Pokračujeme v díle těch,
kteří byli první.

Aktuální vydání

Číslo 12/2016 vyšlo tiskem
7. 12. 2016. V elektronické verzi na webu od 6. 1. 2017. 

Téma: Měření, měřicí přístroje a měřicí technika; Zkušebnictví a diagnostika

Hlavní článek
Lithiové trakční akumulátory pro elektromobilitu (2. část – dokončení)

Aktuality

Svítící fasáda FEL ČVUT nabídne veřejnosti interaktivní program s názvem Creative Colours of FEL Dne 13. prosince v 16.30 hodin se v pražských Dejvicích veřejnosti představí interaktivní…

Fakulta elektrotechnická je na špici excelentního výzkumu na ČVUT Expertní panely Rady vlády pro výzkum, vývoj, inovace (RVVI) vybraly ve II. pilíři…

Švýcaři v referendu odmítli uzavřít jaderné elektrárny dříve V referendu hlasovalo 45 procent obyvatel, z toho 54,2 procent voličů řeklo návrhu na…

Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. 11. 2016 den otevřených dveří Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. listopadu od 8.30 hodin Den otevřených…

Calliope mini – multifunkční deska Calliope mini poskytuje kreativní možnosti pro každého. A nezáleží na tom, zda jde o…

Ocenění v soutěži České hlavičky získal za elektromagnetický urychlovač student FEL ČVUT Student programu Elektronika a komunikace Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze Vojtěch…

Více aktualit

Vývoj názorů na podstatu elektřiny (63)

číslo 7/2006

Vývoj názorů na podstatu elektřiny (63)

Ing. Josef Heřman, CSc.

„Göttingenská sedma„
Hlavním přínosem Wilhelma Webera z gottingenského období jeho života byl vývoj citlivých měřicích i jiných přístrojů a velmi přesná měření v oblasti magnetismu. Navzdory velkému zaujetí pro magnetismus si Weber našel čas i pro spolupráci se svým mladším bratrem Eduardem na problematice fyziologie a fyziky pohybu člověka. Společné výsledky byly prezentovány v publikaci Mechanik der menschlichen Geliwerkzeuge (1836 – Mechanika lidského kloubového ústrojí). Publikace patřila k dalším projevům těsné vědecké spolupráce tří bratrů Weberových.

Obr. 1.

Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz
* 31. 8. 1821 Potsdam, Německo
† 8. 9. 1894 Berlín, Německo

Weberovo působení na univerzitě v Göttingenu bylo nečekaně dramaticky ukončeno. Po smrti krále Wilhelma IV. se v roce 1837 stala britskou královnou jeho neteř Viktorie (1819–1901), pocházející z hannoverské dynastie; její strýc Ernst August II., syn britského krále Jiřího III., se nato ujal v Hannoversku vlády. Jeho prvním počinem bylo zrušení liberální ústavy z roku 1833. Weber byl jedním ze sedmi profesorů univerzity v Göttingenu, který proti tomuto rozhodnutí podepsal protestní prohlášení. Přestože tzv. Göttingenská sedma získala v Německu velké sympatie, všech sedm profesorů přišlo podle královského příkazu o svá místa. Po dobu následujících pěti let byl Weber bez místa a stálého příjmu. V celém Německu byla ve prospěch „sedmi„ uspořádána sbírka. Pro Webera vynesla 1 400 tolarů, což byl téměř dvojnásobný Weberův profesorský plat. Weber, věren svým morálním zásadám, měl za to, že tento dar nesmí spotřebovat, uschoval jej a žil co nejskromněji v malém pokojíku. Určité prostředky, i když ne příliš hojné, obdržel od Gausse. Navzdory ztrátě postavení pokračoval Weber v Göttingenu ve své práci na geomagnetismu. Ačkoliv se Gauss i Humboldt pokoušeli pro něho získat zpět profesorské místo, král tento krok podmiňoval veřejným odvoláním; to však bylo pro Wilhelma Webera nepřijatelné.

Zákon elektrické síly
Po sedmi letech svého působení bez univerzitního postavení v Gőttingenu se Weber stal v roce 1843 profesorem fyziky na univerzitě v Lipsku. Kromě získání stálého zaměstnání to pro něho znamenalo i možnost těsnějšího spojení se svými bratry. Na tomto profesorském postu nahradil blízkého přítele rodiny Weberových, fyziologa a fyzika Gustava Theodora Fechnera (1801–1887). Fechner se postu zřekl pro mučivé oční napětí, vyvolané jeho psycho-fyzikálním experimentováním, které vedlo k jeho dočasné slepotě. To Fechnera přimělo obrátit se k filozofii a psychologii.

Weber s Fechnerem – přesvědčeným atomistou o silovém působení mezi atomy a částicemi hmoty – často diskutoval. I tyto diskuse pravděpodobně měly vliv na Weberovu formulaci zákona elektrické síly, prvně publikovaného roku 1846 v jeho pracích Elektrodynamische Maasbestimungen (1846 až 1878).

Weber v těchto pracích naplnil tehdejší představy – nalezení jediného obecného zákona vzájemného působení nábojů, které se nacházejí jak v klidu, tak v pohybu.

Vodítkem mu přitom byl Amperův výklad magnetismui pojetí elektrodynamiky. Prohloubil Amperovu teorii magnetismu, která vycházela z molekulárních magnetických dipólů. Když si experimentálně ověřil Amperův silový zákon, přistoupil k teoretickému odvození obecného zákona elektrického silového působení, zahrnujícího i pohybující se náboje. Na rozdíl od Ampera však nepovažoval za základní jev interakci mezi prvky proudovodičů, ale hledal zákon interakce mezi elektrickými náboji v pohybu. Weber tedy vycházel z předpokladu působení centrálních sil (stejně jako Ampere) a proudů jako souboru protisměrně se pohybujících dvou druhů elektrických nábojů. Základem byl známý fakt, vyplývající i z Coulombova zákona, že dvě souhlasně nabité částice v klidu se odpuzují, zatímco dva souhlasné proudy ve vodičích, jak plyne z Amperova zákona, se přitahují. Z toho usoudil, že dvě částice souhlasně elektrizované, avšak v pohybu se přitahují elektromagnetickým účinkem. Aby se tyto dva silové účinky vyrovnaly, musí mít částice určitou rychlost. Zákon vyjádřil matematicky takto:

Obr. 1.

kde dr/dt je rychlost, kterou se náboje Q1 a Q2 od sebe vzdalují, d2r/dt2 zrychlení vzájemného se vzdalování nábojů, c konstanta.

Zvláštní pozornost zasluhuje konstanta c, která se od roku 1852, kdy ji Weber poprvé změřil, po určitou dobu nazývala Weberovo číslo a měla fyzikální význam rychlosti. Její naměřená velikost vyvolala úžas – byla rovna rychlosti světla. Zde se poprvé objevila rychlost světla ve vyhraněné a pochopitelné podobě. Veličina dosud charakteristická pro světlonosný éter se v elektromagnetismu objevila jako důležitá směrodatná veličina (o tom bude ještě dále pojednáno).

Přednost Weberova silového zákona spočívala v tom, že obsahoval Coulombův zákon elektrostatiky, Amperův silový zákon prvků proudovosičů; hlubším rozborem se dospělo k tomu, že zachycoval i elektromagnetickou indukci. Weber v dobré víře považoval svůj zákon za „Grundgesetz„ elektrodynamiky. Zahrnoval do něj všechny známé elektrické jevy a měl snahu vysvětlit jím i elektrické složení hmoty. Když později (roku 1871) aplikoval zákon na svůj planetární model atomu, byl patrně i první, kdo vyslovil hypotézu o kvantovém charakteru elektrického náboje. Na rozdíl od Ampera však Weber svůj silový zákon koncipoval až na konci epochy, ve které byla fyzika založena na Newtonově a později i Laplaceově principu okamžitého silového působení na dálku. Tato koncepce, byť měla v první polovině 19. století ještě velmi silné teoretické pozice, v polovině tohoto století již byla silně otřesena. Zasloužil se o to hlavně M. Faraday svým pojetím silového působení na blízko, vytvořením pojmů silokřivky a pole, pojetím dále teoreticky geniálně propracovaným Jamesem Clerkem Maxwellem (1831–1879). Druhým myšlenkovým pochodem (jak již o tom byla zmínka), který otřásl dosavadní koncepcí, byl přechod od „fyziky sil„ k „fyzice energie„ (podrobněji o tom bude pojednáno dále).

(pokračování)