Электростатическая индукция и электрофор в опытах XVIII в.

Весьма любопытен следующий опыт Эпинуса (см. рисунок): «Положим на стеклянные подставки CD и EF металлический прут АВ, имеющий в длину приблизительно 1 фут, и на один из его концов положим какой-нибудь металлический брусок GL, имеющий в длину приблизительно 1 ½  дюйма, с крючком М посередине, к которому привязана хорошо высушенная шелковая нить НМ. Затем возьмем стеклянный электризационный цилиндр IK и, после того как он будет наэлектризован трением, поднесем его примерно на расстояние 1 дюйм к концу прута А, и пусть он остается неподвижным в таком положении.

опыт Эпинуса

Затем поднимем в воздух, с помощью шелковой нити ИМ, кусок металла GL и положим его на какую-нибудь стеклянную подставку N0. Если подвергнуть исследованию тело GL, то оно окажется электрическим, и притом отрицательно электрическим. Для второго опыта пусть все останется таким же, как было описано; стеклянную трубку IK снова поднесем к концу Л, но тело GL положим на другой конец прута В; если все останется как в предыдущем опыте, то тело gl (то же, что GL), будучи положено на подставку N0, опять станет электрическим, но будет уже обладать электричеством, противоположным тому, что прежде, т. е. положительным» [13, с. 133—134]. Поставив GL на В, коснувшись В проводником и убрав затем GL на N0, Эпинус получил примерно нулевой заряд GL.
Все эти опыты способствовали не только утверждению теории Франклина, но и изобретению электрофора—электростатического генератора, основанного на явлении индукции.
Созданию электрофора предшествовал также опыт Джован-Франческо Чиньи (1734—1790). Итальянский физик подносил снабженную изолирующей ручкой металлическую пластину к наэлектризованной шелковой ленте, при этом лента прилипала к пластине, а из пластины можно было извлечь пальцем искру. Отделив ленту от пластины, можно было убедиться, что лента осталась заряженной, как и прежде, а пластина оказалась заряженной с противоположным знаком. Из пластины можно было снова извлечь искру и повторить опыт много раз. На основании этого опыта Чинья отстаивал свой приоритет на электрофор [14, с. 181], хотя изобретение прибора в завершенном виде, датируемое 1775 г., принадлежит Алессандро Вольте (1745—1827).
Полное итальянское название прибора — elettroforo perpetuo, т. е. «вечный электроноситель». В электрофоре заряд, получаемый потиранием диэлектрической пластины, не расходуется как таковой. Он служит только для разделения зарядов (вследствие электростатической индукции) в находящейся над ней металлической пластине. Коснувшись металлической пластины, мы отводим заряд из ее верхнего приповерхностного слоя в землю, в результате чего пластина оказывается заряженной. (При больших размерах электрофора отводить заряд в землю через свое тело не безопасно, и в этом случае следует предусмотреть специальный разрядник.) Металлическую пластину кладут обратно; и описанную процедуру можно повторять многократно, каждый раз получая на пластине почти неизменный заряд.
Летом 1776 г. электрофор небольших размеров был привезен из Вены в Петербург [15]. Изучив его, механик Петербургской Академии наук И. П. Кулибин (1735—1818) по приказу императрицы Екатерины 11 в том же году изготовил «царь-электрофор», описанный в трудах академии за 1777 г. [16]. Кулибинский электрофор, как отмечается в трудах академии, был самым крупным в мире. Он состоял из двух металлических пластин в виде овалов или прямоугольников с закругленными углами. Нижняя пластина имела размеры 2,7X1,4 м. На ее заливку (для получения диэлектрика) пошло 74 кг смолы и 33 кг сургуча. Верхняя пластина, подвешенная на шелковых веревках, поднималась и опускалась посредством системы блоков. Электрофор был установлен во дворце императрицы в Царском Селе (ныне г. Пушкин). Императрица и придворные любовались огромными искрами при разряде электрофора. Впоследствии прибор был перевезен в физический кабинет при Академии наук, где находился до начала XIX в. (дальнейшая судьба неизвестна).
Изобретение электрофора не только расширило экспериментальные возможности исследователей, но и послужило толчком к созданию новых электростатических генераторов, в том числе не утратившего значения и в настоящее время генератора Ван-де-Граафа, развивающего напряжение до 20 МВ (проект — до 30 МВ).
Итак, опыты, основанные на электростатической индукции:
способствовали кристаллизации понятий «проводник» и «непроводник»;
способствовали утверждению понятия двух видов электрического заряда (« + » и «—»);
позволили извлекать искры из проводников, включая тело человека;
стимулировали зарождение электромедицины;
дали способ зарядки проводника, находящегося в электростатическом поле, путем отвода в землю разделенного заряда одного знака;
привели к изобретению электрофора.

Список литературы

1. Фарадей М. Экспериментальные исследования по электричеству.— Т. 1 / Пер. с англ. Е. А. Чернышевой и Я. Р. Шмидт-Чернышевой; комм, и ред. Т. П. Кравца.— Л.: Изд-во АН СССР, 1947,— 848 с.
2. Guericke О. v. Experimenta Nova (ut vocantur) Magdeburgica de Vacuo Spatio.— Amsterdam: Jansson, 1672.— 244 p.
3. Gray S. A letter (...) containing several experiments concerning electricity // Phil. Trans. — 1731 & 1732.— Vol. 37.— P. 18—44.
4. Du Fay Ch.-F. de C. Quatrieme memoire sur l’electricite // Memoires de l’Acad. (...) Paris.— 1733.— P. 457—476.
5. Du Fay Ch.-F. de C. A letter. (...) concerning electricity. Translated from the French (...) // Phil. Trans.— 1733 & 1734,—Vol. 38,—P. 258—266.
6. Gray S. Experiments and observations upon the light that is produced by communicating electrical attraction to animal or inanimate bodies (. ..) // Phil. Trans.— 1735&1736.— Vol. 39,— P. 16—24.
7. Gralath D. Geschichte der Electricitat // Versuche und Abhandlungen der Naturforschenden Gesellschaft in Danzig.— 1747,— 1. Theil.— S. 175—304.
8. Kratzenstein C. G. Abhandlung von dem Nutzen der Electricitat in der Arzneywissenschaft.— 2. Aufl.— Halle: Hemmerde, 1745.— 26 S.
9. Snorrason E. C. G. Kratzenstein professor physices experimentalis Petropol. et Havn. and his Studies on Electricity during the 18th Century.— Odense University Press, 1974.— (Acta Historica Scientiarum Naturalium et Medicina-lium, edidit Bibliotheca Universitatis Hauniensis.— Vol. 29).—206 pp.
10. Kriiger J. G. Zuschrift an seine Zuhorer worinnen er ihnen seine Gedanken von der Electricitat mitteilt.— Halle: Hemmerde, 1744.— 32 S.
11. Франклин В. Опыты и наблюдения над электричеством / Пер. с англ. В. А. Алексеева; ред., ст. и комм. Б. С. Сотина,— М.: Изд-во АН СССР, 1956,— 272 с.
12. Symmer R. New experiments and observations concerning electricity. Paper IV. Part I. Of two distinct powers in electricity // Phil. Trans.— 1759.— Vol. 60.— Pt. I.— P. 371—380.
13. Эпинус Ф. У. T. Теория электричества и магнетизма / Ред. и прим. Я. Г. Дорфмана.— Л.: Изд-во АН СССР, 1951,— 564 с.
14. Льоцци М. История физики / Пер. с итал. Э. Л. Бурштейна.— М.: Мир., 1970.— 464 с.
15. Ченакал В. Л. Электрические машины в России XVIII в. // Тр. Ин-та истории естествознания и техники.— 1961,— Т. 43,— С. 50—111.
16. Electrophore perpetuel // Acta Academiae Scientiarum Imperialis Petropolitanae.— 1777.— Pars. 1.— P. 70—71.

Автор: Крыжановский Л. Н.
Источник: Журнал Электричество 1992, №4 стр. 60-62
Страница 3 из 3«««123
Опубликовано: 4 Апреля, 2015  20:45 Просмотров: 2976 Печать
Поделиться
Значки
Быстрый выбор издания
Поиск по сайту
Поиск по оглавлениям журналов