1913. gadā Sanktpēterburgas universitāte saņēma jaunu darbinieku - fiziķi A. F. Joffe. Ar inženiera-tehnologa specialitāti, kam ir tieksme uz zinātniskais darbs, pirms tam vairākus gadus strādāja Minhenes Universitātē Eiropas labākā eksperimentālā fiziķa V.K.Rentgena vadībā. Tur viņš arī aizstāvēja doktora disertāciju.
Tagad par viņa vadītāju ir kļuvis fiziķis O. D. Khvolsons. Sarunā par gaidāmo pētniecisko darbu šis vadītājs ieteica viņam "turpināt brīnišķīgo krievu zinātnieku tradīciju" reproducēt labākos zinātniskos darbus ārzemēs. Ir skaidrs, ka Rentgena, paša pirmā Nobela prēmijas laureāta fizikā, studentam par to bija dīvaini pat dzirdēt. Viņš vēlreiz jautāja: "Vai nav labāk izvirzīt jaunus jautājumus, kas vēl nav atrisināti?" Uz ko Khvolsons atbildēja: “Bet vai fizikā ir iespējams izdomāt kaut ko jaunu? Tam jums ir jābūt Dž.Dž. Tomsonam."
Patiešām, J. Tomsons, elektrona atklājējs, bija ievērojams fiziķis. Bet tad izrādījās, ka A.F.Ioffe prata uzdot jautājumus arī zinātnē, un ar viņu patiesībā sākās visa pasaules pusvadītāju tehnoloģija. Turklāt viņš bija Krievijas zinātniskās skolas organizators, kuras studenti lepotos ar jebkuru pasaules valsti, tostarp I. V. Kurčatovu un Nobela prēmijas laureātiem N. N. Semjonovu, P. L. Kapicu.
Par svarīgāko zinātnes dzīvē tiek uzskatīta spēja uzdot dabas jautājumus un iegūt uz tiem atbildes ar eksperimenta palīdzību. Un skaitļi, kas zina, kā to izdarīt, ir tieši izcili zinātnieki. Bet arī O.D. Khvolsons kļūdījās. Mūsdienu fizikas pamatu veido pionieru darba secinājumi, kas tiek regulāri pārbaudīti, atkārtoti pārbaudīti, pilnveidoti. Secinājumu neapstiprināšanas gadījumā sabrūk veselas zinātņu sadaļas, un tad ar rūpību tiek uzceltas jaunas sienas, šīs zinātnes nozares, kas ved uz jauniem atklājumiem, pie jaunām konstrukcijām. Šis process ilgst jau gadsimtiem, un tam nav gala.
Šeit mēs pastāstīsim par kāda zinātnieka eksperimentu, kuru interesēja daudzsološs zinātnisks jautājums par fizisku parādību un kurš mēģināja to atrisināt ar vienkāršu un pārliecinošu eksperimentu, taču noveda pie situācijas, ko sauc par sadursmi. Tas ir gadījumā, ja iegūtie rezultāti ir pretrunā viens otram.
Neviens nevar norādīt precīzu zinātniskā atklājuma datumu elektriskie lādiņi var uzkrāt ar īpašas ierīces, ko vēlāk sauca par Leyden bankām un vēlāk izstrādāja ierīcēs, ko sauc. Bet var apgalvot, ka pēc 1745. g. ar Leidenas burkas palīdzību to varēja noskaidrot liels ātrums elektrības izplatība, tās ietekme uz cilvēka un dzīvnieka organismu, degošu gāzu aizdegšanās iespēja no elektriskajām dzirkstelēm u.c. Tūkstošiem pētnieku mēģina pielietot šo ierīci valsts ekonomikas vajadzībām. Taču pašu Leidenas burku nez kāpēc neviens nemēģina pētīt.
Pirmo dabas jautājumu par pašu burciņu uzdod izcilais amerikāņu autodidaktiskais zinātnieks Bendžamins Franklins. Atgādinām, ka Leidenas burka tolaik bija parasta aizkorķēta ūdens pudele, kuras korķī tika ievietots dzelzs stienis, pieskaroties šim ūdenim. Pati pudele tika turēta rokās vai novietota uz svina loksnes. Šī bija visa ierīce.
Franklins prātoja, lai uzzinātu kur šajā vienkāršajā aparātā stikla metāls un ūdens elektrību var uzglabāt. Dzelzs stienī, ūdenī vai pašā pudelē? Tagad, kad ir dažādas mērierīces un puse iedzīvotāju lieto datorus, šis jautājums daudzus mulsinās. Paskatīsimies, kā šī problēma tika atrisināta 1748. gadā, kad vienīgā mērierīce bija pats eksperimentētājs, izlaižot caur sevi sāpīgus elektrošokus. Lielākoties sniegsim paša eksperimentu autora eksperimentu aprakstu, lai pārliecinātos par to ģeniālo vienkāršību.
“Glodoties pārbaudīt elektrificēto burku, lai noskaidrotu, kur slēpjas tās spēks, novietojām to uz stikla un izņēmām korķi ar stiepli. Tad, paņemot burku vienā rokā un pieliekot otru pirkstu tai pie kakla, ar tik spēcīgu sitienu, it kā vads būtu palicis savā vietā, no ūdens izvilkām spēcīgu dzirksteli, un tas liecināja, ka spēks nav paslēpts. stieple. Šeit autors kannas izejas stieni sauc par vadu.
“Pēc tam, lai noskaidrotu, vai elektrība, kā domājām, ir ūdenī, vēlreiz elektrificējām kannu. Uzlikuši to uz stikla, viņi tāpat kā iepriekš izņēma no tā stiepli ar korķi; tad visu ūdeni no burkas lējām tukšā pudelē, kas arī stāvēja uz stikla. Mēs ticējām, ka, ja elektrība ir ūdenī, tad, pieskaroties šai pudelei, mēs saņemsim šoku. Nekāds sitiens nesanāca. No tā secinājām, ka pārliešanas laikā elektrība vai nu pazuda, vai arī palika bankā.
"Pēdējais izrādījās patiess, kā mēs atklājām, jo, pārbaudot šo burku, sekoja sitiens, lai gan mēs tajā ielējām tīru ūdeni no tējkannas." Franklinam nekas cits neatlika, kā atzīt, ka lādiņš burkā varēja būt tikai tās glāzē.
“Lai vēlāk noskaidrotu, vai šī īpašība ir raksturīga pudeles stiklam vai tā formai, mēs paņēmām stikla loksni, uzlikām to uz plaukstas, pārklājām ar svina plāksni un pēdējo elektrizējām. Pienesuši tam pirkstu, kā rezultātā ar sitienu sekoja dzirkstele. Tādā veidā tika noteikts, ka stikla forma neietekmē rezultātu. Šīs problēmas risināšanas rezultāts bija Frenklinam plakana kondensatora izgudrojums, kura viena plāksne bija eksperimentētāja plauksta, bet otra - svina loksne. Tomēr turpmāk viņš arī plaukstu nomaina ar svina palagu.
Kurš gan varētu šaubīties par jeņķu eksperimenta zinātnisko tīrību? Viņš varēja drosmīgi apgalvot, ka elektriskajā konteinerā "kondensētā veidā" lādiņš atrodas STIKKLĀ. Ja nepieciešams, ikviens varētu atkārtot šos eksperimentus un pārbaudīt Franklina secinājumus. Protams, šādi eksperimenti tika veikti, un secinājumus apstiprināja daudzi zinātnieki. Tika pat izveidots Leidenas burkas demonstrācijas modelis, ar kura palīdzību viņi skolēniem parādīja eksperimenta vienkāršotu versiju, kas pēc tam izrādījās ar nepareizu secinājumu. Galu galā, ja Franklins eksperimentā būtu izmantojis dzīvsudrabu, nevis ūdeni, rezultāts varētu būt tieši pretējs.
Eksperimenti ar Leidenes burku bija ļoti iespaidīgi un pilnībā saskanēja ar apgaismotā absolūtisma idejām, tāpēc tie kļuva modē augstajā sabiedrībā un tajos piedalījās pat kronētas personas. Un abats J. A. Nollet pat ieņēma oficiālā elektriķa amatu karaļa Luija XV vadībā. Pēc tam viņš deva nosaukumu ierīcei pēc universitātes pilsētas Leidenes Holandē, kur šī ierīce, visticamāk, tika izgudrota.
Desmit gadu eksperimenti nebija veltīgi. Tika precīzi noteikts, ka eksperimentu rezultāti nav atkarīgi no ūdens sastāva (derēja jebkurš). Turklāt ūdens vietā burkā varēja ieliet svina skrotis vai tajā vienkārši nostiprināt svina foliju. Tas neietekmēja bankas darbības rezultātus. Bankas, lai uzlabotu darbību, ir iemācījušies salikt akumulatoros.
Tika konstatēts, ka lielāka tilpuma burkas (tātad ar lielāku stikla virsmu) izplūda spēcīgāk. Bet trieciena atkarība no stikla biezuma tika mainīta. Plānākas brilles deva spēcīgāku izlādi. Pārsteidzoši, ka ar pētnieka elektrošoka spēka palīdzību zinātnieki diezgan precīzi pietuvojās mums labi zināmajai plakanā kondensatora kapacitātes formulai. Pēc tam zinātnes vēsturnieki šo mērīšanas metodi jokojot nosauks par ŠOKMETRU. (No franču valodas SHOCK - pūš, spied).
Lai izskaidrotu elektriskās parādības zinātnieku aprindās, ir izvirzītas vairākas teorijas, kuras ir atradušas pielietojumu zinātnieku vidū. Starp tiem bija vienotā elektrības teorija, ko ierosināja pats Franklins. Saskaņā ar šo teoriju elektrība bija sava veida bezsvara šķidrums, kas piepildīja visus ķermeņus. Ja ķermeņos šī šķidruma bija vairāk vai mazāk, tad ķermenis ieguva lādiņu. Ar šī šķidruma pārpalikumu ķermenim bija pozitīvs lādiņš, ar trūkumu - negatīvs. Šī teorija vēlāk tiks attīstīta elektroniskajā vadīšanas teorijā.
Ar šīs teorijas palīdzību bija viegli izskaidrot kondensatorā (Leidenas burkā) notiekošās parādības. Uzlādes laikā elektriskais šķidrums no vienas kondensatora plāksnes ieplūst otrā plāksnē. Rezultāts ir pozitīvs lādiņš uz vienas plāksnes un negatīvs lādiņš uz otras. Stikls starp tiem kalpo tikai kā izolators un nekas cits. Šādu kondensatoru ir viegli izlādēt. Pietiek aizvērt šīs plāksnes ar vadītāju vai cilvēka ķermeni. Bet Franklina eksperimenta rezultāti liecināja, ka lādiņš bija glāzē! Kā tas viss ir jāsaprot?
Daži zinātnieki, lai apstiprinātu unitārās teorijas pareizību, mēģināja no eksperimenta izņemt stiklu. Viņi kravāja divus metāla stieņus, kas karājās blakus. Nav šaubu, ka tie bija kondensators, bet bez stikla. Diemžēl šāds kondensators eksperimentētājam nepārsteidza strāvu, un jautājums palika neatrisināts.
1757. gadā Sanktpēterburgā tika publicēts krievu akadēmiķa Franča Epinusa darbs "Elektrības un magnētisma teorijas pieredze", kurā tika aprakstīts eksperiments, kas šo problēmu atrisināja. Par pamatu viņš ņēma savu domu, ka stieņu elektrifikācija ir pareiza, taču eksperimentētāja trieciens nebija saistīts ar šāda kondensatora mazo kapacitāti. Un jūs varat palielināt tā kapacitāti, palielinot kondensatora plāksnes un samazinot attālumu starp tām. Sakarā ar to, ka eksperimentētājs, lai veiktu šo eksperimentu, izgudro jauna veida elektriskās kapacitātes - kondensatoru ar gaisa dielektriķi, mēs citējam paša F. Epinusa tekstu.
"Tāpēc, lai iegūtu lielu virsmu, es parūpējos par koka šķīvju izgatavošanu, kuru virsma bija apmēram astoņas kvadrātpēdas, tās pakarināju, pārklājot ar metāla loksnēm pusotras collas attālumā vienu no otras. novietojums paralēli viens otram." Viņš uzlādēja šādu kondensatoru un izlādējās caur sevi ..
“Es uzreiz saņēmu spēcīgu šoku, tieši tādu, kādu izraisīja Leidenas burka. Turklāt šī ierīce spēja reproducēt visas citas parādības, kas tiek iegūtas burkā; nav vajadzības tos pakļaut rūpīgai pārbaudei. Ņemiet vērā, ka astoņas kvadrātpēdas ir nedaudz mazāks par kvadrātmetru.
Pēdējā piezīme par "visām citām parādībām" ir ļoti nozīmīga. Tas uzsver, ka elektrība no šāda kondensatora ir TIEŠI TĀDA pati kā no Leidenas burkas. Taču šeit nebija stikla, un bija neproduktīvi pieņemt, ka lādiņi atradās apkārtējā gaisā. Vēlāk, 1838. gadā, šādas vielas "caur vai caur kuru elektriskie spēki» M. Faradejs piezvanīs DIELECTRIC. Savukārt Eipins grāmatā izsaka piezīmi: “Es sapratu, ka ar Franklinu ir noticis kaut kas tāds, kas var notikt ar katru cilvēku,” atsaucoties uz latīņu sakāmvārdu – Errare humanum est – cilvēka dabā ir kļūdīties.
F. Epinuss sūtīja savu eseju uz Ameriku speciāli Franklinam, taču viņš praktiski bija pārtraucis nodarboties ar elektrības pētījumiem, izņemot praktiska izmantošana viņa izgudrotais zibensnovedējs. Viņš kļuva par politiķi. Un Katrīna II izslēdza F. Epinusu no akadēmiskās darbības Krievijā. Viņa iecēla viņu par fizikas skolotāju savam dēlam Pāvilam, kurš vēlāk kļuva par imperatoru. Bet viņš tika uzaicināts uz Sanktpēterburgu, lai aizstātu G.V.Ričmanu, kurš gāja bojā atmosfēras elektrības izpētes laikā. Un tā notika, ka jautājums par eksperimentiem ar Leidenas burku palika neatrisināts ilgu laiku.
Un šeit manā priekšā ir mācību grāmata par elektrību 1918. gadā. izdevumos. Šis ir franču autora Žorža Kloda grāmatas tulkojums ar garo nosaukumu "Elektrība visiem un visiem viegli saprotamā veidā". Tajā ir aprakstīta pieredze ar Leidenas burku, tāpat kā Franklinam, bet bez ūdens. Skatīt zīmējumu.
Kreisajā pusē ir samontēta Leidena burka. Burti A, B un C norāda tās sastāvdaļas. A un B ir kārbas iekšējā un ārējā odere. C ir stikla vārglāze, kas kalpo kā dielektriķis. Šādu saliktu kannu demonstrācijas eksperimenta laikā uzlādē, pēc tam uzlādēto demonstrators gumijas cimdos izjauc. Lai pierādītu faktu, ka bankas bankām var būt bez maksas, tās ir kontaktā viena ar otru. Pārliecinieties, ka nav dzirksteles. Pēc tam burku savāc. Pārsteidzoši, tas atkal izrādās uzlādēts un dod spēcīgu dzirksteli. Šī pieredze daudzus samulsināja. Un zinātne necieš neskaidrības. Taču situācijas skaidrojums tika sniegts tikai 1922. gadā.
Tajā gadā London Philosophical Journal publicēja fiziķa J. Addenbrook rakstu "Studying Franklin's experiments with a Leyden jar", kur autors nonāca pie pārsteidzošiem rezultātiem, kas iezīmēja visus i . Izrādās, ka stikls normālos apstākļos vienmēr ir pārklāts ar ūdens plēvi, mēs to novērojam, aizsvīdojot logus. Starp citu, šī filma ne vienmēr tiek novērota vizuāli. Tieši tur lādiņi paliek uz izjauktā kondensatora un spēlē plākšņu lomu atsevišķā glāzē. Kad Addenbrook izmanto stiklu, kas nav izgatavots no stikla, bet no parafīna, uz kura neveidojas stikla plēve, rezultāts ir pretējs Franklinam. Sausā atmosfērā "Franklina efekts" uz saliekamās Leidenas burkas arī netiek novērots.
Zārks, izrādās, atvērās vienkārši. Bet atslēga uz to tika meklēta gandrīz 175 gadus.
Literatūra:
1. V. Franklins. Eksperimenti un novērojumi par elektrību. M., PSRS Zinātņu akadēmija, 1956, lpp. 29-30.
2. F.U.T. Epinus. Elektrības un magnētisma teorija. M., PSRS Zinātņu akadēmija, 1951, lpp. 70-92.
3. Žoržs Klods. Elektrību visiem un visiem saprotami saka kāds bijušais Parīzes ķīmijas un fizikas skolas skolnieks. Tulkojums no franču valodas. Sanktpēterburga, V.I.Gubinska izdevums. Izdošanas gads nav norādīts. (1918)
4. L. Križanovskis. Leidenas burkas noslēpums. "Kvants" Nr.11, 1991. 28.29.lpp.
Kopš skolas laikiem visi ir dzirdējuši par brīnišķīgu elektrisko lietu ar nosaukumu "Leyden jar". Tomēr pēc sarunas ar dažiem saviem draugiem, kuri ir tālu no tehnoloģijām, es biju pārsteigts, atklājot, ka Leidenas burka viņu izpratnē ir sava veida brīnišķīgs artefakts, kas ir otrais aiz "Teslas neatrisinātajiem izgudrojumiem". Diemžēl Leyden jar ir tikai primitīvs kondensators, un tas ir arī primitīvs dizains ...
Kondensators ir vienkārša lieta, tas sastāv no divām vadošām plāksnēm, starp kurām ir dielektriķis. Kondensatora kapacitāte ir atkarīga no šo plākšņu laukuma, no attāluma starp tām (jo tuvāk tās atrodas, jo lielāka kapacitāte) un no dielektriķa dielektriskās konstantes (tas ir, no materiāla starp plāksnēm) .
Vispār dīvaini, ka Leidenas burka netika izgudrota agrāk kā 1745. gadā. Tās izgudrotājs veica eksperimentus ar elektrību, burciņā ielejot ūdeni un iespraužot tajā tapu, kas bija statiski uzlādēta. Turēdamies pie piespraudes, viņš uzlika roku uz kannas sāniem. Kondensatora iekšējais elektrods bija šķidrums burkā, bet ārējais elektrods bija plauksta, kas uzlikta uz stikla. Izrādījās slēgta ķēde caur izgudrotāju - un viņš to uzreiz sajuta (to ir grūti nejust). Man ir aizdomas, ka Leidenas burka jau iepriekš bija atvērta daudzkārt, taču visiem šķita, ka tie ir izsisti pa kontaktiem - tikai viens pamanīja, ka stikls ir dielektriķis.
Tomēr sākas turpmāki maldīgi priekšstati.
Ja ātri kļuva skaidrs, ka Leyden burkas funkcionēšanai pietiek ar divām folijas kārtām abās stikla pusēs, tad ar trauku viss nebija tik skaidrs. Tika uzskatīts, ka elektriskā kapacitāte burka ir atkarīga nevis no tā sieniņu virsmas laukuma, bet gan no tilpuma. Un tā gandrīz līdz 20. gadsimta sākumam tika uzbūvētas vairāku litru tilpuma Leidenas burkas, kuras, lai palielinātu to ietilpību, tika savienotas akumulatoros.
Tas vien ir plašs slepkavas darbības lauks.
Pietiek darīt plakanie kondensatori sakraujot folijas un vizlas loksnes un caur vienu savienojot foliju. Ietilpība būs daudz lielāka nekā klasiskajā Leyden burkā, un svars un tilpums būs daudz mazāks. Var paņemt patentu, ļoti izdevīgi 18.gs.
Kondensatora labā lieta ir tā, ka to var uzbūvēt jebkurā sabiedrībā, kas zina metālus. Galu galā jūs varat ņemt jebkuru metālu - tas pats varš ir vairāk nekā piemērots. Un jūs varat arī ņemt jebkuru dielektriķi - no vaska papīra līdz gaisam. Lai gan ar to ir jāpielāgojas - lai dielektriķis būtu piemērots jebkuram mitrumam, laika gaitā nesabojātos un nekust no karstuma. Vizla ir viena no labākajām iespējām, tās dielektriskā konstante ir 7,5 (kvarcam - 4, y - 4,5, y - 4,7). Protams, ir iespējas ar keramiku, kur dielektriskā konstante svārstās no 10 līdz 20, bet tā ir īpaša keramika, piemēram, kas nav lēta.
Atliek tikai atcerēties, ka spriegums, ko kondensators var izturēt pirms sabrukšanas, ir atkarīgs no dielektriķa kvalitātes. Klasiskā Leyden burka ir laba, jo tai ir dielektriķis – stikls, kas ļauj uzbūvēt ļoti augsta sprieguma burkas, pat ja tām ir maza ietilpība.
Kondensators uzvedas ļoti interesanti, ja tas nav savienots ar to. D.C., bet mainīgs. Līdzstrāva neiet cauri kondensatoram, jo izolators starp plāksnēm ir atvērta ķēde. Bet, ja pieliekat maiņstrāvu, tad tas sāk pārmaiņus uzlādēt plāksnes un kondensators kļūst par vadītāju - precīzāk, rezistoru. Viņš iegūst t.s pretestība. Un šī pretestība ir atkarīga no kondensatora kapacitātes un strāvas frekvences. Mazie kondensatori labāk vada augstu frekvenci. maiņstrāva un otrādi.
Kāpēc senatnē ir vajadzīgs kondensators? Radio jautājumus atstāsim citiem rakstiem. Kondensators ir ļoti noderīgs rituāla nolūkos. Atmiņa par pirmo elektrošoku paliks iesācējam līdz kapam. Un sitējam, iespējams, izveidosies ieradums nozemēt altāri pirms darba ar to ...
Ir cilvēki, kas ienīst vēsturiskas ekskursijas, smieklīgas anekdotes zemāk, detalizēta prezentācija. Viņi apmeklē internetu, izmakšķerē Leidenas burkas elektriskās jaudas formulu, viņi vēlas to redzēt uzreiz. Lūdzu:
C \u003d q / U, q ir Leidenas burkas uzkrātais lādiņš, U ir potenciālā starpība starp vadiem. Vēl viena izteiksme ļauj izteikt kondensatora kapacitāti ar plākšņu laukumu, attālumu starp tām:
kondensatora elektriskā kapacitāte palielinās, palielinoties laukumam, samazinoties spraugai. ε ir vielas caurlaidība starp plāksnēm, ε(0) ir elektriskā konstante, kas vienāda ar 8,85 pF/m.
Šo iemeslu dēļ oksīda tipam ir vislielākā elektriskā jauda. Vāki atrodas no gala līdz galam.
No vēstures
Progresa dzinējspēks
Lielāko daļu lielo izgudrotāju tā vai citādi aizrāva dabaszinātņu vēsture. Tesla sāka interesēties par elektrību, kad ieraudzīja dzirksteles no parasta kaķa kažokādas. Bija laiki, kad ne visiem bija izglītība. Georgam Omam bija nelaime piedzimt nabadzīgā ģimenē, kuru mīlēja viņa tēvs, viņam bija pa rokai matemātikas grāmatas, mentors. Uzdevums, kas 20. gados daudziem šķita nepārvaramas, tika atrisināts ar kvīti.
Pēc Otrā pasaules kara valstis sasniedza neticamu attīstību. Krievija, diemžēl, nav starp tiem. Neapšaubāmi panākumi tiek gūti tur, kur iepriekš mācīti prāti lika pamatus. Paskatieties uz lielvaru IKP:
- Pirmo vietu ieņēma ASV. Savvaļas zeme ar apskaužamu noturību kalpoja par patvērumu zinātniekiem. Rūpnieki pastāvīgi domāja par to, kā nopelnīt naudu. Edisons ir slavens, sakāvis Nikola Tesla, mazliet agrāk pievīlis lielvārdietis. Lielākā daļa mājsaimniecības ierīces patentēts, izgudroja ASV. Mikseri, blenderi, kafijas automāti. Kerola Pollaka izņēma kondensatora patentu ASV.
- Ķīna ieņem godpilno otro vietu. Analītiķi prognozē lielu lielvaras nākotni. Citiem nepatīk Ķīna, kas pastāvīgi kopē citu cilvēku aprīkojumu. Josifs Staļins nodarbojās ar automašīnu ražošanu PSRS, izvairoties maksāt santīmus par ārvalstu firmu patentiem. Kondensatoru ražošanā Ķīna noteikti ir panākusi labāko trijnieku.
- Trešo vietu ieņem Japāna, likme tika veikta uz Big Push politiku. Pirms Otrā pasaules kara feodālā vara, pēc tam četrdesmit piecus gadus Valsts austoša saule konsekventi iesaistās inovācijās zināšanu ietilpīgās nozarēs. Izgudrojumi nāca no salām, starpetniskās komunikācijas trūkuma dēļ viņiem ir liegta pienācīgā pasaules slava.
- Ceturto, piekto, sesto vietu ieņem Vācija, Lielbritānija, Francija. Varas, kas pagātnē pastāvīgi strīdējās, būtu pārņēmušas zinātnisko aprindu veidu, nepārtraukti apmainoties ar pieredzi un idejām. Tika veikti ļoti gari ceļojumi (atceroties Deiviju un Faradeju). Sākt elektrolītiskie kondensatori nosaka Vācija, čempionātu apstrīd Nīderlande (18. vieta).
Secinājums liecina par sevi: zinātniskais mantojums ir svarīgāks par mirkļa peļņu. Pietiek izdomāt jaunu kondensatoru, izdomāt tā izmantošanas veidus, izņemt patentu un nekavējoties sākt pelnīt. Dievs, svētī Ameriku, saka ASV iedzīvotāji ar neoficiālu himnu. Viņš stāvēja aiz muguras, darbojās kā vairogs, kā solīja Vecā Derība. Izgudrotāji pēc gādības gribas nesa peļņu.
Leidenas burka
Neraugoties uz baumām, pirmais Leidenas burkas izgudrotājs neapšaubāmi ir Ēvalds fon Kleists. Pirmajam kondensatoram ir maz līdzības ar to, kurā tika savīti dārzeņi. Uzlādes uzkrāšanās fenomens tika atklāts uz vīna pudeles piemēra. Fon Kleists nolaida elektrostatiskā ģeneratora vadu dzīvsudrabā, turot kondensatoru. Pēc pārtraukuma ar avotu izrādījās: izvirzītais gals sitas ar strāvu. Daudz spēcīgāks par elektrostatisko iekārtu. Ietekme tika novērtēta nervu sistēma dabaszinātnieks.
Tika izdarīts pareizs secinājums: lādiņu var uzglabāt ar elektrisko jaudu, mehānisms palika noslēpums. Tam vajadzēja būt stiklam (Bendžamins Franklins). Uzkrāj lādiņu. Patiesībā vads ar dzīvsudrabu kalpoja kā viena izveidotā kondensatora plāksne. Nebija instrumentu, lai novērtētu ierīces elektrisko jaudu. 18. gadsimta vidū bija elektroskops, varētu teikt: ir lādiņš, izdariet pieņēmumu par zīmi (fons Geriks atklāja: elektrificēta bumba, ko pievelk cilvēka deguns, pēc saskares sāk atgrūst) .
Izrādās, alkohols vada elektrību. Iebāzis korķī dzelzs naglu un aiztaisījis to, fon Kleists izbaudīja uzkrātās strāvas triecienus no kondensatora elektriskās kapacitātes. Pamazām dizains sāka līdzināties pašreizējam. Termometra kolbā tika nolaista stieple ar svina lodi galā. Tvertne bija piepildīta ar ūdeni. Trūka svarīgas detaļas - otrā odere. Elektrību varēja glabāt vairākas stundas, demonstrācijās izraisīt vieglus zibšņus, tas bija ļoti iespaidīgi.
Pilnīgi nekas nebija zināms par elektrisko strāvu, kas varētu palīdzēt pārbaudīt lādiņa klātbūtni ar saudzīgākām metodēm. Fon Kleists pieskārās kontaktam ar pirkstu, kad viņam apnika to izturēt, viņš ar roku paņēma zelta plāksnes gabalu. Aprakstītie notikumi beidzas 1745. gada oktobrī, mēnesi vēlāk fon Kleists ziņo par saviem sasniegumiem diviem citiem zinātniekiem:
- Uz Berlīni, doktors Līberkuns.
- Hallē doktors Krīgers.
Apliecinot citiem darba dzīvotspēju, fon Kleists piespieda viņu “skūpstīties” ar savu kondensatoru, apgalvojot, ka rets mazohists vēlas turpināt ballīti. No dzirnaviņas pārmērīgās degsmes dažkārt saplīsa kolbas. Kondensatoru karaspēks cieta zaudējumus, Bendžamins Franklins radīja terminu akumulators. Tik spēcīgs bija elektrostatiskā ģeneratora uzkrātā lādiņa trieciens! Fon Kleists dažkārt slepus prātoja, vai kondensators netiek turēts ar roku, nav izlādes: nebija koncepcijas elektriskā ķēde. Objektus atteicās elektrificēt kontakta ceļā, fon Kleists nolēma: cilvēka ķermenis noteikti ir saistīts ar kondensatora darbību.
Mušenbruks
Jāatgādina: raganu medību likums nesen tika atcelts, Bendžamins Franklins varēja viegli nomedīt zibeni ar pūķi, kāds Pīters van Mušenbruks pārņēma vācu zinātnieka stafeti. Vēstures avoti vēsta: zinātnieks izgudroja Leidenas burku (kondensatoru) pilnīgi neatkarīgi no fon Kleista. Acīmredzot doma piepildīja ēteri, cilvēks vienkārši paņēma, kā citi saaukstē. Rezultāts bija iespaidīgāks nekā atveseļošanās.
Leidenes universitātē fon Kleista eksperimenti joprojām ir apklusināti. Laurus atvēl Musšenbrukam, kondensatora atklāšanas datums no dokumentētās 1746. gada janvāra demonstrācijas tiek pārcelts uz noslēpumaino dienu 1745. Izgudrojuma goda nodošana. Var pieņemt: Mušenbruks bija noslēpumaini kluss kā zivs ...
Zinātnieks Pīters van Mušenbruks
1746. gada sākumā tika paziņots Renē Antuānam Reaumuram. Nevar teikt, ka zinātnieks ieņēma ievērojamu vietu, taču 40 gadus viņš ar savu klātbūtni apgaismoja apļus, varēja novērtēt kondensatora izgudrojuma nozīmi. Vissvarīgākais ir tas, ka Reamurs personīgi pazina priesteri, Zinātņu akadēmijas (Francija) biedru Žanu Antuānu Nolē, lielu entuziastu, jautru biedru. Tiek pieņemts, ka pēdējie gribēja izmērīt elektriskās strāvas ātrumu uz mūkiem, vadoties pēc Leidena burkas. Plāns izgāzās: 700 cilvēku vienlaikus kliedza. Viņi uzreiz ticēja zinātnei, kondensatora elektriskās kapacitātes esamībai. 180 karalisko musketieri nevarēja atbildēt ar dzelžainu izturību, jo tika pakļauti nāvessodam - uzskatīja Luijs XV. Personāls izlemj visu – atšķirībā no fon Kleista van Mušenbruks Nolle uzreiz atrada atzinību, kondensators ieguva slavu.
Tomēr! Van Mušenbrukam paveicās vairāk nekā viņa priekšgājējam. Daudzi iebilst, ka pirmo elektriskās strāvas triecienu janvāra demonstrācijā saņēmis students, jau pats jautājuma uzdošana liecina: zinātnieks zināja kondensatora elektriskās jaudas izlādes sekas, viltīgi smaidot, novēroja studentus. Citi avoti saka: atklājums tika veikts agrāk. Laboratorijā Mušenbruks mēģināja dabūt dzirksteles ar ieroča stobra palīdzību: acīmredzot viņš ātri izdomāja, kā rīkoties ar statiskā elektriskā ģeneratora stikla lodi, lai paliktu dzīvs. Nejauši izrādījās, uz galda gulēja ar ūdeni pildīta burka, pie mucas nez kāpēc bija piesieta vara stieple, kas nolaista traukā.
Nez kāpēc dzirksteles nebija, Mušenbruks domādams, ar vienu roku darbināja galdu, pieskaroties kanniņai, ar otru paņēma stobru, tādējādi saīsinot kondensatora elektriskās kapacitātes izlādes ķēdi. Es uzreiz sapratu patieso mērķi - ne velti saka: nepielādēts ierocis izšauj reizi mūžā. Bija jākļūst par burvi vai faķīru! Tas nav joks radīt ar parastu medību bisi. Atsitiens bija ļoti spēcīgs, šķita, ka būtu iespēris zibens. Zinātnieks nonāca pie atklājuma. Izdevās atklāt vienu lietu: ķēde viegli noslēdzās caur metāla galda virsmu. Joprojām nevarēja izskaidrot parādību.
Jāskatās, vai lekcijā-demonstrācijā bija ierocis, bet viens mednieks noteikti bija klāt!
Leyden burkas dizains
Leidenas burka sāka līdzināties līkločiem. Viņi nomainīja vīna pudeli. Uz augšu bija cieši pieskrūvēts metāla vāciņš, kas bija iekļauts elektrodā. Bankas sāka kombinēt ar baterijām (parādītas attēlā), ievietot kastē. Mušenbruks pamanīja, ka bez uzraudzības ierīce ātri zaudē uzlādi.
Leidenes Markoni bankas
Leiden burkas tika izmantotas tehnikā vienkārša iemesla dēļ. Viņi deva spēcīgu signālu, ļaujot telegrāfam darboties. Ierīci varēja uzlādēt manuāli, laba alternatīva. Definīcija šķitīs dīvaina, agrāk kuģi bija aprīkoti ar telegrāfa sakaru ierīcēm. Jūrnieki izvairās no jokiem. Šajā attēlā redzami Marconi firmas produkti, aprīkojums atradās uz nogrimušā Titānika. Vakarā vienam no diviem radistiem nepaveicās, devās apakšā.
Pēc Leidenas burkas
Ierīces ar lieliem panākumiem ir izmantotas vairāk nekā simt piecdesmit gadus. Ar Leidenas burkas palīdzību tika uzbūvēta pirmā svārstību ķēde. Tā kā visur tika izmantota līdzstrāva, nebija vajadzības izgudrot. Viņi bija apmierināti ar galvaniskajām šūnām, Leidenes bankām. Vēlāk parādījās baterijas, sava veida elektroķīmiskās strāvas avots.
Smieklīgi, nopietnos priekšnoteikumus pirmo kondensatoru parādīšanai to pašreizējā formā atkal radīja Nikola Tesla. Par serbu ir daudz rakstīts, nav iespējams sakārtot pēc būtības. Zinātnieks sāka izmantot oscilācijas shēmas, lai modelētu ierīces. Slavenais Wondercliff Tower ir iespaidīga izmēra rezonējoša elektriskā ķēde.
19. gadsimta beigās sāka parādīties dažāda veida kondensatori.
Angļu ķīmiķis, fiziķis un zinātnes vēsturnieks Džozefs Prīstlijs Leidenas pieredzi nosauca par visievērojamāko atklājumu elektrības jomā. Šī pieredze, kas vainagojās pirmā kondensatora izgudrošanā, bija 18. gadsimta zinātniska sensācija: visus apbūra gara zilgana dzirkstele un pārsteidza "elektriskais trieciens", kad Leidenas burka tika izlādēta cauri eksperimentētāja ķermenim; Zinātāji novērtēja Leyden burkas spēju uzkrāt lielu lādiņu un ilgstoši uzglabāt to.
Muzejs-īpašums "Arhangeļskoje" netālu no Maskavas atrodas mākslinieka Čārlza-Amedeja Van Loo glezna "Elektriskā pieredze" (1777). Kas patiesībā ir mākslinieka tik autentiski attēlotā pieredze?
Pirms "voltaic kolonnas" izgudrošanas (1799) par laboratorijas elektrības avotiem kalpoja tikai mašīnas, kuru pamatā bija elektrifikācija ar berzi. Attēlā ir attēlota šāda mašīna - stikla lodīte, kas, griežot, berzē pret paliktni un rada lādiņu (iepriekš bumbiņa tika vienkārši berzēta pret asistenta rokām). Meitene, kas attēlota attēla centrā, stāv uz izolējoša statīva. Makšķere, ko meitene tur kreisajā rokā, gandrīz pieskaras griežamajai bumbiņai. Starp lodi un stieni ir redzamas dzirksteles. Cilvēka ķermenis kopumā ir labs vadītājs, tātad otrs stienis, ko meitene tur labā roka, arī tiek iekasēta maksa.
Galvenais eksperimenta dalībnieks ir nabaga nēģeris. Labajā rokā viņš tur ūdens trauku, kurā iegremdēts tikko pieminētais stienis. Trauks ir Leidenas burka sākotnējā formā (1745). Attēlā redzamajā Leidenes burkā stikls ir dielektriķis, ūdens ir iekšējais elektrods, un eksperimentētāja plauksta ir ārējais elektrods. Attēlā redzams kondensatora uzlādes brīdis. Paies mirklis, nēģeris pietuvinās brīvo roku stieņam, starp stieni un roku izlēks dzirkstele - un kondensators izlādēsies caur nēģeri, kurš piedzīvos elektrošoku.
Vienu no pirmajiem Leidenas burkas pētījumiem veica amerikāņu zinātnieks, pedagogs un politiķis Bendžamins Franklins, kurš jo īpaši konstatēja, ka Leidenes burkā vienlaikus uzkrājas vienāda lieluma un pretējās zīmes lādiņi.
Frenklins prātoja, kur patiesībā Leidenas burkā "sēž" lādiņi. Lai atbildētu uz šo jautājumu, Franklins veica šādu eksperimentu. Viņš uzlādēja Leidenas burku, pēc tam noņēma no tās stieni un ielēja "elektrificēto" ūdeni citā traukā. Leidenas eksperiments ar šo trauku neizdevās, bet gan, ielejot jauns ūdens pirmajā Leidenas burkā Franklins to izlādēja caur ķermeni un piedzīvoja gandrīz tāda paša spēka elektrošoku, it kā nebūtu ielējis "elektrificētu" ūdeni. Franklins secināja, ka lādiņi "sēž" glāzē, nevis ūdenī, kā viņš sākotnēji domāja.
Šo pieredzi apraksta daudzi zinātnes vēsturnieki, kas vienlaikus tieši vai netieši apstiprina Franklina secinājuma pamatotību. Diemžēl Addenbrook (1922) pētījums, kas parādīja Franklina secinājuma maldīgumu, palika gandrīz nepamanīts.
Addenbrook izgatavoja saliekamu kondensatoru, kas sastāv no trim cilindriem: viena stikla un diviem metāla, cieši pieguļot stiklam attiecīgi no iekšpuses un ārpuses. Pētnieks uzlādēja šādu kondensatoru, pēc tam uzmanīgi to demontēja un nogādāja metāla cilindrus savā starpā. Ja baloni bija uzlādēti, tad, protams, tiem vajadzēja būt izlādētiem. Addenbrooke atkal samontēja kondensatoru. Tāpat kā Franklina eksperimentā, kondensators izrādījās gandrīz tikpat uzlādēts kā sākotnēji. Taču Adenbruks lēni apstiprināja Franklina secinājumu. Viņš veica līdzīgu eksperimentu ar parafīna cilindru, nevis stikla, un šajā gadījumā rezultāts bija pretējs Franklinam: atjaunotais kondensators bija neuzlādēts, un lādiņi, kā izrādījās, "uzsēdās" uz metāla cilindriem-plāksnēm. (protams, līdz tie pieskārās).
Adenbruks secināja, ka "Franklina efekts" ir saistīts ar ūdens plēvi, kas normālos apstākļos vienmēr ir pārklāta ar stiklu. Fakts ir tāds, ka līdzsvara stāvoklī esošie lādiņi atrodas uz vadītāja virsmas, kuras lomu vienkārši spēlē ūdens plēve. Kad vadītājs tiek noņemts (piemēram, notecinot ūdeni), gandrīz visi vadītāja lādiņi paliek uz šīs plēves. Ja stiklu rūpīgi izžāvē un eksperimentu veic sausā atmosfērā, tad "Franklina efekts" netiek novērots.
Protams, Franklina eksperimentā uz stikla vienmēr notiek jonu "plūsma", taču šis efekts ir nenozīmīgs. Arī elektreta efekts šajā gadījumā ir nenozīmīgs. Jāņem vērā, ka ūdens plēve uz Leidenas trauka malas neaizkavē tā uzlādi jonu zemās mobilitātes dēļ (kondensatora izlāde virs plēves notiek daudz lēnāk nekā tā uzlāde).
Fizikā ir daudz skolas problēmu, kas attiecas uz domu eksperimentiem ar kondensatoru dielektriķu noņemšanu un nomaiņu. Šajā gadījumā klusējot tiek norādīts, ka nav "Franklina efekta", t.i., tiek uzlādētas tikai kondensatora plāksnes. Kā redzat, patiesībā situācija ir sarežģītāka.
Leyden burku ražošanai var ņemt jebkuras stikla burkas no konservētiem augļiem, pudeles ar platu muti vai vienkārši tējas glāzes. Kondensatora - Leyden burkas ietilpība ir atkarīga no tā tilpuma. Tāpēc, lai uzkrātu vairāk elektrības, ir jāizgatavo vairāk no Leidenas burkas. Tam vispiemērotākās būs stikla konservu burkas ar tilpumu 0,5 vai 1 litrs. Mums jāņem četras identiskas kārbas.
Visas skārdenes jāpārlīmē ar skārda foliju, 3/4 no to augstuma, ko izmanto tējas, šokolādes un citu produktu iesaiņošanai. Bankas ir pārlīmētas arī no iekšpuses. Burkas dibenu no abām pusēm nepieciešams noslēgt ar staniolu. Tajā pašā laikā ir jānodrošina, lai uz rāmja nebūtu kroku un pārrāvumu. Ja kaut kur ir mazi caurumi, tie ir noslēgti ar rāmja apļiem. Rāmi var līmēt ar biroja līmi. Jūs varat iztikt bez burkas iekšējās ielīmēšanas, bet vienkārši ielejiet burkā nedaudz smalki sagrieztas folijas un nolaidiet tajā stieples uztvērēju.
Leyden burkas uztvērēju var izgatavot dažādos veidos. Uztvērējs ir metāla stienis ar lodi vai cilpu galā, kas kalpo, lai savienotu kārbas iekšējo oderi ar džigu. elektriskā mašīna. Jūs varat to nostiprināt krastā, izmantojot platu gredzenu, kas izgatavots stieņa pretējā galā. Šim gredzenam ir cieši jāiekļaujas burkā līdz pašai apakšai. Varat arī pagriezt spirāli gar kārbas iekšējo diametru. Ja burciņai izmanto pudeli ar platu muti, tad stienīti fiksē korķī, kas aizver pudeli. Stienim jāsasniedz kannas apakšdaļa un stingri jāpiespiež rāmis. Lai nesaskrāpētu un neizlauztos cauri skārdenes iekšējai oderei, stieņa galā jāizveido arī neliels riņķis, kas var iziet cauri pudeles kakliņam. Ja pudeles kakliņš neļauj pārlīmēt tās iekšpusi, tad skārdenes iekšējo oderi nomainīs tajā ieliets ūdens ar nedaudz sāls. Ūdens līmenim jāatbilst ārējās oderes līmenim. Jūs varat ieliet frakcijas pudelē līdz tādam pašam līmenim.
Leiden kannas akumulatoru ir viegli izgatavot. Visi kannu uztvērēji ir savstarpēji savienoti kaili vara stieple, un bankas ir uzstādītas uz dēļa, kas pārlīmēta ar rāmi. Šāds akumulators uzkrās četras reizes vairāk elektroenerģijas nekā viena banka. Leyden burku izgatavošana un to baterija ir parādīta attēlā. 5a un b.
Rīsi. 5. Leidenes burkas un to apvienošana baterijās.
a - Leyden kannas, b - Leiden skārdeņu akumulators, c - dzirksteles sprauga.