Сообщение об опытах дюфе
Обновлено: 02.07.2024
В 1675-м году Исаак Ньютон (годы жизни 1643-й — 1727-й) в своей статье, представленной Королевскому обществу, внес предложение о замене серного шара стеклянным, к тому времени электризация стекла была известна. Это привело к тому, что у Ньютона и Франсиса Хоксби (ум. в 1713-м г.) появились электризационные машины, снабженные ручным приводом. Основой служил вращающийся стеклянный шар, который приходилось тереть руками.
В более крупных масштабах опыты с электричеством фон Герике предложил Стивен Грей, английский ученый (ум. в 1736-м г.). Свои работы по передаче электричества на расстояние Грей проводил в тесном сотрудничестве с Грэнвиллом Уилером (1701-й — 1770-й гг.). Они проводили эксперименты не только в помещении, но и за пределами его.
19 мая 1729 г. Стивен Грей решил продемонстрировать передачу электричества на большее расстояние. Для этого был проведен следующий эксперимент – он стал на балконе и держал в руках стеклянную трубку, с которой свисала веревка длиной 8 м, на ее конце был прикреплен шар из слоновой кости. Определял наличие заряда при помощи латунного листа ( он был закреплен на деревянную дощечку) его ассистент, который находился внизу. Английский ученый не сомневался в том, что таким способом он может передать электричество даже с купола собора Св. Павла в Лондоне.
В последний день мая 1729 года, Грей, находясь на балконе, смог передать электричество вверх по шесту длиной 5,5 м, который был вставлен в трубку, а затем от верхнего его конца вниз по закрепленной к нему веревке длиной 10 м. Таким образом, общая длина передачи, по подсчетам самого ученого, составила 15,5 м (однако это не корректно из-за электростатической индукции, открытую позже им самим).
Данные опыты представляли собой лишь модифицированные эксперименты Герике с льняной нитью.
Грей, на тот момент, еще не имел четкого понятия о проводниках и изоляторах. В своих записях он в одинаковых выражениях описывает передачу электричества как шару из слоновой кости, так и свинцовому шару.
В начале августа 1729 г. Стивен Грей показал, что электричество можно передавать по линии с помощью электростатической индукции, т.е. не касаясь ее трубкой, а только держа трубку возле нее. Он проделал этот же опыт и с деревянным стержнем, который подвесил к потолку на леске из конского волоса или шелковых шнурках. Через десять лет этот принцип стал в основе производимых кондукторов электризационных машин.
Эксперименты Грея продолжил Дезагюлье. В 1738 г. он показал Королевскому обществу передачу электричества сначала по железной, а затем по латунной проволоке длиной около 5 м.
В середине августа 1747 года был проведен подобный опыт, однако в качестве обратного провода решили использовать землю. Металлический провод был растянут на 32 км. Экспериментаторы стояли на изолирующих ковриках из воска и держали провод.
В этом и следующем годах исследователи проводили успешно эксперименты с двухпроводной воздушной линией, длина проводов которой составляла 3,7 км. Для поддержки проводов применялись только сухие. деревянные стойки. В результате проведенных исследований был сделан вывод о том, что распространение электричества происходит мгновенно.
Все эти опыты давали толчок идее электрического телеграфа, но удивительно то, что о ней не говорил ни один из исследователей.
Тем самым, открытие электропроводности дало принципиальную возможность передавать электричество на расстояние, при этом в экспериментах с успехом были применены различные проводники: в XVII веке — льняная нить (Герике), в XVIII веке — пеньковая бечевка, металлическая проволока, непросушенное дерево (Грэй, 1729 г.), влажный кетгут (Дезагюлье, 1738 г.).
За счет открытия не только проводников, но и изоляторов стала возможным более надежная передача электричества на большие расстояния: это и шелк (Уилер в эксперименте, который поставил Грей, 1729 год), и конский волос (Грей, 1729 год), и стекло и сургуч (Дюфе, 1733 год), и сухой кетгут (Дезагюлье, 1738 год), и сухое дерево (Ватсон и др., 1747 год). С начала XVIII века стали известны изолирующие подставки из воска и смолы.
Первая половина XVIII в. ознаменовалась проведением успешных опытов передачи электричества по линиям различных конфигураций за счет:
распределения заряда от наэлектризованной стеклянной палочки или трубки по однопроводной линии и создания заряда на противоположном конце линии, при длине линии в несколько сотен метров (Грэй, Дюфе, Дезагюлье 1729-1738 гг.);
разряда лейденской банки через одно- и двухпроводную линию, дальность передачи при этом составляла несколько километров (Лемонье, Ватсон 1746-1748 года). Обратным проводом служила проволока, вода и земля.
Из ряда экспериментов с разрядом лейденской банки посредством длинных линий был сделан вывод о том, что распространение электричества происходит практически мгновенно. Данными исследованиями по передаче электричества на расстояние давался толчок идеям электрического телеграфа, которые выдвигались примерно с середины 18 века и реализованные в 30-х годах 19-го века.
Вернемся, однако, к опытам Грэя.
Список литературы
Автор: Крыжановский Л. Н.
Источник: Журнал Электричество 1992, №4 стр. 60-62
Перепубликация материалов возможна только с устного или письменного разрешения администрации сайта!
Опыт, в котором электричество передавалось по проводнику, был выполнен еще в XVII века, задолго до появления гальванических элементов (1799 г.). Его автор - Отто фон Герике (1602-1686 гг.), известный прежде всего своими опытами с магдебурскими полушариями. Хотя Герике мало занимался электричеством, его имя прочно вошло в историю этой науки. Потираемый руками серный шар на оси (считается первой электризационной установкой - "машиной Герике") служил изобретателю для модельной демонстрации "мировых сил" (virtutes mundanae). В действительности же Герике наблюдал электрическое притяжение и отталкивание, т. е. электростатическую индукцию, эффект острия, электропроводность льняной нити, которой шар передавал свою способность притягивать легкие тела и др. В опыте с нитью притяжение наблюдалось в пределах более 2-3 см от нижнего конца нити длиной полметра.
Исаак Ньютон (1643-1727 гг.) в статье, доложенной Королевскому обществу в 1675 г., предложил заменить серный шар стеклянным (электризация стекла была известна еще Гильберту (1544-1603 гг.)). В результате у Ньютона и Франсиса Хоксби (ум. 1713 г.) появились снабженные ручным приводом электризационные машины на основе вращающегося стеклянного шара, потираемого руками.
В начале XVIII в. Хоксби использовал в качестве источника "электрической силы" стеклянную трубку, потираемую непосредственно рукой, бумагой, тканью или шкуркой. Благодаря такой трубке электрические опыты получили широкое распространение, но при этом сами электризационные машины надолго вышли из употребления, что, по мнению некоторых историков, затормозило развитие науки.
Электрические опыты Герике в более крупном масштабе продолжил английский ученый Стивен Грей (ум. 1736 г.). Благодаря работам Грея, проведенным при участии Грэнвилла Уилера (1701-1770 гг.), опыты по передаче электричества на расстояние вышли за пределы помещения.
Источниками "электрической силы" у Грея служили стеклянные трубки или палочки длиной 104 см и диаметром 3 см. На концах трубка была толще, чем в средней части. Внутренний диаметр трубки составлял около 2,5 см. Сплошная стеклянная палочка Грея имела 28 см в длину и 2,2 см в диаметре и тоже обеспечивала достаточно сильную электризацию.
Грей обнаружил ряд тел, которым трубка может сообщать "электрическую силу". Это - деревянные стержни и проволока (железная и латунная), их Грей вставлял в трубку (через пробку); пеньковая бечевка, которую он привязывал к трубке или заталкивал в нее, и др. В опытах по передаче электричества Грей надевал на конец деревянных стержней или подвешивал к концу бечевки или проволоки шар из слоновой кости, пробки или свинца со сквозным отверстием. Максимальная длина комнатной электропередачи по бечевке или проволоке, свисавших с трубки, не превышала метра, а максимальная длина горизонтальной комнатной электропередачи по состыкованным деревянным проводникам (в обоих случаях - с шаром на конце) составляла более 5,5 м, включая длину трубки.
Желая передать электричество на большее расстояние, 19 мая 1729 г. Грей провел такой опыт. Стоя на балконе, он держал в руках стеклянную трубку со свисающей веревкой длиной 8 м с шаром из слоновой кости на конце. Внизу находился ассистент Грея, определявший наличие заряда с помощью латунного листа (на дощечке). Грей не сомневался в том, что смог бы передать электричество таким способом даже с купола собора Св. Павла в Лондоне.
31 мая 1729 г. Грей, стоя на балконе, передал электричество вверх по шесту длиной 5,5 м, вставленному в трубку, и далее от верхнего конца шеста вниз по прикрепленной к нему веревке длиной 10 м. Общая длина передачи, как считал Грей, составила 15,5 м (хотя этот расчет не корректен из-за явления электростатической индукции, которую Грей открыл позднее).
Все эти опыты представляют собой лишь модификацию опыта Герике с льняной нитью.
У Грея еще не было четкого представления о проводниках и изоляторах. Он описывает в одинаковых выражениях передачу электричества свинцовому шару и шару из слоновой кости.
Грей решил передать электричество по горизонтали, чтобы выяснить, как далеко это можно делать. Он подвесил веревку на гвоздях, вбитых в деревянную балку, дальний конец веревки с шаром свисал, как обычно, над латунным листком. Опыт не получился: латунный листок лежал неподвижно. Грей сделал правильный вывод о том, что электричество ушло в балку.
Преодолеть затруднение удалось благодаря блестящей идее Уилера, вместе с которым Грей экспериментировал летом 1729 г. Уилер предложил поддерживать "линию электропередачи" шелковым шнуром, а не подвешивать ее на гвоздях. Первый же опыт, проведенный 2 июля 1729 г. около 10 часов утра (как скрупулезно отметил Грей в своих записях), превзошел все ожидания. Горизонтальная часть бечевочной линии проходила от стеклянной палочки, к которой она была привязана, до шелкового шнурка. К концу линии был подвешен шар из слоновой кости. Свисающая часть линии составляла около 2,7 м, а общая длина была равна 24,5 м. При потирании палочки латунный листок притягивался к шару и держался на нем некоторое время.
Заменив шелковый шнурок металлической проволокой, Грей опять получил отрицательный результат. Грей понял, что эффект изоляции линии обусловлен не тонкостью шнурка, а свойствами шелка. Проведя впоследствии специальные опыты, Грей убедился, что из всех шелковых шнурков наилучшими изоляционными свойствами обладают шнурки голубого цвета.
В успешно проведенных в 1729 г. опытах длина линии (веревки) доходила до 233 м, а в 1730 г. - до 270 м. Линии держались на 15 отрезках шелковых шнурков, натянутых в горизонтальной плоскости между деревянными стойками. Так появились предшественники основных элементов линии электропередачи - проводников, изоляторов и опор. Стало ясно, что электричество можно передавать на большие расстояния, "хоть на край света", как утверждал Иоганн Генрих Винклер (1703-1770 гг.) в 1744 г., говоря о передаче электричества по проводнику, обмотанному шелком или подвешенному на шелке. Интересно, что Винклер подчеркивает, что передача может оказывать сопротивление.
5 августа 1729 г. Грей показал, что электричество можно передавать, не касаясь линии передачи трубкой, а только держа трубку близ линии, т. е. (по позднейшей терминологии) с помощью электростатической индукции. Грей проделал аналогичный опыт и с деревянным стержнем, подвешенным к потолку на шелковых шнурках или леске из конского волоса. Примерно через десять лет по такому принципу стали устраивать кондукторы электризационных машин.
После исследований Грея и Дюфе все тела стали делить на проводники и непроводники, по терминологии, введенной английским ученым французского происхождения Жаном Теофилем Дезагюлье (1683-1744 гг.). Ранее английский ученый Вильям Гильберт (1544-1603 гг.) разделил все тела на электрики и неэлектрики, в зависимости от их способности электризоваться при трении. Дюфе сформулировал связь между этими классификациями: "Тела, наименее электрические сами по себе (т. е. наименее склонные к электризации), наиболее подходят для передачи электрической силы на расстояние".
В Англии исследования Грея продолжил Дезагюлье. 2 февраля 1738 г. он демонстрировал Королевскому обществу передачу электричества по проволоке (сначала железной, потом латунной) длиной около 5 м.
Грей, а вслед за ним Дюфе и Дезагюлье ставили вопрос о дальности, но не о скорости распространения электричества. Вопрос о скорости возник только после появления лейденской банки. Ее изобретение было подготовлено вышеизложенными исследованиями и возрождением электризационных машин (вместо стеклянной трубки), которые с начала 1740-х годов стали снабжаться кондуктором.
Лейденская банка была изобретена в 1745 г. независимо голландским профессором Питером ван Мюсхенбруком (1692-1761 гг.) и немецким прелатом Эвальдом Георгом фон Клейстом. Диэлектриком в этом конденсаторе служило стекло сосуда, а обкладками - вода в сосуде и ладонь экспериментатора, которая держала сосуд. Выводом внутренней обкладки служил металлический проводник, пропущенный в сосуд и погруженный в воду. В 1746 г. появились различные модификации лейденской банки с фольговыми обкладками, с внутренней обкладкой из металлических опилок или дроби и т. д. Лейденская банка позволяла накапливать и хранить сравнительно большие заряды, порядка микрокулона.
Парижский врач Луи-Гильом Лемонье (1717-1800 гг.) переносил заряженную лейденскую бутылку в руке через несколько кварталов к себе домой, при этом она долго сохраняла заряд в доме Лемонье.
В работе Лемонье мы впервые встречаем двухпроводную линию (изображенную в "Мемуарах" Парижской академии за 1746 г.). В правой руке Лемонье держал заряженный лейденский сосуд. Выводом внутренней обкладки Лемонье мог касаться провода длиной в 1800 м. В левой руке Лемонье держал провод такой же длины, проложенный параллельно первому. Другие концы обоих проводов держал в руках ассистент. Цель эксперимента состояла в определении скорости распространения электричества. Лемонье прикасался выводом внутренней обкладки к первому проводу, при этом оба экспериментатора испытывали электрический удар. Ассистент должен был определить промежуток времени между моментом образования искры при замыкании цепи и моментом ощущения электрического удара. Лемонье и его ассистент менялись местами. В результате был сделан вывод, что электричество распространяется со скоростью, по крайней мере в 30 раз превышающей скорость звука. Лемонье высказал предположение о непостоянстве скорости распространения электричества.
Обрывая провода в некоторых местах, Лемонье убеждался, что электричество распространяется действительно по проводам, а не по земле: при обрыве электрический удар не ощущался.
Работа Лемонье побудила Ватсона и других предпринять в более крупных масштабах совместные исследования с целью определения скорости распространения электричества. 14 июля 1747 г. английские ученые проложили металлический провод по мосту через Темзу с одного берега на другой. На "приемном конце" один из экспериментаторов, стоя на каменном спуске, держал в одной руке этот провод, а в другой - металлический стержень, погруженный в реку. На "передающем конце" второй экспериментатор, также стоя на каменном спуске, держал в руке тот же провод, а в другой - заряженную лейденскую бутылку, обернутую свинцовой фольгой и наполненную металлическими опилками. Третий экспериментатор, стоявший рядом, одной рукой окунал в воду металлический стержень, а другой - касался вывода внутренней обкладки лейденской бутылки, при этом все три экспериментатора испытывали электрический удар. Зарядка лейденской бутылки производилась от электризационной машины в соседнем доме. Там, где проводился опыт, расстояние между берегами, составляло 370 м. "Длина этой цепи, по которой распространялось электричество, - пишет Ватсон, - была не менее 750 м, из которых больше половины составлял поток реки". Ватсон отмечал, что металлы наилучшим образом проводят электричество, но и вода - тоже отличный проводник.
14 августа 1747 г. исследователи провели опыт, подобный только что описанному, но в качестве обратного провода использовалась земля. Длина металлического провода была равна 32 км. Участники эксперимента держали провод, стоя на изолирующих ковриках из воска.
В 1747 и 1748 гг. исследователи успешно экспериментировали с двухпроводной воздушной линией, общая длина проводов которой составила 3,7 км. Провода подвешивались на сухих (Ватсон подчеркивает это!) деревянных стойках. На основании проведенных опытов был сделан вывод, что электричество распространяется мгновенно.
Опыты английских исследователей вызвали оживленную дискуссию среди специалистов по электричеству того времени. Летом 1748 г. оригинальные опыты по передаче электричества проводил Бенджамин Франклин (1706-1790 гг.). На противоположных берегах реки Скулкилл у самой воды было воткнуто по металлическому прутку длиной около 1 м. К верхушке одного прутка был прикреплен кусок проволоки с шариком на конце, свисавшим над спиртом, налитым в ложку. "Тонкая проволока, прикрученная одним концом к ручке ложки со спиртом, - пишет Франклин, - была переброшена через реку и поддерживалась над водой паромным канатом. Другим концом этой проволоки была обвязана обкладка банки, при зарядке которой искра из крюка (вывода внутренней обкладки) проскакивала к верхушке прутка, воткнутого на этом берегу реки. Одновременно пруток на другом берегу давал искру в ложку со спиртом, который при этом воспламенялся, на потеху филадельфийцев, наблюдавших за опытом. Вторым проводом линии передачи служила вода реки".
Перенесемся теперь с берегов Скулкилла на берега Невы.
В 1753 г. М. В. Ломоносов сообщал И. И. Шувалову, что Г. В. Рихман выполнял лейденский опыт "с сильным ударом"; опыт, писал Ломоносов, "можно переносить с места на место, отделяя от машины в знатное расстояние около целой версты". Хотя описание и чертеж опыта утрачены, можно заключить, что петербургский академик соорудил линию передачи от электризационной машины "в знатное расстояние". Что представляла собой рихмановская линия передачи - не известно. Есть сведения, что Рихман устраивал довольно длинные электрические линии. Так, он подвесил на шелковых шнурах железную цепь длиной 40 м, которая соединяла между собой остроконечный железный прут, заряжавшийся атмосферным электричеством даже в ясную погоду, и электрический указатель (электрометр). Длина цепи, по данным Рихмана, не влияла на показания электрометра. В опыте, о котором сообщает Ломоносов, Рихман, по-видимому, заряжал и разряжал Лейденскую банку "с сильным ударом" в различных точках линии.
Вышеизложенные опыты стимулировали идею электрического телеграфа, но удивительно, что ее не высказал ни один из вышеупомянутых исследователей.
Таким образом, открытие электропроводности показало принципиальную возможность передачи электричества на расстояние, при этом в опытах были с успехом применены различные проводники: льняная нить (Герике, XVII в.), пеньковая бечевка, непросушенное дерево, металлическая проволока (Грэй, 1729 г.), влажный кетгут (Дезагюлье, 1738 г.).
Надежная передача электричества на расстояние стала возможной благодаря тому, что были найдены не только проводники, но и изоляторы: шелк (Уилер в опыте, поставленном Грэем, 1729 г.), конский волос (Грэй, 1729 г.), стекло и сургуч (Дюфе, 1733 г.), сухой кетгут (Дезагюлье, 1738 г.), сухое дерево (Ватсон и др., 1747 г.). С первой половины XVIII в. известны изолирующие подставки из смолы и воска.
В первой половине XVIII в. были проведены успешные опыты передачи электричества по линиям различных конфигураций благодаря:
- распределению заряда от наэлектризованной стеклянной трубки или палочки по однопроводной линии и индуцированию заряда на противоположном конце линии, при этом длина линии достигала нескольких сотен метров (Грэй, Дюфе, Дезагюлье 1729-1738 гг.);
- разряду лейденской банки через одно- и двухпроводную линию, при этом дальность передачи составляла несколько километров (Лемонье, а также Ватсон и др., 1746-1748 гг.). В качестве обратного провода использовалась проволока, земля и вода.
Из опытов с разрядом лейденской банки через длинные линии был сделан вывод, что электричество распространяется практически мгновенно. Опытами по передаче электричества на расстояние стимулировались идеи электрического телеграфа, выдвигавшиеся примерно с середины XVIII века и реализованные в 30-х годах XIX века (см. очерк "Связь - отрасль с глубокими корнями" и "Календарь событий").
Развитие представлений о природе электричества в 18 веке
Молодой, талантливый и разносторонний исследователь французский химик и физик, смотритель королевских садов в Париже Шарль Франсуа де Систерне Дюфе (1698 – 1739) за свою недолгую жизнь (41 год) постепенно сместил свои научные интересы с химии на ботанику, и, естественно, был вовлечен в изучение магнетизма и электричества.
Фокус исследований электрических явлений и загадок в то время был сосредоточен в Париже. После предшествующих исследований в области магнетизма Дюфе изучал электричество (1733 – 1737) и опубликовал свои результаты в основном в мемуарах Парижской академии наук.
Отчет Стивена Грея о его экспериментах с Уиллером пробудил его интерес к этому вопросу. Дюфе начал электрифицировать тела в пределах досягаемости. Это способствовало значительному расширению перечня материалов, которые можно электрифицировать.
Затем он обратил внимание на опубликованные попытки Грея провести электричество из одного места в другое на определенном расстоянии.
Шарль Франсуа Дюфе
По сравнению с опытами Грея опыты Дюфе были точнее и глубже. Используя металлическое волокно, закрепленный на стеклянных или восковых опорах, он передал электричество на 1256 футов (около 383 метров).
Однако его главный вклад в исследования электричества был результатом простого эксперимента: он наблюдал за поведением крохотных золотых листочков, к которым подходил к наэлектризованной трубке.
Он обнаружил, что электрифицированные листочки притягивают неэлектрифицированные до тех пор, пока они не соприкоснутся друг с другом — затем происходит взаимное отталкивание, пока электрифицированный листочек не коснется третьего, неэлектрифицированного, затем снова притягивается первоначальным, первым листочком.
Однако, к своему большому удивлению, Дюфе обнаружил, что золотой листочек, который отталкивался от наэлектризованной трением стеклянной трубки, притягивается натертым кусочком смолы.
В дальнейших экспериментах он подтвердил, что тела, притягиваемые наэлектризованными материалами, такими как янтарь, каучук и воск, отталкиваются наэлектризованной стеклянной трубкой или кристаллом.
Следуя этому выводу, он обнаружил, что наэлектризованные стекла отталкивают друг друга, но притягивают наэлектризованный янтарь. Это относится и ко всем телам, наэлектризованным тем или иным материалом.
Он утверждал, что тела, наэлектризованные стеклом, также отталкиваются друг от друга, а тела, наэлектризованные янтарем, притягиваются.
Гипотеза Дюфе была первой двойной гипотезой электричества: согласно ей, существовало два типа веществ, которые были источником двойного электричества. Таким образом, Дюфе придумал две разные электрические жидкости, которые отталкиваются и притягиваются друг к другу.
В то время он понятия не имел, что оба типа жидкостей существуют при электрификации тел и что и стекло, и смолы всегда генерируют оба типа электричества.
Когда это открытие было уточнено экспериментами и было подтверждено, что электричество в материале, используемом для трения, противоположно электричеству в объекте трения, и оказалось, что оба типа электричества генерируются одновременно, исследователи, в том числе и сам Дюфе, пришли к выводу, что оба этих электричества являются модификациями одной и той же жидкости. Первая двойная гипотеза была в целом отвергнута.
Существенным толчком к рождению других гипотез стало изобретение в 1745 году лейденской банки.
Другие гипотезы
Сверстником Дюфе был другой француз, Жан-Антуан Нолле (1700 – 1770), широко известный как аббат Нолле. Он был одним из самых важных исследователей и популяризаторов электричества во Франции. Особенно в период после смерти Дюфе он стал ведущей фигурой в европейских исследованиях электричества.
Более сорока книг и трактатов по электричеству, исключительное положение при французском королевском дворе, личные знакомства с выдающимися европейскими учеными того времени и, что не менее важно, его талант, личное обаяние и честолюбие также способствовали его известности.
Экспериментатор с наэлектризованным стеклянным стержнем, касающимся мальчика, подвешенного на шелковых шнурах, который, в свою очередь, становится наэлектризованным (1746 г.)
До 1745 года изучение электричества в основном основывалось исключительно на экспериментальных результатах, недавно полученных Френсисом Хоксби, Стивеном Греем и Шарлем Франсуа Дюфе. Однако в феврале 1745 г. аббат Нолле узнал об опытах немецкого профессора Георга Матиаса Бозе (1710 – 1761) с зажиганием спирта электрической искрой и о его развлекательных постановках.
Эти эффектные произведения были близки характеру Нолле, поэтому он очень интересовался ими. Он погрузился в изучение немецких экспериментов и через три месяца выдвинул свою, неудачную, гипотезу электричества.
Это была смесь общих картезианских выводов (картезианство – философия, развивающая темы и способы философствования Р. Декарта), фрагменты более ранних гипотез и суждений из его экспериментального опыта.
Суть гипотезы Нолле заключалась в действии особой жидкости, находящейся в постоянном движении, в то время как во всех электрических процессах эта жидкость движется в двух противоположных направлениях.
Эти потоки отличались только направлением, но не характером. Однако они всегда должны присутствовать в теле, но когда они были выровнены, тело оказывалось нейтральным.
Электростатическая машина Нолле со стеклянным шаром. Стеклянный шар удерживается между двумя деревянными стойками, чтобы его можно было легко заменить в случае повреждения. Большой шкив со спицами приводит в движение шар, позволяя ему быстро вращаться. У шкива есть большая ручка с каждой стороны, поэтому его могут поворачивать два человека, что позволяет проводить длительные эксперименты.
Согласно гипотезе Нолле, электрические силы притяжения и отталкивания возникают в результате непосредственного столкновения движущегося электрического флюида. Отток должен был быть расходящимся, а приток - однородным, что создавало локальный дисбаланс.
Основная слабость гипотезы Нолле заключалась в том, что эффекты притока и оттока не компенсируют друг друга при любых обстоятельствах. Чтобы преодолеть эту трудность своей гипотезы, Нолле прибегнул к предположению, что каждое тело имеет два типа пор - одни должны были служить оттоком, а другие - притоком жидкости.
Гипотезу аббата Нолле усовершенствовал Этьен Франсуа Дютур (1711 – 1784), предположив, что существует разница между притоком и оттоком и что частицы жидкости вступают в колебания различного рода. Это приводит к тому, что один из этих потоков сильнее другого, и возникающий в результате дисбаланс приводит к силовым эффектам.
У него был большой круг из 180 солдат Королевской гвардии, держащихся за руки. Прыжок всех солдат в воздух после удара током был с благодарностью воспринят смеющимися лордами.
Подобное представление было повторено позднее перед простым парижским народом, когда предметом забавы были семьсот монахов-картезианцев, выскочивших все одновременно после удара током.
Аббат Нолле демонстрирует возможность передачи электрического тока с помощью солдат Королевской гвардии
Возможно, аббат Нолле черпал вдохновение для этих постановок у Георга Матиаса Бозе, который также поставил аналогичный спектакль в Германии. Он использовал для них двадцать солдат, взявшись за руки, которых подверг электрошоку.
Впрочем, эти постановки, вероятно, были весьма популярны в то время. Их также демонстрировал английский врач и ученый Уильям Уотсон (1715 – 1787).
Аббат Нолле в колледже Наварры
Однако аббат Нолле в основном занимался серьезными экспериментами. Среди прочего, он проверял воздействие электричества на живые организмы, растения и животных. Целью одного из его экспериментов было выяснить, какое влияние оказывает присутствие электрически заряженного тела на рост семян горчицы.
Он обнаружил, что электрифицированные растения растут более чем в четыре раза быстрее, чем неэлектрифицированные, но имеют меньшую высоту.
Он использовал кошек, голубей и мелких птиц для опытов над животными. Он отметил, что действие электричества у них обычно проявлялось в потере веса. Но Нолле не был уверен в причинно-следственной связи этих попыток. И это далеко не вся научная деятельность аббата Нолле, справедливо пользовавшегося всеобщим уважением.
Священник ордена лазаритов Пьер Бертолон (1741 – 1800), занимал аналогичное положение на юге Франции. Благодаря своим собственным экспериментам, лекциям и общей поддержке, которую он посвятил изучению электрических явлений, он в значительной степени способствовал прогрессу зарождающейся новой науки.
Бертолон занимался атмосферными явлениями и, подобно аббату Нолле, изучал влияние электричества на рост растений. Для этой цели он изобрел и сконструировал измерительный прибор, так называемый электровегетометр.
Исследование электричества в Германии
В Германии Георг Матиас Бозе, вышеупомянутый вдохновитель Нолле, был важным представителем раннего периода исследования электричества. В своей инаугурационной речи в 1738 году в Виттенбергском университете он сосредоточился в основном на полемике с точки зрения действия электричества на расстоянии.
Изучив труды Дюфе, в период с 1742 по 1745 год он приложил значительные усилия для поддержки исследований электричества в Германии, которые до этого там не культивировались.
Титульный лист книги Георга Бозе, 1745 год
Христиан Фридрих Людольф (1707–1763) был первым, кто занялся взаимосвязью между электричеством и огнем.
В январе 1744 года он продемонстрировал в Берлинской академии наук прохождение электрических искр, полученных при протирании стеклянной трубки, через сосуд с водой. Он удивил зрителей, поднеся наэлектризованный стержень ближе к серной ложке, которая воспламенилась в пламени.
В первой половине 18 века Христиан Август Хаузен (1693–1743), профессор математики Лейпцигского университета, производил подобные опытам Стивена Грея. Однако вместо мальчика он наэлектризовал девочку, висевшую на шелковых бечевках, и наблюдал за взрывами, исходящими из ее пальцев.
После его смерти его преемником стал профессор Иоганн Генрих Винклер (1703 – 1770). Помимо конструирования фрикционных электрических машин и экспериментов с лейденскими банками, он также рассматривал природу электричества, включая попытки измерения скорости его распространения, однако это ему не удалось.
В 1744 году Берлинская академия наук объявила конкурсный вопрос, ответ на который должен был прояснить причину возникновения электричества.
Награду получил Якоб Сигизмунд Вайц (1698 – 1777), который выдвинул гипотезу о том, что тело было заполнено электрическими телами до фактической электрификации. Далее он предположил, что теплота также состоит из подобных тел.
Курьезом в книге был расчет, с помощью которого Вайтц пришел к выводу, что электричество в восемьдесят пять тысяч раз легче воздуха.
Электростатический генератор из французской публикации 1767 года
Другие явления, другие гипотезы
Если бы с электричеством были связаны только силы притяжения и отталкивания, то вышеуказанных гипотез было бы достаточно.
Общее притяжение всех тел ко всем телам - гравитация стала объяснением для более поверхностных исследователей и для электрических и магнитных сил, которые они считали лишь разновидностью гравитации, свойственной определенным телам.
Французский ученый Никола Антуан Буланже (1722 – 1759) и его последователи утверждали, что электрический флюид есть не что иное, как тончайшие частицы атмосферы, которые накапливаются на поверхности наэлектризованных тел, когда более грубые частицы атмосферы выбрасываются трением.
Английский художник и физик Бенджамин Уилсон (1721 – 1788) считал эфир главной причиной всех электрических явлений.
Многие исследователи пытались объяснить многие электрические явления неким тонкодисперсным веществом на поверхности всех тел, которое вызывает преломление и отражение лучей света и, кроме того, препятствует доступу и проникновению эфира. Согласно Уилсону, это вещество, которое должно было распространяться на небольшое расстояние от тела, имело ту же природу, что и электрический флюид.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Читайте также: