Archiv Vývoj názorů na podstatu elektřiny (20) Ing. Josef Heřman, CSc. Síly magnetické Snaha nalézt zákonitost v působení magnetických sil se objevila již v sedmnáctém století. Newton ve svých Principiích popisuje své nedokonalé pokusy o zjištění tohoto zákona. V dalším období bylo vykonáno množství nepřesvědčivých výzkumů snažících se tento problém řešit. Obvyklým postupem bylo upevnit magnetickou jehlu ve středu cejchovaného kvadrantu a číst výchylku jehly vzniklou působením trvalého magnetu, který působil v kolmém směru k magnetickému poledníku. Odchylka jehly se měnila podle vzdálenosti magnetu a tak mohla být zaznamenávána závislost na vzdálenosti. Tyto experimenty uskutečnil astronom Edmund Halley (1656-1742) a popsal je v přednášce pro Royal Society, přednesené 2. března 1687 (Register Book, Vol. 9, p. 25). Podobná pozorování následně provedl v roce 1712 Francis Hauksbee (1666 – 1713) a roku 1721 Brook Taylor (1685 – 1731). Nevedly však k definici zákona síly. 
Pozorováním přitažlivosti dvou magnetů umístěných v různých vzdálenostech od sebe se zabýval i jeden z objevitelů leidenské láhve, Petrus van Musschenbroek (obr. 1). Použil k tomu váhy, ale jeho výsledky nebyly přesvědčivé. Nicméně z posuzování výsledků získaných těmito badateli došel v roce 1750 John Michell (1724 – 1793) k závěru, že magnetická síla se pravděpodobně řídí inverzním kvadratickým zákonem. Tento Michellův závěr je uveden v jeho spisu Treatise of Artificial Magnets (Cambridge, 2nd ed., 1751). Stejný závěr brzy nato formuloval Johann Tobias Mayer (1723 – 1762), jehož memoár, předaný Kgl. Gesellsch. v Göttingenu, nebyl zřejmě publikován. Je však uveden v seznamu obsahu Erxlebenova a Lichtenbergova Angangsrunde der Naturwissenschaft, par. 709. Zákon následně v roce 1766 vydedukoval a publikoval v memoárech berlínské Akademie i německý fyzik a matematik Johann Heinrich Lambert (1728 – 1777), který porovnával křivky získané při znázorňování pole magnetu pomocí zkušebního kompasu s křivkami sil vypočtenými za předpokladu inverzního kvadratického zákona. 4.5 Coulombův zákon
Ke zkoumání elektřiny a magnetismu byl francouzský inženýr a fyzik Charles Augustin Coulomb přilákán vyhlášenou cenou Akademie věd, vypsanou na téma nalezení nejlepší metody zhotovení námořního kompasu. Cenu získal spolu s holandským fyzikem Janem Hendrikem van Swindenem (1746 – 1823). To jej přivedlo i ke zkoumání tehdy vysoce aktuálního problému – působení elektrických a magnetických sil, jemuž se intenzivně věnoval v letech 1785 až 1789. Pro konečné a jednoznačné vyřešení základní zákonitosti přitažlivých a odpudivých sil mezi elektrickými náboji, resp. mezi magnetickými póly, si Coulomb vytvořil předpoklady svým předcházejícím výzkumem pružnosti a pevnosti materiálu a vynálezem torzních vah. Na tomto místě je třeba připomenout, že priorita vynálezu torzních vah je též připisována již citovanému Angličanu Johnu Michellovi. Zákon pro síly elektrické Coulomb, stejně jako jeho předchůdci, hledal kvantitativní vztah a jeho experimentální potvrzení pro síly, které působí mezi elektrickými náboji. Pro exaktní vyjádření zavedl abstraktní pojem bodového elektrického náboje. Rozuměl tím elektrický náboj, který je v prostoru a má rozměry zanedbatelně malé ve srovnání se vzdáleností, ve které se silové účinky projevují. 
Když Coulomb pozoroval dva bodové elektrické náboje, vzdálené od sebe r, zjistil, že ve stejném poměru, v jakém se zvětší jeden z nábojů, např. mkrát, zvětší se i síla působící mezi nimi. Ke stejnému výsledku došel i zvětšením druhého elektrického náboje. Z toho vyplynulo, že síla, kterou na sebe působí dva elektrické náboje Q1 a Q2, je přímo úměrná jejich součinu Q1 · Q2. K vlastnímu experimentu, který měl dokázat, že “odpuzování mezi dvěma stejně nabitými kuličkami (tedy bodovými elektrickými náboji) se mění inverzně s druhou mocninou vzdálenosti mezi jejich středy”, takto použil již zmiňované torzní váhy (obr. 2): na stříbrný drát torzních vah horizontálně zavěsil ramínko z hedvábných vláken s povrchem opatřeným pečetním voskem, na jehož jednom konci byla malá kulička z bezové duše a na druhém konci byl připevněn papírový disk, jenž sloužil jako tlumič kmitů. Torzní mikrometr byl nastaven do polohy 0°. Potom byla torzní hlavice s upevněným drátem pootočena tak, aby se zavěšená kulička nacházela proti nule stupnice na spodní nádobě. Otvorem ve skleněném víku byla do skleněné nádoby vsunuta stejně velká bezová kulička na izolační tyčince a fixována tak, aby se ve stejné horizontální rovině dotkla první kuličky. Vodičem byl oběma kuličkám předán stejný elektrický náboj. Působením odpudivé síly se kuličky začaly od sebe vzdalovat až do vzdálenosti, kdy mezi torzní silou vah (přesněji torzním momentem) a odpudivou silou mezi náboji nastala rovnováha. Precizně provedeným experimentem Coulomb potvrdil, že odpudivá síla mezi stejně nabitými tělesy je nepřímo úměrná čtverci vzdálenosti obou těles. |
