Експериментални судари Леиден искуства

1913. године Универзитет у Петерсбургу добио је новог радника - физичара А. Ф. Иоффеа. Под специјалношћу инжењера технолога, са склоношћу научном раду, пре тога неколико година је радио на Универзитету у Минхену, под вођством најбољег европског експерименталног физичара В.К.Рентген-а. Тамо је одбранио докторску дисертацију.

Сада му је физичар био О.Д. Хволсон. У разговору о надолазећим истраживањима, овај вођа је предложио да "настави дивну традицију руских научника" да би репродуковали најбоље научно страно дело. Јасно је да је студент рендгенских зрака, први добитник Нобелове награде за физику, чак и да чује за то, био чудан. Поново је упитао: "Није ли боље покренути нова нерешена питања?" На што је Хволсон одговорио: „Али да ли се из физике може измислити било шта ново? Да бисте то учинили, морате бити ГЈ Тхомсон. "

Заиста, Ј. Тхомсон, откривач електрона, био је велики физичар. Али тада се испоставило да је и А. Ф. Иоффе знао да поставља питања у науци и цела светска технологија полуводича је у суштини почела. Поред тога, био је организатор руске научне школе, чији би се ученици поносили било којом земљом на свету, укључујући И.В. Курчатова и нобеловце Н.Н.Семенов, П.Л. Капитса.

Способност постављања питања природе и добијања одговора експериментом сматра се најважнијом ствари у животу науке. А бројке које знају како то учинити су само изванредни научници. Али грешила је и О.Д. Хволсон. Темељ модерне физике састоји се од налаза рада пионира, који се редовно проверавају, преиспитују, усавршавају. Ако закључци не буду потврђени, читави се делови науке урушавају, а затим мукотрпно подижу нове зидове, гране ове науке, што доводи до нових открића, до нових конструкција. Такав процес траје вековима и томе нема краја.

Овде смо испричали причу о експерименту научника који је био заинтересован за обећавајуће научно питање о физичком феномену и који је то покушао решити једноставним и убедљивим искуством, али који је довео до ситуације која се зове судар. То је случај када се добијени резултати међусобно супротстављају.

Нитко не може именовати тачан датум научног открића чињенице да се електрични набоји могу акумулирати помоћу посебних уређаја, касније названих Леиден банке и касније развијених у уређајима званим електрични кондензатори. Али може се тврдити да је након 1745. уз помоћ Леиденове тегле могуће је сазнати велику брзину ширења електричне енергије, њен утицај на људски и животињски организам, могућност паљења запаљивих гасова електричним варницама, итд. Хиљаде истраживача покушавају да овај уређај користе за потребе националне економије. Међутим, из неког разлога, нико не покушава да проучи саму Леиден банку.

Прво питање природи на самој обали поставља велики амерички научник самоук Бењамин Франклин. Подсетимо се да је Леиденова тегла у то време била обична плутана флаша са водом, у чију су плуту убачени гвоздени штап који је додирнуо ту воду. Сама боца је била држана у рукама или је стављана на оловни лим. То је био њен читав уређај.

Франклин се питао шта је сазнао где у овом једноставном уређају стаклени метал и вода струја се може сакупљати. У гвозденом штапу, води или самој боци? Сада, када постоје различити мерни инструменти, а половина становништва користи рачунаре, ово питање ће многе збунити.Да видимо како је овај проблем решен 1748. године, када је сам експериментиста био једини мерни уређај, који је пролазио кроз себе болне електричне ударе. Углавном ћемо пружити опис експеримената самог аутора експеримената, како бисмо проверили њихову генијалну једноставност.

„Намерајући да испитамо електрификовану теглу како бисмо утврдили где се скрива њена снага, ставили смо је на стакло и извадили плуту са жицом. Затим, узевши лименку у једну руку и подигнувши други прст на врат, уклонили смо снажну искру из воде једнако јаким ударцем, као да жица остаје на свом месту, а то је показало да сила није скривена у жици. " Овде аутор назива водећи терминал лименке жицом.

„Након тога, да бисмо сазнали да ли струја, како смо мислили, није у води, поново смо електрифицирали банку. Ставивши је на чашу, извадили су из ње, као и пре, жицу са чепом; затим смо сву воду из конзерве сипали у празну боцу, која је такође стајала на чаши. Веровали смо да ако је струја у води, онда када додирнемо ову боцу доћи ћемо до поготка. Није дошао ударац. Одавде смо закључили да је струја или била изгубљена током трансфузије, или је остала у банци. "

"Показало се да је тачно, како смо установили, последње, јер приликом тестирања ове лименке уследио је ударац, иако смо у њу улили обичну воду из котлића." Франклин није имао другог избора него да призна да наплата у банци може бити само у чаши.

„Да бисмо сазнали да је ово својство својствено чаши боце или њеном облику, узели смо лист стакла, положили га на длан, прекрили оловном плочом и наелектрисали последњу. Донели су јој прст што је резултирало искром са ударцем. " На овај начин утврђено је да облик чаше не утиче на резултат. Резултат решавања овог проблема био је за Франклин проналазак равног кондензатора, од којих је једна плоча била длан експериментатора, а друга лист олова. Међутим, убудуће он такође замењује длан са оловним лимом.

Ко би могао сумњати у научну чистоћу Ианкее експеримента? Могао је са сигурношћу тврдити да се у електричном капацитету „у кондензованом облику“ набој налази у СТАКЛО. Ако је потребно, свако би могао поновити ове експерименте и потврдити Франклинове закључке. Сигурно су такви експерименти изведени, а закључке су потврдили и многи научници. Чак је створен и демонстративни модел Леиденове тегле, уз помоћ којег су ученицима показали поједностављену верзију експеримента, за коју се потом испоставило да је погрешан закључак. Уосталом, уколико би уместо воде Франклин користио живу у експерименту, резултат би могао бити управо супротан.

Експерименти са Леиден стакленком били су врло спектакуларни и у потпуности су се подударали са идејама просветљеног апсолутизма, па су постали модни у високом друштву, па су у њима учествовале чак и окруњене особе. А опат Ј. А. Ноллаи чак је заузео функцију службеног електричара под краљем Лујем КСВ. Име је дао уређају у име универзитетског града Леиден у Холандији, где је овај уређај највероватније изумљен.

Десет година експеримената није било узалуд. Тачно је утврђено да резултати експеримената не зависе од састава воде (било која погодна). Штавише, уместо воде, у теглу се може сипати оловна фракција или је једноставно оловна фолија ојачана унутар ње. То се није одразило на деловање канте. Да би појачале акцију, банке су научиле да сакупљају батерије.

Утврђено је да банке веће запремине (дакле, са већом стакленом површином) дају јаче испуштање. Али зависност утицаја на дебљину стакла била је обрнута. Тањи наочале су давале јачи исцједак. Изненађујуће, уз помоћ струјног удара истраживача, научници су сасвим тачно смислили формулу за капацитет плоснатог кондензатора. Накнадно, историчари науке у шали називају ову методу мерења СУБОТНИМ МЕТЕРОМ.(Из француског СХОЦК - погоди, гурај).

Да би се објаснили електрични феномени у научној заједници, изнето је неколико теорија које су нашле примену међу научницима. Међу њима је била и унитарна теорија електричне енергије коју је предложио сам Франклин. Према овој теорији, електрична енергија је била нека врста безтежне течности која је пунила сва тела. Ако је у овој телу било више или мање течности, тада је тело добивало набој. Са вишком ове течности, тело је имало позитиван набој, а дефицит - негативан. Ова теорија ће се касније развити у електронској теорији кондукције.

Помоћу ове теорије било је лако објаснити појаве које се дешавају у кондензатору (Леиден банк). Приликом пуњења, електрична течност тече од једне плоче кондензатора до друге. Резултат је позитивно наелектрисање на једној плочи и негативно на другом. Стакло између њих служи само као изолатор и ништа друго. Лако је испразнити такав кондензатор. Довољно је да ове плоче затворите проводником или људским телом. Али резултати Франклиновог искуства показали су да је набој у чаши! Како све ово разумети?

Неки научници су, како би потврдили тачност јединствене теорије, покушали да уклоне стакло из искуства. Напунили су две металне шипке које су висиле у близини. Нема сумње да су били кондензатори, али без стакла. Јао, такав кондензатор експериментатора није погодио струју и питање је остало нерешено.

Године 1757. у Санкт Петербургу је објављено дело руског академика Фрање Епинуса „Искуство у теорији електричне енергије и магнетизма“, које описује искуство које је решило овај проблем. Као своју основу узео је идеју да је електрификација шипки тачна, али шок експериментатора није погођен због малог капацитета таквог кондензатора. А можете повећати његов капацитет повећањем плоча кондензатора и смањењем удаљености између њих. Због чињенице да експериментатор за овај експеримент измишља нову врсту електричне капацитивности - кондензатор са ваздушним диелектриком, дајемо текст самог Ф. Епинуса.

"Дакле, да бих добио велику површину, побринуо сам се да направим дрвене плоче, чија је површина била око осам четворних метара, окачио сам их, преклапајући металне лимове на удаљености од једног и по инча у положају паралелном један са другим." Напунио је такав кондензатор и испразнио се кроз себе.

„Одмах сам примио снажан шок, потпуно сличан ономе који је проузроковала Леиден банка. Поред тога, овај уређај је могао да репродукује све остале појаве који се добијају у банци; нема потребе да их превидите. " Имајте на уму да је осам квадратних стопа нешто мање од квадратног метра.

Последња напомена о „свим другим појавама“ је врло значајна. Наглашава да је струја из таквог кондензатора тачно иста као и из Леиденове стакленке. Али није било чаше, а претпоставити је да се оптужбе налазе у околном ваздуху било је непродуктивно. Касније, 1838., такве материје "кроз или кроз које делују електричне силе" М. Фарадаи ће назвати ДИЕЛЕКТРИКА. Епинус износи примедбу у књизи: „Схватио сам да се с Франклином догодило нешто што би се могло догодити свакој особи“, алудирајући на латинску пословицу - Ерраре хуманум ест - људска природа прави грешке.

Ф. Епинус је свој састав послао у Америку специјално за Франклина, али он је скоро престао да ради на струји, искључујући практичну употребу громобрана који је он измислио. Постао је политичар. А Катарина ИИ била је искључена из академске активности у Русији и Ф. Епинуса. Именовала га је учитељем физике за свог сина Павла, који је касније постао цар. Али он је позван у Санкт Петербург да замени Г. В. Рицхмана, који је умро током истраживања атмосферске струје.Тако се догодило да је питање експеримената са банком Леиден још дуго остало неријешено.

А испред мене је уџбеник о електричној енергији 1918. године. публикације. Ово је превод књиге француског аутора Георгеса Цлауда са дугачким насловом "Електрична енергија за све, јасно речено." Описује искуство са Леиденовим теглом, као у Франклину, али већ у недостатку воде. Погледајте слику.

Са леве стране је склоп Леиден тегле. Слова А, Б и Ц означавају његове компоненте. А и Б су унутра и изнутра лименке. Ц је стаклена чаша која служи као изолатор. Таква монтажа лименки се наплаћује током демонстративног експеримента, а затим напуштену лименку демонтира у гуменим рукавицама. Да би доказали чињеницу да облоге лименке немају набоје, оне су у међусобном контакту. Пазите да нема искре. Затим се стакленка сакупља. Изненађујуће, опет се напуни и даје снажну искру. Ово искуство је збуњивало многе. Наука не трпи нејасноће. Међутим, објашњење ситуације дато је тек 1922. године.

Те године, у лондонском часопису за филозофију, објавио је чланак физичара Ј. Адденброока, "Студија Франклинових експеримената са Леиденовим теглом", где је аутор дошао до невероватних резултата који су испрекидали све. Испада да је у нормалним условима стакло увек прекривено воденим филмом, то посматрамо и замагљивањем прозора. Узгред, овај филм се не посматра увек визуелно. И тамо набој на демонтираном кондензатору остаје и игра улогу плоча у самосталном стаклу. Када Адденброок користи чашу не од стакла, већ од парафина, на коме се не формира стаклени филм, резултат је супротан Франклиновом. У сувој атмосфери, „Франклин ефекат“ на склопивој Леиден банци такође се не примећује.