Уже много раз случалось гальванизму вторгаться в другие области физики, но эти явления либо оставлялись вовсе без внимания, либо недостаточно оценивались. Некоторые действия тока, например химическое разложение, считали само собою понятными, или же, когда не знали, что с ними делать, их дальше вовсе не упоминали. Однако отношение сразу резко изменилось, когда ток оказался способным производить и магнитные действия и даже не оставил в покое стрелки компаса. Самая замкнутая и наиболее узкая область физики, магнетизм с его жидкостями, действующими лишь через железо, была сразу завоевана и замещена гальванизмом. Это открытие повелительно указало даже многим консервативным физикам, что уже пришла пора значительно расширить и обобщить существующие представления о действии электричества, а вместе с тем и о природе сил вообще. Коль скоро электрический ток способен вызывать магнитные действия, представление о двух разных невесомых жидкостях, электрической и магнитной, не может долее удержаться, и впервые физике приходится отказаться от одной из невесомых материй, которые утвердились в ней так прочно. Но это был вообще первый толчок к ниспровержению целой системы физики. Если магнитные явления и магнитные силы не являются больше результатом действия особых материй, но сообщаются многим веществам электрическим током, то связь между проявлением силы и элементарным качеством вещества оказалась разрушенной, и первое должно быть сведено хотя бы частично на явления движения. Но это был первый шаг назад от ньютоновской физики к Декарту, и потому великое значение новых гальванических явлений скорее чувствовалось инстинктивно, чем воспринималось сознательно.
Однако, как бы ни было велико впечатление, созданное магнитным действием тока, последнее, в сущности, не было совершенно неожиданным. Уже задолго до этого знали, что сильные электрические искры, например молния, могут намагнитить стальные иглы, размагнитить магнитные стрелки или даже изменить полярность последних. Правда, Марум относил этого рода намагничивание за счет земного магнетизма, действие которого якобы усиливается только от электрических сотрясений, и тем как будто разрешил эту загадку; однако другие более смелые и более склонные к умственной спекуляции физики пытались обосновать тождество электричества и магнетизма ввиду сходства электрических и магнитных притяжений и отталкиваний. Риттер, например, прямо утверждает, что всякий вольтов столб является магнитом и что даже всякая игла, спаянная только из цинка и серебра, есть магнитная игла. Прехтль, с целью изучить возможные магнитные действия вольтова столба, подвесил его в 1808 г. на шелковых шнурах; он высказал в 1810 г. следующее положение: «Таким образом, в природе все явления представляются либо как притягательное, либо как химическое действие электричества. К категории первых относятся все явления сцепления, кристаллизации, обычные электрические явления, сила тяжести и магнетизм; к категории вторых относятся все явления, с которыми имеет дело химия, так что, в сущности, магнетизм и химизм являются главными ветвями общей науки, электрицизма.
Однако подобные предвзятые мнения, лишенные достаточной фактической подкладки, не могли привлечь к себе физиков, склоняя их скорее даже на противоположную сторону. Но вслед за открытием электромагнетизма Эрстедом это отношение тотчас же резко изменилось. Уже в том же 1820 г. указали на два сочинения 1804 г., в которых будто уже заключалось наблюдение электромагнитного действия. Альдини в своем «Traité sur le galvanisme (Paris 1804) («Трактат о гальванизме») говорит о Можоне: «Поместив горизонтально очень тонкие швейные иглы, длиною в 2 дюйма каждая, он присоединил их обоими концами к чашечному прибору (гальваническая батарея), состоявшему из 100 стаканов. По истечении 20 дней он вынул иглы, немного окислившиеся, но в то же время намагниченные, с ясно выраженной полярностью». Дальше он продолжает о Романьози 5: «Это новое свойство гальванизма было установлено триентским физиком Романьози, который открыл, что гальванизм отклоняет намагниченную иглу». Аналогично высказался Изарн в своем «Manuel du galwanisme» (Paris 1804) («Руководство по гальванизму»): «Согласно наблюдениям триестского физика Романьози, намагниченная игла, будучи подвергнута действию гальванического тока, испытывает отклонение, а согласно наблюдениям известного генуэзского химика Можона, намагниченные иглы получают этим путем некоторый вид магнитной полярности». Однако подавляющее большинство держалось того мнения, что, как это высказал, например, Мунке в «Физическом словаре Гелера» (III, стр. 475, 1827), приписывать открытие электромагнетизма не Эрстеду, а упомянутым двум лицам, не следует, «так как они не сознавали важности своего открытия, не поняли его и не сумели оценить». Уже после того, как совершенно освоились и привыкли к электрическим явлениям, стали считать, что отмеченные выше догадки о влиянии электричества на магнитную мглу заключают уже в себе открытие электромагнетизма. В 1859 г. Зантедески приписал честь этого открытия Романьози и вообще итальянцам, а И. Гамель считает весьма вероятным, что Эрстед, будучи в Париже, ознакомился с приведенными опытами, и потому прямо обвиняет его в умолчании. Однако из самой работы Романьози, как она была изложена Зантедески, ясно видно, что наблюдения первого стоят совершенно на одном уровне с известными уже в то время действиями электричества на магниты. В датированной 3 августа 1802 г. статье, в которой описаны наблюдения Романьози, мы читаем: «... построив вольтов столб, он прикрепил к нему серебряную проволоку, состоявшую из нескольких колен, соединенных между собою, как звенья цепи. Последнее колено этой цепи проходило через стеклянную трубку, на наружном конце которой тоже имелась серебряная пуговка. Затем он взял обыкновенную магнитную иглу, вроде корабельного компаса, заключенную в четырехугольном деревянном ящике, и, сняв стеклянную крышку ящика, поставил последний на стеклянный изолятор... После этого, взяв в руки стеклянную трубку с последним коленом, он быстро прикоснулся концом или пуговкой к магнитной игле, и последняя благодаря прикосновению в течение нескольких секунд отклонилась на несколько градусов от магнитного направления. Когда серебряная цепь была отнята, игла осталась в отклоненном положении... Прикасаясь снова цепью, он заставлял иглу все сильнее и сильнее отклоняться от магнитного меридиана; таким образом он достиг того, что стрелка оставалась в одном и том же положении..., так что полярность ее оказалась совершенно бессильной. Чтобы восстановить полярность..., он зажал большим и указательным пальцем обеих рук конец изолированной деревянной коробки и, стараясь ее не колебать, подержал ее несколько секунд в этом положении, тогда стрелка медленно двинулась назад, приобретая снова свою полярность, однако, не сразу, а в несколько толчков».
Если бы это наблюдение постоянного отклонения иголки, говорит Гамель, было именно тем самым, что с 1820 г. считается открытием Эрстеда, и если бы оно действительно было известно Эрстеду, то последний был бы не только обманщиком, но и очень медлительным и неловким плагиатором. Он должен был бы знать электромагнетизм, по крайней мере, с 1804 г., а, между тем, в 1812 г. в своем «Ansicht der chemischen Naturgesetze» (Berlin 1812) («Взгляд на химические законы природы») он говорит о тождестве электричества и магнетизма, не приводя в доказательство ни единого опыта. Наконец, в 1820 т. он выступает с этой уже старой историей и не только сообщает свое открытие в неудобной и нецелесообразной форме, но потом, когда все стали приписывать его открытие случаю, старается всячески доказать, что он уже давно, хотя и безуспешно, работал над ним. При всей моей готовности воздать должное заслугам Романьози, я в приведенных выше фактах не могу найти какого бы то ни было основания приписывать Эрстеду столь отвратительную роль.
По словам самого Эрстеда, удачные опыты ему удалось произвести лишь весной 1820 г. во время своих лекций об электричестве, гальванизме и магнетизме. Результаты этих опытов были им опубликованы в маленьком мемуаре «Experimenta circa efficaciam conflictus electrici in Acum magneticam» (Hafniae, 21 Juli 1820) («Опыты по влиянию электрического тока на магнитную иглу»), который был им разослан во все известные ученые общества, физикам и в редакции физических журналов. В нем сообщается, что гальванический ток, идущий под свободно подвешенной магнитной иглой с севера на юг, отклоняет эту иглу на восток; а проходя в том же направлении над нею, он отклоняет ее на запад. Когда ток неизменного направления проходил в плоскости колебаний иглы, то замечалось лишь незначительное колебание полюсов вверх и вниз; когда же направление тока было перпендикулярно к плоскости колебаний, то никакого действия не было. Замечательно, что, по мнению Эрстеда, магнетизирующее действие тока проявлялось только при накаливании проводящих проволок, поэтому он считал необходимым употреблять в этих случаях или большие столбы, или большое число гальванических пар.
Вероятно, это и было причиной, почему вслед за опубликованием этого открытия сначала наступил небольшой перерыв, а затем полился целый поток новых работ. Так, Мунке полагал, что приступать к опытам нельзя, пока не будет устроен сильный столб, и он устроил его в 106 пар; однако потом, разбирая его по частям, он убедился, что отклонение стрелки можно получить от пяти пар и даже от одной.
Первым физиком, подтвердившим открытие Эрстеда, был И. Т. Майер, следующим был де-ла-Рив, повторивший опыты Эрстеда на собрании натуралистов в Женеве. Затем наступил потоп. Как во всех вообще случаях, когда новое явление легко воспроизводится и наблюдается, открытие Эрстеда вызвало огромный интерес со стороны самых широких кругов. Всякий, кто только был в состоянии достать и наладить элемент и буссоль, старался проделать опыт по отклонению стрелки током. Частью под влиянием этого всеобщего возбуждения, частью вследствие сознанной важности данного открытия, и работы настоящих ученых начали следовать друг за другом почти с небывалой скоростью.
Эрстед сам установил в том же году, что с увеличением числа пар в столбе эффект мало усиливается, а зависит он преимущественно от величины пластин; кроме того, он убедился, что накаливание проводников при этом не обязательно. Далее, подвесив свободно на нити ящичный элемент, он доказал, что магнит способен в свою очередь отклонять ток.
Араго, видевший опыты де-ла-Рива в Женеве, уже в сентябре 1820 г., показал, что проводники тока притягивают железные опилки, как магнит, а в ноябре того же года Буажиро наблюдал притяжение плавающей на воде магнитной иглы проводниками тока. Для усиления действия слабых токов на магнитную иглу, Швейггер изобрел в сентябре 1820 г. мультипликатор, а Поггендорф вскоре дал ему форму, применяемую и поныне. Для изоляции отдельных оборотов Швейгтер сначала употреблял сургуч или воск, но затем, ввиду хрупкости подобной оболочки, проволоку стали обвивать шелком. И. Гамель («Bull. l'Acad. Imp. de St. Petersburg», II, стр. 103—105, 1860) утверждает, что шелковую обмотку впервые начал применять С. Т. Земмеринг еще до 1810 г. на своих телеграфных проводах.
Математический закон действия гальванического тока на магнит был впервые определен опытным путем Био и Саваром. Они нашли: если неограниченной длины провод с проходящим по нему вольтовым током действует на частицу северного или южного магнетизма, находящуюся на известном расстоянии от середины провода, то равнодействующая всех сил, исходящих из провода, направлена перпендикулярно к кратчайшему расстоянию частицы от провода, и общее действие провода на любой — южный или северный — магнитный элемент обратно пропорционально расстоянию последнего от провода. Отсюда Лаплас вывел, что и эти действия, подобно тяготению, убывают обратно пропорционально квадрату расстояния.
Но оригинальнее, гениальнее и плодотворнее всех физиков, не исключая и самого Эрстеда, разработал эту новую, лишь слегка затронутую область Ампер. Работы свои он начал докладывать во Французской академии с 18 сентября 1820 г.. Действие тока на магнитную стрелку зависит от его направления; для определения этой зависимости Ампер дал известное правило пловца, которое тотчас же и было принято физиками вместо неудобного правила Эрстеда. Не довольствуясь одним установлением фактов, Ампер стремился найти внутреннюю связь между новыми явлениями и теми, которые уже ранее были известны. Электричество от трения действует притягательно и отталкивательно на всякое вещество, потому что оно вызывает в нем электричество; не свойственно ли подобное действие и электрическим токам? По-видимому, из этой именно совершенно новой точки зрения и исходил Ампер, приступая к своим исследованиям; и уже 18 сентября 1820 г. он сообщает, что гальванические токи, имеющие одинаковое направление, взаимно притягиваются, а противоположно направленные отталкиваются. Этим, конечно, сходство между действиями покоящегося и текущего электричества усиливалось, но, с другой стороны, выявилось существенное различие: в первом случае одноименности соответствовало отталкивание, а здесь, наоборот, притяжение. Далее, Ампер считает целесообразным совершенно отделить друг от друга эти две области электричества, обозначив их различными названиями: электростатика и электродинамика. Для наблюдения взаимного действия гальванических токов Ампер устроил много новых приборов. Уже в первом своем сообщении 1820 г. он описал проволочные прямоугольники и кольца с концами, погружающимися в чашечки с ртутью для подведения тока, равно как и штатив (за которым сохранилось его имя) для чашек с ртутью; последний, впрочем, тогда еще в неудобной форме. Тогда же для усиления действия он вместо применения одного кругового провода стал свивать провод в спираль — форму, которую в своей работе 1822 г. Ампер назвал соленоидом, а в Германии назвали электродинамическим винтом. Эти весьма подвижные приборы Ампера обнаруживали не только взаимное действие токов, но и полное взаимодействие между токами и магнитами. Подобно тому как магнитная игла отклоняется током, так же и проволочные прямоугольники отклоняются магнитом, и в обоих случаях, как в опытах Эрстеда, выявляется поперечность направления действующих сил. Проволочные треугольники двигались подобно магнитам, оси которых перпендикулярны к плоскостям прямоугольников, а соленоиды совершенно уподоблялись искусственным магнитам: их продольная ось (перпендикулярная к направлению тока) совпадала с осью магнита. Отсюда Ампер заключил, что чудовищное представление о Земле, как о цельном постоянном магните из стали или магнитной руды, можно заменить представлением о соленоиде, т. е. считать, что Землю обегает гальванический ток, имеющий направление с востока на запад. Вместе с тем было совершенно устранено и представление об особых магнитных жидкостях или силах: каждый магнит является естественным соленоидом, состоящим из индифферентного железного ядра, которое проявляет магнитное действие лишь благодаря обегающим его токам, или же (так как уже давно ощущалась необходимость смотреть на магнит, как на нечто составленное из элементарных магнитов) каждый магнит является немагнитным металлом, все частицы которого обтекаются гальваническими токами одного и того же направления.
Но тогда сейчас же встал новый вопрос: возникают ли молекулярные токи в металлах только при намагничивании, или же они всегда имеются в металлах, способных к намагничиванию? Сначала Ампер склонялся в пользу первого предположения, но вскоре признал возможность и второго. С последней точки зрения выходило, что в ненамагниченном железе, никеле или кобальте молекулярные токи имеют различное направление, и потому их действия во вне взаимно уничтожаются; и, далее, что намагничивание названных металлов заключается именно в том, что всем молекулярным токам сообщается параллельное направление. Позднее Ампер уже не касался более этого вопроса, так как, по словам Мунке, он не считал возможным остановиться на той иди другой точке зрения, ввиду полной пока невыясненности сущности электричества.
Возможно, впрочем, что последнее находилось в некоторой связи с холодным приемом, который был оказан другим опытам Ампера, опубликованным им около этого же времени. Если в немагнитном железе нет электрических токов и они возникают лишь при намагничивании, то намагничивание гальваническими токами, несомненно, доказывает, что последние способны вызывать другие гальванические токи в соседних проводниках или, по крайней мере, в ближайшем железе. Таким образом магнитная индукция является прямым доказательством гальванической индукции, а выявление последней, наоборот, доказывает правильность первого воззрения Ампера на процесс намагничивания, 4 сентября 1822 г. Ампер сообщил Парижской академии, что когда он подвесил на нити замкнутую в кольцо полоску меди внутри кольцеообразного проводника тока, то заметил, что медное кольцо притягивалось или отталкивалось приближенным к нему подковообразным магнитом, в зависимости от направления тока. Отсюда Ампер пришел к выводу, что электрический ток, проходя близ тел, способных проводить токи, возбуждает в них электричество. Современные ему физики, однако, совершенно не соглашались с этим выводом. Мунке считал весьма вероятным, что в опыт Ампера вкралась ошибка и что в данном случае с медным проводом получились те же явления, какое наблюдал и он, Мунке, при повторении этого опыта с латунным проводом, содержащим в себе небольшую примесь железа; можно, следовательно, полагать, что наблюденное Ампером явление было вызвано не электрическими токами, а именно примесью железа в медной полосе.
На этом Ампер остановился в области эксперимента и занялся преимущественно математической теорией электродинамики 3. Он допустил, что взаимодействие двух элементов тока прямо пропорционально их длинам ds и ds' и силам токов i и i' и обратно пропорционально некоторой степени (rn) линии, соединяющей их центры; далее, что электродинамическое действие происходит по направлению указанной линии и, подобно действию всяких сил вообще, может складываться и разлагаться по закону параллелограмма сил. Путем такого разложения, он для действия двух элементов ds и ds', пересекающих линию их соединения r под углом 
и 1 и образующих с нею плоскости, пересекающиеся под углом 
, получил следующую формулу:
угол между самими элементами:
Эта формула до настоящего времени составляет основу математической теории электродинамики, и вообще вся теория магнетизма и электромагнетизма до сих пор разрабатывается в направлении, данном Ампером. Свидетельством этого могут послужить слова Максвелла в его знаменитом «A Treatise on Electricity and Magnetism» (Oxford 1873, 2-е изд. 1881; переведено на немецкий язык под заглавием «Lehrbuch der Elektricität» 1883, II, стр. 216): «Исследования Ампера, в которых он установил законы механического взаимодействия электрических токов, принадлежат к числу самых блестящих работ, которые были проведены когда-либо в науке. Теория и опыт как будто в полной силе и законченности вылились сразу из головы «Ньютона электричества». Его сочинение («Théorie de Phénoménes») совершенно по своей форме недосягаемо по точности выражения и, в конечном счете, приводит к одной формуле, из которой можно вывести все явления, представляемые, электричеством, и которая навсегда останется основной формулой электродинамики».
Несмотря на это, казалось, по крайней мере, вначале, как будто другие теории электромагнетизма и электродинамики, в которых недостатка не было, имеют лучшие виды, чем теория Ампера. Эрстед и Фарадей еще раньше Ампера разработали подобные, хотя и менее совершенные теории. Эрстед уже в первом своем сочинении 1820 г. и полнее в «Schweigger's Journ.» (XXXII и XXXIII) выразил мысль, что оба рода электричества при передвижении по проводникам в противоположных направлениях должны закручиваться вихрями друг вокруг друга, распространяясь, таким образом, по винтовым линиям. Так как при этом положительное электричество должно было отталкивать южный полюс, а отрицательное северный, то и получилось простое объяснение основного электромагнитного явления, для поперечного направления стрелки по отношению к току. Фарадей нашел, что подвижной проводник тока приводится неподвижным магнитом во вращательное движение, направление которого зависит от направления тока и от полярности магнита. Соответственно этому он принял для объяснения основного электромагнитного явления, что магнитные и электрические жидкости вращаются около проводников. Но с этим нельзя было далеко уйти, а вскоре было показано, что все наблюденные Фарадеем разнообразные случаи вращения очень хорошо могут быть объяснены и теорией Ампера.
Вообще, нерасположение физиков к теориям Ампера обусловливалось главным образом тем, что эти теории устраняли магнитные жидкости. Например, Био, отличавшийся очень тонким чутьем ко всему, что угрожало господствующим системам физики, основным физическим воззрениям, укоряет в своем учебнике (III, стр. 194) Ампера за то, что тот все явления взаимодействия магнитных тел сводит на электрические токи, окружающие частицы металла чуть не наподобие декартовских вихрей, в результате чего будто бы создается такая путаница положений и допущений, что гипотезу Ампера почти невозможно представить. Био остается при своем убеждении, что и электромагнитные действия являются чисто магнитными, что медная проволока, под влиянием проходящего по ней тока, становится магнитом. Мунке (Cehler's physik. Wörterbuch, 2. Aufl., III, стр. 643 и сл.) полагает, что это можно себе наглядно представить следующим образом: электричество течет по проводнику не сплошь, а толчками, которые в гальваническом электричестве выражены всего резче, так что они даже ощущаются нашими нервами в виде своеобразного зуда. Каждая достаточно сильная волна разъединяет в проводнике и поблизости от него имеющийся там нейтральный магнетизм на его полярные составные части, так что северная магнитная жидкость накопляется на одном конце проводника, а южная — на другом. Как бы там ни было, но так как магнетизм гальванического тока действует поперечно по отношению к направлению последнего, то Био полагает, что разъединение магнитных жидкостей происходит в каждом поперечном сечении проводника и притом таким образом, что каждое сечение действует на внешнюю магнитную частицу так, как если бы касательные к поперечному сечению состояли сплошь из магнитных игл. Отсюда он затем вывел также и электродинамические притяжения и отталкивания токов. Представим себе вокруг поперечного сечения тока четыре таких касательных иглы; тогда для поперечного сечения тока того же направления фигура останется та же, а для тока противоположного направления фигура тоже изменит свое положение на обратное. Из приведенных здесь чертежей (черт. 7), взятых из учебника Био (ч. III, табл. XI), ясно видно, что первые токи должны притягиваться, а вторые отталкиваться. Био до такой степени уверен в правильности своего объяснения и несостоятельности гипотезы Ампера, что в заключении соответствующей главы говорит: «Когда физики, в чем я уверен, вскоре оставят различные гипотезы, построенные для объяснения электромагнетизма, и вернутся к столь простому воззрению молекулярного намагничивания, то мне, я надеюсь, будет отдана справедливость, что я никогда не рассматривал этого обширного класса явления с иной точки зрения». Тем не менее, теория поперечного магнетизма все-таки тоже представляла для физиков большие трудности. Г. Г. Шмидт полагал, что магнетизм на сечении проводника распределяется таким образом, что на одной половине сечения собирается северный магнетизм, а на другой — южный. Фон-Альтгауз высказал предположение, что под влиянием тока в сечении проводника образуются четыре магнитных полюса, причем одноименные лежат друг против друга. И. Прехтель принимал, что каждая сторона окружности сечения становится полярной. Зеебек, а затем и Г. П. Поль утверждали, что в каждой точке поперечного сечения имеются и северный и южный магнетизм, причем оба они прошли через эту точку, но только в различных направлениях. Однако эта круговая полярность (так ее называет Поль) приводила, в сущности, к амперовским спиральным токам, следовательно, не зачем было удерживать одновременно и магнитные и электрические токи. Поэтому в дальнейшем ограничились одними электрическими токами и остались при теории Ампера, которая, в конце концов, оказалась в состоянии объяснить все наблюденные явления, хотя она и предъявляет большие требования к созерцательным и познавательным способностям.
Мысль, что все проводники электричества содержат в себе магнетизм, хотя бы в нейтральном состоянии, и поэтому способны при известных условиях намагничиваться, выплыла еще раз по другому поводу в очень интересной форме, отдалив тем самым время открытия гальванической индукции. В ноябре 1824 г. Араго доложил Французской академии опыты, в которых наблюдалось значительное замедление качаний свободно подвешенной магнитной стрелки, когда под нее подводились пластинки или кольца из меди или других металлов. В следующем году 7 марта он описал противоположные по своему эффекту и еще более поразительные опыты, именно отклонение магнитной стрелки или даже круговое вращение ее, когда металлическая пластинка над ней или под ней приводилась в быстрое вращение; при этом движение стрелки по своему направлению совпадало с вращением пластинки. Физики, повторившие эти опыты, именно Зеебек, Нобили и др., тотчас же приняли их за доказательство того, что игла индуцирует магнетизм в металле. Но когда Араго заметил, что магнитная игла, подвешенная к плечу весов и уравновешенная гирями, не притягивается вращающимся металлическим диском, а отталкивается им, то пришлось допустить в металлах особый вид магнетизма. Араго дал ему название магнетизма вращения, так как он проявляется только во вращающемся, а не в покоящемся металлическом диске. С этой последней точки зрения представлялась некоторая возможность объяснить и наблюдение Гершеля и Баббаджеса, согласно которому диск с радиальными прорезами действует на магнитную стрелку гораздо слабее массивного.
Другой замечательный вид магнетизма, именно термомагнетизм, открыл Зеебек 8 в 1821 г. Продумывая опыты Эрстеда, он напал на мысль, что магнетизм, возбуждаемый током, может быть получен и в результате прямого соприкосновения двух металлов без посредства жидкого проводника, — мысль, которая могла быть также навеяна основным опытом Вольты образования контактного электричества при «сухом» соприкосновении двух пластинок. Положив друг на друга две пластинки из меди и висмута, он присоединил их к оборотам мультипликатора; при этом он заметил, что каждый раз, когда он прижимал рукой концы проволок мультипликатора к пластинкам, магнитная стрелка отклонялась на несколько градусов. При этом влажность руки не играла никакой роли, так как, нажимая на проволоки через мокрую бумагу, Зеебек вовсе не получал отклонений, тогда как продолжительное нажимание руками через стекло или металл тоже давало отклонение. Последнее обстоятельство навело Зеебека на счастливую мысль, что действующим агентом в данном случае является теплота руки, — что разность температур в местах соприкосновения металлической цепи является источником освобождающегося магнетизма, причиной магнитных действий. Находясь под влиянием господствовавших тогда представлений о совместном существовании в проволоке цепи электричества и магнетизма, Зеебек описал найденные им явления под названием термомагнетизма. Понятно, что позднее, когда было открыто явление гальванической индукции и в связи с этим за теорией Ампера была признана окончательная победа, приведенное выше название было заменено более подходящим термином — термоэлектричество. Зеебеку удалось установить еще много других особенностей нового источника электричества. Подвергая места соприкосновения металлов вместо нагревания охлаждению, он получал такую же магнитную полярность. Далее, он заметил, что интенсивность магнитной поляризации с повышением разности температур вообще возрастает, но не пропорционально этому повышению, что она зависит от свойства металлов, их природы и кристаллографического строения, что она усиливается с увеличением в цепи числа термомагнитных пар, но опять-таки не пропорционально этому числу. И, наконец, Зеебек объяснил и магнетизм Земли термомагнетизмом, получающимся вследствие нагревания вулканами сплошного пояса металлов и руд, опоясывающего Землю.
Первыми физиками, подтвердившими открытие Зеебека, были: Иелин (в Мюнхене), Эрстед и Фурье — двое последних стали повторять опыты Зеебека еще до опубликования работы Зеебека на основании устного сообщения о них. При этом они старались, главным образом, выяснить влияние увеличения числа зеебековских пар на количество получаемого электричества. Устроив для этой цели термоэлектрический столб (первый по времени), они нашли, что при очень короткой длине проводника действие не усиливается, а при употреблении мультипликатора оно усиливается в значительной степени. Отсюда им был сделан вывод, что в термоэлектрических элементах количество электричества больше, а напряжение меньше, чем в элементах Вольты. При опытах со своими столбами они заметили и химическое действие тока, по крайней мере, наблюдали разложение медных солей. Поэтому они предложили назвать эти явления термоэлектрическими. Зеебек еще спустя два года возражал в «Poggendorf's Annalen» (Bd. VI) против этой замены названий и предложил твердо придерживаться термина термомагнетизм. Между тем обыкновенная электрическая природа термостолбиков выяснялась постепенно все больше и больше, а в 1836 г. Антинори и Линари удалось даже получить электрическую искру при помощи батареи в 25 сурьмо-висмутовых элементов.
Таким образом, электричество само по себе все больше и больше наводило на мысль о превращении сил, т. е. о прямом переходе одной формы силы в другую, а не о простом возбуждении одной силы другой. Интересно, что при этом мысль о взаимности таких превращений не только оставалась неясной, но даже в некоторых отдельных случаях она бралась под сомнение. Зеебек показал, что электрические токи могут быть получены как при повышении, так и при понижении температуры, однако только 13 лет спустя Пельтье показал, что, и обратно, электрическим током можно вызывать, не только тепло, но и холод. Он выяснил в 1834 г., что тепло, развиваемое током в проводниках, в однородных частях последних бывает распределено равномерно, а на концах этих частей оно зависит от свойств соприкасающихся частей. Если ток проходит по стержню, составленному из сурьмы и меди, в направлении от первого металла ко второму, то в спае этих металлов наблюдается повышение температуры на 10°; при обратном же направлении тока наблюдается понижение на 5°. Когда ток шел от висмута к сурьме, то спай нагревался на 37°, при обратном направлении он охлаждался на 45°. Это явление Пельтье было вскоре подтверждено Ленцем, которому даже удалось этим путем заморозить воду. Законы этих явлений были разработаны Беккерелем, Квинтус-Ицилиусом и Франкенгеймом.
Чем подвижнее, однако, оказывался гальванизм по своей природе и чем разнообразнее становились его действия, тем настойчивее выдвигался и приобретал все большее значение вопрос о количественной стороне этих действий. В самом деле, те выражения наивного изумления по поводу изменения действия гальванических батарей при измененки числа, величины и расположения элементов, которые мы в то время встречаем еще у многих физиков, конечно, сами по себе оставались безрезультатными до тех пор, пока новые открытия в этой области захватывали исследователей врасплох. Однако более спокойные и смелые исследователи уже тогда должны были задаться вопросом о количественной стороне явлений и о количественных затратах гальванизма при его превращении в другие силы.
Первым, занявшимся успешно этими вопросами, был Р. С. Ом, который, несомненно, значительно опередил общее настроение своих современников, а также состояние вспомогательной научной аппаратуры. Уже раньше было много раз замечено, что действие гальванической батареи зависит не только от нее самой, но и от соединительной проволоки, замыкающей цепь батареи. Дэви, изучая химические действия тока, уже заметил, что металлическая проволока, замыкающая батарею, обладает сопротивлением прохождению тока; величина его зависит от качества металла, прямо пропорциональна длине проволоки и обратно пропорциональна ее поперечному сечению. Ом, подобно многим другим физикам того времени, занялся сначала тем же специальным вопросом и в 1825 г. дал ряд металлов по степени их проводимости; но уже в следующем году он дал точную связь между электровозбуждающей силой, сопротивления и силой тока. Уже в первой своей работе Ом заметил, что сила тока в гальванической цепи вскоре после ее замыкания падает до некоторого минимума, а затем после размыкания она до известной степени восстанавливается. Это непостоянство силы тока, конечно, мешало не только определению ее величины, но и определению влияющих на нее факторов, поэтому Ом охотно обратился, по совету Поггендорфа, к термоэлементу, дававшему, как показали опыты, ток постоянной силы. Его элемент состоял из висмутового стержня, впаянного между двумя медными проволоками. Окружив один спай льдом, а другой, держа в кипящей воде и замыкая цепь различными проводами, он пришел к формуле Х=a/(b+x) «где X обозначает силу магнитного действия на проводниках, х — их длину, а величины а и b — постоянные, зависящие от возбуждающей силы и от сопротивления прочих частей цепи. Спустя еще год Ом опубликовал свои исследования в сочинении «Die galvanische Kette, mathematisch bearbeiter von Dr. G. S. Ohm», Berlin 1827 («Гальваническая цепь, математически разработанная д-ром Г. С. Омом»), где его закон выведен также и теоретически. Для этой цели Ом представляет себе электрический ток в виде действительного потока. При таком воззрении действие его зависит от скорости течения; но в обыкновенном потоке последнее определяется наклоном русла, в электрическом же токе разностью напряжений на определенном участке, а именно на концах единицы длины. Как в водяном токе, Ом обозначает эту разность напряжений словом «падение» (Gefälle). Так как опыты показали, что сила тока в однородном проводнике везде одинакова, следовательно, то же должно иметь место и для падения; значит, эта последняя величина, при однородности замыкающей проволоки, пропорциональна разности напряжений в самой цепи, т. е. электродвижущей силе. Однако падение зависит не только от одной этой величины, но также от длины пути (проводника), по которому распределена вся разность напряжений, следовательно, оно обратно пропорционально этой длине. Таким образом сила тока i должна быть прямо пропорциональна электродвижущей силе е и обратно пропорциональна длине пути тока I; следовательно, при надлежащем выборе единиц измерения, i будет равно отношению e/l. Но так как цель никогда не бывает повсюду однородной и в различных местах представляет различные сопротивления, то она и оказывает различное влияние на падение. Но любое сопротивление может быть приравнено сопротивлению проволоки и заменено последним. Это особенно необходимо по отношению к сопротивлению самого элемента. Если редуцированную таким образом величину сопротивления элемента обозначить через w, а величину сопротивления всей внешней цепи — через I, то i=e/(w+l). Из этой формулы Ом затем вывел не только замечательный закон действия гальванических батарей при различных внешних сопротивлениях, но и дал теорию мультипликатора.
В Германии и в кругу иностранных физиков, находившихся в общении с немецкими учеными, работы Ома встретили очень хороший прием. Берцелиус говорит в 1828 г.: «Хотя некоторые из результатов Ома и скажутся, может быть, впоследствии не вполне удовлетворительными, тем не менее, попытка построить и здесь наши знания на такой же твердой почве, на какой стоят закон тяжести и движений, является большой заслугой». Фехнер в 1831 г. полностью подтвердил законы Ома и показал некоторые дальнейшие теоретические и опытные их применения. За границей же, в особенности в Англии и Франции, работы Ома долгое время оставались неизвестными или, по крайней мере, на них не обращали внимания. Поггендорф в 1839 г., показав, что многие выводы, касающиеся действия гальванических батарей, полученные опытным путем лишь с большим трудом, очень просто вытекают из закона Ома, продолжает: «Но так как эта теория, совершенно необходимая для ясного понимания действия электрических токов, долгое время даже у нас не была оценена по достоинству, а во Франции и в Англии была физикам почти что неизвестна поэтому-то там и было произведено множество опытов, оказавшихся совершенно бесполезными, либо потому, что результаты их можно было бы наперед предвидеть, либо потому, что при этом необходимые величины не были определены с достаточной тщательностью, вследствие чего из них нельзя было извлечь ясных результатов), то, пожалуй, не будет лишним показать полезность ее на каком-нибудь простом частном случае». Правда, в это время во Франции Пулье, уже давно занимавшийся измерением проводимости металлов, установил и подтвердил при помощи устроенной им тангенс-буссоли тот же закон для гальванического тока, что и Ом; однако имени последнего он, к сожалению, не упомянул. В связи с этой работой первенство открытия закона тока чуть было даже не присвоил Пулье. Между тем первое его сообщение Парижской академии по вопросу об этом законе было сделано только в октябре 1831 г. Да и Пулье сам признается, что он до того читал работу Ома о гальванической цепи, по крайней мере, в извлечении, и что Ом бесспорно еще до него в 1827 г. высказал мысль, что при измерении силы тока следует принимать во внимание сопротивление цепи, а также все иные виды сопротивления. Если же, несмотря на это, Пулье утверждал, что Ом развил свой закон только математически, а не экспериментально, и что ему (Пулье) первому принадлежит заслуга определения отношений между силами тока в отдельных частях цепи, соответственно степени их проводимости, то это значит, что он не достаточно внимательно ознакомился с работами Ома по упомянутому им извлечению. Ому работа Пулье впоследствии привнесла пользу в том отношении, что закон его стал известен и во Франции. В Англии Ч. Уитсон придает в 1843 г. большое значение тому обстоятельству, что наконец-то столь долго господствовавшие туманные представления о количестве и напряженности уступили место определенным понятиям сил и сопротивлений, установленных Омом. Впрочем, Королевское общество еще в ноябре 1841 г., в признание заслуг Ома, наградило его медалью Коплея. Из работ Пулье 1837 г. следует еще упомянуть о произведенном им определении проводимости жидкостей и особенно о его проекте введения определенной единицы тока и сведении се на химическую меру. Пулье предложил в качестве единицы избрать ток термоэлектрического элемента из меди и висмута, с общим сопротивлением в цепи, соответствующим медной проволоке в 20 м длины и 1 мм толщины при температурах 100 и 0° С в спаях. Для разложения 1 г воды в 1 мин. потребовался бы ток в 13 787 единиц Пулье.