Открытие электрических явлений реферат
Обновлено: 05.07.2024
Про тело, которое при натирании притягивает к себе другие тела, стали говорить: оно наэлектризовано, или ему сообщен электрический заряд.
Позже ученые выяснили, что заряды бывают двух видов. Один вид назвали положительным (+), а другой — отрицательным (–). Опытным путем установили: заряды одинаковых знаков друг от друга отталкиваются, а заряды разных знаков притягиваются. Первую электрическую машину в 1650 г. построил немецкий ученый Отто Герике (рис. 3). Сначала он изготовил из серы большой шар. Натирая рукой шар, Герике наблюдал притяжение к нему легких предметов. Для большего удобства ученый установил шар на оси в особом станке. Вращая с помощью рукоятки шар и прижимая к нему ладонь, его можно было наэлектризовать. С помощью этой электрической машины Герике произвел много опытов. Наблюдая притяжение легких тел к наэлектризованному шару, он заметил, что пушинки и кусочки бумаги, коснувшись шара, отскакивали от него. Герике удалось даже заставить пушинку, коснувшуюся шара, плавать над наэлектризованным шаром в воздухе. Но объяснения этому явлению Герике не нашел.
В 1729 г. английский физик Стефан Грей открыл существование проводников и непроводников электричества. Испытывая различные тела природы, Грей установил, что электричество распространялось по металлическим проволокам, угольным стерженькам, пеньковой бечевке, но оно не передавалось по каучуку, воску, шелковым нитям, фарфору, которые могут служить изоляторами, предохраняющими от утечки электричества. К числу хороших проводников, как показали опыты Грея, принадлежат ткани тела человека и животных.
 |
| Рис. 4. Опыты с электрической машиной |
Первые приборы для обнаружения электричества и количественного изучения электрических явлений появились в XVIII веке. Эти приборы назвали электроскопами (от сочетания слов: электричество и смотреть). Один из первых электроскопов в 1745 г. построил академик Петербургской Академии наук Георг Вильгельм Рихман. Электроскоп Рихмана состоял из железной линейки, против ребра которой была подвешена льняная нить, внизу имелась шкала. Когда линейка была наэлектризована, нить отталкивалась. С помощью этого прибора Рихман проделал много опытов.
- Для учеников 1-11 классов и дошкольников
- Бесплатные сертификаты учителям и участникам
Описание презентации по отдельным слайдам:
Кто открыл электричество? Исследования и открытия. Начало изучения электрических явлений. 8 класс Учитель физики Катанаева И.Ф. МОУ СОШ №1 ЗАТО п. Горный 27.02.2017год
VI в. до н. э. Философ Фалес из Милеты Считается, что это свойство янтаря первым обнаружил древнегреческий философ Фалес Милетский (624-547 п. до н. э.). Он обратил внимание на то, что янтарное веретено, на котором пряла шерсть его дочь, притягивает клочки шерсти. Позже ученые, натирая янтарь шерстью в темной комнате, увидели голубоватые искры-микромолнии Зевса и Перкунаса. Так было открыто электричество, названное по греческому имени янтаря - электрону.
. Сточные воды постепенно вымывали окаменевшую смолу из лесной почвы и сносили её в устье древней реки, которое располагалось на территории современной Калининградской области. Здесь смола и отлагалась, а всё остальное сделало время. Таким образом, в процессе эволюции растительного покрова планеты, и появился янтарь - окаменевшая смола древних хвойных деревьев.
Начать историю науки об электрических явлениях с исследований Вильяма Гильберта Уильям Гильберт - английский физик и врач. Родился 24 мая 1544 года. Уильям Гильберт являлся придворным врачом Елизаветы I и Якова I. Кроме того Уильям Гильберт является автором первых теорий электричества и магнетизма, ввел термин "электрический".
Родоначальник науки об электричестве Отто фон Герике (1602 — 1686) — известный немецкий физик, инженер, философ, изобретатель, построивший первую электростатическую машину, организатор Магдебургского эксперимента. Прославился своими опытами по исследованию электричества и свойств атмосферного воздуха.
Дипломатические дела нисколько не отвлекали Герике и от великих экспериментов, которые он проводил в области естественных наук. Особенно его интересовали физика, прикладная математика, механика и фортификация. Много сил Отто фон Герике отдал изучению "пустого пространства". В поисках основательных доказательств утверждения Аристотеля о том, что "природа не терпит пустоты" в 1650 году молодой инженер создал вакуумную откачку. Новое изобретение послужило толчком для изучения свойств вакуума и роли воздуха в процессе горения. Итоги своих экспериментов, а также опыты с электрическими явлениями немецкий физик описал в научной работе "Новые, так называемые магдебургские опыты с пустым пространством".
Как состоялось открытие. Серьезный научный эксперимент хаотичен, как война. е Хочется напомнить историю одного открытия, которое произошло почти три столетия тому назад, считающееся сейчас вполне естественным и само собой разумеющимся. Авторы его почти забыты, но значение его для физики ничуть не меньшее, чем плавание Колумба для географии. Речь пойдет о появлении электрических проводников, как непременном атрибуте электрической цепи и технической возможности передачи энергии на расстояние, совершивших революцию в промышленном развитии и обустройстве быта человека.
Главным в исследованиях Стивена Грея был факт разделения все тел на ЭЛЕКТРОПРОВОДНЫЕ и НЕЭЛЕКТРОПРОВОДНЫЕ. В 1738г. беженец из Франции гугенот Жан Дезагюлье, сначала физик, а потом капеллан принца Уэльского, предложил называть электропроводные тела просто ПРОВОДНИКАМИ, что и вошло в терминологию науки. Термины ИЗОЛЯТОР и ПОЛУПРОВОДНИК войдут в употребление позже. А вот человек в качестве измерительного прибора еще долго будет нести свою вахту. Так слуга Ричард у физика Г.Кавендиша(1731-1810) по величине электрического удара будет определять величину заряда конденсаторов, а физик А.Вольта(1745-1827) с помощью своего языка изобретет химический источник электричества
Исследователь изучивший взаимодействие наэлектризованных тел. Родился Шарль Франсуа Дюфе 14 сентября 1698 года в столице Франции – городе Париж. После окончания начальной школы он поначалу пошел по стопам отца – стал военным. Однако к 25 годам понял, что армия – это не его призвания и обратился к изучению естественных наук. Достаточно быстро став членом Французской Академии наук (в 1723 году), он полностью погрузился в изучение химии, физики и новой на то время науки об электричестве.
«Существует два рода электричества. Один род я называю стеклянным электричеством, а другой - смоляным. Первый род получается (трением) в стекле, в драгоценных камнях, в волосах, в шерсти и т.д., другой – в янтаре, смоле, шелке и т.д. Существенное различие этих двух родов электричества состоит в том, что каждый из них отталкивает электричество того же рода, но притягивает электричество другого рода
ВЕЛИКИЙ ФИЗИК И ГРАЖДАНИН АМЕРИКИ БЕНДЖАМИН ФРАНКЛИН Бенджамин, родившийся 17 января 1706 г., стал 15-ым ребенком в семье (после него родилось еще двое). Его отец, английский эмигрант, работал ремесленником, проживало семейство в Бостоне. Отцу хотелось дать Бенджамину образование, но средств оказалось достаточным лишь для двух лет обучения в школе. 12-летним подростком стал работать у брата в типографии подмастерьем, хотя уже с 10 лет помогал отцу в мастерской. Печатное дело на протяжении многих лет будет его главным занятием.
Работы Франклина по электричеству были им сделаны за короткий период времени, всего за 7 лет, с 1747 по 1753 г. Впервые он начал заниматься научной работой, когда ему уже был 41 год. К этому времени Франклин уже стал состоятельным человеком. Созданные им в Филадельфии, тогда еще небольшом городе, печатное дело, газета, знаменитый альманах и другие печатные издания пользовались большим успехом. Научной работой Франклин начал заниматься совершенно случайно В 1743 г. Франклин присутствовал на демонстрации физических опытов с электричеством неким А. Спенсером, гастролировавшим в то время по городам английских колоний в Америке. Опыты так заинтересовали Франклина, что он купил все приборы Спенсера и вместе со своими друзьями по Филадельфийскому философскому обществу приступил к исследованиям. Следует отметить, что до встречи со Спенсером Франклин ничего не знал об электричестве.
17 сентября 1753 года в письме Франклин подробно изложил теорию громоотвода. Он указал, что молния перестает действовать разрушительно, когда ее достаточно отводят, для этой цели он считает достаточным железные прутья диаметром в четверть дюйма. Для ликвидации взрывчатого разряда через громоотвод Франклин предлагает его заострять на конце, т. к. с металлического острия электричество стекает постепенно
Георг Вильгельм Рихман 11 июля (22 июля) 1711 — 26 июля (6 августа) 1753) — российский физик; действительный член Академии наук и художеств (адъюнкт с 1740, профессор физики с 1741). Основные работы по калориметрии и электричеству. Проводил опыты по теплообмену и испарению жидкостей в различных условиях. Предложил первую работающую модель электроскопа со шкалой. Соратник и друг М. В. Ломоносова.
Для того, чтобы провести эксперимент Стивена Грея (Stephen Gray) необходим был следующий "инвентарь": две тонкие доски, верёвка из шёлка, стеклянная трубка, проводящая электричество, и ребёнок, в идеале – сирота. Стеклянной трубкой натирали босые ноги бедного ребёнка, отчего, по словам очевидцев, его руки и лицо пылало огненными вспышками.
Статическое электричество в новостях электротехники
Немецкий физик Отто фон Герике и первый генератор статического электричества
Электрическая машина, применявшаяся еще в 1750 г. Вращающийся стеклянный шар G электризуется от прикосновения рук. Человек, стоящий на изолирующей скамеечке, дотрагивается до железного стержня NL, держа в руке миску с подогретым винным спиртом, который вспыхивает от искры, исходящей из руки дамы
Последовали многочисленные эксперименты с электричеством, основное значение которых состоит в том, что Хоксби ввел в употребление применяющуюся и поныне стеклянную палочку, электризуемую при натирании тканью. Тем самым опыты с электричеством стали общедоступными, дешевыми и весьма развлекательными.
Опыт Грея. Гравюра, 1754 г. Мужчина, стоящий справа, приближает наэлектризованную стеклянную трубку к руке дамы, сидящей на качелях, подвешенных на шелковых веревках, а мужчина слева прикасаетсяк другой руке дамы и извлекает из нее искру
Многие явления , связанные с электризацией тел, были открыты еще в XVII-XVIII в.в., но полное объяснение они получили только тогда , когда развилось учение об электрическом поле и было открыто строение атома. Но об этом чуть позже.
Чита В музее Эйнштейна экспонаты объясняют законы физики, геометрии, математики. Он был одной из площадок Гражданского форума-2016. Читинские школьники после информации о возможном закрытии музея запустили в Сети акцию по его сохранению. Идея флешмоба состояла в том, чтобы сходить в музей и поделиться фотографиями с экспонатами в группе в соцсетях, поддерживая тем самым его существование.
Открытие электрических явлений легенда приписывает мудрейшему из мыслителей древней Греции Фалесу, жившему более двух тысячелетий назад. Еще в те времена в окрестностях древнегреческого города Магнезия люди находили на берегу моря камешки, притягивавшие легкие железные предметы. По имени этого города их назвали Магнитами (оттуда пришло к нам слово магнит). Фалес же находил и другие, не менее таинственные камешки к тому же красивые и легкие. Эти привлекательные дары моря не притягивали, как магниты, железных предметов, но обладали не менее любопытным свойством: если их натирали шерстяной тряпочкой, то к ним прилипали пушинки, легкие кусочки дерева, травы. Такие камешки, выбрасываемые приливами и волнами морей, мы сейчас называем янтарем. Древние же греки янтарь называли электроном.
Отсюда и образовалось слово электричество.
Но ни Древние греки, ни другие мыслители и философы на протяжении многих столетий не могли объяснить это свойство янтаря и стекла. В XVII веке немецкому ученому Отто Герике удалось создать электрическую машину, извлекавшую из натираемого шара отлитого из серы, значительные искры, уколы которых могли быть даже болезненными. Однако разгадка тайн "электрической жидкости", как в то время называли это электрическое явление, не была тогда найдена. В середине XVII века в Голландии, в Лейденском университете, ученые под руководством Питера ван Мушенбрука нашли способ накопления электрических зарядов. Таким накопителем электричества была лейденская банка (по названию университета) – стеклянный сосуд, стенки которого снаружи и изнутри оклеены свинцовой фольгой (рис).
Лейденская банка, подключенная обкладками к электрической машине, могла накапливать и долго сохранять значительное количество электричества. Если ее обкладки соединяли отрезком толстой проволоки, то в месте замыкания проскакивала сильная искра, и накопленный электрический заряд мгновенно исчезал. Если же обкладки заряженного прибора соединяли тонкой проволокой, она быстро нагревалась, вспыхивала и плавилась, т.е. перегорала, как мы часто говорим сейчас. Вывод мог быть один: по проволоке течет электрический ток, источником которого является электрически заряженная лейденская банка. Сейчас подобные приборы мы называем электрическими конденсаторами (слово конденсатор означает сгуститель), а их не соединяющиеся между собой полоски фольги – обкладками конденсаторов.
Более совершенный, а главное почти непрерывный источник электрического тока изобрел в конце XVIII в. итальянский физик Александр Вольта. Между небольшими дисками из меди и цинка он помещал суконку, смоченную раствором кислоты.
Пока прокладка влажная, между дисками и раствором происходит химическая реакция, создающая в проводнике, соединяющем диски, слабый электрический ток. Соединяя пары дисков в батарею, можно было получать уже значительный электрический ток. Такие батареи называли вольтовыми столбами. Они-то и положили начало электротехнике.
Электричество – совокупность явлений, обусловленных существованием, движением и взаимодействием электрически зараженных тел или частиц, Взаимодействие электрических зарядов осуществляется с помощью электромагнитного поля ( в случае неподвижных электрических зарядов – электростатические поля). Движущиеся заряды (электрический ток) наряду с электрическим возбуждают и магнитное поле, т.е. порождают электромагнитное поле, посредством которого осуществляется электромагнитное взаимодействие(учение о магнетизме, т.о., является составной частью общего учения об электричестве). Электромагнитные явления описываются классической электродинамикой, в основе которой лежат уравнения Максвелла.
Законы классической теории электричества охватывают огромную совокупность электромагнитных процессов. Среди 4 типов взаимодействий ( электромагнитных, гравитационных, сильных и слабых), существовавших в природе, электромагнитные занимают первое место по широте и разнообразию проявлений. Это связано с тем, что все тела построены из электрически заряженных частиц противоположенных знаков, взаимодействие между которыми, с одной стороны, на много порядков интенсивнее гравитационных и слабых, а с другой – являются дальнодействующими в отличии от сильных взаимодействий, Строение атомных оболочек, сцепление атомов в молекулы (хим. Силы) и образование конденсированного вещества определяются электромагнитным взаимодействием.
Цель Реферата в том, чтобы показать , что человечество не мыслит своё существование на Земле без электричества.
Историческая справка . Простейшие электрические и магнитные явления известны ещё с глубокой древности. Были найдены минералы, притягивающие кусочки железа, а также обнаружено, что янтарь( от греческого электрон, отсюда термин электричества), потертый о шерсть, притягивает легкие предметы (электризация трением). Однако лишь в 1600 У. Гильберт впервые установил различия между электрическими и магнитными явлениями, Он открыл существование магнитных полюсов и неотделимость их друг от друга, а также установил, что земной шар – гигантский магнит.
В 17 – 1-й пол. 18 вв. проводились многочисленные опыты с наэлектризованными телами, были построены первые электростатические машины, основанные на электризации тернием, установлено существование электрических зарядов двух родов (Ш. Дюфе), обнаружена электропроводность металлов (англ. Ученый С. Грей). С изобретением первого конденсатора – лейденские банки (1745) – появилась возможность накапливать большие электрические заряды. В 1747-53 Б. Франклин изложил первую последовательную теорию электрических явлений, окончательно установил электрическую природу молнии и изобрел молниеотвод.
Во 2-й пол. 18 в. Началось количественное изучение электрических и магнитных явлений, Появились первые измерительные приборы – электроскопы различных конструкций, электрометры. Г. Кавендиш (1773) и Ш. Кулон (1785) экспериментально установили закон взаимодействия неподвижных точечных электрических зарядов ( работы Кавендиша были опубликованы лишь в 1879). Этот основой закон электростатики (Кулона закон) впервые позволил создать метод измерение электрических зарядов по силам взаимодействия между ними, Кулон установил также закон взаимодействия между полюсами длинных магнитов и ввёл понятие о магнитных зарядах, сосредоточенных на концах магнитов.
Наиболее фундаментальное открытие было сделано Х. Эрстедом в 1820; он обнаружил действие электрического тока на магнитную стрелку – явление, свидетельствовавшее о связи между электричеством и магнетизмом. Вслед за этим в том же году А. М. Ампер установил закон взаимодействия электрических токов(закон Ампера) Он показал также, что свойства постоянных магнитов могут быть объяснены на основе предположения о том, что в молекулах намагниченных тел циркулируют постоянные электрические токи(молекулярные токи). Т. О., согласно Амперу, все магнитные явления сводятся к взаимодействиям токов, магнитных же зарядов не существует. Со времени открытий Эрстеда и Ампера учение о магнетизме сделалось составной частью учений об электричестве
Со 2-й четв. 19 в. Началось быстрое проникновение электричества в технику. В 20-х гг. появились первые электромагниты. Одним из первых применений электричества был телеграфный аппарат, в 30 - 40-х гг. построены электродвигатели и генераторы тока, а в 40-х гг. – электрические осветительные устройства и т. д. Практическое применения электричества в дальнейшем всё более возрастало, что в свою очередь оказало существенное влияние на учение об электричестве.
В 30 – 40-х гг. 19 в. В развитие науки об электричестве внёс большой вклад М.
Фарадей впервые ввёл представление об электрических и магнитных полях. Он отрицал концепцию дальнодействия, сторонники которой считали, что тела непосредственно (через пустоту) на расстояние действуют друг на друга. Согласно идеям Фарадея, взаимодействия между зарядами и токами осуществляется посредством промежуточных агентов: заряды и токи создают в окружающем пространстве электрические или магнитные поля, с помощью которых взаимодействие передается от точки к точке (концепция близкодействия). В основе его представлений об электрических и магнитных полях лежало понятие силовых линий, которые он рассматривал, как механические образования в гипотетической среде – эфире, подобные растянутым упругим нитям или шнурам.
Идеи Фарадея о реальности электромагнитного поля не сразу получили признание, Первая математическая формулировка законов электромагнитной индукции была дана Ф Нейманом в 1845 на языке концепции дальнодействия. Им же были введены важные понятия коэффициентов само- и взаимодукции токов. Значение этих понятий полностью раскрылось позднее, когда У. Томсон ( лорд Кельвин) развил (1853) теории электрических колебаний в контуре, состоящем из конденсатора (электроёмкость) и катушки (индуктивность.
Большое значения для развития учения об электричестве имело создание новых приборов и методов электрических измерений, а также единая система электрических и магнитных единиц измерений,, созданная Гауссом и В. Вебером (система единиц гаусса). В 1846 Вебер указал на связь силы тока с плотностью электрических зарядов в проводнике и скоростью их упорядочного перемещения. Он установил также закон взаимодействия движущихся точечных зарядов, который содержал новую универсальную электродинамическую постоянную, представляющею собой отношение электростатических и электромагнитных единиц заряда и имеющею размерность скорости. При экспериментальном определении ( Вебер и Ф. Кольрауш, 1856) этой постоянной было получено значение, близкое к скорости света; это явилось определенным указанием на связь электромагнитных явлений с оптическими.
В 1861 – 73 учение об электричестве получило своё развитие и завершение в работах Дж. К. Максвелла. Опираясь на эмпирические законы электромагнитных явлений ,и введя гипотезу о порождение магнитного поля переменным электрическим полем, Максвелл сформулировал фундаментальные уравнения классической электродинамики, названные его именем. При этом он, подобно Фарадею, рассматривал электромагнитные явления как некоторую форму механических процессов в эфире. Главное новое следствие, вытекающее из этих уравнений,- существование электромагнитных волн, распространяющихся со скоростью света. Уравнения Максвелла легли в основу электромагнитной теории света. Решающее подтверждение теория Максвелла нашла в 1886-89, когда Г. Герц экспериментально установил существование электромагнитных волн. После его открытия были предприняты попытки установить связь с помощью электромагнитных волн, завершившиеся созданием радио, и начались интенсивные исследования в области радиотехники.
В конце 19- начале 20 вв. начался новый этап в развитии теории электричества. Исследования электрических разрядов увенчались открытием Дж. Дж. Томсоном дискретности электрических зарядов. В 1897 он измерил отношение заряда электрона к его массе, а в 1898 определил абсолютную величину заряда электрона. Х. Лоренц, опираясь на открытия Томсона и выводы молекулярнокинетической теории, заложил основы электронной теории строения вещества ( уравнения Лоренца –Максвелла). В классической электронной теории вещество рассматривается как совокупность электрических заряженных частиц, движение которых подчинено законом классической механике. Уравнение Максвелла получаются из уравнений электронной теории статическим усреднением.
Попытки применение законов классической электродинамики к исследованию электромагнитных процессов в движущихся средах натолкнулись на существенные трудности. Стремясь разрешить их, А. Эйнштейн пришел (1905) к теории относительности. Эта теория окончательно опровергла идею существования эфира, наделённого механическими свойствами. После создания теории относительности стало очевидно, что законы электродинамики не могут быть сведены к законам классической механики.
На малых пространственно-временных интервалах становятся существенными квантовые свойства электромагнитного поля, не учитываемые классической теорией электричества. Квантовая теория электромагнитных процессов – квантовая электродинамика – была создана во 2-й четв. 20 века. Квантовая теория вещества и поля уже выходит за пределы учения об электричестве, изучает более фундаментальные проблемы, касающиеся законов движения элементарных частиц и их строения.
С открытием новых фактов и создание новых теорий значение классического учения об электричестве не уменьшилось, были определены лишь границы применимости классической электродинамики. В этих пределах уравнения Максвелла и классическая электронная теория сохраняют силу, являясь фундаментом современной теории электричества. Классическая электродинамика составляет основу большинства разделов электротехники, радиотехники, электроники и оптики (исключение составляет квантовая электроника). С помощью её уравнений было решено огромное число задач теоретического и прикладного характера. В частности, многочисленные проблемы поведения плазмы в лабораторных условиях и в космосе решаются с помощью уравнений Максвелла.
ЭЛЕКТРИЗАЦИЯ ТЕЛ. СТРОЕНИЕ АТОМА ЛЕГЕНДА ОБ ОТКРЫТИИ ЭЛЕКТРИЗАЦИИ
Способность янтаря электризоваться была известна давно. Впервые исследованием этого явления занялся знаменитый философ древности Фалес Милетский. Вот как об этом рассказывает легенда.
Дочь Фалеса пряла шерсть янтарным веретеном, изделием финикийских мастеров. Как-то, уронив веретено в воду, девушка стала обтирать его краем своего шерстяного хитона и заметила, что к веретену пристало несколько шерстинок. Думая, что они прилипли к веретену, потому что оно все еще влажно, она принялась вытирать его еще сильнее. И что же? Шерстинок налипало тем больше, чем сильнее натиралось веретено. Девушка обратилась за разъяснением этого явления к отцу. Фалес понял, что причина в веществе, из которого сделано веретено, и в первый же раз, как к пристани Милета подошел корабль финикийских купцов, он накупил различных янтарных изделий и убедился, что все они, будучи натерты шерстяной материей, притягивают легкие предметы, подобно тому, как магнит притягивает железо.
Получение и обнаружение электрических зарядов. Вы можете повторить опыт дочери Фалеса Милетского. Янтарные изделия для этого иметь не обязательно — воспользуйтесь любым стеклянным или пластмассовым предметом.
Потрите, например, пластмассовую расческу о газету. Поднесите ее к соринкам, шерстинкам, маленьким кусочкам бумаги. Какое явление вы наблюдаете? Как оно называется? Отличается ли эта расческа чем-нибудь от той, которую не натирали?
Наличие электрического заряда на расческе можно проверить с помощью следующих самодельных приборов:
Читайте также: