Повелитель молний - [36]

Фарадей так сформулировал установленный им закон:

«Количество разложенного вещества увеличивается пропорционально силе тока и времени его прохождения».

Это первый закон Фарадея.

Второй закон Фарадея устанавливает связь между количеством элемента, выделяемого из раствора на электроде одним ампером за 1 секунду, химическими свойствами этого элемента: зная химические свойства[20] вещества, можно вычислить, какое количество каждого вещества будет выделено за данное время током определенной силы.

Эти законы прочно вошли в электрохимию, которая после открытий Фарадея встала на новую дорогу. На почве этой науки выросла важная ветвь современной техники — электрохимическая промышленность.

Из законов электролиза, установленных Фарадеем, ученые сделали еще более важные, далеко идущие выводы.

Ионы Фарадея, на которые распадается электролит, представляют собою частицы вещества, атомы[21] или группы атомов, которые несут на себе электрические заряды.

Электрический заряд иона состоит всегда из целого числа зарядов определенной постоянной величины. Такой постоянный заряд называется электроном. Теперь доказано, что электрон — это элементарная частица, как бы атом электричества. Величина этого элементарного заряда была впервые определена из законов Фарадея. Так из открытий Фарадея выросло учение об электронах — одна из важнейших глав современной физики.

3. Как возникает электрический ток?

Когда в юности своей Фарадей читал и слышал на лекциях мистера Татума о вольтовом столбе, этот простой прибор казался ему чудодейственным. Он казался таким и людям гораздо более ученым.

«Простого прикосновения двух металлов, которые ничего не теряют и ничего не получают, достаточно, чтобы этот волшебный прибор давал истечения, способные своим светом соперничать с самыми сильными горючими веществами…»

Так писал Араго, и так думали вместе с ним многие физики. Сам Вольта, изобретатель гальванической батареи, тоже думал, что ток возникает просто от соприкосновения, от контакта разных металлов. Химики — Дэви, Делярив и другие — не соглашались с этим. Они думали, что ток в вольтовом столбе возникает лишь в результате химического процесса.

Но доказал это только Фарадей. Как мы уже знаем, он установил, что количество разложенного вещества при электролизе пропорционально количеству проходящего электричества. Фарадей тщательно изучил процессы, происходящие в гальванической батарее, когда она находится в действии, и пришел к тому же выводу: химические и электрические процессы в батарее количественно пропорциональны друг другу и неразделимы.

В работающей электрической батарее происходит химический процесс, и работа ее идет за счет выделяющейся при этом энергии. Когда все химические процессы заканчиваются, батарея разряжается, то есть она не может больше создавать электрический ток. Точно так же, но медленно, разряжается вольтов столб.

Уже во времена Фарадея изучение самых различных явлений природы наталкивало многих ученых на мысль о том, что энергия, или, как тогда говорили, «сила», не может быть создана или уничтожена. Хотя закон сохранения энергии не был еще сформулирован, однако представление о том, что электрический ток может возникнуть «из ничего», казалось Фарадою, как и многим его современникам, абсурдным.

Фарадей не однажды возвращался к этой теме в своих докладах Королевскому обществу.

«Контактная теория, — писал Фарадей в 1839 году, — предполагает, что сила, способная преодолеть мощное сопротивление, например сопротивление проводников, хороших или плохих, по которым проходит ток, а также сила электролиза, которой тела разлагаются, могут возникнуть из ничего. Без всякого изменения действующего вещества или потребления порождающей силы вызывается ток, который идет вечно против постоянного сопротивления или задерживается лишь, как в вольтовой ванне, продуктами разрушения, нагромождаемыми самим током на его пути. Это действительно было бы творением силы и не похоже ни на одну другую силу в природе. Есть много процессов, которыми форма силы изменяется так, что происходит видимое превращение одной в другую. Но ни в одном случае, даже в опытах над электрическим угрем и электрическим скатом, нет чистого творения силы без соответствующего исчезновения чего-либо взамен ее».

Так Фарадей одним из первых высказал идею сохранения энергии, которая лежит в основе научного понимания происходящих в природе процессов.

4. Свет и электромагнетизм

Мысли Фарадея часто обращались к вопросу: что такое свет? Не существует ли связи между светом и электромагнитными силами, над исследованием которых он так много и так плодотворно трудился! Ряд опытов наталкивал его на мысль, что между светом и электричеством есть нечто общее.

До первого приступа своей болезни и после нее Фарадей не раз возвращался к опытам для исследования этой связи. Много страниц его лабораторного журнала заполнено описанием этих опытов. Но все опыты кончались неудачей. Луч света, введенный в поле электрического тока, не испытывал никаких изменений.

Наконец, в 1845 году Фарадей решил испытать действие на световой луч не электрического тока, а магнитного поля.