Percubaan eksperimen pengalaman Leiden

Pada tahun 1913 Universiti Petersburg menerima pekerja baru - ahli fizik A.F. Ioffe. Di bawah kepakaran jurutera teknologinya, dengan keistimewaan kerja saintifik, sebelum itu dia bekerja di Universiti Munich selama beberapa tahun di bawah bimbingan fizik eksperimen Eropah yang terbaik V.K.Rentgen. Di sana dia mempertahankan disertasi doktoralnya.

Kini fiziknya adalah O.D. Hvolson. Dalam perbualan tentang penyelidikan yang akan datang, pemimpin ini mencadangkan bahawa dia "meneruskan tradisi ahli sains Rusia yang indah" untuk menghasilkan semula karya asing saintifik yang terbaik. Adalah jelas bahawa pelajar X-ray, pemenang Hadiah Nobel pertama dalam fizik, walaupun mendengar tentang perkara itu adalah pelik. Dia bertanya lagi: "Bukankah lebih baik untuk menimbulkan isu baru yang tidak dapat diselesaikan?" Untuk yang Hvolson menjawab: "Tetapi boleh sesuatu yang baru dicipta dalam fizik? Untuk melakukan ini, anda mestilah GJ Thomson. "

Sesungguhnya, J. Thomson, penemu elektron, adalah seorang ahli fizik utama. Tetapi kemudian ternyata bahawa A.F. Ioffe juga dapat mengajukan soalan-soalan dalam sains dan teknologi semikonduktor seluruh dunia pada dasarnya bermula dengannya. Di samping itu, beliau adalah penganjur sekolah ilmiah Rusia, yang pelajarnya akan bangga dengan mana-mana negara di dunia, termasuk I.V. Kurchatov dan penerima Nobel N.N. Semenov, P.L. Kapitsa.

Keupayaan untuk bertanya soalan alam dan menerima jawapan melalui eksperimen dianggap sebagai perkara yang paling penting dalam kehidupan sains. Dan angka-angka yang tahu bagaimana untuk melakukan ini adalah hanya saintis yang cemerlang. Tetapi dia juga salah dan O.D. Hvolson. Asas fizik moden terdiri daripada kesimpulan kerja para perintis, yang selalu diperiksa, diperiksa dua, dan ditapis. Jika kesimpulan tidak disahkan, seluruh bahagian sains runtuh, dan kemudian dengan teliti didirikan dinding baru, cawangan sains ini, yang membawa kepada penemuan baru, kepada pembinaan baru. Proses sebegini berlangsung selama berabad-abad dan tidak ada akhir untuk ini.

Di sini kita menceritakan kisah eksperimen seorang saintis yang berminat dengan soalan ilmiah yang menjanjikan tentang fenomena fizikal dan yang cuba menyelesaikannya dengan pengalaman yang mudah dan meyakinkan, tetapi yang menyebabkan situasi yang disebut perlanggaran. Ini adalah kes apabila hasil yang diperoleh bercanggah antara satu sama lain.

Tiada siapa yang boleh menamakan tarikh sebenar penemuan saintifik tentang fakta bahawa caj elektrik boleh dikumpulkan menggunakan peranti khas, kemudian dipanggil bank Leiden dan kemudiannya dibangunkan dalam peranti yang dipanggil kapasitor elektrik. Tetapi boleh dikatakan bahawa selepas 1745. dengan bantuan balang Leyden, adalah mungkin untuk mengetahui kelajuan tinggi penyebaran elektrik, kesannya pada tubuh manusia dan haiwan, kemungkinan menyalakan gas mudah terbakar dengan percikan api, dll. Beribu-ribu penyelidik cuba menggunakan peranti ini untuk keperluan ekonomi negara. Walau bagaimanapun, atas sebab tertentu tiada siapa yang cuba mempelajari bank Leiden itu sendiri.

Persoalan pertama untuk alam semula jadi di bank itu sendiri ditanya oleh saintis Amerika yang terkenal di universiti Benjamin Franklin. Ingatlah bahawa balang Leyden pada masa itu adalah sebotol biasa air, ke dalam gabus yang mana batang besi dimasukkan yang menyentuh air ini. Botol itu sendiri sama ada di tangan atau diletakkan di atas lembaran plumbum. Itulah peranti utamanya.

Franklin tertanya-tanya untuk mengetahui di mana dalam peranti mudah ini logam kaca dan air elektrik boleh membina. Dalam rod besi, air atau botol itu sendiri? Kini terdapat pelbagai instrumen pengukur dan separuh daripada penduduk menggunakan komputer, soalan ini akan membingungkan ramai.Marilah kita lihat bagaimana masalah ini diselesaikan pada tahun 1748, ketika penguji itu sendiri, membiarkan melalui kejutan elektrik yang menyakitkan, adalah satu-satunya alat ukur. Untuk sebahagian besar, kami akan memberikan penerangan eksperimen oleh pengarang eksperimen itu sendiri, untuk mengesahkan kesederhanaan cerdik mereka.

"Berharap untuk memeriksa balang elektrik untuk menentukan di mana kuasa tersembunyi, kami meletakkannya pada kaca dan mengeluarkan gabus dengan wayar. Kemudian, mengambil kalengan dalam satu tangan dan menaikkan jari yang lain ke lehernya, kami mengeluarkan api yang kuat dari air dengan pukulan yang sama kuat, seolah-olah wayar tetap berada di tempatnya, dan ini menunjukkan bahawa daya tidak tersembunyi dalam wayar. " Di sini, penulis memanggil terminal plumbum wayar boleh.

"Selepas itu, untuk mengetahui sama ada elektrik, seperti yang kita fikir, tidak ada di dalam air, kita sekali lagi memikat bank itu. Meletakkannya di atas kaca, mereka mengeluarkannya, seperti dahulu, wayar dengan penyumbat; maka kami menuangkan semua air dari kaleng ke dalam botol kosong, yang juga berdiri di atas gelas. Kami percaya bahawa jika elektrik berada di dalam air, maka apabila kita menyentuh botol ini kita akan mendapat hit. Tiada tamparan datang. Dari sini kami menyimpulkan bahawa elektrik sama ada hilang semasa transfusi, atau kekal di bank. "

"Ternyata benar, seperti yang kita buat, yang terakhir, kerana ketika ujian ini dapat, pukulan diikuti, walaupun kami menuangkan air kosong dari cerek ke dalamnya." Franklin tidak mempunyai pilihan melainkan mengakui bahawa pertuduhan di bank itu hanya boleh di kaca.

"Untuk mengetahui kemudian, harta ini wujud dalam segelas botol atau bentuknya, kami mengambil segelas gelas, meletakkannya di telapak tangan kami, menutupnya dengan plat plumbum di atas dan memancarkannya. Mereka membawa jari ke arahnya, menyebabkan percikan dengan pukulan. " Dengan cara ini, telah ditentukan bahawa bentuk kaca tidak menjejaskan hasilnya. Hasil menyelesaikan masalah ini adalah untuk Franklin penemuan sebuah kapasitor rata, satu plat yang merupakan telapak pengeksperimen, dan satu lagi lembaran memimpin. Walau bagaimanapun, pada masa akan datang dia juga menggantikan telapak tangannya dengan lembaran plumbum.

Siapa yang boleh mempunyai keraguan tentang kesucian saintifik eksperimen Yankee? Dia dengan selamat boleh menegaskan bahawa dalam kapasitans elektrik "dalam bentuk pekat" caj itu dalam GLASS. Sekiranya perlu, sesiapa sahaja boleh mengulangi eksperimen ini dan mengesahkan kesimpulan Franklin. Tentunya percubaan-percubaan itu dilakukan dan kesimpulannya disahkan oleh banyak saintis. Model demonstrasi balang Leyden juga dibuat, dengan bantuan yang mereka menunjukkan kepada pelajar percubaan versi mudah, yang kemudiannya menjadi kesimpulan yang salah. Lagipun, jika bukan air, Franklin menggunakan raksa dalam eksperimen, hasilnya boleh menjadi sebaliknya.

Eksperimen dengan balang Leyden sangat spektakuler dan konsisten sepenuhnya dengan idea-idea absolutisme yang tercerahkan, sehingga mereka menjadi bergaya di masyarakat yang tinggi dan bahkan orang yang dinobatkan mengambil bagian dalamnya. Dan abbas J.A. Nollay bahkan mengambil jawatan juruelektrik rasmi di bawah Raja Louis XV. Dia kemudian memberikan nama itu kepada peranti itu bagi pihak bandar raya Leiden di Belanda, di mana kemungkinan besar peranti ini dicipta.

Sepuluh tahun percubaan tidak sia-sia. Ia telah ditubuhkan dengan tepat bahawa hasil eksperimen tidak bergantung kepada komposisi air (mana-mana yang sesuai). Selain itu, bukannya air, pecahan plumbum boleh dituangkan ke dalam balang, atau hanya memimpin kerajang yang diperkuat di dalamnya. Ini tidak dapat dilihat dalam tindakan kan. Untuk mengukuhkan tindakan, bank-bank belajar untuk mengumpul bateri.

Telah didapati bahawa tebing-tebing yang lebih besar (oleh itu, dengan permukaan kaca yang lebih besar) memberikan pelepasan yang lebih kuat. Tetapi pergantungan kesan pada ketebalan kaca adalah terbalik. Gelas tipis memberikan pelepasan yang lebih kuat. Yang menghairankan, dengan bantuan kejutan elektrik penyelidik, saintis agak tepat datang dengan formula terkenal untuk kapasitansi kapasitor yang rata. Seterusnya, ahli sains sains secara bergurau memanggil kaedah pengukuran ini METER SOCKET.(Daripada SHOCK Perancis - tekan, tolak).

Untuk menjelaskan fenomena elektrik dalam komuniti saintifik, beberapa teori telah dikemukakan yang telah menemui aplikasi di kalangan saintis. Antaranya teori kesatuan elektrik yang dicadangkan oleh Franklin sendiri. Mengikut teori ini, elektrik adalah sejenis cecair tanpa berat yang memenuhi semua badan. Sekiranya terdapat lebih kurang cairan ini di dalam badan, maka badan itu memperoleh tuduhan. Dengan lebihan cecair ini, badan mempunyai caj positif, dengan kekurangan - negatif. Teori ini kemudiannya akan dibangunkan dalam teori elektronik kekonduksian.

Dengan menggunakan teori ini, mudah untuk menjelaskan fenomena yang berlaku dalam kapasitor (bank Leiden). Apabila mengecas, cecair elektrik mengalir dari satu plat kapasitor ke yang lain. Hasilnya adalah caj positif pada satu plat dan negatif pada yang lain. Kaca di antara mereka hanya berfungsi sebagai penebat dan tidak ada yang lain. Sangat mudah menunaikan kapasitor seperti itu. Ia cukup untuk menutup plat ini dengan konduktor atau badan manusia. Tetapi hasil pengalaman Franklin menunjukkan bahawa pertuduhan berada di kaca! Bagaimana untuk memahami semua ini?

Sesetengah saintis, untuk mengesahkan kebenaran teori kesatuan, cuba menghilangkan kaca dari pengalaman. Mereka dikenakan dua bar logam yang digantung berhampiran. Tidak ada keraguan bahawa mereka adalah kapasitor, tetapi tanpa kaca. Malangnya, kapasitor penguji seperti itu tidak memukul semasa dan persoalan masih tidak dapat diselesaikan.

Pada tahun 1757, karya ahli akademik Rusia Franz Epinus "Pengalaman dalam teori elektrik dan kemagnetan" diterbitkan di St Petersburg, yang menggambarkan pengalaman yang menyelesaikan masalah ini. Dia mengambil sebagai asasnya idea bahawa elektrifikasi bar adalah betul, tetapi kejutan pengeksport tidak terkena kerana kapasiti kecil kapasitor sedemikian. Dan anda boleh meningkatkan kapasitinya dengan meningkatkan plat kapasitor dan mengurangkan jarak di antara mereka. Kerana fakta bahawa pengeksport mencipta jenis baru kapasitansi elektrik untuk percubaan ini - kapasitor dengan dielektrik udara, kami memberikan teks F. Epinus sendiri.

"Jadi, untuk mendapatkan permukaan yang besar, saya berhati-hati untuk membuat piring kayu, yang permukaannya adalah kira-kira lapan kaki persegi, saya menggantungkannya, melapisi kepingan logam pada jarak satu setengah inci antara satu sama lain dalam kedudukan sejajar dengan satu sama lain." Dia dikenakan kapasitor sedemikian dan dilepaskan melalui dirinya ..

"Saya segera mendapat kejutan yang kuat, sama seperti yang disebabkan oleh bank Leiden. Di samping itu, peranti ini dapat menghasilkan semula semua fenomena lain yang diperoleh di bank; tidak perlu mengabaikan mereka. " Perhatikan bahawa lapan kaki persegi adalah kurang daripada satu meter persegi.

Kenyataan terakhir mengenai "semua fenomena lain" sangat penting. Ia memberi penekanan bahawa elektrik dari kapasitor sedemikian adalah TETAPI SAMPAH seperti dari balang Leyden. Tetapi tidak ada kaca, dan mengandaikan bahawa pertuduhan di udara sekitar tidak produktif. Kemudian, pada tahun 1838, bahan-bahan "melalui atau melalui mana kuasa elektrik bertindak" M. Faraday akan memanggil DIELECTRICS. Epinus membuat kenyataan di dalam buku itu: "Saya menyedari bahawa sesuatu yang berlaku kepada Franklin yang boleh berlaku kepada setiap orang", yang merujuk kepada peribahasa Latin - Errare humanum est - adalah sifat manusia untuk membuat kesilapan.

F. Epinus menghantar komposisinya ke Amerika khususnya untuk Franklin, tetapi dia hampir berhenti melakukan penyelidikan mengenai elektrik, tidak termasuk penggunaan praktikal batang kilat yang dicipta olehnya. Dia menjadi ahli politik. Dan Catherine II telah dikucilkan dari kegiatan akademik di Rusia dan F. Epinus. Dia melantiknya sebagai guru fizik untuk anaknya, Paul, yang kemudiannya menjadi maharaja. Tetapi dia telah dijemput ke St. Petersburg untuk menggantikan G. Richman, yang meninggal semasa penyelidikan mengenai tenaga atmosfera.Begitu juga persoalan eksperimen dengan bank Leyden masih belum dapat diselesaikan untuk jangka masa yang panjang.

Dan di hadapan saya ialah buku teks elektrik 1918. penerbitan. Ini adalah terjemahan buku oleh pengarang Perancis Georges Claude dengan gelaran panjang "Elektrik untuk semua orang, dengan jelas dinyatakan." Ia menggambarkan pengalaman dengan balang Leyden, seperti di Franklin, tetapi sudah tidak ada air sama sekali. Lihat gambar.

Di sebelah kiri ialah pemasangan balang Leyden. Huruf A, B dan C menunjukkan komponennya. A dan B adalah di dalam dan di luar kaleng. C adalah bikar kaca yang berfungsi sebagai penebat. Perhimpunan seperti itu dikenakan semasa eksperimen demonstrasi, maka boleh dikenakan boleh dibongkar oleh demonstran dalam sarung tangan getah. Untuk membuktikan fakta bahawa pelapisan boleh tidak dikenakan, mereka bersentuhan dengan satu sama lain. Pastikan tiada percikan. Kemudian balang itu dikumpulkan. Yang menghairankan, ia sekali lagi dikenakan dan memberikan percikan kuat. Pengalaman ini membingungkan ramai. Dan sains tidak mengalami kekaburan. Walau bagaimanapun, penjelasan mengenai keadaan itu hanya diberikan pada tahun 1922.

Pada tahun itu, dalam Journal of Philosophy London, sebuah artikel telah diterbitkan oleh ahli fizik J. Addenbrook, "Kajian eksperimen Franklin dengan balang Leyden," di mana penulis datang dengan hasil yang mengagumkan yang merangkumi semua saya. Ternyata di bawah keadaan biasa kaca sentiasa ditutup dengan filem air, kita amati ini dengan menyebarkan tingkap. Dengan cara ini, filem ini tidak selalu diperhatikan secara visual. Dan ada caj pada kapasitor yang disassembled tetap dan memainkan peranan plat dalam kaca berdiri sendiri. Apabila Addenbrook menggunakan kaca bukan kaca, tetapi parafin, di mana filem kaca tidak terbentuk, hasilnya adalah bertentangan dengan Franklin. Dalam suasana yang kering, "kesan Franklin" di bank Leiden yang dilipat juga tidak diperhatikan.