Санкт-Петербургское государственное бюджетное
профессиональное образовательное учреждение «Колледж отраслевых технологий «Краснодеревец»
Исследовательская работа
Тема «Андре Мари Ампер основоположник электродинамики»
Выполнили: Студентка гр.101 Клигер М.Д. Руководитель: Гаркуша М.А.
Санкт-Петербург 2022
Оглавление
ВВЕДЕНИЕ 1
ГЛАВА 1. Детство 2
1.1.БИОГРАФИЯ АНДРЕ – МАРИ АМПЕРА 2
ГЛАВА 2. НАУЧНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ 3
1.1.ЭЛЕКТРОДИНАМИКА АМПЕРА 4
1.2. ПРАВИЛО ЛЕВОЙ РУКИ 6
1.3. ТЕЛЕГРАФ АМПЕРА 7
1.4. КИБЕРНЕТИКА 8
1.5. ИНТЕРЕСНЫЕ ФАКТЫ 9
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 10
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 11
ВВЕДЕНИЕ
Каждая эпоха славится своими идеями и открытиями. Не исключением стал и 19 век. История открытий 19 века подарила миру много великих имён, в том числе и Андре - Мари Ампер.
По существу, Ампером была создана новая наука об электричестве и магнетизме. И даже термин «Электродинамика», ставший позднее названием одного из величественнейших разделов классической физики, был введён самим Андре - Мари Ампером.
Про Андре - Мари Ампера писали неоднократно. Но тема его жизни и деятельности, как ученого, интересна и ныне.
Актуальность темы моей работы определяется тем, что в настоящее время многие забывают подвиги учёных-изобретателей, математиков, физиков прошлых веков. Современное поколение молодежи знают о них лишь понаслышке или из кратких курсов школьной программы. Я решил напомнить немного о важных открытиях великого ученого физика Андре –Мари Ампера.
Цель данной работы – изучить жизнь и деятельность Андре–Мари Ампера, описать его открытия в области физики.
Данная цель реализуется с помощью решения следующих задач:
- исследовать биографию Андре – Мари Ампера;
- проанализировать основные периоды его творчества;
- рассказать о его деятельности как ученого.
Объект исследования– физика.
Предмет исследования открытия– Мари Ампера.
ГЛАВА 1. Детство
БИОГРАФИЯ АНДРЕ – МАРИ АМПЕРА
Андре-Мари́ родился в 1775 году во французском городе Лионе в семье крупного коммерсанта. В детстве с ранних лет много читал. Одной из главных книг детства Андре – Анри была французская энциклопедия Дидро и д’Аламбера, которую он полностью прочел и после цитировал её уже в зрелом возрасте. Андре получил домашнее образование, умел читать на латинском языке.
Когда Амперу было 18 лет, он пережил страшное испытание. В 1793 году до его родного города докатилась французская революция. В Лионе начался бунт против монарха, в котором принял участие его отец. Позже отец был приговорен к смерти. Это событие глубоко потрясло юношу, и он находился в состоянии близком к без рассудочному почти год.
В 1799 году Ампер женится и становится репетитором в Политехнической школе в Париже, затем, с 1801 года, занимает кафедру физики в Бурке, где он проявил себя и на литературном поприще, впервые выступив с сочинением: «Рассуждения о математической теории игр», благодаря этому сочинению, Ампер, в 1805 году, получает предложение занять место на кафедре математики в парижской Политехнической школе. В этот период Ампер публикует ряд математических исследований, посвященных математическому анализу и теоретической физике, что принесло ему авторитет в научном мире.
В 1814 он был избран членом Академии наук, а с 1824 занимал должность профессора экспериментальной физики в Коллеж де Франс.
Для большинства окружающих Андре – Мари Ампер казался человеком странным: близорукий, рассеянный, доверчивый, мало обращающий внимания на свой внешний вид, да к тому же имеющий неприятную привычку прямо говорить собеседнику все то, что думал о нем. Ампер, как и все гении, был очень рассеян - однажды, уходя из своей квартиры написал мелом на дверях: «Ампер будет дома только вечером». Когда же вернулся днем, прочитав надпись, ушел обратно, забыв, что он сам и есть Ампер.
Ампер умер от пневмонии 10 июня 1836 в Марселе. Слава пришла к нему только после смерти. {1}
ГЛАВА 2. НАУЧНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ
Математика, механика и физика обязаны Амперу важными исследованиями. Его основные физические работы выполнены в области электродинамики. В 1820 он установил правило для определения направления действия магнитного поля на магнитную стрелку, известное ныне как правило Ампера; провёл множество опытов по исследованию взаимодействия между магнитом и электрическим током; для этих целей создал ряд приборов; обнаружил, что магнитное поле Земли влияет на движущиеся проводники с током. В том же году открыл взаимодействие между электрическими токами, сформулировал закон этого явления (закон Ампера), развил теорию магнетизма, предложил использовать электромагнитные процессы для передачи сигналов.
В механике ему принадлежит формулировка термина «кинематика». В 1830 году ввёл в научный оборот термин «кибернетика».
Разносторонний талант Ампера оставил след и в истории развития химии, которая отводит ему одну из почетных страниц и считает его автором важнейшего закона современной химии.
В честь учёного единица силы электрического тока названа «ампером», а соответствующие измерительные приборы — «амперметрами».
Некоторые исследования Ампера относятся к ботанике, а также к философии, в частности «Наброски по философии науки».
ЭЛЕКТРОДИНАМИКА АМПЕРА
В 1820 году Андре Мари посетил заседание Французской Академии наук, на котором была озвучена информация об открытии Хансом Эрстедом влияния электричества на магнитную стрелку. Большинство академиков восприняло это как рядовое событие, но только не Ампер. Он незамедлительно приступил к экспериментам, превратив свою маленькую комнату в мини-лабораторию, и даже сам смастерил столик, ставший настоящей реликвией. В течение двух недель он сформулировал свои выводы, которые оказали влияние на многие отрасли науки.
Фрагмент стола, который Ампер смастерил для проведения экспериментов
Факты, полученные Эрстедом, трактовались следующим образом – намагничивание провода происходит в результате воздействия электричества, что и вызывало воздействие на стрелку. Ампер не согласился с общепринятой трактовкой и сформулировал свою смелую и в чем-то вызывающую идею: магнитных зарядов нет вообще, существуют лишь электрические, а явление магнетизма происходит от перемещения электрических зарядов.
По мнению ученого, магнетизм возникает от огромного количества мельчайших электрических атомных контуров. Каждый из них выступает в качестве своеобразного «магнитного листка» – простейшего магнитного двухполюсника. Поэтому становится ясно, почему магнитные монополя в природе не существуют, в отличие от электрических. Версию Ампера в столь смелой формулировке поддерживают не все ученые, но то, что она стала важнейшей предпосылкой для утверждения мысли о единстве природы, сомнений не возникает. Это потребовало дать ответ на некоторые актуальные вопросы, в частности, представить законченную теорию взаимодействия токов. С поставленной задачей на отлично справился сам Ампер.
В 1820 году было сформулировано правило Ампера для определения воздействия магнитного поля на магнитную стрелку. Согласно этому выводу северный полюс будет на конце стержня, находящемся слева от человека, который движется по направлению тока и находится лицом к нему. Вскоре автор подтвердил наличие взаимодействия между электрическими токами, названное законом Ампера. Он показывает силу воздействия магнитного поля в отношении находящегося внутри его проводника. Ученый доказал, что параллельно находящиеся проводники начинают взаимно притягиваться при движении тока в одном направлении и отталкиваются при его пропускании в обратном.
Направление силы Ампера можно узнать согласно правилу левой руки. Размещаем руку таким образом, чтобы перпендикулярный вектор магнитной индукции умещался в ладони, а четыре пальца находились в вытянутом положении по направлению движения заряженных частиц в проводнике. При этом отставленный под углом 90° большой палец обозначает направление силы Ампера.
1.2. ПРАВИЛО ЛЕВОЙ РУКИ
В 1822 году Андре - Мари описал магнитный эффект соленоида. Как утверждал сам Ампер, любой электрический проводник создает рядом с собой магнитное поле. Его силовые линии образуют концентричные по отношению к центральной линии проводника круги, которые находятся в плоскостях, нормальных к элементам проводника. Ещё больший магнитный эффект электричества можно наблюдать при условии скручивания проводящей проволоки в ряд параллельных, взаимно изолированных колец.
Подобную форму проводника ученый назвал соленоидом. Проводя опыты с многими материалами, автор убедился, что железо полностью утрачивает магнитные свойства при нулевом токе, а сталь сохраняет магнетизм на протяжении длительного времени. Но самый большой эффект демонстрировали специально сконструированные электромагниты, по сути железные стержни в проволочной обмотке, по которой пропускали электроток.
Все полученные выводы Андре Мари изложил в собственном научном труде, увидевшем свет в 1826 году и названном «Теория электродинамических явлений, выведенная исключительно из опыта». {2}
1.3. ТЕЛЕГРАФ АМПЕРА
Первые осмысленные попытки создать устройство, способное транслировать некие сигналы на расстояние стали предприниматься в конце XVIII века. Первопроходцами в этом деле стал Ален-Рене Лесаж, создавший простейшую конструкцию из двух приемников и 24 изолированных проволок. Внес свой вклад в развитие этого направления и Ампер. В 1829 году он предложил идею телеграфа, которая основывалась на открытии Эрстеда. Ученый разработал передающее устройство, состоящее из полусотни проводов и 25 магнитных стрелок, прикрепленных к осям. Однако этот проект не нашёл широкого применения, так как был довольно непрактичен. Предполагалось, что для каждого знака будет предназначена отдельная проволока и стрелка.
Можно сказать, что Андре Мари смог опередить ход времени. Тогда еще не существовало устройств, которые бы могли распознавать электрический сигнал. Протягивать для каждой буквы, цифры или знака свой провод очень времязатратно и неэкономично. Однако польза от этого изобретения все же была – сегодня по этому принципу функционируют электромагнитные коммутаторы.
1.4. КИБЕРНЕТИКА
В своей фундаментальной работе «Опыт о философии наук» Ампер дал понятие новой науке кибернетике. Он понимал ее как учение об управлении государством для обеспечения всеобщих благ. Её первая часть увидела свет в 1834 году, а вторая была издана уже после кончины автора в 1843 году. Важным элементом кибернетики Андре Мари называл теорию законов.
Также Ампер вывел необходимость существования ещё одного научного направления, как ответвления от кибернетики – ценольбологии, то есть науки об общественном счастье. Он ставил перед ней задачу определить лучшие условия жизни народов, чтобы создать оптимальную для этого экономическую систему. Фактически Андре Мари поднял вопрос о рациональности ведения хозяйства людьми, что должно способствовать всеобщему счастью.
Среди изобретений ученого были и вещи иного характера. Так, Ампер пытался создать новый язык международного общения, оптимизировал конструкции воздушных змеев и планировал написать эпическую поэму. Ученый одним из первых стал рассматривать дифференциальные уравнения с частными производными, которые стали называть именем Монжа-Ампера. В химии независимо от Амедео Авогадро Ампер смог вывести закон молярных объемов газов. Кроме того, он предпринимал попытки систематизировать химические элементы по их свойствам. {3}
1.5. ИНТЕРЕСНЫЕ ФАКТЫ
Как и многие выдающиеся ученые, Ампер ввел в научный оборот ряд новых терминов, среди которых электродинамика, кибернетика и кинематика.
Помимо математики и физики, Андре - Мари преуспел и в других научных областях. В частности, его заслуги отмечены в химии, ботанике, лингвистике и даже философии.
Во время чтения доклада Ампером о взаимодействии проводников с токами кто-то из ученых воскликнул, что ничего нового не услышал. Ведь если токи влияют на магнитную стрелку, то они способны воздействовать друг на друга. От такого наступления докладчик совсем растерялся, но положение спас его коллега Араго. Он достал из кармана два ключа и сказал, что каждый из них воздействует на стрелку, но не влияет друг на друга.
Ампер не учился в школе ни одного дня, но благодаря невероятной тяге к знаниям сумел стать одним из образованнейших людей своего времени.
Имя Андре - Мари внесено в перечень самых великих ученых Франции, который находится на первом этаже Эйфелевой башни.
В 1881 году на первом Международном конгрессе электриков, который состоялся в Париже, в честь Ампера была названа единица силы тока. {4}
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Ампер был необыкновенно одаренным от природы человеком. Несмотря на то что ему не довелось учиться в школе, у него не было учителей, кроме его отца — весьма образованного коммерсанта, он с поразительным упорством, самостоятельно овладевая знаниями, стал одним из образованнейших людей своего времени. Физика и математика, астрономия и химия, зоология и философия — во всех этих науках ярко проявились энциклопедические знания Ампера.
Значение работ Ампера для науки было весьма велико. Своими исследованиями Ампер доказал единство электричества и магнетизма и убедительно опроверг царившие до него представления о магнитной жидкости. Установленные им законы механического взаимодействия электрических токов принадлежат к числу крупнейших открытий в области электричества.
Выдающийся вклад Ампера получил высочайшую оценку (в 1881 г.). Первый Международный конгресс электриков присвоил единице силы тока наименование «Ампер». Его заслуженно называли «Ньютоном электричества». Он был членом Парижской Академии наук (с 1814 г.), и многих других Академий мира, в том числе и Петербургской (с 1830 г.).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Андре - Мари Ампер – биография. Режим доступа - http://to-name.ru/biography/andre-mari-amper.htm
2. Андре-Мари Ампер — основоположник электродинамики - Режим доступа http://elektroznatok.ru/info/people/andre-marie-ampere
3. Открытия Ампера. Режим доступа - http://elshinaek.narod.ru/amp2.htm
4. Открытия в электроэнергетики Эрстеда, Фарадея, Ампера. Режим доступа - http://studopedya.ru/2-43391.html |
Скачать 37.73 Kb.