Электрическая стихия в мировозрении человека

Электрическая стихия в мировозрении человека

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СТИХИЯ В МИРОВОЗРЕННИИ ЧЕЛОВЕКА

(реферат)

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 3

Электрические явления с древности и до Наших дней 4

Электричество в понимании современной физики 4

История исследования электрических явлений 5

Хронология важнейших открытий 7

XVII век 8

XVIII век 10

XIX век 23

Ментальные модели электрических явлений современного человека 33

Заключение 37

Список использованной литературы 39

ВВЕДЕНИЕ

Никакая деятельность невозможна без использования энергии.

Производительность и, в конечном счете, прибыль в значительной степени

зависит от стабильности подачи энергии. Наличие энергии одно из необходимых

условий для решения практически любой задачи.

Получением, а правильнее сказать, преобразованием энергии лучшие умы

человечества занимаются не одну сотню лет. Производство энергии

предполагает ее получение в виде удобном для использования, а само

получение – только преобразование из одного вида в другой.

Из всех отраслей хозяйственной деятельности человека энергетика

оказывает самое большое влияние на нашу жизнь. Просчеты в этой области

имеют серьезные последствия. Тепло и свет в домах, транспортные потоки и

работа промышленности все это требует затрат энергии.

Наиболее универсальная форма энергии – электричество. Все известные на

сегодняшний день источники энергии ( атомные, химические, солнечные,

ветровые и д.р.) в конечном счете производят именно его. В подавляющем

большинстве случаев электричество вырабатывается на электростанциях и

распределяется между потребителями посредством электрических сетей

коммунальными службами. Прекращение подачи электроэнергии парализует все

виды деятельности.

Таким образом, мы настолько привыкли к электроэнергии, что пользуемся

им не задумываясь от том, чем пользуемся. Но всеобъемлющего ответа на этот

вопрос не могут дать и специалисты.

Задачей же данного реферата является представление истории

исследования электрических явлений, и показать, как эти исследования влияли

на понимание людьми природы электричества.

- Что такое электричество? - спросил профессор.

- Я знал, но забыл! - ответил студент.

- Какая потеря, - воскликнул профессор. -

Один человек во всем мире знал, и тот забыл!

Старый анекдот

Электрические явления с древности и до Наших дней

Электричество в понимании современной физики

Электрический ток – упорядоченное (направленное) движение электрически

заряженных частиц или заряженных макроскопических тел.

Установлено, что электроны в проводнике движутся от отрицательного

полюса (где избыток их) к положительному (где недостаток в них), однако и

сейчас, как в прошлом веке, принято считать, что ток течет от плюса к

минусу, т.е. в направлении, обратном движению электронов. Условное

направление тока, кроме того, положено учеными в основу ряда правил,

связанных с определением многих электрических явлений. В то же время такая

условность никаких особых неудобств не создает, если твердо помнить, что на

правление тока в проводниках противоположно направлению движения

электронов. В тех же случаях, когда ток создается положительными

электрическими зарядами, например в электролитах химических источников

постоянного тока, ток «дырок» в полупроводниках, таких противоречий вообще

нет, потому что направление движения положительных зарядов совпадает с

направлением тока. Пока элемент или батарея действуют, во внешнем участке

электрической цепи ток течет в одном и том же направлении. Такой ток

называют постоянным.

Если полюсы элемента поменять местами, то изменится только направление

движения электронов, но ток и в этом случае будет постоянным. А если полюсы

источника тока менять местами очень быстро и к тому же ритмично, то в этом

случае электроны во внешнем участке цепи тоже будут попеременно изменять

направление своего движения. Сначала они потекут в одном направлении,

затем, когда полюсы поменяют местами — в другом, обратном предыдущему,

потом вновь в прямом, опять в обратном и т. д. В цепи будет течь уже не

постоянный, а переменный ток.

При переменном токе электроны в проводнике как бы колеблются из

стороны в сторону. Поэтому переменный ток называют также электрическими

колебаниями. Переменный ток выгодно отличается от постоянного тем, что он

легко поддается преобразованию. Так, например, при помощи трансформатора

можно повысить напряжение переменного тока или, наоборот, понизить его.

Переменный ток, кроме того, можно выпрямить, то есть преобразовать в

постоянный ток.

Различают электрический ток проводимости, связанный с движением

заряженных частиц относительно той или иной среды (т.е. внутри

макроскопических тел) и конвекционный ток – движение макроскопических

заряженных тел как целого (напр. заряженных капель дождя).

О наличии электротока в проводниках можно судить по тем действиям,

которые он производит: нагреванию проводников, изменению их химического

состава, созданию магнитного поля. Магнитное действие тока проявляется у

всех без исключения проводников: в сверхпроводниках не происходит выделение

теплоты, а химическое действие тока наблюдается преимущественно в

электролитах.

Для возникновения и существования электрического тока необходимо

наличие свободных заряженных частиц (т.е. положительно или отрицательно

заряженных частиц, не связанных в единую электрически нейтральную систему)

и силы, создающей и поддерживающей их упорядоченное движение. Обычно силой,

вызывающей такое движение, является сила со стороны электрического поля

внутри проводника, которое определяется электрическим напряжением на концах

проводника. Если напряжение меняется во времени, то в проводнике

устанавливается постоянный ток, если меняется – переменный.

Электричество – совокупность явлений, обусловленных существованием,

движением и взаимодействием электрически заряженных тел или частиц.

Взаимодействие электрических зарядов осуществляется с помощью

электромагнитного поля (в случае неподвижных электрических зарядов –

электростатического поля). Движущееся заряды (электрический ток) наряду с

электрическим возбуждают и магнитное поле, т.е. порождают электромагнитное

поле, посредством которого осуществляется электромагнитное взаимодействие

(учение о магнетизме, т.о., является составной частью общего учения об

электричестве). Электромагнитные явления описываются классической

электродинамикой, в основе которой лежат уравнения Максвелла.

Законы классической теории электричества охватывают огромную

совокупность электромагнитных процессов. Среди 4 типов взаимодействий

(электромагнитных, гравитационных, сильных и слабых), существующих в

природе, электромагнитные занимают первое место по широте и разнообразию

проявлений. Это связано с тем, что все тела построены из электрически

заряженных частиц противоположных знаков, взаимодействия между которыми, с

одной стороны, на много порядков интенсивнее гравитационных и слабых, а с

другой – являются дальнодействующими в отличие от сильных взаимодействий.

Строение атомных оболочек, сцепление атомов в молекулы (хим. силы) и

образование конденсированного вещества определяются электромагнитным

взаимодействием.

История исследования электрических явлений

Человечество сталкивалось с электрическими явлениями с момента своего

появления. Наиболее ярко выраженным и практически единственным хорошо

знакомым человечеству с древнейших времен из них является молния. Она

приносила несчастья, пожары и одновременно дарила огонь. Люди даже теперь

восхищаются её красотой и мощью.

Естественно, до сравнительно недавнего времени люди ничего не знали о

электрической природе молнии и объясняли её, как и все непонятные явления

действием высших, божественных сил. Значение, которое придавали молнии люди

древности можно понять, например, по тому, что у древних греков владельцем

молнии считался Зевс-громовержец, главный бог.

Несмотря на это именно древних греков можно назвать первооткрывателями

электрических явлений. Они уже в то время знали, что существует особый

минерал - железная руда (магнитный железняк), способный притягивать

железные предметы. 3алежи этого минерала находились возле города Магнезия.

В те времена в его люди находили на берегу моря камешки, притягивавшие

легкие железные предметы. По имени этого города их назвали Магнитами

(оттуда пришло к нам слово магнит).

Древние греки знали также свойство натертого янтаря притягивать мелкие

предметы. Само слово «электричество» происходит от греческого слова

«электрон», что по-русски значит "янтарь". Открытие электрических явлений

приписывают мудрейшему из мыслителей древней Греции Фалесу, жившему более

двух тысячелетий назад. Однако существует легенда, гласящая, что впервые

это свойство янтаря при прядении шерсти янтарным веретеном заметила дочь

Фалеса и обратила на это внимание своего отца. Греческий философ занялся

его изучением. Камешки янтаря не притягивали, как магниты, железных

предметов, но обладали не менее любопытным свойством: если их натирали

шерстяной тряпочкой, то к ним прилипали пушинки, легкие кусочки дерева,

травы.

Древние не исследовали ни электрических, ни магнитных явлений. Однако

они попытались дать объяснение этим явлениям.

Самое первое объяснение свойств магнита притягивать железо заключалось

в том, что магниту приписывалась «душа», которая заставляла магнит

притягивать железо или притягиваться к железу.

При этом магнит представляли подобно живому существу. Живое существо,

например собака, видит кусок мяса и стремится к нему приблизиться. Подобно

этому магнит как бы видит железо и стремится к нему притянуться.

Но в древности начала развиваться и материалистическая философия.

Философы-материалисты Древней Греции отвергали существование духов и

пытались объяснить все явления природы естественными законами.

Они учили, что все тела состоят из мелких материальных неделимых

частиц - атомов. По их мнению, кроме атомов и пустоты, в которой атомы

движутся, ничего не существует. Все явления природы объясняются движением

атомов. Само слово «атом» греческого происхождения. Оно означает

«неделимый».

Философы, верившие в существование атомов, из которых состоит природа,

получили название атомистов. Одним из родоначальников этой философии был

древнегреческий философ Демокрит (460 - 370 до н.э.). Философы-атомисты

пытались дать объяснение электрическим и магнитным явлениям без обращения к

специальным «душам» и «духам».

Чтобы познакомится с тем как эти философы пытались объяснить действие

магнита, лучше всего обратиться к поэме Тита Лукреция Кара "О природе

вещей". В этой поэме в художественной форме излагается учение атомистов.

Объяснение магнита естественным путем длинное и не такое простое, но его

смысл в следующем –из магнита вытекают потоки мельчайших частиц, в

результате чего вокруг магнита образуются пустоты, куда и устремляется

железо. Это была первая попытка толкования явления исходя из самой природы.

Но настоящее развитие учения об электричестве началось в XVII веке.

Хронология важнейших открытий в этой области приведена ниже.

Хронология важнейших открытий

|1600|У. Гилберт |Заложены основы электро- и магнитостатики |

|1733|Ш. Дюфе |Открытие двух видов электричества, установление |

| | |притяжения разноименных зарядов и отталкивания |

| | |одноименных |

|1745|П. Мушенбрук|Создание первого электрического конденсатора |

| | |(лейденская банка) |

|1747|Ж. Нолле |Изобретение электроскопа |

|1781|А. Вольта |Изобретение чувствительного электроскопа с |

| | |соломинками |

|1783|А. Вольта |Создание электрического конденсатора |

|1785|Ш. Кулон |Установлен основной закон электрического |

| | |взаимодействия (закон Кулона) |

|1799|А. Вольта |Сконструирован первый источник постоянного |

| | |электрического тока — «вольтов столб» — прототип |

| | |гальванического элемента |

|1820|А. Ампер |Открытие взаимодействия электрических токов и |

| | |установление закона этого взаимодействия (закон |

| | |Ампера) |

|1821|М. Фарадей |Получение вращения проводника с током в магнитном |

| | |поле, т.е. прообраза электромотора |

|1822|А. Ампер |Создание первого соленоида |

|1826|Г. Ом |Экспериментально установлен основной закон |

| | |электрической цепи, связывающий силу тока, |

| | |сопротивление и напряжение (закон Ома) |

|1827|Г. Ом |Введение понятия «электродвижущей силы», падения |

| | |напряжения в цепи и «проводимости» |

|1831|М. Фарадей |Открытие явления электромагнитной индукции |

|1832|Дж. Генри |Открытие явления самоиндукции |

|1834|М. Фарадей |Введение понятия о силовых линиях (идея поля) |

|1834|Б. С. Якоби |Создание одного из первых практических |

| | |электромоторов |

|1845|В. Вебер |Разработка теории электромагнитных явлений |

|1845|Г. Кирхгоф |Открытие закономерностей в распределении |

| | |электрического тока в разветвленной цепи |

|1860|Дж. Максвелл|Создание теории электромагнитного поля |

|1879|Т. Эдисон |Изобретение лампы накаливания |

|1888|Г. Герц |Экспериментально доказано существование |

| | |электромагнитных волн, предсказанных Дж. |

| | |Максвеллом |

|1892|Х. Лоренц |Создание основ классической электронной теории |

XVII век

В средние века изучение магнитных явлений приобретает практическое

значение. Это происходит в связи с изобретением компаса.

Уже в XII в. в Европе стал известен компас как прибор, с помощью

которого можно определить направление на части света. О компасе европейцы

узнали от арабов, которым было уже к этому времени известно свойство

магнитной стрелки. Еще раньше, вероятно, такое свойство знали в Китае.

Начиная с XII в. компас все шире применялся в морских путешествиях для

определения курса корабля в открытом море.

Практическое применение магнитных явлений приводило к необходимости их

изучения. Постепенно выяснялся целый ряд свойств магнитов.

В 1600 г. вышла книга английского ученого Гильберта (1544-1603 гг.) «О

магните, магнитных телах и большом магните - Земле». В ней автор описал уже

известные свойства магнита, а также собственные открытия.

Еще раньше узнали, что магнит всегда имеет два полюса. Они были

названы по имени частей света - северный полюс и южный полюс. В числе

свойств магнита Гильберт указывал на то, что одинаковые полюсы

отталкиваются, а разноименные притягиваются.

Гильберт предполагал, что Земля представляет собой большой магнит.

Чтобы подтвердить это предположение, Гильберт проделал специальный опыт. Он

выточил из естественного магнита большой шар. Приближая к поверхности шара

магнитную стрелку, он показал, что она всегда устанавливается в

определенном положении, так же как стрелка компаса на 3емле.

Гильберт описал явление магнитной индукции, способы намагничивания

железа и стали и т. д. Книга Гильберта явилась первым научным исследованием

магнитных явлений.

В своей книге Гильберт коснулся и электрических явлений. Нужно

отметить, что хотя в то время магнетизм и электричество рассматривались как

явления разной природы, тем не менее очень давно ученые заметили в них

много общего. Поэтому не случайно во многих работах исследовались

одновременно и магнитные и электрические явления. В частности, изучение

магнетизма вызвало интерес к исследованию электрических явлений.

Так было и у Гильберта. Изучая магнитные явления, что имело

практический интерес, он уделил внимание и электричеству, хотя оно в то

время в практике не использовалось.

Гильберт открыл, что наэлектризовать можно не только янтарь, но и

алмаз, горный хрусталь и ряд других минералов. В отличие от магнита,

который способен притягивать только железо (других магнитных материалов в

то время не знали), наэлектризованное тело притягивает многие тела.

Новый шаг к изучению электрических явлений был сделан немецким ученым

Отто фон Герике (1602-1686 гг.), бургомистром Магдебурга, известным прежде

всего своими опытами с магдебурскими полушариями.. В 1672 г. вышла его

книга, в которой были описаны опыты по электричеству. Наиболее интересным

достижением Герике было изобретение им «электрической машины».

«Электрическая машина» представляла собой шар, сделанный из серы и

посаженный на железный шест. Герике вращал этот шар и натирал его ладонью

руки. Впоследствии ученый несколько раз усовершенствовал свою «машину».

Потираемый руками серный шар на оси (считается первой электризационной

установкой - "машиной Герике") служил изобретателю для модельной

демонстрации "мировых сил" (virtutes mundanae). В действительности же

Герике наблюдал электрическое притяжение и отталкивание, т. е.

электростатическую индукцию, эффект острия, электропроводность льняной

нити, которой шар передавал свою способность притягивать легкие тела и др.

В опыте с нитью притяжение наблюдалось в пределах более 2-3 см от нижнего

конца нити длиной полметра.

Несмотря на простоту прибора, Герике смог с его помощью сделать

некоторые открытия. Так, он обнаружил, что легкие тела могут не только

притягиваться к наэлектризованному шару, но и отталкиваться от него.

Исаак Ньютон (1643-1727 гг.) в статье, доложенной Королевскому

обществу в 1675 г., предложил заменить серный шар стеклянным (электризация

стекла была известна еще Гильберту). В результате у Ньютона и Франсиса

Хоксби (ум. 1713 г.) появились снабженные ручным приводом электризационные

машины на основе вращающегося стеклянного шара, потираемого руками.

Впрочем, то, что Гилберт и Герике официально внесли в историю науки

было известно и до них людям далеким от науки. Электризацию серы и стекла

давно использовали в своей практике буквально заполонившие Европу бродячие

фокусники, жанр которых совершенно не требовал традиционной ловкости рук.

Вот чем покоряли публику эти шарлатаны: брали кусок янтаря и шепча какие-то

заклинания, натирали янтарь об собственный парик, и - пожалуйста, мелкие

бумажки мечутся между столом и камешком. Я, дескать, Великий Маг,

Повелитель бумажек! Публика верила и, трепеща, охотно расставалась со

своими сбережениями. Ну, а для развлечения коронованных особ изобретали

механизмы, позволявшие увеличить силу магии – типа стеклянного шара,

который при вращении натирался о кожаные подушечки. Первая придворная дама,

временно наделенная магической силой с помощью такого механизма, осторожно

протягивала свою руку к чаше с легковоспламеняющейся жидкостью, и

магические искры, вылетавшие из руки, эту жидкость воспламеняли. При этом

дама получала массу новых интересных ощущений и инстинктивно ахала от

восторга. Затем стали применять стеклянные диски, трущиеся о мех, что дало

возможность подстраивать мелкие сюрпризы. Какой-нибудь гость двора

дотрагивался до безобидной с виду вещицы, и - трах!- получал легкий шок. Со

временем магическую силу увеличили настолько, что стало возможным выстроить

длинную цепочку из взявшихся за руки гвардейцев и с интересом наблюдать за

их гримасами.

XVIII век

В начале XVIII в. Хоксби использовал в качестве источника

"электрической силы" стеклянную трубку, потираемую непосредственно рукой,

бумагой, тканью или шкуркой. Благодаря такой трубке электрические опыты

получили широкое распространение, но при этом сами электризационные машины

надолго вышли из употребления, что, по мнению некоторых историков,

затормозило развитие науки.

Примерно в это же время исследованиями электрических явлений занимался

англичанин Стивен Грей. Источниками "электрической силы" у Грея служили

стеклянные трубки или палочки длиной 104 см и диаметром 3 см. Грей

обнаружил ряд тел, которым трубка может сообщать "электрическую силу". Это

- деревянные стержни и проволока (железная и латунная), их Грей вставлял в

трубку (через пробку); пеньковая бечевка, которую он привязывал к трубке

или заталкивал в нее, и др. В опытах по передаче электричества Грей надевал

на конец деревянных стержней или подвешивал к концу бечевки или проволоки

шар из слоновой кости, пробки или свинца со сквозным отверстием.

Максимальная длина комнатной электропередачи по бечевке или проволоке,

свисавших с трубки, не превышала метра, а максимальная длина горизонтальной

комнатной электропередачи по состыкованным деревянным проводникам (в обоих

случаях - с шаром на конце) составляла более 5,5 м, включая длину трубки.

Сообщение телам "электрической силы" Грей проверял с помощью пушинки,

которая могла притягиваться к телу, отталкиваться от него, парить в

воздухе, снова притягиваться и т. д., с помощью пробной нити или латунного

листка.

Желая передать электричество на большее расстояние, 19 мая 1729 г.

Грей провел такой опыт. Стоя на балконе, он держал в руках стеклянную

трубку со свисающей веревкой длиной 8 м с шаром из слоновой кости на конце.

Внизу находился ассистент Грея, определявший наличие заряда с помощью

латунного листа (на дощечке). Грей не сомневался в том, что смог бы

передать электричество таким способом даже с купола собора Св. Павла в

Лондоне.

В Грей осуществлял также опыт с "электрическим мальчиком". Грей

натянул на одинаковой высоте 2 шелковые веревки (т.е. изоляторы) и положил

на них мальчика 8-9 лет. При приближении к его ногам наэлектризованной

палочки латунные листочки у лица мальчика подлетали 20-25 см.

Опыт объясняется электрической индукцией или, обобщенно, поведением

проводником (мальчика и листочков) в электростатическом поле.

У Грея еще не было четкого представления о проводниках и изоляторах.

Он описывает в одинаковых выражениях передачу электричества свинцовому шару

и шару из слоновой кости.

Грей решил передать электричество по горизонтали, чтобы выяснить, как

далеко это можно делать. Он подвесил веревку на гвоздях, вбитых в

деревянную балку, дальний конец веревки с шаром свисал, как обычно, над

латунным листком. Опыт не получился: латунный листок лежал неподвижно. Грей

сделал правильный вывод о том, что электричество ушло в балку.

Преодолеть затруднение удалось благодаря блестящей идее Уилера, вместе

с которым Грей экспериментировал летом 1729 г. Уилер предложил поддерживать

"линию электропередачи" шелковым шнуром, а не подвешивать ее на гвоздях.

Первый же опыт, проведенный 2 июля 1729 г. около 10 часов утра (как

скрупулезно отметил Грей в своих записях), превзошел все ожидания.

Горизонтальная часть бечевочной линии проходила от стеклянной палочки, к

которой она была привязана, до шелкового шнурка. К концу линии был подвешен

шар из слоновой кости. Свисающая часть линии составляла около 2,7 м, а

общая длина была равна 24,5 м. При потирании палочки латунный листок

притягивался к шару и держался на нем некоторое время.

Заменив шелковый шнурок металлической проволокой, Грей опять получил

отрицательный результат. Грей понял, что эффект изоляции линии обусловлен

не тонкостью шнурка, а свойствами шелка. Проведя впоследствии специальные

опыты, Грей убедился, что из всех шелковых шнурков наилучшими изоляционными

свойствами обладают шнурки голубого цвета.

В успешно проведенных в 1729 г. опытах длина линии (веревки) доходила

до 233 м, а в 1730 г. - до 270 м. Линии держались на 15 отрезках шелковых

шнурков, натянутых в горизонтальной плоскости между деревянными стойками.

Так появились предшественники основных элементов линии электропередачи -

проводников, изоляторов и опор. Стало ясно, что электричество можно

передавать на большие расстояния, "хоть на край света", как утверждал

Иоганн Генрих Винклер (1703-1770 гг.) в 1744 г., говоря о передаче

электричества по проводнику, обмотанному шелком или подвешенному на шелке.

Интересно, что Винклер подчеркивает, что передача может оказывать

сопротивление.

5 августа 1729 г. Грей показал, что электричество можно передавать, не

касаясь линии передачи трубкой, а только держа трубку близ линии, т. е. (по

позднейшей терминологии) с помощью электростатической индукции. Грей

проделал аналогичный опыт и с деревянным стержнем, подвешенным к потолку на

шелковых шнурках или леске из конского волоса. Примерно через десять лет по

такому принципу стали устраивать кондукторы электризационных машин.

Таким образом именно Грей открыл явление электропроводности. Он

установил, что электричество способно передаваться от одних тел к другим по

металлической проволоке. По шелковой нити электричество не

распространялось. В связи с этим Грей разделил все тела на проводники и

непроводники электричества. Благодаря работам Грея, проведенным при участии

Грэнвилла Уилера (1701-1770 гг.), опыты по передаче электричества на

расстояние вышли за пределы помещения.

Ознакомившись с опытами Грея французский ученый Шарль-Франсуа Дюфе

решил провести его на себе. Он устроился на деревянном щите, накрытом

покрывалом и лежащем на шелковых веревках. И когда один ассистент когда

один ассистент поднес наэлектризованную трубку к рукам и лицу Дюфе, то

между рукой другого ассистента, Жана-Антуана Нолле, находившегося у ног

Дюфе, и телом Дюфе неожиданно проскочила искра. Дюфе и Нолле испытали при

этом несильную боль, как от булавочного укола или искры от огня. Опыт

объясняется электростатической индукцией и пробоем воздушного промежутка

между телами Дюфе и Нолле.

Вот так, по-видимому, впервые научились извлекать электрическую искру

из тела человека.

Дюфе опубликовал этот опыт в трудах Парижской академии наук за 1733 г.

[4] и сообщил о нем в письме в Англию 27 декабря 1733 г.

В 1737 г. немецкий физик Георг Матиас Бозе (1710—1761) повторил опыт

Дюфе по извлечению искр из тела человека, добившись более сильного эффекта

благодаря применению вместо стеклянной трубки электризационной машины на

основе вращаемого стеклянного шара.

О том, какое впечатление производили в первой половине XVIII в. опыты

с извлечением искр из человека, можно судить по следующему отрывку, которым

начинается книга Христиана Готлиба Кратценштейна (1723—1795, с 1748 по 1753

г. жившего в Петербурге), написанная в форме писем к коллеге-медику в

стиле, характерном для своего времени: «Поверите ли тому, что я скажу Вам?

Люди теперь научились делать себя такими страшными, что Вы не сможете

прикоснуться к ним, не опасаясь, что из них выйдет пламя, как из горы Этны.

Если не знать, что они из мяса и кости, то можно подумать, что попал в

общество злых духов»

В результате своих опытов Дюфе выяснил, что существует два рода

электричества. Один вид электричества получается при натирании стекла,

горного хрусталя, шерсти и некоторых других тел. Это электричество Дюфе

назвал стеклянным электричеством.

Второй вид электричества получается при натирании янтаря, шелка,

бумаги и других веществ. Этот вид электричества Дюфе назвал смоляным.

Ученый установил, что тела, наэлектризованные одним видом электричества,

отталкиваются, а разными видами, - притягиваются.

Очень важным шагом в развитии учения об электричестве было изобретение

лейденской банки, т. е. электрического конденсатора.

Лейденская банка была изобретена почти одновременно немецким физиком

Клейстом и голландским физиком Мушенбруком в 1745 - 1746 гг. Свое название

она получила по имени города Лейдена, где Мушенбрук впервые проделал с ней

опыты по изучению электрических явлений.

Мушенбрук так описывал свое изобретение в письме к французскому

ученому Реомюру: «Хочу сообщить Вам новый, но ужасный опыт, который не

советую повторять. Я занимался изучением электрической силы. Для этого я

подвесил на двух шелковых голубых нитях железный ствол, получающий

электричество от стеклянного шара, который быстро вращался вокруг оси и

натирался руками. На другом конце висела медная проволока, конец которой

был погружен в стеклянный круглый сосуд, заполненный наполовину водой,

который я держал в правой руке; левой же рукой я пытался извлекать из

электрического ствола искру. Вдруг моя правая рука была поражена ударом с

такой силой, что все тело содрогнулось, как от удара молнии.

Несмотря на то что сосуд, сделанный из тонкого стекла, не разбивается

и кисть руки обычно не смещается при таком потрясении, тем не менее локоть

и все тело поражаются столь страшным образом, что я не могу выразить

словами, я думал, что пришел конец».

Вскоре лейденская банка была усовершенствована: внешнюю и внутреннюю

поверхность стеклянного сосуда стали обклеивать металлической фольгой. В

крышку банки вставляли металлический стержень, который сверху заканчивался

металлическим шариком, а нижний конец стержня при помощи металлической

цепочки соединялся с внутренней обкладкой.

Лейденская банка является обычным конденсатором. Когда внешнюю

обкладку ее заземляют, а металлический шарик соединяют с источником

электричества, то на обкладках банки скапливается значительный

электрический заряд и при ее разряде может протекать значительный ток.

Получение больших зарядов с помощь лейденской банки значительно

способствовало развитию учения об электричестве.

Прежде всего усовершенствовалась аппаратура для исследования

электрических явлений, в частности электрические маслины. Это были, как и

первая машина Герике, такие устройства, в которых электрический заряд

получался в результате натирания стеклянного или эбонитового диска кожей

или другими подобными материалами.

3атем появился первый электроизмерительный прибор - электрометр. Его

история начинается с электрического указателя, созданного Рихманом вскоре

после изобретения лейденской банки. Этот прибор состоял из металлического

прута, к верхнему концу которого подвешивалась льняная нить определенной

длины и веса. При электризации прута нить отклонилась. Угол отклонения нити

измерялся с помощью шкалы, прикрепленной к стержню и разделенной на

градусы.

В последующее время были изобретены различной конструкции

электрометры. Так, например, электрометр, созданный итальянцем Беннетом,

имел два золотых листочка, помещенных в стеклянный сосуд. При электризации

листочки расходились. Будучи снабжен шкалой, такой прибор мог измерять, как

тогда говорили, «электрическую силу. Но что такое «электрическая сила»,

этого еще никто не знал, т. е. неизвестно было, какую физическую величину

измеряет этот прибор. Данный вопрос был выяснен значительно позже.

Наука Российской империи тоже не стояла на месте. В 1753 г. русский

академик М. В. Ломоносов сообщал И. И. Шувалову, что Г. В. Рихман выполнял

лейденский опыт "с сильным ударом"; опыт, писал Ломоносов, "можно

переносить с места на место, отделяя от машины в знатное расстояние около

целой версты". Хотя описание и чертеж опыта утрачены, можно заключить, что

петербургский академик соорудил линию передачи от электризационной машины

"в знатное расстояние". Что представляла собой рихмановская линия передачи

- не известно. Есть сведения, что Рихман устраивал довольно длинные

электрические линии. Так, он подвесил на шелковых шнурах железную цепь

длиной 40 м, которая соединяла между собой остроконечный железный прут,

заряжавшийся атмосферным электричеством даже в ясную погоду, и

электрический указатель (электрометр). Длина цепи, по данным Рихмана, не

влияла на показания электрометра. В опыте, о котором сообщает Ломоносов,

Рихман, по-видимому, заряжал и разряжал Лейденскую банку "с сильным ударом"

в различных точках линии.

Вышеизложенные опыты стимулировали идею электрического телеграфа, но

удивительно, что ее не высказал ни один из вышеупомянутых исследователей.

Первое достоверно известное предложение использовать электричество

(статическое) для передачи сообщений содержится в письме некоего "С. М." из

города Ренфрю от 1 февраля 1753 г., напечатанное в Шотландском журнале за

17 февраля. На это письмо ссылаются во многих работах по истории

телеграфии. "С. М." предлагал провести между двумя пунктами параллельные

провода с использованием изоляторов из стекла (или другого подходящего

материала) на опорах, установленных через определенные промежутки. Проводов

должно быть столько, сколько букв в алфавите. Передача каждой буквы должна

осуществляться путем приведения в соприкосновение кондуктора

электризационной машины и соответствующего провода. На приемном пункте,

согласно предложению, следовало подвесить шары, к которым должны были

притягиваться листки из бумаги и т. п. с нанесенными на них буквами.

После изобретения лейденской банки, когда ученые смогли наблюдать

сравнительно большие искры при электрическом разряде, возникла мысль об

электрической природе молнии.

Известный американский ученый, общественный деятель, а впоследствии и

президент Бенджамин Франклин (1706 - 1790) высказал эту идею в письме в

Лондонское королевское общество в 1750 г. Кроме этого именно ему

принадлежит предложение называть стеклянное электричество положительным, а

смоляное - отрицательным. При этом он исходил из своих взглядов на природу

электричества.

В этом письме он объяснял также, как можно проверить высказанное

предположение. Он предлагал поставить на башню будку, на крышу которой

вывести железный шест. Помещенный внутри будки человек в случае грозы мог

бы извлекать из шеста электрические искры.

Содержание письма Франклина стало известно во Франции. О нем узнал

француз Далибар, который в мае 1752 г. проделал опыт, о котором писал

Франклин.

У себя в саду, возле Парижа, Далибар установил высокий железный шест,

изолировав его от земли. В то время когда собиралась гроза, он попробовал

извлечь электрические искры из шеста. Опыт удался. Действительно, Далибару

удалось получить электрические искры.

В том же году, летом, Франклин в Америке проделал похожий опыт. Вместе

со своим сыном он запустил змей во время грозы. Когда нить, которой был

привязан змей, намокла, то из нее можно было извлекать электрические искры.

Франклину даже удалось зарядить при этом лейденскую банку.

Утвердившись во мнении, что молния – не что иное, как обычное

электрическое явление, Бенджамин Франклин, по-видимому, первый предложил

установить громоотводы –хотя бы на пороховых складах. Дело это приживалось

со скрипом - кто ж не знал, что молнии есть оружие Бога! Однако нашелся

человек, который выставили над своим домом громоотвод в виде меча,

торчащего в небо! На почве дремучего страха перед гневом божьим в городе

началась такая паника, что бедного авантюриста даже отдали под суд.

После того как об опытах Франклина стало известно в Петербурге,

подобными опытами занялись Рихман и Ломоносов. Они устроили более удобную

установку для изучения атмосферного электричества, названную громовой

машиной.

Громовая машина представляла собой заостренный железный шест,

установленный на крыше дома. От железного шеста в дом шла проволока. Конец

этой проволоки был соединен с электрическим указателем, т.е. с простейшим

электрометром, изобретенным Рихманом.

С громовой машиной и Рихман и Ломоносов проделали много опытов.

Ломоносов открыл, что электрические заряды в атмосфере появляются не только

во время грозы, но и без нее. На основе своих опытов Ломоносов создал

первую научную теорию образования электричества в атмосфере.

Летом 1753 г. случилось несчастье. Собиралась гроза, и Рихман пришел к

своей громовой машине, чтобы наблюдать электрические разряды. Вдруг в

комнате появилась шаровая молния, произошел электрический разряд – и ученый

был убит.

Впечатлением от трагической смерти Рихмана немедленно воспользовалось

духовенство в целях борьбы с безбожием. Попы и монахи стали распространять

мысль о том, что Рихман был наказан богом за дерзкие опыты.

После того как была выяснена электрическая природа грозы возникла идея

устройства громоотвода для предохранения зданий от пожаров в результате

попадания в них молнии.

Громоотводы быстро вошли в практику. Это было первое практическое

применение учения об электрических явлениях. Оно способствовало развитию

научных исследований по электричеству вообще.

Следует отметить, что духовенство и позже враждебно относилось к

исследованиям атмосферного электричества и к использованию громоотводов,

полагая, что защита от ударов молний – безбожное занятие.

Второй попыткой использования электричества для практических целей

было применение его для лечения болезней.

Как мы видели выше, уже Мушенбрук, описывая изобретение лейденской

банки, обратил внимание на сильное и необычное действие электрического

разряда на человека.

Вскоре этим действием заинтересовались врачи. Возникла мысль о том,

что в живом организме существуют электрические токи, которые играют в нем

какую-то важную роль. Вместе с этим пришло убеждение о возможности

применения электричества для лечения болезней.

С этой целью стали производить опыты по электризации людей,

пропусканию через тело человека электрического тока и т. д.

В 1743-1744 гг. уже упомянутый Христиан Готлиб Кратценштейн помогал в

электрических исследованиях своему учителю, профессору университета в Галле

Иоганну Готлибу Крюгеру (1715— 1759). Эти исследования рассматриваются как

первая попытка применения электричества в медицине. Их инициатором был

Крюгер. Вот как он пришел к мысли о возможности электролечения.

Ученый заметил на теле человека пятно от электрической искры. «Если

электричество может не только вызывать пятна на коже, но и распространяться

по всему телу, то не несомненно ли, что электризацией можно вызвать

изменения и во внутренних частях человеческого тела, где угодно? Однако

все, что может вызвать изменения в человеческом теле, можно использовать

Страницы: 1, 2