РИСУНОК 2: Ампер открыл, что намотанный на цилиндрическую катушку провод, по которому пропущен ток, ведет себя как магнит. Катушка с обмоткой из изолированного провода называется соленоидом.
Появление электрической батареи Алессандро Вольты (1745-1827) в 1800 году дало новый импульс электрической телеграфии. Батарея Вольты производила постоянный электрический ток, в первых моделях — низкой мощности, но в количестве значительно большем и в гораздо более удобном для использования виде, чем статическое электричество, применявшееся ранее. Сразу же такие батареи стали основным источником электричества для ученых и изобретателей. Тем не менее, чтобы сконструировать полностью работоспособную телеграфную систему связи, необходимо было сделать еще несколько важных научных открытий. Как только стал доступен эффективный источник энергии, возникла еще одна проблема: при передаче электричества часть его терялась, проходя по проводнику. Ее решение стало намечаться, когда английский физик Джеймс Прескотт Джоуль (1818-1889) обнаружил потери электроэнергии в виде выделения тепла. Но даже и после открытия этого эффекта науке и технике не сразу удалось справиться с его негативными последствиями.
И вот в 1811 году датский физик Ханс Кристиан Эрстед (1777-1851) открыл явление, свидетельствующее об определенной связи между электричеством и магнетизмом: протекающий по проводнику электрический ток отклонял стрелку компаса, которая представляла собой не что иное, как магнит (см. рисунок 1). Француз Андре-Мари Ампер (1775-1836) продолжил исследования Эрстеда. Он обнаружил, что провод, через который проходит электрический ток, ведет себя подобно магниту: два параллельных провода, через которые ток протекает в одном направлении, притягиваются, а если ток в них течет в противоположных направлениях, то они отталкиваются. Французский ученый выяснил, что провод, намотанный на цилиндрическую катушку, по которому пропущен электрический ток, ведет себя как намагниченный брусок: он притягивает или отталкивает намагниченные предметы (см. рисунок 2). Все особенности магнитных явлений могут быть объяснены с помощью взаимных сил, возникающих при движении электрических зарядов.
Когда электрический ток протекает по проводу, он создает вокруг себя магнитное поле, однако поле, возникающее вокруг одиночного проводника, довольно слабое (А). Если обмотать провод вокруг катушки, то количество линий магнитного поля возрастает, так что поле получается более интенсивным (В).
Магнитное поле становится еще более сильным, если внутрь катушки поместить железный стержень (С).
В 1825 году экспериментатор в области электричества Уильям Стёрджен (1783-1850) изобрел электромагнит. Его новаторская идея состояла в том, чтобы взять кусок железа в форме подковы и обмотать его проволокой. Когда через обмотку пропускался ток, индуцируемое железом магнитное поле могло поднять вес в 20 раз больше, чем вес самого устройства. Если ток прекращался, магнитные свойства исчезали. Стёрджен регулировал мощность своего электромагнита путем изменения силы тока. Таким образом, это стало первым опытом по применению электрической энергии, способной выполнять контролируемую работу. Изобретение электромагнита в дальнейшем не только открыло дорогу телеграфу, но и дало возможность построить электродвигатель и множество других устройств, на которых основывались технологии последующих лет.
Американский ученый Джозеф Генри (1797-1878) открыл электромагнитную индукцию, опираясь на опыт датчанина Эрстеда, лишь затем, чтобы вскоре узнать, что англичанин Майкл Фарадей опередил его всего на несколько месяцев. Электромагнитная индукция заключается в том, что изменяемое магнитное поле создает электродвижущую силу и в состоянии привести в движение электрические заряды. В 1831 году, когда Фарадей использовал это явление при создании первого в мире электрического генератора, Генри довел свои опыты до логического конца, явив миру противоположный по отношению к изобретению его коллеги прибор — электродвигатель. В жизни Фарадея и Генри прослеживалось и много других параллелей: оба они происходили из бедных семей и оба рано пошли работать, вынужденно оставив учебу. Тем не менее они пробили себе дорогу благодаря своим способностям и таланту. В честь Генри в Международной системе единиц названа единица индуктивности «генри». Один генри (Гн) определяется как электрическая индуктивность в замкнутом контуре, в котором создается электродвижущая сила, равная 1 вольту, когда электрический ток, проходящий через контур, изменяется со скоростью 1 ампер в секунду.