Первые опыты по электричеству

⇐ ПредыдущаяСтр 18 из 33Следующая ⇒

Идеи в отношении электричества и магнетизма долгое время оставалась не вполне ясными. Термин “магнит” уводит нас в античный мир, но даже изобретение компаса ничего не дало теории магнетизма. Проведением первых научных опытов по электричеству и магнетизму наука обязана В. Гильберту. Он первый применил термин “электричество”. Однако теория электричества и магнетизма Гильберта была достаточно наивной и неправдоподобной. Тем не менее, Гильберт подчеркивал различия между электричеством и магнетизмом.

Необходимо отметить опыты Герике по электричеству и магнетизму. Он заметил отталкивание одинаково заряженных тел, построил первую машину, производящую электричество путем трения поверхности вращающегося шара из плавленой серы о ладони человека, открыл намагничивание кусочков железа магнитным полем Земли.

Бойль показал, что электрическое и магнитное притяжение проявляется и в пустоте. Во времена Ньютона опыты с электричеством подчас выполнялись ради забавы, использовались фокусниками.

В начальный период классического естествознания качественные наблюдения явлений, связанных с электричеством, были существенно углублены. Важным этапом в развитии представлений об электричестве стало изобретение первой конструкции конденсатора – так называемой “лейденской банки”. За исследование влияния наэлектризованной воды на организм человека взялись медики. Наэлектризованную воду приготавливали с помощью машин, создающих электрические заряды путем трения. В апреле 1746г. французский физик Реомюр получил следующее письмо из Голландии от профессора Лейденского университета Мушенброка (1692-1761):

“Хочу сообщить Вам новый и странный опыт, который советую самим никак не повторять. Я делал исследования над электрической силой и для этой цели повесил на двух шнурах из голубого шелку железный ствол, получивший через сообщение электричество от стеклянного шара, который приводил в быстрое вращение и натирался прикосновением рук. На другом конце (левом) свободно висела медная проволока, конец которой был погружен в круглый стеклянный сосуд, отчасти наполненный водой, который я держал в правой руке, другой же рукой я пробовал извлечь искры из наэлектризованного ствола. Вдруг моя правая рука была поражена с такой силой, что все тело содрогнулось, как от удара молнии. Хотя сосуд из тонкого стекла обыкновенным сотрясением этим не разбивается и кисть руки не перемещается, но рука и все тело поражаются столь странным образом, что и сказать не могу. Одним словом, я думал, что пришел конец…”. Этот специальный опыт получил название “опыта с лейденской банкой" (по названию г. Лейден), или опыта с “мушенброковой банкой”. Впоследствии выяснилось, что подобный опыт на несколько месяцев ранее провел немецкий каноник Юрген фон Клейст, и доложил об этом на заседании Данцигского общества естествоиспытателей (Германия), так что правильнее было бы назвать “лейденскую банку” - “данцигской банкой”. Вскоре в подобных опытах сосуд с водой был заменен банкой с обкладками из металлической фольги с обеих сторон - внутри и снаружи, то есть был создан сухой диэлектрический конденсатор.

Особую группу опытов по электричеству составили исследования по атмосферным электрическим явлениям, проведенные Бенджамином Франклином (1706-1790), М.В. Ломоносовым, Г.В. Рихманом.

Бенджамин Франклин родился в Бостоне в многодетной семье владельца сальной мастерской. Пройдя начальную школу, Бенджамин в двенадцатилетнем возрасте поступил на работу в типографию своего старшего брата и вскоре стал опытным наборщиком. Свободный доступ к книгам улучшил образование юноши. Франклин стал пробовать свои силы как автор статей в издаваемой его братом газете “Куранты Новой Англии”. Статьи Франклина, помещенные в газете без подписи, оказались удачными и привлекли внимание читающей публики. В 1723 г. после ссоры с братом из-за анонимных публикаций, втайне от родителей Франклин покидает Бостон и направляется сначала в Нью-Йорк, а затем в Филадельфию, где становится наборщиком в типографии. Губернатор Филадельфии быстро обратил внимание на талантливого юношу. По его поручению Франклин едет в Лондон для закупки типографских машин. После двухлетнего пребывания в Лондоне (1725-1726гг.) Франклин возвращается в Филадельфию и открывает свою типографию. В 1727 г. он организует юношеский просветительский клуб, на базе которого было создано Филадельфийское философское общество – первое научно-исследовательское учреждение в Америке. С 1729 г. Франклин начинает издавать газету, два года спустя он основывает первую в Америке публичную библиотеку. “Пенсильванская газета” и Филадельфийская библиотека сыграли большую роль в культурной жизни Америки. Постепенно Франклин становиться одним их популярных и влиятельных политических деятелей Америки. С 1757 г. по 1768 г. Франклин живет в Англии как представитель колоний и принимает активное участие в борьбе за их освобождение. Он ищетпомощи со стороны Франции. Франклину удается в 1778 г. склонить Людовика XV к заключению союза против Англии. В 1776 г. США объявили себя независимыми. С этого года и по 1785 г. Франклин живет в Париже в качестве посла США и общается здесь со всеми видными учеными Франции того времени – Даламбером, Лапласом, Кулоном, Лагранжем, Лавуазье. Франклин вернулся в США в 1789 г. уже старым и больным. Америка встретила его как национального героя, борца за независимость США.

Франклин не был ученым ни по образованию, ни по роду деятельности, но семь лет жизни с 1747 г. по 1754 г. он посветил исследованиям по электричеству. В своей автобиографии Франклин рассказывает, что он заинтересовался физикой под влиянием некого Спенса, который в 1746 г. приехал из Шотландии в Филадельфию и, разъезжая по городам, показывал опыты по электричеству. Франклин купил у Спенса все его приборы и приступил с друзьями по Филадельфийскому обществу к самостоятельным исследованиям. Франклин делился результатами своих опытов с членом Лондонского Королевского Общества П. Коллинсоном, который с большим участием относился к работе Филадельфийского философского общества и помогал молодым ученым в приобретении необходимого оборудования. В письмах к П. Коллинсону Франклин подробно описал свои теоретические соображения и практические результаты, которые в основном составили впоследствие его сочинение “Опыты и наблюдения над электричеством”.

Франклин выдвинул “унитарную” теорию электричества, по которой существует единая электрическая материя – “электрический огонь”. “Положительное” электричество вызывается избытком “электрического огня”, “отрицательное” - недостатком. Термины “положительное” и “отрицательное” электричество введены, таким образом, Франклином. Он писал: “Электрическая материя состоит из чрезвычайно тонких частиц, так как она протекает сквозь обычную материю, даже наиболее плотную, с такой легкостью, что последняя не оказывает заметного сопротивления”.

Лауреат Нобелевской премии за 1924г. американский физик Милликен в связи с этим утверждал, что электронная теория восходит к Франклину. Впрочем, “электрический огонь” Франклина - невесом, тогда как электроны вполне материальны.

На основании своей теории Франклин дает объяснение принципа действия лейденской банки. Он доказал, в частности, что лейденскую банку можно разрядить постепенно, а не только мгновенно и зарядить “наоборот” (изменить полярность). При проведении экспериментов Франклин отметил сходство между электрической искрой и молнией. В 1749г. он пишет в своей записной книжке: “Общие свойства электрической жидкости и молнии: давать свет, одинаковый по цвету, направляться зигзагами, мгновенно двигаться, издавать шум или треск взрыва, расщеплять тела, через которые проходит, убивать животных, плавить металлы, издавать серный запах”.

Один из опытов Франклина позволил ему установить важное свойство “электрического флюида” - притягиваться острием. Этот опыт подтолкнул его на способ доказать еще большее средство искры и молнии, то есть доказать наэлектризованность облаков. Франклин предполагал сделать такое доказательство с помощью высокого железного шеста та с острием на конце путем наблюдения искр при прохождении над острием грозовых облаков. Эти свои соображения он изложил в письме к Коллингсону от 20 июля 1750 г., который прочел это письмо на заседании Лондонского Королевского общества. Письмо было встречено критическими замечаниями и шутками в адрес автора. В другом письме от 29 июля того же года Франклин сообщает о возможности предохранить здания от молнии устройством громоотвода. Ирония со стороны членов Лондонского Королевского общества была еще более язвительной. По обычаю Общества все то, что зачитывалось на его заседаниях, опубликовывалось в печатном органе общества. Однако в данном случае было сделано исключение из-за весьма неодобрительного отношения ко всему тому, что излагалось в письмах Франклина. Коллисон опубликовал эти письма за свой счет в виде отдельной брошюры “Опыты и наблюдения по электричеству” (1751г.). Брошюра была вскоре издана во Франции, и имя Франклина получило известность в научном мире. С одобрения короля Франции опыт с железным шестом был поставлен Бюффоном, Делором и Далибаром в одном из садов в Марли 10 мая 1752г. Из вертикального шеста была-таки извлечена искра во время прохождения грозовых облаков. Вместе со своим сыном Франклин провел опыт с воздушным змеем, извлекая искры и заряжая лейденскую банку атмосферным электричеством. В 1752г. Франклин соорудил первый в Америке громоотвод. В Европе громоотводы появились в 1766г. на знаменитом Эдистонском маяке.

В России опыты по электричеству проводили Г. Рихман и М.В. Ломоносов. Рихман с помощью своей “громовой машины” в 1752г. смог зажечь нефть, зарядить лейденскую банку, наэлектризовать себя. Он изобрел “электрический указатель”, который являлся, по существу, электрометром. Это был первый прибор, применяемый для количественных измерений электрических величин. После трагической смерти Рихмана описание его приборов появилось в английских журналах.

Характеризуя многостороннюю деятельность Ломоносова, А.С. Пушкин отмечает, что Ломоносов “предугадал открытие Франклина”. Ломоносов первый показал присутствие электричества в атмосфере, когда нет грозы, предложил отличный от Франклиновского способ защиты зданий от молнии. Ломоносов выступил с докладом “О явлениях воздушных от электрической силы происходящих” в Академии наук в ноябре 1753г. Он познакомился с теорией Франклина и его “Письмами” когда доклад уже был готов. “Франклиновы письма, – пишет Ломоносов, - увидел впервые, когда речь была готова, в чем посылаюсь на своих честных господ товарищей”.

⇐ Предыдущая 13 14 15 16 171819 20 21 22 Следующая ⇒