedig sík és vízszintes felületűek, és a tekercsek magvának végéhez csavarhatók.

243. ábra. – Ruhmskorff készüléke a diamágnesség tanulmányozására.

Szilárd testeket vizsgálván, ab hosszukás rudacskát vágunk belőle és az S tartóban a sarkokat összekötő egyenes közepén, vízirányosan felfüggesztjük. Erre az áramot átvezetjük. Ha a kisérletben szereplő test mágnesi anyagból van, felfüggesztéspontja körül megfordul, egész addig, míg tengelye az elektromágnes sarkait összekötő egyenessel pontosan egybe nem esik; ha a fonál csavarodását mellőzzük, ebben a tengelyes, axiális állásban megmarad. Ha ellenben a kísérletnek alávetett test diamágnesi, azt látjuk, hogy a rúd a sarkok vonalára merőlegesen igazodik s azt az állást foglalja el, melyet FARADAY egyenlítős-nek, aequatoriális-nak nevezett el. Első esetben a rúdacska az elektromágnes hatása alatt két sarkú, ideiglenes mágnessé vált és a fegyverzetek ellenkező nevű sarkaitól vonzatott, a második esetben, a mikor a rúd diamágnesi, az elektromágnes mindkét sarka taszítja.

A testeknek a paramágnesi vagy a diamágnesi anyagok csoportjába való sorolása a szerint történik, a mint axiális vagy aequatoriális állásba


306

helyezkednek, midőn erős mágnes sarkai között szabadon mozoghatólag felfüggesztetnek. "Nincs olyan szilárd test, mondja QUET, mely e készűlékben mágnesinek vagy diamágnesinek ne mutatkoznék. A fémek közől a vas, a nikkel, a kobalt, a mangán, a chróm, a cerium, a palládium, a platina és az osmium mágnesiek; míg ellenben a czink, az ón, a kádmium, a nátrium, a higany, az ólom, az ezüst, a vörösréz és az arany diamágnesiek. Megemlíthetjük még, hogy a crownüveg mágnesi, a flint-üveg pedig diamágnesi; hogy a legtöbb szerves anyag diamágnesi, végül a czinóber, a minium, az ólom-hiperoxid, az aszbeszt, a papir stb. mágnesiek s hogy a cyanvas és cyankáli sárga és piros kristályai diamágnesiek."

Ennyit a szilárd testekre vonatkozólag. Az elektromágnes hatása a folyadékokra is kiterjed és ezek is szintén két csoportba oszlanak a szerint, amint vonzatnak vagy taszíttatnak. FARADAY, hogy a folyadékok ezen tulajdonságait felismerje, a folyadékokat igen vékony falú üvegcsövekbe zárta, melyek a sarkok között felfüggesztve, axiális vagy aequatoriális állásba helyezkedtek aszerint, amint a folyadék mágnesi vagy diamágnesi volt. PLÜCKER a folyadékokat óraüvegekbe öntötte, melyeket a megfelelően át alakított sark-felületekre állított; ha a folyadék mágnesi volt, a sarkvonalak mentén terjeszkedett s közepe felé behorpadt; ellenben az aequatoriális irányban kiemelkedett, ha diamágnesi volt. QUET ugyanez irányú tanulmányaiban vízszintes üvegcsövet használt, melyet a mágnes két ága között a sarkvonalra merőleges irányban helyezett el. "A folyadékból egy csepp vitetik be és közepe e vonaltól jobbra vagy balra állíttatik. Amint a mágnes gerjesztetik, a csepp a csőben taszíttatik és a taszítás állandó marad, ha a folyadék diamágnesi; ha a folyadék mágnesi, a csepp vonzást szenved és a közepe a sarkok vonalában helyezkedik el ... Eme különféle eljárások útján felismerték, hogy a víz, az alkohol, az éter és a legtöbb szerves folyadék diamágnesi. Ha az elektromágnes elég erős, egyetlenegy szilárd és cseppfolyós anyag sem marad semleges, kivéve a mágnesi és diamágnesi folyadékokból megfelelő arányban készült keverékeket". A vér, ámbár vasat tartalmaz, diamágnesi.

244. ábra. – A volta-iv taszítasa.

A mágnesek hatásának a gázok is alá vannak vetve. A lámpa lángja, vagy a füstje, a víz- és éter-gőzök, ha az elektromágnes sarkai közé vitetnek, taszítást szenvednek. QUET konstatálta, hogy a mágnes a Volta-ivet taszítja. A kisérlet a 244. ábrában látható módon volt berendezve. A szénelektródok, melyekből – mint nemsokára látni fogjuk – az elektromos ív fénye kiáradt, az elektromágnes A és B kúpalakú sarkai közé állíttattak. Amint a galvánáram az elektromágnest felgerjeszté, az ív az aequatoriális


307

irányban megnyúlt, dárda-alakot öltve, minöt a forrasztó lámpa lángja mutat; hossza elérte az ívnek tizszeresét. E közben zúgás hallatszott, s ha a taszítás elég erős volt arra, hogy az ívet megszakítsa, erős durranás következett. A mágneshatásnak még egyéb nyilvánulásait is fogjuk látni, melyek az elektromos fény más fajtájánál tapasztalhatók.

A testek mágnesi éá diamágnesi ereje anyagról-anyagra tetemesen változik. FARADAY ezt az erőt a fémekre nézve behatóan vizsgálta s kisérleteiből az alább következő sorozatot vezette le, mely egyrészt a mágnesi, másrészt pedig a diamágnesi fémeket tartalmazza. E sorozatban a fémek a vas- és a bizmúttól kiindulva, erejök kisebbedése szerint vannak rendezve; azok a fémek, melyeknek mágnesi vagy diamágnesi ereje a legkisebb, a semleges ponthoz, vagyis a O-hoz legközelebb esnek. Azonban nem kell feledni, hogy a vas mágnesereje jóval hatalmasabb, mint a bizmúté: az elektromágnes sarkának mágnesereje, GORDON szerint 32–45-ször akkora, mint maga a mágnesező erő; míg ellenben a bizmút-magé ennek alig 1/400000-edrészét teszi. E szerint a vas mágnesereje mintegy 15–18 milliószor akkora, mint a bizmut diamágneses ereje.


308

A FÉMEK SOROZATA.

Mágnesi anyagok: Diamágnesi anyagok:
Vas.
Nikkel.
Kobalt.
Mangán.
Chróm.
Cerium.
Titán.
Palladium.
Platina.
Osmium.
Bizmút.
Antimón.
Czink.
Kadmium.
Natrium.
Higany.
Ólom.
Ezüst.
Réz.
Arany.
Arzén.
Urán.
Rhodium.
Iridium.
Wolfrám.

BECQUEREL kiderítette, hogy az a vonzás, melyet 1 köbcentiméter normális nyomású oxigén az elektromágnes sarkai között szenved, mintegy ötödrésze annak a taszításnak, mely ugyanazon körülmények között ugyancsak 1 köbcentiméternyi vízre gyakoroltatik; ugyanis 0,18-dal egyenlő akkor, ha a víz a levegőben van, és 0,187 akkor, midőn üres térben foglaltatik. A tömegeket hozva számításba, azt látjuk, hogy az oxigén mágnesereje ugyanazon tömeg mellett 126-szor akkora, mint a víznek diamágnesereje. Az oxigénnek, az egyetlen, eddig ismert mágnesi gáznak, mágnesereje a sűrűséggel kisebbedik, ha a hőmérséklet állandó és a nyomás alábbszáll. A hőmérséklet emelkedésével jelentékenyen csökken. A levegőnek mágnesereje az oxigén mágnességének ötödrészét teszi, miből következik, hogy mágneserejét a bennefoglalt oxigénnek köszöni.

Az oxigén mágnesereje azt gyaníttatta FARADAY-val, hogy a Föld-mágnesség tüneményeiben szükségképen szerepelnie kell. Erdekes a hírneves angol fizikusnak erre vonatkozó nézeteivel és kutatásaival megismerkedni. TYNDALL ekképen foglalja össze: "A levegőbehi oxigén, úgymond FARADAY, oly nevezetes s oly jelentékeny nagyságú mágneserővel felruházva, lehetetlen, hogy Földünknek, mint bolygónak mágnesállapotára a legdöntőbb befolyással ne bírna, kivált ha meggondoljuk, hogy sűrűségének változása és hőmérsékletének ingadozása mágnesállapotát nagy mértékben módosítja. Úgy gondolom, hogy a valódi oka a föld-


309

mágnesség változásainak, melyeket a földgömb felületének különbözö pontjain oly nagy gonddal megfigyeltek és jelenleg is megfigyelnek, ebben rejlik. Mind a naponkénti, mind az évenkénti változásoknak valószínűleg ettől kell függniök; ugyanaz áll a szabálytalan és mindig ismétlődő változások nagy számáról, melyeket a fotográfiai úton való lajstromozás oly feltűnően bizonyít. Ha e remény teljesül, és ha csakugyan bebizonyúl, hogy a légkör befolyása képes ilyen eredményeket létesíteni, úgy valószínűleg új kapcsolatra bukkanunk a sarkfény s a földmágnesség között, egy oly kapcsolatra, mely a külső világtérrel többé-kevésbbé a levegőn keresztül jő létre. Tegyük még hozzá, hogy nem gyanított mágnességi visszonyok és változások is kerülhetnek napfényre és mérhetőkké válnak azon ismeret-ágnak jövendőbeli kifejlődése által, a mire ezennel a légkörbeli mágnesség nevet koczkáztatom." FARADAY e kérdés tanulmányozásának két értekezést szentelt, melyekben a melegnek és a hidegnek a levegő mágnességére gyakorolt befolyását elemzi, továbbá a mágnestűre való hatását is, melynek a hőmérsékletbeli változásokból erednie kell; vizsgálatainak eredményét az évi, a naponkénti és a szabálytalan variácziók magyarázására alkalmazza, melyeket a mágnességi obszervatóriumokon eszközölt megfigyelések hosszú sorozata állapított meg. Azóta már nevezetes kozmikus eredetű okokhoz, úgy mint a Nap foltjainak időszakosságához folyamodtak; mindamellett azt hisszük, hogy ezek a FARADAY-féle okokat nem zárják ki szükségképen; a dolog tényleg úgy fogható fel, hogy a Nap mágneshatása első sorban a légkörre és az oxigénre irányúl, mely a levegőnek tekintélyes részét alkotja.


8. A mágnesség hatása a polározott fényre.

FARADAY-nek a diamágnességre vonatkozó első dolgozatai egy igen érdekes felfedezésből vették eredetöket, melyet itt néhány szóval fölemlítünk. A mágnességnek a polározott fényre gyakorolt hatását vizsgálta. A kísérletet, mely e tulajdonságot szemei előtt föltárta, a következőleg írja le. Miután sikerült neki az optikában használt üveg gyártásának tökéletesítésére irányuló munkálatai közben egy súlyos és nagy fénytörő képességű üveget (ólom-bór-szilikátot) előállítania, azt a következő módon használta fel: "Egy darab e fajta üveg, úgymond, melynek felülete mintegy 26 négszög centiméter és vastagsága 13 milliméter volt, egy elektromágnes sarkai közé helyeztetett, melyet a galvánáram még nem gerjesztett fel, és pedig olyformán, hogy a polározott fénysugár egész hossza


310

mentén futhassa át. Az üveg ekkor úgy viselkedett, mint a levegő, a víz, vagy bármely más hatástalan anyag: ha az elemező – az analizátor – oly formán állíttatott be előzetesen, hogy a polározott fényt kioltsa, vagyis hogy e fénysugár szolgáltatta képet láthatatlanná tegye, az üveg közbeiktatása a dolgok állásán mit sem változtatott. Mindent ezen állapotban meghagyván, az elektromágnes működésre indíttatik azáltal, hogy tekercseibe galvánáramot vezetünk be: a lámpának képe, melyből a fénysugár kiáradt, azonnal láthatóvá vált s mindaddig látszott, a meddig a mágneshatás tartott; mihelyt a mágneserő az elektromos aram megszakítása folytán hatni megszűnt, a fény elenyészett. E tüneményeket minden körülmények között, bármely pillanatban újból elő lehetett idézni, mi az oknak és okozatnak tökéletes összefüggését világosan mutatta." *

E kisérleteket sokféle egyszerűen törő szilárd testre kiterjesztették, s ezek a mágnesség behatása alatt mind forgató képességre tettek szert, míg a kettős törésű kristályok igen csekély érzékenységet tanusítottak iránta. Ily módon mind a fizikai optika, mind pedig a mágnesség és elektromosság egy-egy új fejezettel bővült.

A polározott fénynek a mágneserő behatása okozta elfordításának törvényeit FARADAY es sok más fizikus tanulmányozta, kik közől VERDET-t idézzük. Könyvünk keretéből ki kellene lépnünk, ha ezeket elő-akarnók tevjeszteni s az érdeklődő olvasót bővebb megismerkedés végett szakszerű értekezések tanulmányozására utaljuk. Szorítkozzunk csak annak kijelentésére, hogy a fényrezgések elfordításának iránya sok anyag esetében ugyanaz, mint az elektromágnes galván-áramainak iránya; mindamellett VERDET kimutatta, hogy a vas, a titán, a lanthán és a cerium vegyületeiben ellentett, a mangán vegyületeiben pedig majd egyező, majd pedig fordított irányú. Midőn a fénysugár, melyről feltesszük, hogy a hasábba mindig merőlegesen esik be, a sarkokat összekötő vonallal párhuzamos, az elfordítás szöge a legnagyobb; de mennél jobban eltér e párhuzamosságtól, az elfordítás szöge is annál kisebb lesz s végre a merőleges irányban zérussá válik. E mellett fel van téve, hogy a mágnesintenzitás állandó marad; midőn változik, az elfordítás szöge vele arányosan változik, ha különben a többi körülmények ugyanazok maradtak.

* FARADAY e kisérletet úgy is ismételte, hogy elektromágnes helyett (melyet 5 GROVE-féle elem hozott működésbe, s melynek mindegyik sarka 26 kilogrammot is elbirt), jó patkóalakú aczélmágnest alkalmazott. Az eredmény gyengébb volt, mindamellett elegendő annak bebizonyítására, hogy a közönséges mágneseknek s az elektromágneseknek a fényre gyakorolt hatása teljesen azonos.


311

E tünemények elméleti fontosságát senki sem fogja félreismerni. A mágneseknek a fényre gyakorolt hatásának felismerésére, erre a nagyszerű felfedezésre, FARADAY-t elméleti nézetek vezeték. S ha nagy fontosságukat kellően ki akaijuk emelni, úgy vélekedünk, hogy e czikket általános okoskodásainak következő töredékes idézésével kell befejeznünk. "Ezáltal, mondja FARADAY, úgy gondolom, hogy a fény s az elektromos és mágneserők között első ízben van kapcsolat, valóságos közvetetlen kapcsolat megállapítva; evvel egy új fontos adat sorakozik azon tényekhez és nézetekhez, melyek az összes természeti erők közös eredetét és kapcsolatát törekednek kimutatni. Kétségtelen, hogy a tudományok tényleges állása mellett még nehéz szabatosan megmondani, mi az, a mit remélhetünk. Azt mondám, hogy e kisérletek alapján az egyik természeti erő közvetlenül más erőkkel hozatott kapcsolatba; talán inkább azt kellett volna mondanom, hogy itt a természet nagy erejének egyik alakja világosan és közvetetlenül összefügg annak másféle alakjaival; vagy hogy ez az erő, mely különös tüneményekben, különös alakban nyilvánul, egygyel több esetben mutatja ki azonosságát, s világosságbeli továbbá elektromosság- és mágnességbeli alakja között kimutatott közvetlen összefüggésében ismét magára ismertet". Kétségtelen, hogy már nincs messze az a nap, melyen mindaz, a mi a nagyszerű fizikus eszméiben még homályosnak tűnik fel, csak oly [ugyanolyan] világossá válik, mint a milyen világos mai nap a mechanikai erő és a meleg egyenértéke, vagy pedig eme két erőnek egymásba való átalakúlása.