Владимир Кучин - Популярная история — от электричества до телевидения

В 1742 году сын французского эмигранта английский физик Джон Теофил Дезагюлье (1683–1713) опубликовал диссертацию «Dissertation concerning Electricity», в которой первым употребил термины conductor — проводник и insulator — изолятор. Дезагюлье был хорошо известен в научном мире Англии — в 1714 году он по рекомендации великого Исаака Ньютона стал демонстратором на еженедельных заседаниях Королевского общества, в доме Дезагюлье долгое время проживал физик Стивен Грей (см. 1729 г.), естественно Дезагюлье знал о всех достижениях последнего. Диссертация Дезагюлье оказала влияние на развитие европейской науки об электричестве, Академия наук Бордо присудила диссертации золотую медаль.

Работы в области получения электричества и изучения его свойств вело большое число ученых — Бернулли, Винклер, Клейст, Вильсон и другие. Но наша история отмечает этапные работы и технические решения и открытия, и выполнивших их ученых.

На заседании Берлинской королевской академии врач Христиан Фридрих Людольф (1707–1763) зажег эфир с помощью наэлектризованного железного прута. Очевидно, что он делал этот опыт и ранее. Позднее Людольфа показали в этом году действие искры другие физики, в частности Винклер зажег спирт от своего пальца, Майльс зажег фосфор.

В 1745 году, 18 февраля, в Комо, Италия, в семье священника родился Алессандро Вольта — основоположник электротехники, создатель 1-го источника тока (Вольтов столб).

«1745, 18 февраля — В Комо у падре Филиппо Вольты и графской дочери Маддалены Инзаги родился четвертый сын — Алессандро Иозеф Антоний Анастасий.» [15].

«Александр Вольта, один из восьми иностранных членов-товарищей нашей академии наук, родился в Комо, I8-го февраля 1745 г., от Филиппа Вольта и Магдалины де-Кенти Инзаги. Учиться он начал под родительским надзором в школе своего родимого города. Счастливые способности, прилежание и любовь к порядку скоро возвысили его над товарищами. Прилежный ученик на восемнадцатом году жизни переписывался уже со знаменитым тогда аббатом Нолле (см. 1740 г.) о весьма трудных физических вопросах. На восемнадцатом году своей жизни в латинской поэме, до сих пор не изданной, он описал явления, открытые знаменитейшими современниками физиками.» [16].

В 1745 году независимо друг от друга: в Германии — Эвальд Георг фон Клейст и Голландии Питер ван Мушенбрек (1692–1761) провели опыты, при которых обнаружили, что медицинская банка, наполненная жидкостью, очень сильно заряжается от электрической машины. Мушенбрек написал о своем опыте в январе 1746 года французскому физику Реомюру, а Клейст утверждал в частной беседе в 1745 году, что явление им обнаружено 11 октября 1745 года и сделал об этом сообщение в Берлинской королевской академии. Профессора из Лейдена Питера ван Мушенбрека принято считать изобретателем первого конденсатора — «лейденской банки», имя Клейста обычно не упоминается. По [11].

«Опыт Мушенбрека, получивший впоследствии название опыта с лейденской банкой, произвел сенсацию как среди физиков, так и в широкой публике. Многие любители, заинтересовавшись опытом, занялись изучением электричества. Среди физиков изобретение лейденской банки приветствовали как великое открытие.» [12].

В 1745 году опыты с электричеством (которое он называет «электрический огонь») начинает в Филадельфии американец Вениамин Франклин, сообщения об опытах он отправляет письмами, первое из которых адресовано 28 марта 1747 г. члену Королевского общества Питеру Коллинсону. Письмо от 1 сентября 1747 г. содержит важную информацию об опытах Франклина с «чудесной банкой Мушенбрека», Франклин пишет о том, что верх банки электризуется «положительно», и точно такое же количество «отрицательного» электричества находится на низу банки. Электричество «по-Франклину» униполярно, и имеет знак.

Франклин пишет:

«Удивительно, как эти два состояния электричества — плюсовое и минусовое — сочетаются и уравновешиваются в этой чудодейственной банке! Характер их взаимосвязи непостижим для моего ума!» По [17].

В 1848 году Франклин создает «то что бы называем электрической батареей» по [17] — одиннадцать обклеенных свинцовыми пластинками больших оконных стекол, которые соединены параллельно — так чтобы их можно было заряжать одновременно.

В 1849 году Франклин проводит опыты с отводом электрического огня из атмосферы с помощью «заострений» — фактически это прототип громоотвода. Опасные опыты не приводят к жертвам, хотя экспериментаторы держали железный лом в руках острием вверх, и заряжали человека в будке с помощью заостренного железного прута. Опыты Франклина вызывали все больший интерес в Европе — он первым нашел способ и защиты от молнии и использования атмосферного электричества. По [17].

Франклин выдвигает гипотезу о «малых частицах электрической материи».

«В письме к Питеру Коллинзу в 1749 году Франклин изложил свою основную гипотезу о природе электричества. Он нарисовал яркую картину электризации тел. „Электрическая материя, — писал Франклин, — состоит из частиц крайне малых, так как они могут пронизывать обычные вещества, такие плотные, как металл, с такой легкостью и свободой, что не испытывают заметного сопротивления“. Приведя эту выдержку из письма Франклина, П. Л. Капица писал: „Эта картина до сих пор в основном остается правильной… В наши дни мы называем эти „крайне малые частицы“ электронами“. Франклин писал, что любое тело является как бы губкой, насыщенной частицами электричества. Процесс электризации тел он сводил к тому, что тело, получившее избыток электрических частиц, заряжено положительно, тело, имеющее недостаток этих частиц, заряжено отрицательно.» [19]

В 1852 году сообщения об опытах американца Франклина по извлечению электричества из атмосферы привели к постройке опытных громоотводов несколькими физиками в Европе. Во Франции Делор построил громоотвод на площади Парижа, Бюффон в Монтабаре, Далибар в Марли. Естествоиспытатели стали ждать грозу, не задумываясь о невероятной опасности опыта. 10 мая 1752 года в Марли аббату Далибару в присутствии группы своих прихожан первому в истории физики удалось извлечь из воздуха с помощью металлического шеста несколько длинных голубых искр. Одна искра попала ему руку и он испытал удар, сравнимый с ударом хлыста, после его опытов воздух запах серой, но радости Далибара не было предела — он вошел в историю науки, — дело в том, что Франклин предложил метод установки громоотвода, но масштабный опыт по его идее провел именно Далибар.

Рис 6. Опыт Далибара в Марли по [10]

Опыт Далибара был многократно повторен, в том числе:

17 мая 1752 г. н. с. искру из атмосферы получил в Париже Делор [10];

18 июля 1752 г. с. с. получил искру из «громовой машины» устроенной в своей квартире в Петербурге русский академик Георг-Вильгельм Рихман [13].

17 февраля 1753 года в газете Scots Magazine некто, скрывшийся под псевдонимом «C. M.», предложил электростатическую систему связи. Линия связи по проекту состояла из 26-ти проводов, по числу букв английского алфавита, при этом каждый провод должен быть подключен одним концом к своей электрической машине. Прием сообщения производиться на другом конце линии связи при отклонении к проводу бумажного диска с соответствующей буквой. Подлинная фамилия изобретателя «C. M.» осталась неизвестна. Возможно это первый проект прототипа электрического телеграфа.

Опыт с получением электричества из атмосферы американец Франклин провел на год позднее француза Далибара (см 1752 г.). Историки обычно приписывают первенство в опыте с молнией Франклину — это не так.

«12 апреля 1753 года Франклин осуществил свой знаменитый опыт со змеем. Эксперимент отличался, как и все его опыты, простотой и вместе с тем большой изобретательностью. По углам рамки змея, сделанного из легкого шелкового платка, Франклин поместил острия, исходя из своего вывода, что острые предметы притягивают электричество. Змей был запущен в грозу, и возникавшие в тучах молнии притягивались этими остриями и передавались на бечевку, тянувшуюся к земле. Чтобы изолировать бечевку от земли, к ней была привязана шелковая лента, а к концу бечевки — ключ. Франклин подчеркивал в одном из своих писем Коллинзу, что необходимо было следить, чтобы шелковая лента на намокала; для этого человек, запускавший змея, должен был находиться под крышей. Как только грозовая туча оказывалась над змеем, вся система заряжалась электричеством, и ворс на бечевке поднимался дыбом. Когда дождь смачивал змей и бечевку, их электропроводность сильно увеличивалась, и на ключе скапливалось много электричества. «Вы увидите, — писал Франклин, — как электрический огонь обильно стекает с ключа при приближении вашего пальца». [19]