Первый важный шаг
к созданию электродинамики сделал датский физик Ханс Кристиан
Эрстед (1777—1851). Он полагал, что должна
существовать связь между электрическими и магнитными явлениями и в
1820 году обнаружил действие электрического тока
на магнитную стрелку [1—4].В том же году французский физик Андре Мари Ампер (1775—1836) выступил с сообщением о новом явлении — взаимодействии двух проводников, по которым течет ток. Тогда же Ампер высказал мысль об электрической природе магнетизма. В течение короткого времени он выполнил ряд важных исследований, подтвердивших его мысль. С “магнитными жидкостями” было покончено, в них больше не было необходимости. Магнитные явления, как оказалось, обусловлены электрическими токами [1].
Ампер предложил термины электрический ток и сила тока, ввел понятие о направлении электрического тока, условно считая им направление движения положительно заряженных частиц, т.е. от плюса к минусу батареи [2, 5—7]. Ампером установлено, что параллельные проводники с токами, текущими в одном направлении, притягиваются, а в противоположном — отталкиваются. Он сформулировал правило, позволяющее определить направление отклонения магнитной стрелки в зависимости от направления тока в проводнике (правило Ампера, которое в то время было известно под названием “правило пловца”).
Продолжая исследования, Ампер открыл механическое взаимодействие электрических токов и установил количественные соотношения для определения силы такого взаимодействия (закон Ампера).
В развитии учения о магнетизме важнейшую роль сыграла гипотеза Ампера, согласно которой магнитные взаимодействия сводятся к взаимодействию скрытых в телах так называемых круговых электрических молекулярных токов, причем каждый из них эквивалентен плоскому магниту — “магнитному листку” (и все магнитные явления следует объяснять взаимодействием движущихся электрических зарядов).
Примерно тогда же проблемами электромагнетизма заинтересовался английский исследователь Майкл Фарадей (1791—1867). Эрстед и Ампер превратили электричество в магнетизм; Фарадей поставил перед собой задачу “превратить магнетизм в электричество” [1, 2, 5]. Осуществить это ему удалось через десять лет, когда он сделал одно из самых блестящих своих открытий — обнаружил электромагнитную индукцию, явление, которое легло в основу современной электротехники.
Фарадей показал, что “электричество трения”, “гальваническое электричество”, “термоэлектричество”, “животное электричество” и открытое им “магнитное электричество” качественно тождественны и отличаются только по количеству и интенсивности [2, 3].
Стремление установить количественное соотношение между различными видами электричества привело Фарадея к поискам законов электролиза (разложение веществ, например, воды, растворенных и расплавленных солей при прохождении через них постоянного тока), которые были открыты им в 1833—1834 годах (законы Фарадея). Им же были введены соответствующие термины, в частности: электрод, анод, катод, электролит, электролиз, ион, анион, катион [2, 6].
Открытия Фарадея преобразовали представления, доминировавшие в области электростатики и магнитостатики. (Эти разделы учения об электричестве и магнетизме уже существовали до Фарадея.) Фарадей первым после английского ученого Генри Кавендиша (1731—1810) обратил внимание на существенное влияние среды на протекающие в ней электрические явления. Он является основоположником учения об электрическом и магнитном полях.
В середине 1840-х годов Фарадеем были открыты явления парамагнетизма и диамагнетизма. Примерно тогда же он обнаружил явление вращения плоскости поляризации света в магнитном поле (явление Фарадея), что было первым наблюдением непосредственного действия магнитного поля на свет и сильным доводом в пользу созданной позже электромагнитной теории света.
Представления Фарадея об электрическом и магнитном полях заинтересовали другого англичанина, Джеймса Клерка Максвелла (1831—1879), который не только развил их, но и придал Андре Мари Ампер им математическую форму. Так появились знаменитые уравнения Максвелла.
Работы Максвелла позволили сделать два весьма важных вывода [1]. Первый: электромагнитное поле может распространяться в пространстве в виде электромагнитной волны. Второе: свет есть не что иное, как электромагнитные волны в определенном диапазоне частот. В конце 1880-х годов немецкий исследователь Генрих Герц (1857—1894) экспериментально доказал существование электромагнитных волн.
Исследования в области электромагнетизма предопределили целый ряд технических изобретений. В 1832 году русский ученый Павел Львович Шиллинг (1786—1837) представил первый телеграфный аппарат для электрического телеграфа. Через семь лет русский физик и электротехник Борис Семенович Якоби (1801—1874) использовал электродвигатель для приведения в движение небольшого речного судна. В 1860-х годах на смену химическим источникам тока пришли электрогенераторы. В следующем десятилетии появились электроосветители: “свеча Яблочкова”, лампа накаливания русского изобретателя Александра Николаевича Лодыгина (1847—1923) и американского изобретателя Томаса Эдисона (1847— 1931). Начиная с 1880-х годов генераторы и электродвигатели постоянного тока стали постепенно вытесняться генераторами и электродвигателями переменного тока. В конце XIX века исследования русского физика и электротехника Александра Степановича Попова (1859—1906) [а затем итальянского физика, инженера и предпринимателя Гульельмо Маркони (1874—1937)] возвестили о рождении радио...