Что такое два рода зарядов. И. С. Стекольников Молния и гром. Совершенствование электростатических машин

"Электризация тел. Два рода электрического заряда" Никонов Евгений Гаврильевич Физика 8 класс

Цели урока: образовательные: формирование первоначальных представлений об электрическом заряде, о взаимодействии заряженных тел, о существовании двух видов электрических зарядов. выяснение сущности процесса электризации тел. определение знак заряда наэлектризованного тела. развивающие: развитие навыков выделять электрические явления в природе и технике. ознакомление с краткими историческими сведениями изучения электрических зарядов. воспитательные: воспитание умения работать в коллективе, воспитание любознательности.

Оборудование: электроскоп(электрометры), гильза из фольги на подставке, стеклянная и эбонитовая палочки, кусок меха и щелка, полиэтилен, бумага, расчёска пластмассовая(ручка), штатив, бюретка с водой, чашка для сбора воды, компьютер, проектор, интерактивная доска.

В Древней Греции, в красивом городе Милете жил философ Фалес. И, вот однажды вечером к нему подходит его любимая дочь. Объясни, почему у меня путаются нити, когда я работаю с янтарным веретеном, к пряже прилипают пыль, соломинки. Это очень не удобно. Фалес берет веретено, потирает его и видит маленькие искорки. Вспомните русскую пословицу: “Пока гром не грянет - мужик не перекрестится”. А какой же гром без молнии? Сколько же миллионов раз должна сверкнуть молния, чтобы мужик, перекрестившись, наконец-то задумался: а что же это такое?

Между натертым янтарным веретеном, притягивающим предметы, и молнией, казалось бы ничего общего. А ведь все это - ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ Почему происходят эти явления? В чем суть этих явлений? Это нам предстоит выяснить на сегодняшнем и ближайших уроках.

Запишите тему урока. Каждый из вас, к концу урока должен научиться объяснить: что такое электрический заряд и электризация, как взаимодействуют друг с другом заряженные тела, как устроен простейший прибор электроскоп, какие заряды существуют в природе

Рассмотрим сначала происхождение термина “электричество” История развития электричества начинается с Фалеса Милетского. Вначале, свойство притягивать мелкие предметы приписывалось только янтарю (окаменевшая смола хвойных деревьев). От названия которого произошло слово электричество, т. к греч. elektron-янтарь. Лишь в конце XVI века и начале XVII века вспомнили об этом открытии. Английский врач и естествоиспытатель Ульям Гильберт(1544 - 1603) выяснил, что при трении могут электризоваться многие вещества. Он был одним из первых ученых, утвердивших опыт, эксперимент как основу исследования.

Если кусочек янтаря потереть о шерсть или стеклянную палочку - о бумагу или шелк, то можно услышать легкий треск, в темноте искорки, а сама палочка приобретает способность притягивать к себе мелкие предметы Проведём опыты с расчёской (ручкой), палочкой и гильзой, палочкой и струёй воды Про тело, которое после натирания притягивает к себе другие тела, говорят что оно наэлектризовано или, что ему сообщили электрический заряд.

По притяжению тел друг к другу можно судить, сообщен ли телам электрический заряд. Существуют приборы при помощи которых можно судить о наэлектризованности тел - электроскоп (электрон – наблюдаю)

Электризация может происходить несколькими способами: 1. СОПРИКОСНОВЕНИЕМ Электрическими опытами занимался и Ньютон, который наблюдал электрическую пляску кусочков бумаги, помещенных под стеклом, положенным на металлическое кольцо. При натирании стекла бумажки притягивались к нему, затем отскакивали, вновь притягивались и т. д. Эти опыты Ньютон проводил еще в 1675 г. 2. УДАРОМ (резиновый шланг резко ударить о массивный предмет и поднести к электроскопу) 3. ТРЕНИЕМ Гильберт указывает, как производится электризация трением: “Их натирают телами, которые не портят их поверхность и наводят блеск, например, жестким шелком, грубым немарким сукном и сухой ладонью. Трут так же янтарь о янтарь, об алмаз, о стекло и многое другое. Так обрабатываются электрические тела”. Тела трут друг о друга, чтобы увеличить площадь их соприкосновения.

Все наэлектризованные тела притягивают к себе другие тела, например листочки бумаги. По притяжению нельзя отличить электрический заряд стеклянной палочки, потертой о шелк, от заряда полученного на эбонитовой палочке, потертой о мех. Ведь обе наэлектризованные палочки притягивают к себе кусочки бумаги. Но наэлектризованные тела могут и отталкиваться друг от друга. (гильза и палочка). Почему?

Итак, электрический заряд - это мера свойств заряженных тел взаимодействовать друг с другом. Какие виды взаимодействия вы знаете? Условно заряды назвали положительный (на стекле потертым о шелк) и отрицательным (на янтаре, эбоните, сере, резине потертых о шерсть). Положительный заряд в физике обозначается +q или q Отрицательный заряд - -q

+ + + - Что произойдёт с этими шарами? - А как будут вести себя эти шары? Тела, имеющие заряды одинакового знака, взаимно отталкиваются, а тела, имеющие заряды противоположного знака, взаимно притягиваются.

Вывод: Один из видов электризации - это трение тел. При этом участвуют всегда два тела (или больше). Электризуются оба тела.

Электризация наблюдается также при трении жидкостей о металлы в процессе течения, а также разбрызгивания при ударе. Впервые электризация жидкости при дроблении была замечена у водопадов в Швейцарии в 1786 году. С 1913 года явление получило название баллоэлектрического эффекта.

Первичный контроль: Сейчас мы выполним небольшое тестовое задание, которое проверите сами друг у друга и сразу поставите оценки. На выполнение дается пять минут. Ответы: 1 вариант А Б А В Б 2 вариант Б Б А В Б

КАЧЕСТВЕННЫЕ ЗАДАЧИ 1. Какие меры предосторожности надо принять, чтобы при переливании бензина из одной цистерны в другую он не воспламенился? (Во время перевозки и при переливании бензин электризуется, может возникнуть искра, и бензин вспыхнет. Чтобы этого не произошло, обе цистерны и соединяющий их трубопровод заземляют). 2. К цистерне бензовоза прикрепляют стальную цепь, нижний конец которой несколькими звеньями касается земли. Для чего? Почему такой цепи нет у железнодорожной цистерны? (Потому, что железнодорожная цистерна заземлена через колеса рельса) 3. Если вынуть один капроновый чулок из другого и держать каждый в руке на воздухе, то они расширяются. Почему? (При трении чулки электризуются. Одноименные заряды отталкиваются. Поэтому поверхность чулка раздувается.)

Электричество, получаемое путем трения на том или ином теле, оказывается по своим свойствам неодинаковым.

Проделаем следующий опыт. При помощи шёлковой ниточки подвесим на стойке легкий пробковый или бузиновый шарик и затем, наэлектризовав эбонитовую палочку трением о мех или сукно, поднесем ее к пробковому шарику. При этом произойдет следующее: шарик вначале быстро притянется к эбонитовой палочке (рис. 2), но, как только коснется ее, сразу же оттолкнется и займет положение, показанное на рис. 3. Если к этому заряженному шарику поднести стеклянную палочку, наэлектризованную трением о шелковую материю или кожу, то шарик притянется к ней.

Рис. 2. Притяжение пробкового шарика к наэлектризованной палочке

Рис. 3. Отталкивание пробкового шарика получившего заряд от наэлектризованной палочки

Возьмем теперь два шарика, подвешенных к двум стойкам на шелковых ниточках, и коснемся каждого из них наэлектризованной стеклянной палочкой.

Приближая после этого оба шарика один к другому, заметим, что они будут стремиться оттолкнуться и займут положение, показанное на рис. 4. То же самое произойдет, если оба шарика будут заряжены наэлектризованной эбонитовой палочкой.

Рис. 4. Шарики с одноименными зарядами отталкиваются

Совершенно иные свойства будут обнаружены, если первый из двух шариков зарядить, прикоснувшись к нему наэлектризованной стеклянной палочкой, а другой шарик наэлектризовать эбонитовой палочкой. Шарики будут притягиваться один к другому (рис. 5).

Рис. 5. Шарики с разноименными зарядами притягиваются

Проделанные опыты показывают, что необходимо различать два электрических состояния тел, или, как говорят, два рода электричества:

1) электричество, получаемое на стекле при трении его о шелковую материю или кожу, которое условились называть положительным электричеством;

2) электричество, получаемое на эбоните при трении его о мех или шерстяную материю, которое условились называть отрицательным электричеством.

Положительное электричество принято обозначать знаком плюс (+), а отрицательное знаком минус (—).

Тела, наэлектризованные одноименным электричеством, безразлично — положительным или отрицательным, одно от другого отталкиваются (рис. 4). Тела же, наэлектризованные разноименным электричеством, притягиваются одно к другому (риc. 5).

При этом необходимо иметь в виду, что притяжение или отталкивание наэлектризованных шариков будет тем сильнее, чем меньше расстояние между ними и чем больше по величине заряд, сообщенный каждому из шариков.

Следует также помнить, что если мы, натирая стеклянную палочку шелком, получаем на стеклянной палочке положительное электричество, то, в свою очередь, на шелке мы получаем в таком же количестве отрицательное электричество. И, наоборот, при трении эбонита о мех на эбоните мы получаем отрицательное электричество, а самый мех электризуется положительно.

Простые опыты по электризации различных тел иллюстрируют следующие положения.

1. Существуют заряды двух видов: положительные (+) и отрицательные (-). Положительный заряд возникает при трении стекла о кожу или шелк, а отрицательный — при трении янтаря (или эбонита) о шерсть.

2. Заряды (или заряженные тела ) взаимодействуют друг с другом. Одноименные заряды оттал-киваются, а разноименные заряды притягиваются.

3. Состояние электризации можно передать от одного тела к другому, что связано с переносом электрического заряда . При этом телу можно передать больший или меньший заряд, т. е. заряд имеет величину. При электризации трением заряд приобретают оба тела, причем одно — поло-жительный, а другое — отрицательный. Следует подчеркнуть, что абсолютные величины зарядов наэлектризованных трением тел равны, что подтверждается многочисленными измерениями заря-дов с помощью электрометров.

Объяснить, почему тела электризуются (т. е. заряжаются) при трении, стало возможным после открытия электрона и изучения строения атома. Как известно, все вещества состоят из атомов; атомы , в свою очередь, состоят из элементарных частиц — отрицательно заряженных электронов , положительно заряженных протонов и нейтральных частиц - нейтронов . Электроны и протоны являются носителями элементарных (минимальных) электрических зарядов.

Элементарный электрический заряд (е ) — это наименьший электрический заряд, положи-тельный или отрицательный, равный величине заряда электрона:

е = 1,6021892(46) · 10 -19 Кл .

Заряженных элементарных частиц существует много, и почти все они обладают зарядом +e или -e , однако эти частицы весьма недолговечны. Они живут меньше миллионной доли се-кунды. Только электроны и протоны существуют в свободном состоянии неограниченно долго.

Протоны и нейтроны (нуклоны) составляют положительно заряженное ядро атома , вокруг которого вращаются отрицательно заряженные электроны, число которых равно числу протонов, так что атом в целом электроцентралей.

В обычных условиях тела, состоящие из атомов (или молекул), электрически нейтральны. Однако в процессе трения часть электронов, покинувших свои атомы, может перейти с одного тела на другое. Перемещения электронов при этом не превышают размеров межатомных расстояний. Но если тела после трения разъединить, то они окажутся заряженными; тело, которое отдало часть своих электронов, будет заряжено положительно, а тело, которое их приобрело, — отрицательно.

Итак, тела электризуются, т. е. получают электрический заряд, когда они теряют или приоб-ретают электроны. В некоторых случаях электризация обусловлена перемещением ионов. Новые электрические заряды при этом не возникают. Происходит лишь разделение имеющихся заря-дов между электризующимися телами: часть отрицательных зарядов переходит с одного тела на другое.

Определение заряда.

Следует особо подчеркнуть, что заряд является неотъемлемым свойством частицы. Частицу без заряда представить себе можно, но заряд без частицы — нельзя.

Проявляют себя заряженные частицы в притяжении (разноименные заряды) либо в отталкивании (одноименные заряды) с силами, на много порядков превышающими гравитационные. Так, сила электрического притяжения электрона к ядру в атоме водорода в 10 39 раз больше силы гра-витационного притяжения этих частиц. Взаимодействие между заряженными частицами называется электромагнитным взаимодействием , а электрический заряд определяет интенсивность электромагнитных взаимодействий.

В современной физике так определяют заряд:

Электрический заряд — это физическая величина , являющаяся источником электрического поля, посредством которого осуществляется взаимодействие частиц, обладающих зарядом.

Цель работы : знакомство с историей развития электротехники, с творческим путем наиболее выдающихся ученых, внесших вклад в изучение электрических и магнитных явлений, выявление их закономерностей, создание электротехнических устройств.

Завершение работы

7. Открытие явления

3. Развитие электростатики электростатической индукции. Изучение процессов электризации

8. Исследование взаимодействия

4. Изобретение лейденской банки заряженных тел. Открытие закона Кулона

Первые наблюдения магнитных и электрических явлений относятся к глубокой древности. О таинственных способностях магнита притягивать железные предметы упоминается в старинных летописях и легендах, дошедших до нас из Азии (Индии и Китая), Древней Греции и Рима.

Очень образное объяснение свойств магнита дано в знаменитой поэме «О природе вещей» римского поэта Лукреция (99-55 гг. до н.э.), написанной более 2 тыс. лет назад.

Из древних сказаний и летописей, относящихся ко второму тысячелетию до н.э., мы узнаем о многих интересных фактах практического использования магнита. Древние индийцы использовали магнит для извлечения железных наконечников стрел из тел раненых воинов. В китайских летописях рассказывается о волшебных магнитных воротах, сквозь которые не мог пройти человек, спрятавший металлическое оружие. При раскопках городища ольмеков (Центральная Америка) найдены скульптуры трехтысячелетней давности, высеченные из магнитных глыб.

В Китае во втором тысячелетии до н.э. уже применялись первые компасы разных конструкций. В одном из музеев хранится китайский компас тысячелетней давности, напоминающий ложку.

Естественно, что древние ученые и

естествоиспытатели задумывались над причиной Китайский компас загадочных свойств магнита. Платон, например,

объяснял их божественным происхождением.

Первые наблюдения магнитных и электрических явлений

С именем одного из древних мудрецов - Фалеса (640-550 гг. до н.э.) связаны дошедшие до нас предания

о свойстве натертого янтаря притягивать легкие тела. По его мнению, в янтаре как и в магните, имеется душа, являющаяся первопричиной притяжения.

Изделия из янтаря, блестящие и красивые, широко использовались древними людьми для украшения, поэтому вполне вероятно, что многие могли заметить, что натертый янтарь притягивает легкие соломинки, кусочки тканей и пр.

Греки называли янтарь «электрон». От этого спустя много веков и произошло слово «электричество». Известно, что в одном из древнегреческих сочинений описывался камень (по-видимому, драгоценный), который, подобно янтарю, электризовался при трении. Но об электризации других тел древние греки, вероятно, не знали.

И еще одно любопытное явление не осталось незамеченным древними народами, жившими на побережье Средиземного моря и в бассейне р. Нил. Речь идет об «электрических» рыбах - скате и соме. Греки их называли «наркэ», что означает «парализующий». При соприкосновении с этими рыбами, имеющими электрические органы, человек испытывал сильные удары. Известно, что в I веке н.э. римские врачи использовали электрический скат для лечения подагры, головной боли и других болезней.

И, конечно, древние народы наблюдали грозные раскаты грома и яркие вспышки молний, внушавшие им естественный страх, но ни одному из мудрецов тех времен не могла прийти в голову мысль о том, что и притяжения натертого янтаря, и удары электрических рыб, и явления грозы в атмосфере имеют одну и ту же природу.

Упадок античной культуры заметно отразился и на изучении электрических и магнитных явлений. Из многочисленных источников следует, что практически до 1600 г. не было сделано не одного открытия в области электрических явлений, а в области магнетизма лишь описаны способы использования мореплавателями компаса (арабами в IX, а европейцами в XI в.).

В XIII в. ученым удалось установить ряд свойств магнита: существование разноименных полюсов и их взаимодействие; распространение магнитного действия через различные тела (бумагу, дерево и др.); были описаны способы изготовления магнитных стрелок, а французский ученый Пьер Перегрин (1541-1616 гг.) впервые снабдил компас градуированной шкалой.

В XIII-XIV вв. капитаны-католики пользовались компасом тайно, опасаясь попасть на костер инквизиции, которая видела в компасе дьявольский инструмент, созданный колдунами.

В течение многих веков магнитные явления объясняли действием особой магнитной жидкости, и как это будет показано далее, лишь выдающийся французский физик A.M. Ампер в 20-х годах XIX в. впервые объяснил электрическую природу магнетизма.

Экспериментальные исследования У. Гильберта

Значительный перелом в представлениях об электрических и магнитных явлениях наступил в самом начале XVII в., когда вышел в свет фундаментальный научный труд видного английского ученого (врача английской королевы Елизаветы) Уильяма Гильберта (1554--1603 гг.) «О магните, магнитных телах и о большом магните - Земле» (1600 г.). Будучи последователем экспериментального метода в естествознании, У. Гильберт провел более 600 искусных опытов, открывших, как он писал, тайны «скрытых причин различных явлений».

В отличие от многих своих предшественников У. Гильберт считал, что магнитная стрелка движется под влиянием магнетизма Земли, которая является большим магнитом. Свои выводы он основывал на оригинальном эксперименте, впервые им осуществленном. Он изготовил из магнитного железняка небольшой шар - «маленькую Землю - тереллу» и доказал, что магнитная стрелка принимает но отношению к поверхности этой «тереллы» такие же положения, какие она принимает в поле земного магнетизма. Он установил возможность намагничивания железа посредством земного магнетизма.

Исследуя магнетизм, У. Гильберт занялся также и изучением электрических явлений. Он доказал, что электрическими свойствами обладает не только янтарь, но и многие другие тела: алмаз, сера, смола, горный хрусталь

Электризующиеся при их натирании. Эти тела он назвал «электрическими» в соответствии с греческим названием янтаря (электрон). Но У. Гильберт безуспешно пытался наэлектризовать металлы, не изолируя их, и поэтому пришел к ошибочному выводу о невозможности электризации металлов трением. Это заключение У. Гильберта было убедительно опровергнуто спустя два столетия выдающимся русским электротехником академиком Василием Владимировичем Петровым .

У. Гильберт правильно установил, что «степень электрической силы» бывает различна, и влага снижает электризацию тел при натирании. Сравнивая магнитные и электрические явления, У. Гильберт утверждал, что они имеют разную природу: например, «электрическая сила» происходит только от трения, тогда как магнитная постоянно воздействует на железо; магнит поднимает тела значительной тяжести, электричество - только легкие тела. Этот ошибочный вывод У. Гильберта продержался в науке более 200 лет.

Представления о том, что электрические явления обусловлены присутствием особой "электрической жидкости», аналогичной «теплотвору» и «светотвору». были характерны для науки того периода, когда механические взгляды на многие явления природы были господствующими.

Фундаментальный труд В, Гильберта выдержал в течение XVII в. нескольких изданий, он был настольной книгой многих естествоиспытателей в разных странах Европы и сыграл огромную роль в развитии учения об электричестве и магнетизме. Великий Г. Галилей писал о сочинениях У. Гильберта: «Я воздаю величайшую похвалу и завидую этому автору».

Электростатическая машина О. Герике

Одним из первых, кто, познакомившись с книгой В. Гильберта, решил получить более сильные проявления электрических сил, был магдебургский бургомистр Отто фон Герике (1602-1686 гг.).

В 1650 г. он изготовил шар из серы размером с детскую голову, насадил его на железную ось, укрепленную на деревянном штативе. При помощи ручки шар мог вращаться и натирался ладонями рук или куском сукна, прижимаемого к шару рукой. Это была первая простейшая электростатическая машина.

О. Герике удалось заметить слабое свечение электризуемого шара в темноте и, что особенно важно, впервые обнаружить, что пушинки, притягиваемые шаром, через некоторое время отталкиваются от него. Это явление ни О. Герике. ни многие его современники долго не могли объяснить.

Немецкий ученый Г.В.Лейбниц (1646-1716 гг.), пользуясь машиной О. Герике, наблюдал электрическую искру - это первое упоминание об этом загадочном явлении.

Совершенствование электростатических машин

В течение первой половины XVII в. электростатическая машина претерпела ряд усовершенствований: серный шар был заменен стеклянным (так как стекло более интенсивно электризовалось), а позднее вместо шаров или цилиндров (которые труднее было изготовить, и при нагревании они нередко взрывались) стали применять стеклянные диски. Для натирания использовались кожаные подушечки, прижимаемые к стеклу пружинками; позднее для усиления электризации подушечки стали покрывать амальгамой.

Важным новым элементом конструкции машины стал кондуктор (1744 г.) - металлическая трубка, подвешенная на шелковых нитях, а позднее устанавливаемая на изолированных опорах. Кондуктор служил резервуаром для сбора электрических зарядов, образованных при трении. После изобретения лейденской банки ее также устанавливали рядом с машиной.

Электростатическая машина. Конец XVIII в. Неизвестный мастер.

Инструментальная палата Санкт-Петербургской академии наук

Выявлены два рода электричества и установлены законы их взаимодействия. Обнаружены проводниковые и изоляционные свойства материалов.

Опыты по передаче электрического заряда. Открытие электропроводности

Значительным шагом в изучении свойств электрических зарядов были исследования члена английского Королевского общества Стефана Грея (1670-1736 гг.) и члена Парижской академии наук Шарля Франсуа Дюфе (1698 -1736 гг.).

В результате многочисленных экспериментов С. Грею удалось установить, что электрическая способность стеклянной трубки притягивать легкие тела может быть передана другим телам, и он показал (1729 г.), что тела в зависимости от их отношения к электричеству можно разделить на две группы: проводники (например, металлическая нить, проволока) и непроводники (например, шелковая нить).

Продолжая опыты С. Грея, Ш.Ф. Дюфе (в 1733 г.) обнаружил два рода электрических зарядов - «стеклянные» и «смоляные» и их особенность отталкивать одноименные и притягивать противоположные заряды.

Дюфе также создал прототип электроскопа в виде двух подвешенных и расходящихся при электризации

К концу 30х годов XVIII в. были успешно применены в качестве проводников: льняная нить (Герике, 1663), пеньковая бечевка, непросушенное дерево, металлическая проволока (Грэй, 1729), влажный кетгут (Дезагюлье,

1738); в качестве непроводников: шелк (Уилер в опыте, поставленном Грэем, 1729), конский волос (Грэй, 1729), стекло и сургуч (Дюфе, 1733). Длина электрических линий достигала нескольких сотен метров.

О. Герике, проводя опыты с электростатической машиной, обнаружил, что потираемый руками серный шар передает свою способность притягивать легкие тела льняной нитке длиной в локоть, конец которой, зацепленный за палку, находится у самого шара; притяжение наблюдалось в пределах более дюйма от нижнего конца нити.

Пользуясь стеклянной трубкой (или палочкой), Стивен Грэй повторил опыт Герике. В 1729 г. Грэй обнаружил ряд тел, которым трубка может сообщать «электрическую силу». Это - деревянные стержни и проволока (железная и латунная), которые Грэй вставлял в трубку (через пробку), пеньковая бечевка, которую он привязывал к трубке или заталкивал в нее. Максимальная длина комнатной электропередачи по бечевке или проволоке, свисавших с трубки, не превышала 1 м, а максимальная длина горизонтальной комнатной «электропередачи» по состыкованным деревянным проводникам составляла не более 5,5 м, включая длину трубки. Сообщение телам «электрической силы» Грэй проверял с помощью пушинки, которая могла притягиваться к телу, отталкиваться от него, парить

в воздухе.

Грэй решил попытаться передать электричество по горизонтали чтобы выяснить занимавший его вопрос, как далеко можно передавать электричество. Для этого он подвесил бечевку на гвоздях, вбитых в деревянную балку на одинаковой высоте. Опыт не получился. Грэй сделал правильный вывод, что электричество ушло в балку.

Преодолеть затруднение удалось благодаря блестящей идее Уилера, вместе с которым Грэй экспериментировал летом 1729 г. Священник Грэнвилль Уилер (ум. 1770) предложил поддержать линию передачи (line of communication, по Грэю) шелковым шнуром, а не подвешивать ее на гвоздях, вбитых в балку. Первый же опыт превзошел все ожидания. Электричество было передано по линии длиной около 25 м. Заменив шелковый шнур металлической проволокой, Грэй опять получил отрицательный результат.

Грэй «...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.

Летний полдень. Парит. Вдруг небо начинает быстро темнеть. Веет прохладой. Налетевший порыв ветра поднимает пыль и несёт её вдоль улицы. Проходит несколько минут, и первые крупные капли дождя падают на землю, оставляя на пыли большие тёмные пятна. Скоро дождь усиливается, - вот он уже полил сильными струями, создавая сплошную завесу из воды. Вдруг в свинцовом небе сверкнула извилистая огненная лента… Молния! Она ударила где-то близко, и через одну-две секунды раздался такой звук, как будто поблизости загрохотали орудийные выстрелы. Ещё несколько молний, сильных раскатов грома - и дождь утих, небо прояснилось. Гроза пронеслась мимо.

Мощные раскаты грома и ослепительные вспышки молнии внушали раньше людям страх. Наблюдая разрушения, иногда причинявшиеся молнией, человек, полный предрассудков и суеверий, считал, что молнию вызывают боги или могущественные силы, что молния «в наказание» убивает и калечит людей и сжигает их кров. В древнегреческих легендах говорится, что главный греческий бог - громовержец Зевс - в своём гневе мечет огненные стрелы - молнии. В русских поверьях считалось, что грозой управляет «Илья-пророк», разъезжающий в своей колеснице по небу.

Однако, несмотря на страх перед молнией, уже в глубокой древности люди внимательно наблюдали и изучали это грозное и прекрасное явление природы. Уже несколько десятков лет учёные исследуют его. Благодаря их самоотверженному и упорному труду, одно из интереснейших явлений природы - молния и сопровождающий её гром - в настоящее время получило полное научное объяснение. Выяснилось, что ничего таинственного в этом явлении нет и что «божественные силы» здесь не при чём. Учёные могут искусственно создавать молнию, правда в небольших размерах, в своих лабораториях. Совсем крошечные молнии может получить, как это рассказано дальше, каждый читатель этой книжки.

Люди стремились изучить молнию не просто из любопытства. Они хотели научиться бороться с нею, хотели её победить. Непобеждённая молния очень опасна. Она может смертельно поразить человека, разрушить здание, вызвать взрывы и пожары, причиняющие миллионные убытки, создать тяжёлые аварии электростанций, которые прекратят отпуск энергии. Всё это нарушает нормальную жизнь и работу людей.

Чтобы бороться с молнией, люди стремились изучить её. Без знаний победить молнию было невозможно. «Всё даётся знанием, победа - тоже», - говорил Максим Горький.

В этой небольшой книжке мы расскажем о том, как возникают молния и гром, какой вред может причинить молния и как защититься от её разрушительного действия. Начнём мы с основных сведений об электричестве, без которых всё дальнейшее не будет читателю понятно.

Две с половиной тысячи лет тому назад греческий учёный Фалес из города Милета заметил, что если янтарь (жёлтую смолу, употреблявшуюся для украшения) натереть мехом, то он может притягивать лёгкие предметы - например, волокна или соломинки. По-гречески янтарь назывался электроном. От этого слова и получило своё название электричество.

Потом было обнаружено, что такие же свойства, как янтарь, приобретают и некоторые другие предметы, например, стекло, эбонит (вещество, из которого делают гребёнки, граммофонные пластинки и т. д.), если их натереть шерстью, шёлком или мехом. Тогда говорят, что эти предметы наэлектризованы.

Эбонитовую гребёнку можно наэлектризовать, расчёсывая ею волосы. Тот, кто видел, как в темноте расчёсывают чисто промытые и сухие волосы гребёнкой, замечал голубоватые искорки и слышал их треск.

Одна из первых машин, которую человек построил для получения электричества (это было в конце 17 века), состояла из стеклянного шара, вращающегося на железной оси. Когда натирали сукном вращающийся шар и затем дотрагивались до него рукою, то между шаром и рукой в темноте был виден свет и слышался треск. При быстром вращении шара наблюдались слабенькие искорки. Кажется сначала удивительным, что эти маленькие слабенькие искры и их лёгкий треск имеют такое же происхождение, что и громадная ослепительная молния и сопровождающий её гром. Но это именно так. Уже 200 лет тому назад учёные окончательно установили, что молния - это электрическая искра.

Впервые это доказал в 1752 году знаменитый американский учёный и общественный деятель Вениамин Франклин.

Летом 1752 года в американском городе Филадельфия можно было наблюдать странную картину. Забравшиеся под навес два взрослых человека (старшему на вид было лет 45, другой был совсем юноша) запускали шёлковый змей. Это были Франклин и его сын. К концу шнурка змея, прикреплённого шёлковой лентой к столбу, отец с сыном привязали массивный железный ключ от садовой калитки (рис. 1). Только сына посвятил отец в тайну своих опытов, опасаясь, в случае их неудачи, язвительных насмешек. Он тревожно стоял у змея, ожидая результатов опыта, как приговора своим многолетним исследованиям.

Рис. 1. Франклин с сыном запускают змея. (Со старинной картины.)

Вот надвинулась туча и прошла мимо. Никаких результатов, никаких следов электричества… И вдруг волокна шнурка натянулись, как это бывало при опытах с электричеством, проводившихся учёным в лаборатории. Франклин быстро поднёс палец к ключу и… сотрясение, которое он получил от проскочившей при этом сильной электрической искры, показалось ему приятнейшим из ощущений.

Ведь он добился того, чего так страстно и упорно желал! Его открытие возбудило весь учёный мир того времени. Бледная искра, издавшая негромкий треск, прозвучала громом на весь мир, доказав, что молния - это электрический разряд. Франклин как бы низвёл молнию на землю, отняв её у таинственных «неземных сил».+ », а отрицательное знаком «– ». Такие обозначения и будут употребляться на рисунках этой книжки.