Чтение онлайн

В сороковых годах 18 века русский физик Г. Рихман начал исследования электричества. В 1745 году он создал первый электрический измерительный прибор, снабдив шкалой электроскоп. Главной частью его прибора была тонкая льняная нить, прикрепленная верхним концом к металлической пластине. Под влиянием электрического заряда нить отклонялась от этой пластины. Наблюдая ее отклонение при помощи шкалы можно было судить о величине электрического заряда, сообщенного прибору. Существовавшие до того электроскопы, снабженные двумя тонкими и легкими металлическими полосками, скрепленными своими верхними концами, не имели шкалы и позволяли лишь судить о присутствии электрического заряда.

Во время лабораторных опытов с электризацией предметов, Рихман открыл электрическую индукцию — бесконтактное наведение электрического заряда при приближении к незаряженному предмету другого предмета, несущего электрический заряд. Не ограничиваясь лабораторными опытами, Рихман начал исследовать атмосферное электричество.

Он передавал по проволоке в свою лабораторию электрические заряды, возникавшие при прохождении грозовых облаков над железным стержнем, укрепленным снаружи.

Однажды его установка была поражена прямым разрядом молнии. Это случилось шестого июля 1753 года. Рихман погиб.

Смертельный эксперимент Рихмана вошел в историю науки, но его прибор — электроскоп — на долгое время был предан забвению.

Незадолго до того, в 1746 году к аналогичным опытам независимо приступил американский ученый и общественный деятель Б. Франклин. В письмах к своему другу П. Коллинсону Франклин сообщал о проводимых им опытах с электричеством. В одном из писем он поведал о намерении установить на башне или колокольне железный шест с острием, чтобы наблюдать, можно ли извлечь из него искры при прохождении над ним грозовых облаков.

Коллинсон был членом Лондонского королевского общества и пытался опубликовать письма Франклина в трудах общества. Но письма были отвергнуты, как недостойные публикации, а весь проект назвали фантастическим.

Получив отказ, Коллинсон опубликовал письма Франклина за свой счет. Успех оказался огромным. Письма были переведены на французский язык. Поощряемые королем, три французских ученых Бюффон, Фалибар и Делор провели опыт, предложенный Франклином. 10 мая 1752 года безвестный солдат, поставленный для охраны шеста, заметил искру, возникшую во время прохождения грозового облака.

Многие ученые повторяли этот опыт.

Франклин запустил змей с железным острием и отметил перетекание электричества по влажной веревке. Потом он начал систематические наблюдения, установив над своим домом высокий железный шест. Он предложил применять такие шесты для защиты от молнии, соединяя шест при помощи проволоки с железным листом, закопанным в землю.

Через три года после того, как Королевское общество сочло письма Франклина недостойными публикации, оно наградило его медалью, а в 1756 году избрало своим членом.

К тому времени было сделано несколько попыток объяснения электрических явлений. Они так или иначе сводились к воззрениям, опирающимся на флюиды. Это были невесомые жидкости, каждой из которых приписывали особенности, характеризующие явления, подлежащие объяснению. Правдоподобие зависело от остроумия и эрудиции автора. По прежнему считалось, что существуют два флюида — стеклянный и смоляной. Порции одноименного флюида взаимно отталкиваются. Порции различных флюидов — притягиваются. Натирание извлекало их из тел. Они могли перетекать по проводникам.

Особняком стоят наблюдения Ф. Эпинуса, члена Петербургской академии наук. Он обнаружил странную способность кристаллов турмалина электризоваться без трения. При нагревании такого кристалла его концы заряжались противоположными электрическими флюидами. Это вызвало жаркую полемику, положившую начало учению о пироэлектричестве (от греческого «пир» — огонь).

Эпинус обнаружил также, что приближение наэлектризованной стеклянной палочки к концу изолированной бронзовой линейки вызывает появление на ее концах противоположных электрических зарядов. Причем на ее ближнем конце возникает заряд, противоположный заряду палочки. При удалении наэлектризованной палочки заряды на концах линейки исчезают.

До этого считалось, что поднесение заряженного тела к другому — незаряженному — приводит к перетеканию на последний электрического флюида (или электрической атмосферы), вызывая одновременную электризацию.

Эпинус показал, что этим дело не ограничивается. Процесс более сложен. Возможна электризация на расстоянии. Это было веским доводом в пользу гипотезы о существовании двух разноименных флюидов.

Эпинус пытался разработать математическую теорию электрических и магнитных явлений. Он исходил из представления о двух электрических и двух магнитных флюидах. Эпинус изложил свои результаты в 1759 году в трактате «Опыт теории электричества и магнетизма». Здесь он высказал мысль о том, что электрические и магнитные силы, подобно силам тяготения изменяются обратно пропорционально квадрату расстояния.

Новые силы Природы — электрические и магнитные — властно завоевывали умы исследователей, заставляя их ломать головы над решением увлекательнейшей проблемы.

Первого успеха на новом пути исследования электрических и магнитных явлений достиг француз Ш. О. Кулон. Он был военный инженер, увлекшийся физикой. Он перешел от наблюдений к измерениям. Есть некоторое сходство между ним и Ньютоном. Их главные достижения основаны на исследованиях, лежащих за пределами работ современников.

Для Ньютона такой, пролагающей новые пути, областью явилась математика, в которой он совершил величайший рывок. Он сделал своим основным исследовательским оружием эксперимент и математическую обработку результатов эксперимента. Таким путем он создал механику — науку о силах и вызываемых ими движениях.

Для Кулона основой послужили блестящие, но лежащие в стороне от общих интересов, исследования кручения упругих нитей. Он закончил их в 1784 году, установив, что сила, необходимая для закручивания нити, зависит не только от свойств ее материала. Упругая нить, писал он, может служить основой для точного измерения силы потому, что сила, требуемая для ее закручивания, пропорциональна углу закручивания и вполне определенно зависит от размеров нити. Сила закручивания пропорциональна четвертой степени диаметра нити и обратно пропорциональна ее длине. Кулон воспользовался полученным результатом для создания нового измерительного прибора. Прибор состоял из легкого коромысла, прикрепленного за середину к тонкой нити, и шкалы для измерения угла поворота коромысла.

Самым точным прибором для измерения силы в то время были весы, поэтому Кулон назвал свой новый прибор, основанный на изучении кручения нити — крутильными весами. Название сохранилось до наших дней и навсегда останется в науке, ибо крутильные весы становятся все чувствительнее и точнее, и не уступают в этом большинству приборов.

Кулон начал применять крутильные весы для измерения трения между твердыми телами и жидкостями и установил закон, связывающий величину трения с вязкостью жидкости и со скоростью движения тела в жидкости.