Experimentelle Kollisionen der Leiden-Erfahrung

Im Jahr 1913 Die Universität Petersburg erhielt einen neuen Mitarbeiter - den Physiker A. F. Ioffe. Unter der Spezialität eines Technologen, der eine Vorliebe für wissenschaftliche Arbeit hatte, hatte er zuvor mehrere Jahre an der Universität München unter der Leitung des besten europäischen Experimentalphysikers V.K.Rentgen gearbeitet. Dort verteidigte er seine Doktorarbeit.

Jetzt war sein Physiker O.D. Hvolson. In einem Gespräch über bevorstehende Forschungsarbeiten schlug dieser Führer vor, "die wunderbare Tradition russischer Wissenschaftler fortzusetzen", um die besten wissenschaftlichen ausländischen Arbeiten zu reproduzieren. Es ist klar, dass der Röntgenstudent, der allererste Nobelpreisträger für Physik, selbst davon zu hören, seltsam war. Er fragte erneut: "Ist es nicht besser, neue ungelöste Probleme anzusprechen?" Worauf Hvolson antwortete: „Aber kann in der Physik etwas Neues erfunden werden? Dazu musst du GJ Thomson sein. “

In der Tat war J. Thomson, der Entdecker des Elektrons, ein bedeutender Physiker. Aber dann stellte sich heraus, dass A. F. Ioffe auch wusste, wie man Fragen in der Wissenschaft stellt, und die Halbleitertechnologie der ganzen Welt begann im Wesentlichen damit. Darüber hinaus war er Organisator einer russischen wissenschaftlichen Schule, deren Schüler stolz auf jedes Land der Welt sein würden, einschließlich I. V. Kurchatov und Nobelpreisträger N. N. Semenov, P. L. Kapitsa.

Die Fähigkeit, Naturfragen zu stellen und Antworten durch Experimente zu erhalten, wird als das Wichtigste im Leben der Wissenschaft angesehen. Und die Zahlen, die wissen, wie man das macht, sind einfach herausragende Wissenschaftler. Aber sie hat sich auch geirrt und O.D. Hvolson. Die Grundlage der modernen Physik sind die Ergebnisse der Arbeit von Pionieren, die regelmäßig überprüft, überprüft und verfeinert werden. Wenn die Schlussfolgerungen nicht bestätigt werden, brechen ganze Teile der Wissenschaften zusammen und errichten dann sorgfältig neue Mauern, Zweige dieser Wissenschaft, die zu neuen Entdeckungen, zu neuen Konstruktionen führen. Ein solcher Prozess dauert Jahrhunderte und es gibt kein Ende dafür.

Hier erzählen wir die Geschichte eines Experiments eines Wissenschaftlers, der an einer vielversprechenden wissenschaftlichen Frage zu einem physikalischen Phänomen interessiert war und versuchte, es mit einer einfachen und überzeugenden Erfahrung zu lösen, der jedoch zu einer Situation führte, die als Kollision bezeichnet wurde. Dies ist der Fall, wenn sich die erzielten Ergebnisse widersprechen.

Niemand kann das genaue Datum der wissenschaftlichen Entdeckung der Tatsache nennen, dass elektrische Ladungen mit speziellen Geräten akkumuliert werden können, die später Leidener Banken genannt und später in Geräten entwickelt werden elektrische Kondensatoren. Aber es kann argumentiert werden, dass nach 1745. Mit Hilfe eines Leyden-Gefäßes konnten die hohe Geschwindigkeit der Ausbreitung von Elektrizität, ihre Auswirkungen auf den menschlichen und tierischen Organismus, die Möglichkeit der Entzündung brennbarer Gase mit elektrischen Funken usw. herausgefunden werden. Tausende Forscher versuchen, dieses Gerät für die Bedürfnisse der Volkswirtschaft einzusetzen. Aus irgendeinem Grund versucht jedoch niemand, die Leidener Bank selbst zu studieren.

Die erste Frage an die Natur am Ufer selbst stellt der große amerikanische Autodidakt Benjamin Franklin. Denken Sie daran, dass das Leyden-Glas zu dieser Zeit eine gewöhnliche verkorkte Flasche Wasser war, in deren Korken ein Eisenstab eingeführt wurde, der dieses Wasser berührte. Die Flasche selbst wurde entweder in Händen gehalten oder auf ein Bleiblatt gelegt. Das war ihr ganzes Gerät.

Franklin fragte sich, ob er es herausfinden sollte wo in diesem einfachen Gerät Glas Metall und Wasser Strom kann sich aufbauen. In einem Eisenstab, Wasser oder der Flasche selbst? Wenn es nun verschiedene Messinstrumente gibt und die Hälfte der Bevölkerung Computer benutzt, wird diese Frage viele verwirren.Lassen Sie uns sehen, wie dieses Problem 1748 gelöst wurde, als der Experimentator selbst das einzige Messgerät war, das schmerzhafte Elektroschocks durch sich hindurchführte. Zum größten Teil werden wir eine Beschreibung der Experimente durch den Autor der Experimente selbst bereitstellen, um ihre geniale Einfachheit zu überprüfen.

„In der Absicht, das elektrifizierte Gefäß zu untersuchen, um festzustellen, wo seine Kraft verborgen ist, haben wir es auf das Glas gestellt und den Korken mit dem Draht herausgenommen. Dann nahmen wir die Dose in eine Hand und hoben den anderen Finger an den Hals. Mit einem ebenso starken Schlag entfernten wir einen starken Funken aus dem Wasser, als ob der Draht an seinem Platz geblieben wäre, und dies zeigte, dass die Kraft nicht im Draht verborgen ist. " Hier nennt der Autor den Kabelanschluss der Dose einen Draht.

„Danach haben wir die Bank erneut elektrifiziert, um herauszufinden, ob der Strom, wie wir dachten, nicht im Wasser war. Sie legten es auf das Glas und nahmen wie zuvor einen Draht mit einem Stopfen heraus; dann gossen wir das ganze Wasser aus der Dose in eine leere Flasche, die ebenfalls auf dem Glas stand. Wir haben geglaubt, wenn Strom im Wasser ist, werden wir einen Treffer bekommen, wenn wir diese Flasche berühren. Es kam kein Schlag. Von hier aus kamen wir zu dem Schluss, dass der Strom entweder während der Transfusion verloren ging oder in der Bank blieb. “

"Der letzte hat sich als wahr herausgestellt, wie wir festgestellt haben, denn beim Testen dieser Dose folgte ein Schlag, obwohl wir klares Wasser aus dem Kessel hineingegossen haben." Franklin hatte keine andere Wahl, als zuzugeben, dass die Gebühr in der Bank nur in ihrem Glas sein konnte.

„Um dann herauszufinden, dass diese Eigenschaft dem Glas der Flasche oder ihrer Form innewohnt, haben wir eine Glasscheibe genommen, sie auf unsere Handfläche gelegt, sie mit einer Bleiplatte bedeckt und diese elektrifiziert. Sie brachten einen Finger zu ihr, was zu einem Funken mit einem Schlag führte. " Auf diese Weise wurde festgestellt, dass die Form des Glases das Ergebnis nicht beeinflusst. Das Ergebnis der Lösung dieses Problems war für Franklin die Erfindung eines flachen Kondensators, von dem eine Platte die Handfläche des Experimentators und die andere eine Bleiplatte war. In Zukunft ersetzt er jedoch auch seine Handfläche durch ein Bleiblatt.

Wer könnte Zweifel an der wissenschaftlichen Reinheit des Yankee-Experiments haben? Er konnte mit Sicherheit behaupten, dass in einer elektrischen Kapazität „in kondensierter Form“ die Ladung in GLAS ist. Bei Bedarf könnte jeder diese Experimente wiederholen und Franklins Schlussfolgerungen überprüfen. Sicherlich wurden solche Experimente durchgeführt und die Schlussfolgerungen von vielen Wissenschaftlern bestätigt. Es wurde sogar ein Demonstrationsmodell des Leyden-Glases erstellt, mit dessen Hilfe sie den Schülern eine vereinfachte Version des Experiments zeigten, die sich dann als falsche Schlussfolgerung herausstellte. Wenn Franklin im Experiment anstelle von Wasser Quecksilber verwendete, könnte das Ergebnis genau das Gegenteil sein.

Die Experimente mit dem Leyden-Glas waren sehr spektakulär und stimmten voll und ganz mit den Ideen des aufgeklärten Absolutismus überein, so dass sie in der High Society in Mode kamen und sogar gekrönte Personen daran teilnahmen. Und der Abt J.A. Nollay übernahm sogar den Posten eines offiziellen Elektrikers unter König Ludwig XV. Er gab dem Gerät den Namen im Namen der Universitätsstadt Leiden in Holland, wo dieses Gerät höchstwahrscheinlich erfunden wurde.

Zehn Jahre Experimente waren nicht umsonst. Es wurde genau festgestellt, dass die Ergebnisse der Experimente nicht von der Zusammensetzung des Wassers abhingen (eines war geeignet). Darüber hinaus konnte anstelle von Wasser eine Bleifraktion in das Gefäß gegossen oder einfach die Bleifolie darin verstärkt werden. Dies spiegelte sich nicht in der Wirkung der Dose wider. Um die Aktion zu verstärken, lernten die Banken, Batterien einzusammeln.

Es wurde festgestellt, dass Bänke mit einem größeren Volumen (daher mit einer größeren Glasoberfläche) stärkere Entladungen ergaben. Die Abhängigkeit des Einflusses von der Dicke des Glases war jedoch umgekehrt. Dünnere Gläser gaben eine stärkere Entladung. Überraschenderweise haben Wissenschaftler mit Hilfe des Stromschlags des Forschers die bekannte Formel für die Kapazität eines Flachkondensators ziemlich genau gefunden. In der Folge nennen Wissenschaftshistoriker diese Messmethode scherzhaft SOCKET METER.(Vom französischen SCHOCK - schlagen, drücken).

Um elektrische Phänomene in der wissenschaftlichen Gemeinschaft zu erklären, wurden verschiedene Theorien aufgestellt, die bei Wissenschaftlern Anwendung gefunden haben. Unter ihnen war die von Franklin selbst vorgeschlagene einheitliche Elektrizitätstheorie. Nach dieser Theorie war Elektrizität eine Art schwerelose Flüssigkeit, die alle Körper füllte. Wenn sich mehr oder weniger dieser Flüssigkeit in den Körpern befand, erhielt der Körper eine Ladung. Mit einem Überschuss dieser Flüssigkeit hatte der Körper eine positive Ladung, mit einem Mangel - negativ. Diese Theorie wird später in der elektronischen Leitungstheorie entwickelt.

Mit dieser Theorie war es einfach, die im Kondensator (Leiden Bank) auftretenden Phänomene zu erklären. Beim Laden fließt eine elektrische Flüssigkeit von einer Kondensatorplatte zur anderen. Das Ergebnis ist eine positive Ladung auf einer Platte und eine negative auf einer anderen. Das Glas zwischen ihnen dient nur als Isolator und sonst nichts. Es ist leicht, einen solchen Kondensator zu entladen. Es reicht aus, diese Platten mit einem Leiter oder einem menschlichen Körper zu verschließen. Die Ergebnisse von Franklins Erfahrung zeigten jedoch, dass die Ladung im Glas ist! Wie kann man das alles verstehen?

Einige Wissenschaftler versuchten, Glas aus der Erfahrung zu entfernen, um die Richtigkeit der Einheitstheorie zu bestätigen. Sie luden zwei Metallstangen auf, die in der Nähe hingen. Es besteht kein Zweifel, dass sie ein Kondensator waren, aber ohne Glas. Leider traf ein solcher Experimentator-Kondensator den Strom nicht und die Frage blieb ungelöst.

1757 wurde in St. Petersburg die Arbeit des russischen Akademikers Franz Epinus „Erfahrung in der Theorie von Elektrizität und Magnetismus“ veröffentlicht, die die Erfahrung beschreibt, die dieses Problem löste. Er ging davon aus, dass die Elektrifizierung der Stäbe korrekt war, aber der Schock des Experimentators wurde aufgrund der geringen Kapazität eines solchen Kondensators nicht getroffen. Sie können die Kapazität erhöhen, indem Sie die Kondensatorplatten vergrößern und den Abstand zwischen ihnen verringern. Aufgrund der Tatsache, dass der Experimentator für dieses Experiment eine neue Art elektrischer Kapazität erfindet - einen Kondensator mit einem Luftdielektrikum - geben wir den Text von F. Epinus selbst an.

"Um eine große Oberfläche zu erhalten, habe ich mich darum gekümmert, Holzplatten herzustellen, deren Oberfläche ungefähr acht Quadratfuß groß war. Ich habe sie aufgehängt und Metallbleche in einem Abstand von anderthalb Zoll voneinander in einer Position parallel zueinander überlagert." Er lud einen solchen Kondensator auf und entlud sich durch sich selbst.

„Ich habe sofort einen starken Schock erhalten, der dem der Leidener Bank völlig ähnlich ist. Darüber hinaus konnte dieses Gerät alle anderen Phänomene reproduzieren, die in der Bank auftreten. es besteht keine Notwendigkeit, sie zu übersehen. “ Beachten Sie, dass acht Quadratfuß etwas weniger als ein Quadratmeter sind.

Die letzte Bemerkung zu „allen anderen Phänomenen“ ist sehr bedeutsam. Es wird betont, dass der Strom aus einem solchen Kondensator genau der gleiche ist wie aus dem Leyden-Glas. Aber es gab kein Glas, und anzunehmen, dass sich die Ladungen in der Umgebungsluft befinden, war unproduktiv. Später, im Jahr 1838, werden solche Substanzen, „durch oder durch die elektrische Kräfte wirken“, M. Faraday DIELECTRICS nennen. Epinus macht in dem Buch eine Bemerkung: „Ich habe erkannt, dass Franklin etwas passiert ist, das jedem Menschen passieren kann“, was auf das lateinische Sprichwort - Errare humanum est - anspielt. Es liegt in der Natur des Menschen, Fehler zu machen.

F. Epinus schickte seine Komposition speziell für Franklin nach Amerika, aber er hörte fast auf, über Elektrizität zu forschen, mit Ausnahme der praktischen Verwendung des von ihm erfundenen Blitzableiters. Er wurde Politiker. Und Katharina II. Wurde von akademischen Aktivitäten in Russland und F. Epinus exkommuniziert. Sie ernannte ihn zum Physiklehrer für ihren Sohn Paul, der später Kaiser wurde. Er wurde jedoch nach St. Petersburg eingeladen, um G. V. Richman zu ersetzen, der bei der Erforschung der atmosphärischen Elektrizität starb.So kam es, dass die Frage der Experimente mit einer Leyden-Bank lange Zeit ungelöst blieb.

Und vor mir liegt ein Lehrbuch über Elektrizität von 1918. Veröffentlichungen. Dies ist eine Übersetzung des Buches des französischen Autors Georges Claude mit dem langen Titel "Elektrizität für alle und jeder klar angegeben". Es beschreibt die Erfahrung mit dem Leyden-Glas, wie in Franklin, aber bereits in Abwesenheit von Wasser. Siehe Bild.

Auf der linken Seite befindet sich die Leyden-Glasbaugruppe. Die Buchstaben A, B und C geben die Komponenten an. A und B sind die Innen- und Außenseite der Dose. C ist ein Becherglas, das als Isolator dient. Eine solche Dosenanordnung wird während eines Demonstrationsexperiments aufgeladen, dann wird eine geladene Dose von einem Demonstrator in Gummihandschuhen zerlegt. Um zu beweisen, dass die Dosenauskleidungen nicht aufgeladen sind, stehen sie miteinander in Kontakt. Stellen Sie sicher, dass kein Funke vorhanden ist. Dann wird das Glas gesammelt. Überraschenderweise wird es wieder aufgeladen und gibt einen starken Funken. Diese Erfahrung verwirrte viele. Und die Wissenschaft leidet nicht unter Zweideutigkeiten. Eine Erklärung der Situation wurde jedoch erst 1922 gegeben.

In diesem Jahr veröffentlichte der Physiker J. Addenbrook im London Journal of Philosophy einen Artikel, "Studie über Franklins Experimente mit einem Leyden-Glas", in dem der Autor erstaunliche Ergebnisse erzielte, die alle i. Es stellt sich heraus, dass Glas unter normalen Bedingungen immer mit einem Wasserfilm bedeckt ist. Wir beobachten dies, indem wir die Fenster beschlagen. Übrigens wird dieser Film nicht immer visuell beobachtet. Und dort bleiben die Ladungen auf dem zerlegten Kondensator und spielen die Rolle von Platten in einem eigenständigen Glas. Wenn Addenbrook ein Glas verwendet, das nicht aus Glas, sondern aus Paraffin besteht und auf dem sich kein Glasfilm bildet, ist das Ergebnis das Gegenteil von Franklin. In trockener Atmosphäre wird der "Franklin-Effekt" auf eine zusammenklappbare Leiden-Bank ebenfalls nicht beobachtet.