Чтение онлайн

Наиболее прогрессивные естествоиспытатели, изучив книгу Гильберта, попытались создать специальное устройство для натирания указанных в книге тел, чтобы получить ббльший эффект проявления «электрических сил». Первым, кому удалось создать такую «машину», был известный изобретатель воздушного насоса Магдебургский бургомистр Отто фон Герике (1602-1686). В 1650 г. он изготовил шар из серы «величиной с детскую голову», насадил его на железную ось, укрепленную на деревянном штативе (рис. 2.3). С помощью рукоятки шар мог вращаться и электризовался от ладоней рук или куска сукна, прижимаемого к шару рукою.

Рис. 2.3. Электростатическая машина Герике (рисунок из сочинений Герике, 1672 г.)

Герике установил, что легкие пушинки вначале притягиваются к шару, а затем отталкиваются от него, кроме того, он заметил слабое свечение шара в темноте. Эти опыты впервые были описаны в книге в 1672 г., но объяснения наблюдаемых явлений ни Герике, ни его современники долгое время дать не могли.

И еще одно загадочное явление – электрическая искра – впервые наблюдалась в 1672 г. известным немецким ученым Г.В. Лейбницем, производившем опыты с машиной Герике.

Постепенно естествоиспытатели усовершенствуют электростатическую машину. Уже в первой половине XVIII в. серный шар заменяют стеклянным (стекло более интенсивно электризовалось), но так как шары или цилиндры было сложнее изготовлять, а при нагревании они нередко взрывались, то их заменили стеклянными дисками, натиравшимися кожаными подушечками, прижимавшимися к дискам пружинками. Для усиления электризации подушечки позднее стали покрывать амальгамой.

В 1744 г. машина была дополнена важным элементом – кондуктором – металлической трубкой, вначале подвешиваемой на шелковых нитях, а позднее устанавливавшейся на изолирующих опорах. «Кондуктор» служил резервуаром для сбора электрических зарядов, возникавших при натирании стеклянных дисков. К 60-70 гг. XVIII в. электростатическая машина приобрела современные черты (рис. 2.4).

Некоторые изобретатели, стремясь получить наибольший эффект, строили машины огромных размеров: в Англии в 1849 г. была создана машина с диаметром диска 2 м 27 см, вращение которого осуществлялось паровой машиной. В Парижском музее хранится машина с диаметром диска 1 м 85 см.

Особый интерес к электростатическим машинам был вызван возможностью использования их для медицинских целей (конец XVIII – начало XIX в.).

Рис. 2.4. Электростатическая машина со стеклянным диском Рамздена, 1768 г.

Одним из пионеров в области электромедицины был известный ученый-энциклопедист Андрей Тимофеевич Болотов (1738-1833). В его книге (рис. 2.5) «Краткие и на опытности основанные замечания о электрицизме и о способности елект- рических махин к помоганию от разных болезней» (СПб, 1803) подробно описана созданная им электростатическая машина (рис. 2.6) и разнообразные оригинальные машины и инструменты – «простые и надежные», в том числе «комнатные» и «дорожные» с диаметром стеклянного шара 20 см. Эти машины были предназначены для лечения в «трудно доступных» частях человеческого тела, в частности, «ушных», «ртяных» и других болезней. Характерно, что Болотов предлагает лечить «простой народ», страдающий от болезней, но не имеющий возможность самостоятельно избавиться от заболеваний. Его «махина» использовалась, – как он писал, – «…не требуя починки более десяти тысяч раз»… и «… успех от сих действований так вожделен и удачен, что в течение двух лет… в состоянии была помочь более 1500 человекам не только от разных легких… болезней, но много раз от самых тяжких, долговременных и запущенных… даже самых редких… и таких болезней, которые всем другим употребляемым до того лекарствам и даже врачеванию искусных медиков противоборствовали».

Рис. 2.5. Титульный лист книги А. Болотова

Удивительно яркая и убедительная пропаганда, выражаясь современным языком, новейших методов лечения, которыми в наше время наполнены рекламы медицинских фирм.

Заслуживает внимания стремление упростить конструкцию машины и инструментов с тем, чтобы изготовление их было «… сопряжено с меньшими хлопотами и издержками», что позволяло бы их изготавливать «… при помощи столяра, кузнеца и слесаря» и иметь «по примеру моему у себя дома».

Андрей Тимофеевич Болотов предстает перед нами и как ученый-патриот, стремившийся распространять и пропагандировать новейшие достижения науки и использовать их в интересах народа.

Опыты с электростатическими машинами и успехи в области естествознания привели к открытию новых явлений. Особенно следует отметить труды члена Лондонского королевского общества С. Грея (1670-1736) и члена Парижской академии наук Ш.Ф. Дюфе (1698-1739). Грею в 1729 г. удалось установить, что тела можно подразделить на две группы: проводники (например, проволоки, металлические нити) и непроводники (шелковые нити, стеклянные подставки), а «электрическая способность стеклянной трубки притягивать легкие тела, может быть передана другим телам».

Рис. 2.6. Электростатическая машина А. Болотова

Дюфе впервые обнаружил (1733-1738) два рода электричества – «стеклянное» и «смоляное» – и установил, что разноименные заряды притягиваются, а одноименные – отталкиваются. Им был создан прототип электроскопа в виде двух подвешенных нитей, расходящихся при их электризации – этот прибор получил широчайшее практическое применение. Особенно важно было его утверждение «быстроты передачи электричества» по проводникам. На основе экспериментов и наблюдений делаются первые попытки разработки теории электрических явлений и познания особенностей атмосферного электричества.

Этот зимний день 1745 г. запомнился голландскому профессору из г. Лейдена Питеру Мюсхенбруку (1692-1761) на всю жизнь. Он оказался среди многих физиков, занимавшихся опытами с электростатической машиной. Важно было «накопить» получаемые от нее заряды. Зная, что стекло не проводит электричество, Мюсхенбрук наполнил стеклянную банку водой и опустил в нее конец медной проволоки, соединенной с кондуктором машины. Он правильно предположил, что заряды начнут накапливаться в банке.

Взяв стеклянную банку в правую руку, он попросил своего помощника вращать шар машины, и когда, по его мнению, в банке накопилось достаточное количество зарядов, Мюсхенбрук решил левой рукой отсоединить проволоку от кондуктора (рис. 3.1). Сам того не подозревая, он «пропустил» через себя накопленные заряды – ведь его руки стали внутренней и наружной обкладками банки. Естественно, профессор получил сильный удар, и ему показалось, что «пришел конец». В письме своему коллеге Реомюру в Париж в январе 1746 г. он писал, что этот «… новый и страшный опыт советую самим никак не повторять» и что он даже «ради Короны Франции» не согласится подвергнуться «столь ужасному сотрясению». Эффект электрического разряда был усилен еще и неожиданностью, с которой произошел.

Рис. 3.1. Опыт Мюс- хенбрука (со старинной гравюры)

Так была изобретена лейденская банка (по имени г. Лейдена), представлявшая собой простейший конденсатор, который после ряда усовершенствований стал одним из важнейших электротехнических устройств.

Письмо Мюсхенбрука произвело подлинную сенсацию, его опыт стали повторять не только физики, но и многие любители, интересующиеся новыми открытиями. Как это часто бывает, в том же 1745 г. независимо от Мюсхенбрука подобная банка была создана немецким физиком Э. Клейстом. В печати изобретение «банки» «приветствовалось, как великое открытие».