«Термомагнетизм» Зеебека

Мир электричества / Время законов / Три кита электротехники / «Термомагнетизм» Зеебека

Страница 1

Прежде чем начать рассказ о первых количественных законах электричества, позволивших перейти к промышленному применению «куриозных» аппаратов и породивших в будущем такую мощную отрасль производства, как электротехника, следует вспомнить еще о некоторых открытиях, совершенных в это же время.

В 1821 году жил в Берлине Томас Иоганн Зеебек – врач по образованию. Врачебной практикой он не занимался и, имея средства к существованию, довольно давно вел физические исследования. Имя его было настолько известно в научном мире, что в 1814 году Берлинская академия наук приняла его в состав своих членов.

Зеебек пытался обнаружить действие на магнитную стрелку замкнутого контура из разнородных металлов без включения в него вольтова столба. Он замыкал медную катушку гальванометра висмутовым диском, и каждый раз, когда его рука нажимала на один из контактов, магнитная стрелка чуть-чуть отклонялась. Почему? Может быть, влажные руки создавали условия для возникновения «вольтаического тока»? Он подложил под пальцы стекло и снова надавил на контакт. Стрелка не двигалась. Прекрасно! Но радоваться было рано. Через некоторое время стрелка все-таки отклонилась. Почему же не сразу, а через некоторое время? Что изменилось, когда он положил под пальцы стекло? Устранен непосредственный контакт спая металлов с пальцами, но там же осталось тепло рук, которое теперь нагревает этот спай с некоторым запозданием из-за стеклянной прокладки. Не тепло ли – причина дополнительного магнетизма, вызывающего отклонение магнитной стрелки?

Через некоторое время Зеебек написал статью, в которой заявил, что «теплота, которая сильнее передается одному из мест контакта металлов, является причиной магнетизма». А посему он и назвал открытое им новое явление термомагнетизмом!

Зеебек обнаружил, что эффект, названный им магнитной поляризацией, усиливается как с увеличением числа «термомагнитных» пар, так и с ростом разности температур. Он сделал вывод, что даже магнетизм Земли должен иметь ту же природу и рождается от нагревания вулканами пояса руд и металлов, опоясывающего Землю.

Как только физики узнали о новом открытии, опыты Зеебека были повторены во многих лабораториях. Ханс Кристиан Эрстед и французский физик и математик Жан Батист Фурье пришли к выводу, что это вовсе не термомагнетизм, а термоэлектричество и что Зеебек, исходя из неправильных представлений, ошибся и в сути явления. Они составили батареи из большого числа металлических пар и вскоре, правда, не без труда, получили от них небольшие электрические искры. Теперь уже сомнений не оставалось: тепло, подведенное к спаю (или контакту) разнородных металлов, рождало не магнетизм, а электричество. И несмотря на то что первооткрыватель еще долго сопротивлялся, стараясь доказать свою правоту, явление получило название термоэлектричества.

Через тринадцать лет после открытия Зеебека парижский часовщик, бросивший свое ремесло, Жан Шарль Атаназ Пельтье обнаружил, что в местах спаев двух разнородных металлов, в зависимости от направления тока, тепло либо выделяется, либо поглощается. Явление получило название «эффект Пельтье».

Так новые открытия все ближе и ближе подталкивали ученых к необходимости признания того, что силы природы могут превращаться одни в другие или переходить из одной формы в другую.

Сегодня пока еще термоэлектрические генераторы используются в качестве маломощных источников электроэнергии. Их устанавливают на навигационных буях, на маяках. Множество полупроводниковых термоэлементов, соединенных между собой, нагреваются солнечным теплом. Тепловая энергия непосредственно переходит в электрическую, но… коэффициент полезного действия таких установок пока слишком мал.

Обратный эффект, открытый Пельтье, используется ш