Времени на совершенствование установки ушло немало, но как велика победа! В любой электротехнической лаборатории мира сейчас можно встретить установки, подобные той, которую создал Столетов в незабываемое лето 1871 года.
Характеризуя Столетова как исследователя, Д. А. Гольдгаммер писал: «Работы Столетова часто не блещут внешностью: но они, даже и самые мелкие из них, являются гвоздями, вбитыми в стену. Результатов, добытых Столетовым, нельзя опровергнуть, его метод выше критики».
Когда в листве гейдельбергских парков появилась первая желтизна и лаборатория стала заполняться вернувшимися после каникул студентами, Столетов начал главные опыты.
Зажжена лампочка, освещающая шкалу. Приготовлены разлинованные листы бумаги для записи измерений.
Столетов включает в обмотку ток. Реостат полностью введен: через обмотку течет очень слабый ток. Столетов подключает к первичной обмотке гальванометр и замечает, на сколько делений смещается изображение шкалы.
В протоколе измерений появляется первая запись. По этой записи можно будет вычислить силу тока, протекавшего через первичную обмотку во время этого измерения, а потом и напряженность магнитного поля, создававшегося обмоткой.
Столетов отключает гальванометр и, замкнув его накоротко, успокаивает колебания его подвижной системы. Вот снова визирная черта встала на исходном нулевом делении. Теперь Столетов подключает гальванометр к вторичной цепи. Положив руку на рукоятку переключателя первичной цепи, он вновь приникает глазом к объективу зрительной трубы. Быстрым движением он перебрасывает рукоятку переключателя в противоположное направление. Всплеск индуктируемого во вторичной обмотке тока мчится через обмотку гальванометра.
И вот уже перед глазом экспериментатора поплыло изображение шкалы. Оно сместилось на несколько делений и вновь пошло обратно.
Рядом с первой записью в соседней графе появляется еще одна запись — величина отброса гальванометра при переключении тока в первичной цепи. По этому отбросу можно будет узнать количество электричества, протекшего через гальванометр в момент переключения, а потом и намагниченность образца, соответствующую данному значению напряженности магнитного поля.
Первое измерение сделано, гальванометр отключен от вторичной цепи и успокоен. Теперь Столетов немного сдвигает движок реостата, увеличивая силу тока, идущего в обмотке образца. Производится второе измерение. Снова измеряется сила тока, снова измеряется отброс гальванометра.
Удивительное явление обнаруживает Столетов. Сила тока возросла в обмотке совсем на немного, а отброс гальванометра стал значительно больше, чем при первом измерении. Намагниченность образца обогнала возрастание напряженности магнитного поля обмотки.
Столетов производит еще одно измерение, на немного увеличивая силу тока в обмотке. И опять отброс гальванометра вырастает быстрее, чем растет магнитное поле обмотки. Железо жадно «впитывает» магнетизм, точно сухая губка воду.
Столетов производит одно измерение за другим, все время увеличивая силу тока. Намагниченность образца все сильнее и сильнее обгоняет рост магнитного поля.
Магнитная восприимчивость (функция намагничения, как говорил Столетов), характеризующая способность железа намагничиваться, возрастает.
Но вот рост намагниченности начинает замедляться, магнитная восприимчивость уменьшается.
«В самом начале исследования, — писал потом Столетов, — я был поражен результатами. Оказалось, что при слабых силах функция намагничения не только не убывает, не только не остается постоянной, но возрастает весьма быстро и при некоторой величине намагничивающей силы достигает maximum'a; около него функция намагничения представляет цифры, в четверо, в пятеро превышающие все найденные для нее до сих пор. Такой результат не мог не приковать к себе внимания, и работа мало-помалу разрослась».
Измерения следуют за измерениями. Все увеличивая силу тока в первичной обмотке, Столетов определяет намагниченность железа, соответствующую различным значениям магнитного поля обмотки. Железо намагничивается все с большим трудом. Намагничение растет все медленнее. Железо постепенно как бы насыщается магнетизмом.
Наконец наступает такой момент, когда увеличение магнитного поля уже не может увеличить намагничения образца. Намагниченность достигает насыщения. Все молекулярные магнитики, из которых состоит железо, заняли положение строго вдоль магнитного поля.
Столетов делает предварительную обработку результатов измерений. Он вычисляет значение магнитного поля и намагниченности образца, соответствующие каждому измерению. Он вычерчивает графики изменения намагниченности образца.