Cтраница 2
В дальнейшем мы рассмотрим основные опыты, доказывающие существование электронов, позволяющие определить их свойства и выясняющие участие электронов в различных электрических явлениях. Однако существование электронов целесообразно учесть уже с начала изучения электричества, так как это сразу позволяет просто и наглядно объяснить многие электрические явления. [16]
Теория, объясняющая различные электрические свойства тел присутствием в них электронов и их движением, носит название электронной теории. Эта теория очень просто и весьма наглядно объясняет многие электрические явления и поэтому при изучении электричества целесообразно с самого же начала ввести электронные представления. Разберем с этой точки зрения некоторые опыты, описанные выше. [17]
Теория, объясняющая различные электрические свойства тел присутствием в них электронов и их движением, носит название электронной теории. Эта теория очень просто и весьма наглядно объясняет многие электрические явления и поэтому при изучении электричества целесообразно с самого же начала ввести электронные представления. Разберем с этой точки зрения некоторые опыты, описанные выше. [18]
Теория, объясняющая электрические свойства тел наличием в них электронов и их движением, носит название электронной теории. Эта теория очень просто и наглядно объясняет многие электрические явления, и поэтому при изучении электричества целесообразно с самого же начала ввести электронные представления. Разберем с этой точки зрения некоторые опыты, описанные выше. [19]
Вместо высказывания стольких идей, которые, может быть, и не лишены основания, нам лучше приступить к изучению электричества. Благодаря объяснениям моего дядюшки ты уже знаешь, при каких условиях атом может быть положительным или отрицательным. Недостаток электронов в первом случае и их избыток во втором нарушают равновесие атома. [20]
Луиджи Гальвани ( 1737 - 1798) взял два соединенных последовательно проводника из различных металлов и замкнул их концы на нерв препарированной лапки лягушки. Гальвани, занимавшийся изучением животного электричества, объяснил сокращение мышцы возникновением в ней электрического тока. Вольта понял, что при контакте проводников из различных металлов между их свободными концами начинает действовать сила ( получившая ныне название электродвижущей), и нашел более эффективную в этом отношении комбинацию металлов. Так был создан первый электрохимический элемент, или электрическая батарея. Заменив лягушачий нерв проводником и присоединив концы проводника к полюсам батареи, Вольта показал, что электродвижущая сила способна заставить крохотные частицы вещества перемещаться по проводнику. Такое направленное движение заряженных частиц ( каковыми, как выяснилось много позже, являются электроны) по проводнику и есть электрический ток. Построенная Вольтой батарея заставляла электроны именно двигаться, а не скапливаться в каком-то материале, как, например, в янтаре, натертом мехом. Заметим попутно, что батарея Вольты в принципе не отличается от батарей-и батареек, используемых ныне в автомобилях и карманных фонариках. [21]
Человек издавна стремился изучать окружающую его природу. Так, например, изучение электричества дало возможность широко использовать электроэнергию на производстве и в быту. Теперь мы умеем исследовать глубокие недра земли и благодаря этому лучше использовать находящиеся там полезные ископаемые. Гигантские теплоходы бороздят моря и океаны, самолеты побеждают воздушные пространства. [22]
Великий ученый Ломоносов показал, что воздух, окружающий земной шар, наэлектризован; облака, перемещаясь по направлению ветра, также электризуются. Ближайший сотрудник Ломоносова Рихман начал свои работы по изучению электричества в 4744 г. Им был изобретен прибор, названный электрическим указателем, явившийся первым электрометром. [23]
Но, наряду с этим взглядом на электричество как на особого рода материю, вскоре появилась и другая точка зрения, согласно которой оно является простым состоянием тел, силой, или, как мы сказали бы теперь, особой формой движения. После того как открытие механического эквивалента теплоты окончательно устранило представление о каком-то особом теплороде и доказало, что теплота есть некое молекулярное движение, следующим шагом было применение нового метода также и к изучению электричества и попытка определить его механический эквивалент. В особенности опыты Джоуля, Фавра и Рауля не только установили механический и термический эквиваленты так называемой электродвижущей силы гальванического тока, но и доказали ее полную эквивалентность энергии, высвобождаемой химическими процессами в гальваническом элементе или потребляемой ими в электролитической ванне. [24]
Другим примером сложного взаимодействия теории и практики является развитие теории электричества и электротехники. Отрывочные сведения об электрических явлениях имелись уже давно. Но, только после того как Франклин открыл электрическую природу молнии и построил громоотвод, а затем был открыт гальванический ток, давший возможность построить электрический телеграф, физика концентрирует свое внимание на изучении электричества. [25]
Оказывается, что годится любая инерциальная система. Мы увидим также, что магнетизм и электричество - не независимые вещи, они всегда должны быть взяты в совокупности как одно полное электромагнитное поле. Хотя в статическом случае уравнения Максвелла разделяются на две отдельные пары: одна пара для электричества и одна для магнетизма, без видимой связи между обоими полями, тем не менее в самой природе существует очень глубокая взаимосвязь между ними, возникающая из принципа относительности. Исторически принцип относительности был открыт после уравнений Максвелла. В действительности же именно изучение электричества и магнетизма привело Эйнштейна к открытию принципа относительности. Но посмотрим, что наше знание принципа относительности подскажет нам о магнитных силах, если предположить, что принцип относительности применим ( а в действительности так оно и есть) к электромагнетизму. [26]
Для выпускников бенедиктинской школы, которую окончил Лаплас, уготовано было два пути - церковь и армия. Семья настаивала на церковной карьере, но великолепные успехи Пьера Симона Лапласа в литературе и математике решили проблему - поначалу Пьер Симон занялся искусствами. Там-то Лаплас впервые и встретился с молодым Наполеоном. Подружившись с ним, а затем женившись на внучке знаменитого французского математика Фурье, Лаплас в дополнение к своему большому математическому таланту приобрел и влияние административное, столь способствовавшее французским успехам в изучении электричества. [27]
Девятнадцатый век по праву называют веком электричества: в самом деле, открытие гальванического тока, сделанное Гальвани и Вольтой за 10 лет до начала настоящего столетия, доставили человечеству новую могучую силу, изучение которой тотчас же привлекло внимание химиков и физиков. Изучение это показало, какую громадную роль играет эта сила в природе. Стоит только напомнить Вам открытие Эрстедтом электромагни-тизма, далее, индукции токов, открытия последнего пятидесятилетня - телефон, микрофон, успехи электрометаллургии, чтобы сделать ясным, что в настоящее время почти невозможно сделать шагу, чтобы не встретиться с теми или другими результатами приложения электричества. Таким образом, в настоящее время изучение электричества имеет большой практический интерес. [28]
Вольта первый понял связь между количеством электричества, напряжением и емкостью. Он ясно видит, что уменьшение емкости при данном количестве электричества увеличивает напряжение. Вольта впервые начинает количественные измерения, поиски эталонов измерения. В 1779 г. он опубликовал работу, в которой показал, что емкость лейденских банок и конденсаторов квадратной формы такова, что один квадратный дюйм обкладки плоского конденсатора соответствует примерно пяти фунтам длины цилиндрического проводника, имеющего полдюйма в диаметре, что емкость проводника цилиндрической формы определяется его длиной и мало зависит от диаметра. Вольта сравнивает емкости двумя способами: по отклонению электрометра и ощущению электрического удара. Физиологическое действие электричества широко используется им при измерении, ибо он находит ситуации, в которых ощущение оказывается чувствительнее прибора. Вольта создает эталонный электрометр. Особо следует выделить изобретение известной комбинации электрометра с конденсатором, сыгравшей значительную роль в переходе изучения электричества на следующую ступень. Если электрометр имеет малый заряд, соломинки не обнаруживают напряжения. При поднятии верхней пластины электроемкость резко уменьшается и прибор регистрирует напряжение. [29]