Udostępnij w społeczności. sieci:


Elektryczność i magnetyzm




Naukowe badanie zjawisk elektrycznych i magnetycznych rozpoczęło się wraz z Księgą Huberta, który jest również właścicielem terminu "elektryczność", wywodzącego się z greckiej nazwy bursztynu. Hilbert skrupulatnie badał wiele najróżniejszych ciał i zbudował w tym celu specjalny wskaźnik elektryczny, za pomocą którego, prototypowy nowoczesny elektroskop, Hilbert odkrył, że wiele ciał, "nie tylko stworzonych przez naturę, ale także sztucznie przygotowanych, ma zdolność przyciągania". Gilbert nazwał ciała, które wykrywają zdolność przyciągania elektrycznego, ciała, które nie mają takiej zdolności, są nieelektryczne.

Zjawiska elektryczne, według Hilberta, są zasadniczo różne od magnetycznych.

W twórczości Gilberta znajduje się wiele ciekawych spostrzeżeń i przypuszczeń, w połączeniu z fantastycznymi wytłumaczeniami w duchu średniowiecznych alchemików. Ale głównym znaczeniem jego pracy jest to, że położył solidne podstawy do badania zjawisk elektrycznych i magnetycznych i na tej podstawie rozpoczął się intensywny rozwój tej ważnej gałęzi nauki i technologii.

Newton był również zaangażowany w eksperymenty elektryczne, które obserwowały elektryczny taniec kawałków papieru umieszczonych pod szkłem umieszczonym na metalowym pierścieniu. Podczas tarcia szkło przyciągało do niego kawałki papieru, a następnie odbijało się, znowu przyciągało, itp. Newton przeprowadził te eksperymenty już w 1675 roku.

Eksperymenty na elektryczności prowadzone i innych członków Royal Society of London. Boyle, powtarzając eksperymenty Guericke z piłką, odkrył, że naelektryzowane ciało nie tylko przyciąga niezelektryfikowanych, ale z kolei przyciąga się na samym końcu. Pokazał, że oddziaływania elektryczne obserwuje się w próżni.

W 1700 r. Doktor Wall wyjął z pocierającego duży kawałek bursztynu iskrę elektryczną, która poślizgnęła się uderzeniem palca ręki eksperymentatora. Elektryczna iskra została odebrana w 1705 r. Przez Hauksby'ego, który zastąpił szklaną piłkę Gerickego siarką. Newton w 1716 r. Zaobserwował wyładowanie iskrowe między punktem igły a naelektryzowanym ciałem. "Iskra przypomniała mi o błyskawicy w małych, bardzo małych rozmiarach" - napisał Newton. Wreszcie, Stephen Gray (1670-1736), również członek Royal Society of London, odkrył przewodnictwo elektryczne ciał w 1729 roku i pokazał, że ciało musi być izolowane w celu oszczędzania energii elektrycznej. Eksperymenty Greya, opublikowane w 1731 i 1732 roku, przyciągnęły uwagę francuskiego przyrodnika Charlesa Dufaya (1698-1739), który stworzył pierwszą teorię zjawisk elektrycznych. Powtarzając eksperymenty Graya na elektryfikacji wyizolowanego ludzkiego ciała, on sam położył się na jedwabnych sznurowadłach i został tak naelektryzowany, że iskry wyskoczyły z ciała, gdy zbliżyły się ręce innej osoby.




Dufet ustanowił dwa rodzaje interakcji elektrycznych: przyciąganie i odpychanie. "Ta zasada" kontynuuje Dufet "opiera się na fakcie, że istnieje energia elektryczna dwóch rodzajów, które bardzo różnią się od siebie: nazywam jeden rodzaj" szklanej "elektryczności, drugi -" żywicą "... Osobliwością tych dwóch rodzajów energii elektrycznej : odeprzeć homogeniczną z nim i przyciągnąć przeciwną. Na przykład ciało zelektryzowane szklaną elektrycznością odstrasza wszystkie ciała szklaną elektrycznością, i odwrotnie, przyciąga ciała żywicą elektryczną. Podobnie żywica odrzuca żywicę i przyciąga szkło ".

Nowe odkrycia w dziedzinie elektryczności i ulepszania maszyn elektrycznych, które otrzymały dyrygent, poduszki do ocierania, a wreszcie sensacyjny wynalazek banku Leyden w latach 1745-1746, wzbudziły w społeczeństwie duże zainteresowanie energią elektryczną. Eksperymenty elektryczne przeprowadzono w salonach świeckich i pałacach królewskich, na spotkaniach towarzystw naukowych i prywatnych domach. Po Europie nastąpiła Ameryka i Rosja. Franklin, Richman, Lomonosov, Epinus wnieśli znaczący wkład w tę naukę.

Georg Wilhelm Richman urodził się 11 lipca 1711 w Pärnu (wówczas Pernove) w Estonii. Richmann studiował na niemieckich uniwersytetach w Halle i Jenie, a od 1735 na University of St. Petersburg Academy of Sciences. W 1740 r. Został adiunktem, aw następnym, w 1741 r., Został profesorem akademii.

Zasadniczo nowy moment w badaniach Richmana polegał na tym, że "próbował zmierzyć wygenerowaną energię elektryczną". Richmann próbował "zważyć" siłę elektryczną. To był dobry pomysł, który w swoim rozwoju doprowadził do wynalezienia absolutnego elektrometru. W tej samej pracy Richman opisuje oba typy swoich instrumentów i główne eksperymenty z nimi wykonane, w tym eksperymenty z elektrycznością, burze, które doprowadziły do ​​tragicznej śmierci naukowca 26 lipca 1753 r. Jego klasyczne dzieło zostało opublikowane w 1758 r., Pięć lat po śmierci naukowca. Za pomocą wskaźnika Richman odkrył istnienie pola elektrycznego wokół naładowanego ciała, którego intensywność maleje wraz ze wzrostem odległości od ciała "według niektórych, jeszcze nieznanych praw". Tak więc rosyjski naukowiec ma zaszczyt odkryć pole elektryczne i dobrze zdefiniowane stwierdzenie o zależności działania tego pola od odległości do źródła pola. To "nieznane dotąd prawo" zostało znalezione czterdzieści lat później przez Coulomba.



Richman w swojej twórczości wspomina Franklina i jego teorię pozytywnej i negatywnej elektryczności.

Założyciel amerykańskiej nauki, Benjamin (Benjamin), Franklin, urodził się w rodzinie bostońskiego czarodzieja 17 stycznia 1706 roku. Jego ojciec, biedny rzemieślnik, który był obciążony dużą rodziną (Benjamin był piętnastym dzieckiem), wyjechał do Ameryki w Anglii w poszukiwaniu lepszego życia. Benjamin musiał wcześnie zacząć pracę, najpierw pomagając swojemu ojcu, a potem bratu, który był właścicielem małej drukarni. Pracując w drukarni, Franklin dużo czytał i studiował samokształcenie. Kiedy jego brat zaczął wydawać gazetę, Franklin zaczął próbować swoich sił w dziennikarstwie, potajemnie wyrzucając napisany przez niego artykuł. Artykuł został opublikowany, dla niej były inne, które przyciągnęły uwagę publiczności. Ujawnienie autorstwa Franklina doprowadziło do pogorszenia jego relacji z bratem. Benjamin rozwiązał z nim umowę i wyjechał w poszukiwaniu pracy do Nowego Jorku, a stamtąd do Filadelfii. Staranność i cierpliwość doprowadziły Franklina po latach trudów do sukcesu. Osiągnął niezależną i bezpieczną pozycję w Filadelfii, stał się jednym z szanowanych współobywateli, ważną postacią publiczną. Został wybrany sekretarzem Zgromadzenia Prowincji Pensylwanii, został dyrektorem poczty, a później generalnym poczmistrzem amerykańskich kolonii. Wraz z tym rozpoczął szeroko zakrojoną działalność edukacyjną, zorganizował bibliotekę w Filadelfii, założył University of Pennsylvania, Philadelphia Philosophical Society.

Franklin odegrał ważną rolę w walce o niepodległość kolonii amerykańskich (1775-1783). Brał udział w pracach kongresu kontynentalnego i powołanej przez niego komisji do wypracowania deklaracji niepodległości. Wysłany przez nowe państwo do Francji jako ambasador, zdołał uzyskać poparcie dla Francji w walce z Anglią. To miało wielki wpływ na wynik walki.

W 1783 r. Franklin wraz z dwoma innymi przedstawicielami Kongresu Stanów Zjednoczonych Ameryki Północnej (jak nazwano nowe państwo) podpisał traktat pokojowy z Anglią.

Franklin brał czynny udział w tworzeniu konstytucji Stanów Zjednoczonych, walczył żarliwie przeciwko zniewoleniu Czarnych, o demokratyczne zasady rządzenia. Franklin zmarł 17 kwietnia 1790 r

Tak więc Franklin był jednym z założycieli Stanów Zjednoczonych Ameryki, jednym z założycieli nowego państwa. Był także założycielem nauki tego stanu, założycielem jednej z pierwszych uczelni, pierwszego naukowego społeczeństwa - Filadelfijskiego Towarzystwa Filozoficznego. Wniósł wielki wkład w naukę amerykańską i światową. Wśród tych prac pierwsze miejsce zajmują jego badania nad elektrycznością.

Badania te zawierały treść pracy Franklina "Eksperymenty i obserwacje elektryczności", składającej się z listów do Petera Collinsona, członka Royal Society of London. Franklin używa pojęcia specjalnej substancji elektrycznej, którą nazywa "elektrycznym ogniem". Sugeruje on, że ogień elektryczny jest "wspólnym elementem", a równe ilości tego pierwiastka mają ciała przed procesem elektryfikacji.

Do 1749 r. Ukończono teorię elektryczności Franklina. W liście do Collinsona z 29 lipca 1750 r. Formułuje w ten sposób swoje główne postanowienia.

"1. Substancja elektryczna składa się z niezwykle małych cząstek, ponieważ jest w stanie przeniknąć zwykłą materię, nawet do najgęstszych metali, z wielką łatwością i swobodą, jakby nie napotkała na żaden zauważalny opór.

3. Substancja elektryczna różni się od zwykłej materii tym, że jej cząsteczki wzajemnie się przyciągają, podczas gdy cząstki pierwszego odpychają się nawzajem ...

4. I chociaż cząstki substancji elektrycznej wzajemnie się odpychają, są silnie przyciągane przez całą inną materię.

6. Tak więc, zwykła materia w odniesieniu do płynu elektrycznego jest rodzajem gąbki, jak to było ...

7. Ale w zwykłej materii istnieje (jak zwykle) tyle substancji elektrycznej, ile może zawierać. Jeśli dodamy do niej tę substancję, będzie ona usytuowana na zewnątrz, na powierzchni i utworzy to, co nazywamy atmosferą elektryczną; w tym przypadku mówi się, że obiekt jest naelektryzowany.

15. Atmosfera elektryczna przyjmuje formę przedmiotu, który otacza ... "

Franklin wysunął także hipotezę, że błyskawica jest wyładowaniem naelektryzowanych chmur. Eksperymenty Franklina i jego pomysłu na błyskawicę wywołały szeroki oddźwięk. Powtarzano je w Europie: Jean Dalibard (1703-1799) we Francji, ustawiając żelazny spiczasty słup na wysokości 40 stóp na stojaku od elektryka (to jest izolatora) w ogrodzie, wyciągając z niego iskry podczas burzy. Podobne spostrzeżenia poczynili Łomonosow i Rykman w Petersburgu, który rozpoczął badania elektryczne dwa lata przed Franklinem. Podczas obserwacji burz z dnia 26 lipca 1753 r. Richman został zabity przez błyskawicę.

W 1759 r. Opublikowano w języku łacińskim w Petersburgu książkę zatytułowaną "Doświadczenie teorii elektryczności i magnetyzmu" autorstwa akademika Franza Ulricha Theodora Épinusa (1724-1802). Dwa lata przed publikacją tej książki, członek Berlińskiej Akademii Nauk, Epinus przyjął zaproszenie od Petersburskiej Akademii Nauk i podpisał pięcioletni kontrakt. Jednak w Rosji znalazł drugi dom, objął rosyjskie obywatelstwo i pracował w nowej ojczyźnie przez 45 lat aż do śmierci.

"Doświadczenie teorii elektryczności i magnetyzmu" Epinus, w przeciwieństwie do książki Franklina i dzieła Richmana, rozważał nie tylko zjawiska elektryczne, ale także magnetyzm. W tym samym czasie, w przeciwieństwie do Hilberta, Epinus nie szuka różnic, ale podobieństw między elektrycznością a magnetyzmem. W wyniku tych badań zaczął rozważać "przyczyny zjawisk magnetycznych i elektrycznych całkiem podobnych oraz działania magnesu podobnego do słoika Leydena".

Podstawą jego teorii Epinus stanowi pojęcie płynów elektrycznych i magnetycznych, których cząsteczki oddziaływują z materią i między sobą siły przyciągające i odpychające.

Przez analogię do zjawisk elektrycznych Epinus wprowadza płyn magnetyczny do opisu zjawisk magnetycznych. "... Jego cząsteczki, podobnie jak cząstki płynu elektrycznego, wzajemnie się od siebie odrzucają." Jednak większość ciał naturalnych nie reaguje z płynem magnetycznym, tylko niektóre ciała, a przede wszystkim żelazo, przyciąga materia magnetyczna.

W tym samym roku, 1759, w którym napisano kompozycję Epinusa, Anglik Cymer rozwinął dualistyczną teorię elektryczności, sugerując istnienie dwóch przeciwstawnych rodzajów elektryczności: jednej podobnej do elektryczności produkowanej na szkle poprzez jej pocieranie, a drugiej podobnej do elektryczności wytwarzanej przez bursztyn ( Energia "smoła").

Priestley dokonał tego założenia w swojej "Historii energii elektrycznej" w 1767 roku, że siły oddziaływania cząstek elektrycznych są odwrotnie proporcjonalne do kwadratu odległości, aw 1771 angielski lord Cavendish potwierdził to po raz pierwszy eksperymentalnie.

Henry Cavendish (1731-1810) był zamożnym angielskim lordem, który praktykował fizykę i chemię jako "hobby", jak teraz mówią. W 1766 roku odkrył wodór i uzyskał dwutlenek węgla, pokazał, że woda jest uzyskiwana przez spalanie wodoru. Cavendish przy pomocy ciężarów skrętnych ustalił stałe prawo prawa i tym samym "ważył" Ziemię. Samotny, ekscentryczny dżentelmen, niechętnie publikował swoje prace, a zwłaszcza jego badania elektryczne. Pozostali nieznani do 1879 roku, kiedy to zostali opublikowani przez Maxwella, pierwszego profesora laboratorium Cavendish, otwartego ze środków potomka Henry'ego Cavendisha w Cambridge w 1874 roku.

Francuski inżynier wojskowy, a od 1781 r. Członek paryskiej Akademii Nauk, Charles Augustin Coulon (1736-1806) w 1777 r., Badał skręcanie włosów, jedwabiu i nici metalicznych. W 1784 roku firma Pendant zaprojektowała czułe urządzenie - skale skrętne. Przy pomocy tych wag odkryto prawa oddziaływań elektrycznych i magnetycznych. Jego eksperymenty i wnioski z nich zostały opublikowane przez niego w latach 1782-1785. w siedmiu wspomnieniach ...

Istotnym punktem pracy Coulomba było ustalenie metody pomiaru ilości energii elektrycznej i ilości magnetyzmu (masy magnetyczne). W naukowym systemie jednostek prawa Coulomba stanowią główną podstawę systemu jednostek elektrycznych i magnetycznych. Po Coulomb stało się możliwe zbudowanie matematycznej teorii zjawisk elektrycznych i magnetycznych.