archiv Vývoj názorů na podstatu elektřiny (32) Ing. Josef Heřman, CSc. 6.3 Oerstedův objev elektromagnetismu Je třeba připomenout, že jev elektromagnetismu nebyl podle korpuskulární hypotézy očekáván. Coulombův zákon pro elektřinu a magnetismus vycházel z tradiční představy základní rozdílnosti mezi oběma, a tudíž i z představy, že vzájemná přeměna je nemyslitelná. Ten, kdo tyto zákony akceptoval, tedy elektromagnetický jev očekávat nemohl. Pro Oersteda byla situace zcela jiná. Kantova doktrína „základní síly„ jej přímo k myšlence přeměny sil přivedla. Bylo ale nutné objevit podmínky, za kterých k této přeměně může dojít. Zvláštní podmínky pro přeměnu elektřiny v magnetismus byly Oerstedem vydedukovány z podstaty elektřiny. V souladu se svou filozofií pak to, co dnes označujeme Ampérovou zásluhou za elektrický proud, považoval za „elektrický konflikt„ (conflictus electricus). Představoval si jej jako srážku dvou opačných elektrických fluid pohybujících se proti sobě. Když byl „elektrický konflikt„ omezen do tenkého drátu, vzniklo teplo. Byl-li průměr drátu dále zmenšen, vzniklo světlo. Oersted tímto postupem došel k názoru, že při dalším zmenšování průměru drátu může „elektrický konflikt„ vyvolat vznik „sil magnetických„. Na základě této analogie tak Oersted již v roce 1813 předpověděl existenci elektromagnetického jevu. Mýlil se ovšem v jím určených podmínkách. Tento omyl spolu se zvyšujícím se pedagogickým zatížením byl příčinou oddálení experimentálního ověření jeho teoretické předpovědi. Samotný objev elektromagnetismu učinil Oersted na jaře roku 1820. Přesnější časový údaj se liší. Některé historické prameny uvádějí duben, jiné konkrétní den památné přednášky – 15. únor toho roku.  Obvykle se tento Oerstedův pokus popisuje jako náhodný experiment, který vedl k fundamentálnímu objevu (obr. 1). Z toho, co již bylo uvedeno, však lze usuzovat na více než jen pouhou náhodu. Jistá „náhoda přející duchům připraveným„ však při pokusu přece jen svou roli hrála. Když totiž Oersted umístil kus drátu uzavřeného proudového okruhu vodorovně a v pravém úhlu nad magnetkou, ta zůstala v klidu. Oersted usoudil, že elektrický proud na magnetku nepůsobí a tento pokus dále neopakoval. Když však na konci přednášky náhodně pohnul drátem uzavřeného okruhu do polohy rovnoběžné s magnetkou, ta se hned otočila o úhel téměř 90°. Často se uvádí, že na to byl upozorněn jedním z posluchačů. Překvapený Oersted svůj pokus neustále opakoval – výsledek však byl stále stejný. Obrátil směr proudu a magnetka se vychýlila v opačném směru. Potom vkládal mezi vodič a magnetku různé materiály (sklo, dřevo, kov apod.), ale účinek se ani tehdy nezměnil. O Oerstedově experimentu lze tedy říci, že pokus byl záměrný, avšak úspěch byl náhodný. Druhou oblastí výzkumu, kterou se Oersted zabýval, byla stlačitelnost plynů a kapalin. Při těchto svých experimentech vycházel z důkazu, že zmenšení objemu je úměrné tlaku. Jestliže tomu tak bylo, zákon stlačitelnosti vyjádřený matematicky, tedy pv, by měl odpovídat hladké spojité křivce. V souladu se svým antiatomistickým názorem chtěl tímto způsobem dokázat, že právě nepřítomnost nespojitostí na křivce v důsledku nestlačitelnosti atomů popírá atomovou teorii. Ačkoliv výsledky byly v tomto směru neprůkazné, přispěly významně k dalšímu výzkumu stlačitelnosti. Oerstedova poslední výzkumná aktivita byla věnována zkoumání jevu diamagnetismu. Poznatky, ke kterým došel, však byly pozdějším výzkumem překonány. V posledních letech svého života se Oersted vrátil ke své první lásce – filozofii. V sérii článků, shrnutých v The Soul in Nature (Duch v přírodě), se zabýval vztahem krásna a vědy. Viděl v obojím Boha. Tuto svou poslední práci však již nedokončil. Nicméně vyjádřil v ní, že víra ho provázela po jeho celou vědeckou kariéru. 6.4 Důsledky Oerstedova objevu Oersted si nebyl svým experimentálním poznatkem o chování magnetky jistý. Odložil proto další pokusy a vrátil se k nim až v létě roku 1820. Tehdy teprve získal jistotu, že vodič, jímž prochází elektrické fluidum, je obklopen kruhovým magnetickým polem. Výsledky bezprostředně uvedl v krátkém latinsky psaném spisu, který zaslal předním vědeckým časopisům, učeným společnostem i významným badatelům v Evropě. Spis Experimenta circa effectum conflictus electrici in acum magneticam (Pokusy s působením elektrického konfliktu na magnetku), s datem 21. června 1820, však uváděl jen kvalitativní popis jeho experimentů; o teoretické vysvětlení se Oersted ani nepokusil. Na první straně spisu Oersted uvedl: „Tyto pokusy, jak se zdá, ukázaly, že magnetka byla galvanickým přístrojem vychýlena ze své polohy, a to tehdy, když galvanický okruh byl uzavřen, a nikoliv otevřen, jak o to před několika lety marně usilovali velmi proslulí fyzikové.„ Z dnešního pohledu nepochopitelná argumentace měla v té době opodstatnění. Počátkem 19. století se totiž mnohokrát vynořily domněnky o silách mezi elektrickými a magnetickými fluidy a vedly např. k pátrání po vzájemných účincích mezi póly magnetu a Voltovým sloupem s neuzavřeným vnějším obvodem. Tyto snahy dokazovaly, že se spíše než zkoumání proudění elektrického fluida doufalo, že se nalezl nový druh vytváření elektřiny statické. Byl to též důsledek již zažité představy o působení gravitačních, elektrostatických a magnetických sil. A z Oerstedova objevu vyplýval nový poznatek, který nekorespondoval s Newtonovým a Coulombovým zákonem. Všechny síly působící mezi tělesy, jimiž se tyto zákony zabývaly, působily ve směru spojnice středů těchto těles, čili šlo o síly centrální*). Zde se však projevoval silový účinek necentrální – póly magnetky nebyly ani přitahovány, ani odpuzovány drátem vedoucím elektrické fluidum, ale byly natáčeny do polohy kolmé k drátu. Důležitý byl i další poznatek vyplývající z Oerstedova objevu. „Elektrický konflikt„ se nenacházel pouze uvnitř vodiče, ale „vytvářel magnetický vír kolem drátu„ (kořeny této interpretace lze oprávněně spatřovat v karteziánské filozofické doktríně). (pokračování)
*) Centrální síla je definována jako síla, jejíž velikost závisí pouze na vzdálenosti r od bodu nazývaného jejím působištěm a jež směřuje od tohoto či k tomuto bodu. |
