Pokračujeme v díle těch,
kteří byli první.

Aktuální vydání

Číslo 8-9/2017 vyšlo
tiskem 5. 9. 2017. V elektronické verzi na webu od 5. 9. 2017. 

Téma: 59. mezinárodní strojírenský veletrh v Brně; Elektrotechnika v průmyslu

Hlavní článek
Palivové články
Renesance synchronních reluktančních motorů
Návrh aktuátoru pracujícího s magnetickým polem

Aktuality

Na veletrhu FOR ARCH najdou lidé na osm stovek expozic a bezplatná poradenská centra Ve dnech 19. – 23. září 2017 se koná 28. ročník mezinárodního stavebního veletrhu FOR…

Technologické Fórum 2017 – jedinečné setkání odborníků stavebního trhu Premiéru na letošním ročníku mezinárodního stavebního veletrhu FOR ARCH bude mít…

Od 1. září začne ve společnosti ČEZ fungovat nová divize Jaderná energetika Šest jaderných bloků, přes dva tisíce zaměstnanců včetně týmu, který zodpovídání za…

FOR ARCH 2017 přinese řadu zajímavých soutěží a konferencí Osmadvacátý ročník mezinárodního stavebního veletrhu FOR ARCH, který se uskuteční ve…

Premiér navštívil hlavní sídlo provozovatele přenosové soustavy Předseda vlády Bohuslav Sobotka a ministr průmyslu a obchodu Jiří Havlíček se přímo na…

Generační změna ve skupině LAPP S účinností od 1. července 2017 odstoupila Ursula Ida Lapp, spoluzakladatelka skupiny…

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)