Какви са двата вида такси. И. С. Стеколников Светкавица и гръм. Усъвършенстване на електростатични машини

"Електризация на тела. Два вида електрически заряд" Никонов Евгений Гаврилевич Физика 8 клас

Цели на урока: образователни: формирането на първоначални идеи за електрическия заряд, взаимодействието на заредени тела, съществуването на два вида електрически заряди. изясняване на същността на процеса на наелектризиране на телата. определяне на знака на заряда на електрифицирано тяло. развиващи: развитие на умения за подчертаване на електрически явления в природата и техниката. запознаване с кратка историческа информация за изучаването на електрическите заряди. образователни: възпитание на способност за работа в екип, възпитание на любознателност.

Оборудване: електроскоп (електрометри), фолиева втулка на стойка, стъклени и ебонитови пръчици, парче кожа и луга, полиетилен, хартия, пластмасов гребен (дръжка), статив, бюрета с вода, чаша за събиране. вода, компютър, проектор, интерактивна дъска.

В древна Гърция, в красивия град Милет, е живял философът Талес. И тогава една вечер любимата му дъщеря идва при него. Обяснете защо конците ми се оплитат, когато работя с кехлибарено вретено, прах и сламки полепват по преждата. Много е неудобно. Талес взема вретеното, търка го и вижда малки искри. Спомнете си руската поговорка: „Докато гръм не избухне, селянинът няма да се прекръсти“. А какво е гръм без мълния? Колко милиона пъти трябва да проблесна светкавица, за да се прекръсти човек, за да си помисли накрая: какво е това?

Между протритото кехлибарено вретено, което привлича предмети, и светкавицата изглежда, че няма нищо общо. Но всичко това са ЕЛЕКТРИЧЕСКИ ФЕНОМЕНИ Защо се случват тези феномени? Каква е същността на тези явления? Това трябва да разберем в днешните и предстоящите уроци.

Запишете темата на урока. Всеки от вас до края на урока трябва да се научи да обяснява: какво е електрически заряд и наелектризиране, как заредените тела взаимодействат помежду си, как работи най-простият електроскоп, какви заряди съществуват в природата

Помислете първо за произхода на термина "електричество" Историята на развитието на електричеството започва с Талес от Милет. Първоначално способността да привлича малки предмети се приписваше само на кехлибара (вкаменена смола от иглолистни дървета). От името на което произлиза думата електричество, т.е. на гръцки. електрон-кехлибар. Едва в края на 16 век и началото на 17 век се запомня за това откритие. Английският лекар и натуралист Уилям Гилбърт (1544 - 1603) установява, че много вещества могат да се наелектризират при триене. Той беше един от първите учени, които одобриха опита, експеримента като основа на изследването.

Ако парче кехлибар се втрие в вълна или стъклена пръчка - хартия или коприна, тогава можете да чуете леко пращене, искри в тъмното, а самата пръчка придобива способността да привлича малки предмети вода За тялото, което, след триене привлича други тела към себе си, казват, че е наелектризирано или че му е даден електрически заряд.

По привличането на телата едно към друго може да се прецени дали телата имат електрически заряд. Има уреди, с които можете да съдите за наелектризирането на телата - електроскоп (електрон - наблюдавам)

Електризацията може да възникне по няколко начина: 1. КОНТАКТ Нютон също участва в електрически експерименти, които наблюдават електрическия танц на парчета хартия, поставени под стъкло, поставени върху метален пръстен. При триене на стъклото парчетата хартия се привличат към него, след това отскачат, привличат се отново и т.н. Нютон провежда тези експерименти през 1675 г. Наелектризирането става чрез триене: „Те се търкат с тела, които не развалят повърхността им и придайте блясък, например, твърда коприна, груба нецапаща кърпа и суха длан. Tinder също е кехлибар върху кехлибар, върху диамант, върху стъкло и много повече. Ето как се обработват електрическите тела. Телата се търкат едно в друго, за да увеличат площта на контакта си.

Всички наелектризирани тела привличат към себе си други тела, например парчета хартия. Чрез привличане е невъзможно да се различи електрическият заряд на стъклена пръчка, натъркана върху коприна, от заряда, получен върху ебонитна пръчка, натъркана върху козина. В крайна сметка и двете електрифицирани пръчици привличат парчета хартия към себе си. Но наелектризираните тела също могат да се отблъскват. (ръкав и пръчка). Защо?

И така, електрическият заряд е мярка за свойствата на заредените тела да взаимодействат едно с друго. Какви видове взаимодействие познавате? Условно зарядите се наричат ​​положителни (носени върху стъкло върху коприна) и отрицателни (върху кехлибар, ебонит, сяра, каучук върху вълна). Положителният заряд във физиката се означава с +q или q. Отрицателният заряд - -q

+ + + - Какво ще стане с тези топки? - И как ще се държат тези топки? Телата с еднакъв знак се отблъскват, а телата с противоположен знак се привличат.

Извод: Един от видовете наелектризиране е триенето на телата. В този случай винаги участват две тела (или повече). И двете тела са наелектризирани.

Електрификация се наблюдава и при триене на течности с метали по време на потока, както и пръскане при удар. За първи път наелектризирането на течност по време на раздробяване е наблюдавано близо до водопади в Швейцария през 1786 г. От 1913 г. явлението се нарича балоелектричен ефект.

Първичен контрол: Сега ще изпълним малка тестова задача, която ще проверите един с друг и веднага ще поставите оценки. Имате пет минути за изпълнение. Отговори: 1-ви вариант A B A C B 2-ри вариант B B A C B

КАЧЕСТВЕНИ ЗАДАЧИ 1. Какви предпазни мерки трябва да се вземат, така че при преливане на бензин от един резервоар в друг да не се възпламени? (По време на транспортиране и по време на преливане бензинът се наелектризира, може да възникне искра и бензинът да пламне. За да не се случи това, двата резервоара и тръбопроводът, който ги свързва, са заземени). 2. Стоманена верига е прикрепена към резервоара на камиона с гориво, чийто долен край докосва земята с няколко звена. За какво? Защо няма такава верига на цистерната? (Тъй като железопътната цистерна е заземена чрез релсовите колела) 3. Ако извадите единия найлонов чорап от другия и държите всеки в ръката си във въздуха, те се разширяват. Защо? (По време на триене чорапите се наелектризират. Едноименните заряди се отблъскват взаимно. Поради това повърхността на чорапа се издува.)

Електричеството, получено чрез триене върху определено тяло, се оказва неравностойно по свойства.

Нека направим следния експеримент. С помощта на копринен конец окачваме лека топка от корк или бъз на стойката и след това, като наелектризираме ебонитовата пръчка чрез триене в козина или плат, я довеждаме до топката от корк. В този случай ще се случи следното: първо топката бързо ще бъде привлечена от ебонитовата пръчка (фиг. 2), но щом я докосне, веднага ще се отблъсне и ще заеме позицията, показана на фиг. 3. Ако стъклена пръчка, наелектризирана от триене върху коприна или кожа, се доближи до тази заредена топка, топката ще бъде привлечена от нея.

Ориз. 2. Привличането на коркова топка към наелектризирана пръчка

Ориз. 3. Отблъскване на коркова топка, получила заряд от наелектризирана пръчка

Нека сега вземем две топки, окачени на две стойки на копринени нишки, и да докоснем всяка от тях с наелектризирана стъклена пръчка.

Приближавайки след това двете топки една към друга, отбелязваме, че те ще се стремят да се отблъснат и да заемат позицията, показана на фиг. 4. Същото ще се случи, ако двете топки се заредят с наелектризирана ебонитна пръчка.

Ориз. 4. Топки с еднакъв заряд се отблъскват

Съвсем различни свойства ще бъдат открити, ако първата от двете топки се зареди чрез докосване с наелектризирана стъклена пръчка, а другата топка се наелектризира с ебонитова пръчка. Топките ще се привличат една към друга (фиг. 5).

Ориз. 5. Топки с противоположни заряди се привличат

Проведените експерименти показват, че е необходимо да се прави разлика между две електрически състояния на телата или, както се казва, два вида електричество:

1) електричество, произведено върху стъкло чрез триене върху копринен плат или кожа, което беше прието да се нарича положително електричество;

2) електричество, получено върху ебонит чрез триене върху козина или вълнена материя, което беше прието да се нарича отрицателно електричество.

Положителното електричество обикновено се означава със знак плюс (+), а отрицателното електричество със знак минус (-).

Телата, наелектризирани от едноименно електричество, било то положително или отрицателно, се отблъскват едно друго (фиг. 4). Телата, наелектризирани от противоположно електричество, се привличат едно към друго (фиг. 5).

В същото време трябва да се има предвид, че привличането или отблъскването на наелектризираните топки ще бъде толкова по-силно, колкото по-малко е разстоянието между тях и колкото по-голям е зарядът, придаден на всяка от топките.

Трябва също да се помни, че ако чрез триене на стъклена пръчка с коприна получим положително електричество върху стъклената пръчка, тогава на свой ред получаваме отрицателно електричество в същото количество върху коприната. И напротив, когато ебонитът се търка върху козината върху ебонит, получаваме отрицателно електричество, а самата козина се наелектризира положително.

Прости експерименти върху наелектризирането на различни тела илюстрират следните точки.

1. Има два вида заряди: положителни (+) и отрицателни (-). Положителен заряд възниква, когато стъклото се търка върху кожа или коприна, а отрицателен заряд възниква, когато кехлибар (или ебонит) се търка върху вълна.

2. Такси (или заредени тела) взаимодействат помежду си. Обвинения със същото имеотблъсквам и за разлика от такситеса привлечени.

3. Състоянието на наелектризиране може да се прехвърля от едно тяло на друго, което е свързано с прехвърлянето на електрически заряд. В този случай към тялото може да се прехвърли по-голям или по-малък заряд, т.е. зарядът има стойност. При наелектризиране чрез триене и двете тела придобиват заряд, едното положително, а другото отрицателно. Трябва да се подчертае, че абсолютните стойности на зарядите на телата, наелектризирани чрез триене, са равни, което се потвърждава от многобройни измервания на заряди с помощта на електрометри.

След откриването на електрона и изследването на структурата на атома стана възможно да се обясни защо телата се наелектризират (т.е. зареждат) по време на триене. Както знаете, всички вещества са съставени от атоми; атомите от своя страна се състоят от елементарни частици – отрицателно заредени електрони, положително заредена протонии неутрални частици - неутрони. Електроните и протоните са носители на елементарни (минимални) електрически заряди.

елементарен електрически заряд ( д) е най-малкият електрически заряд, положителен или отрицателен, равен на заряда на електрона:

e = 1.6021892(46) 10 -19 С.

Има много заредени елементарни частици и почти всички имат заряд. +eили -е, обаче, тези частици са много краткотрайни. Те живеят по-малко от една милионна от секундата. Само електроните и протоните съществуват в свободно състояние за неопределено време.

Протоните и неутроните (нуклоните) изграждат положително зареденото ядро ​​на атома, около което се въртят отрицателно заредени електрони, чийто брой е равен на броя на протоните, така че атомът като цяло е електроцентрала.

При нормални условия телата, състоящи се от атоми (или молекули), са електрически неутрални. Въпреки това, в процеса на триене, някои от електроните, които са напуснали своите атоми, могат да се преместят от едно тяло в друго. В този случай преместванията на електроните не надвишават размерите на междуатомните разстояния. Но ако телата се разделят след триене, тогава те ще бъдат заредени; тялото, което е дало част от своите електрони, ще бъде положително заредено, а тялото, което ги е придобило, ще бъде заредено отрицателно.

И така, телата се наелектризират, тоест получават електрически заряд, когато губят или получават електрони. В някои случаи наелектризирането се дължи на движението на йони. В този случай не възникват нови електрически заряди. Има само разделение на наличните заряди между електрифицираните тела: част от отрицателните заряди преминават от едно тяло към друго.

Определение на таксата.

Трябва да се подчертае, че зарядът е присъщо свойство на частицата. Може да си представим частица без заряд, но не може да си представим заряд без частица.

Заредените частици се проявяват в привличане (противоположни заряди) или в отблъскване (едноименни заряди) със сили, които са много порядъци по-големи от гравитационните. Така силата на електрическо привличане на електрон към ядрото във водороден атом е 10 39 пъти по-голяма от силата на гравитационното привличане на тези частици. Взаимодействието между заредените частици се нарича електромагнитно взаимодействие, а електрическият заряд определя интензивността на електромагнитните взаимодействия.

В съвременната физика зарядът се определя по следния начин:

Електрически заряд- това е физическо количество, което е източник на електрическо поле, чрез което се осъществява взаимодействието на частици със заряд.

Целта на работата: запознаване с историята на развитието на електротехниката, с творческия път на най-изявените учени, допринесли за изучаването на електрически и магнитни явления, идентифициране на техните модели, създаване на електрически устройства.

Изключвам

7. Откриване на феномена

3. Развитие на електростатиката на електростатичната индукция. Изследване на процесите на електризация

8. Изследване на взаимодействието

4. Изобретяване на Лайденския буркан със заредени тела. Откриване на закона на Кулон

Първите наблюдения на магнитни и електрически явления датират от дълбока древност. Мистериозната способност на магнита да привлича железни предмети се споменава в древни хроники и легенди, достигнали до нас от Азия (Индия и Китай), Древна Гърция и Рим.

Много образно обяснение на свойствата на магнита е дадено в известната поема "За природата на нещата" на римския поет Лукреций (99-55 г. пр. н. е.), написана преди повече от 2 хиляди години.

От древни легенди и хроники, датиращи от второто хилядолетие пр.н.е., научаваме много интересни факти за практическото използване на магнита. Древните индианци използвали магнит, за да извличат железни върхове на стрели от телата на ранени воини. Китайските хроники разказват за магическа магнитна порта, през която не може да мине човек, който е скрил метално оръжие. По време на разкопките на селището Олмек (Централна Америка) са открити скулптури от преди три хиляди години, издълбани от магнитни блокове.

В Китай през второто хилядолетие пр.н.е. първите компаси с различни конструкции вече са използвани. В един от музеите се съхранява хилядолетен китайски компас, наподобяващ лъжица.

Естествено древните учени и

естествоизпитателите размишляваха върху причината за мистериозните свойства на магнита на китайския компас. Платон напр.

обяснява божествения им произход.

Първи наблюдения на магнитни и електрически явления

ОТ по името на един от древните мъдреци – Талес(640-550 г. пр. н. е.) легендите, достигнали до нас, са свързани

относно свойството на търкания кехлибар да привлича леки тела. Според него в кехлибара, както в магнита, има душа, която е първопричината за привличането.

Изделията от кехлибар, блестящи и красиви, са били широко използвани от древните хора за декорация, така че е вероятно мнозина да забележат, че втритият кехлибар привлича леки сламки, парчета плат и др.

Гърците наричали кехлибара "електрон". От това, много векове по-късно, се появи думата "електричество". Известно е, че в едно от древногръцките писания се описва камък (очевидно скъпоценен), който подобно на кехлибар се наелектризира от триене. Но древните гърци вероятно не са знаели за електрифицирането на други тела.

И още едно любопитно явление не остава незабелязано от древните народи, живеещи по средиземноморския бряг и в басейна на реката. Нил. Става дума за "електрически" риби - скат и сом. Гърците ги наричали "нарке", което означава "парализиращ". При контакт с тези риби, които имат електрически органи, човек получава силни удари. Известно е, че през 1 век от н.е. Римските лекари са използвали електрическата рампа за лечение на подагра, главоболие и други заболявания.

И, разбира се, древните хора са наблюдавали заплашителни гръмотевици и ярки светкавици, които са им вдъхвали естествен страх, но никой от мъдреците от онези времена не би могъл да стигне до идеята, че привличането на натрития кехлибар , и ударите на електрически риби, и явленията на гръмотевична буря в атмосферата са от едно и също естество.

Упадъкът на древната култура беше осезаемо отразен в изучаването на електрическите и магнитните явления. От множество източници следва, че практически до 1600 г. не е направено нито едно откритие в областта на електрическите явления, а в областта на магнетизма са описани само начини за използване на компаса от навигатори (арабите през 9-ти и европейците през 11-ти век). век).

През XIII век. учените успяха да установят редица свойства на магнита: съществуването на противоположни полюси и тяхното взаимодействие; разпространение на магнитно действие през различни тела (хартия, дърво и др.); бяха описани методи за изработване на магнитни стрелки и френският учен Пиер Перегрин (1541-1616) за първи път снабди компаса с градуирана скала.

През XIII-XIVв. Католическите капитани използваха компаса тайно, страхувайки се да не попаднат в огъня на инквизицията, която видя в компаса дяволски инструмент, създаден от магьосници.

В продължение на много векове магнитните явления се обясняват с действието на специална магнитна течност и, както ще бъде показано по-долу, само изключителният френски физик A.M. Ампер през 20-те години на XIX век. първи обяснява електрическата природа на магнетизма.

Експериментални изследвания на У. Гилбърт

Значителен обрат в представите за електрическите и магнитните явления настъпва в самото начало на 17 век, когато е публикуван фундаменталният научен труд на виден английски учен (доктор на английската кралица Елизабет). Уилям Гилбърт(1554--1603) "За магнита, магнитните тела и големия магнит - Земята" (1600). Като последовател на експерименталния метод в естествознанието, В. Хилберт провежда повече от 600 умели експеримента, които, както той пише, разкриват тайните на "скритите причини на различни явления".

За разлика от много от своите предшественици, У. Гилбърт вярва, че магнитната игла се движи под въздействието на магнетизма на Земята, която е голям магнит. Той базира заключенията си на оригинален експеримент, който е извършил за първи път. Той направи малка топка от магнитна желязна руда - "малка Земя - терела" и доказа, че магнитната игла заема същите позиции по отношение на повърхността на тази "терела", както заема в полето на земния магнетизъм. Той установи възможността за магнетизиране на желязото чрез земния магнетизъм.

Изследвайки магнетизма, В. Хилберт се заема и с изучаването на електрическите явления. Той доказа, че не само кехлибарът, но и много други тела имат електрически свойства: диамант, сяра, смола, планински кристал

Наелектризиращ при триене. Тези тела той нарича "електрически" в съответствие с гръцкото наименование на кехлибар (електрон). Но В. Хилберт неуспешно се опитва да наелектризира металите, без да ги изолира, и следователно стига до погрешното заключение, че е невъзможно да се наелектризират метали чрез триене. Това заключение на В. Хилберт беше убедително опровергано два века по-късно от изключителен руски електроинженер академик Василий Владимирович Петров.

У. Гилбърт правилно установи, че "степента на електрическа сила" е различна и влагата намалява електрифицирането на телата при триене. Сравнявайки магнитните и електрическите явления, У. Гилбърт твърди, че те са от различно естество: например "електрическата сила" идва само от триенето, докато магнитната постоянно действа върху желязото; магнит повдига тела със значителна гравитация, електричество - само леки тела. Това погрешно заключение на В. Хилберт продължава в науката повече от 200 години.

Идеята, че електрическите явления се дължат на наличието на специална "електрическа течност", подобна на "произвеждаща топлина" и "създаваща светлина", е характерна за науката от онзи период, когато механичните възгледи за много природни явления са доминиращи.

Основен труд B, Хилберт издържа през XVII век. няколко издания, той беше справочник за много натуралисти в различни страни на Европа и изигра огромна роля в развитието на теорията за електричеството и магнетизма. Великият Г. Галилео пише за писанията на У. Гилбърт: "Давам най-голяма похвала и завиждам на този автор."

Електростатична машина О. Герике

Един от първите, които, след като се запознаха с книгата на В. Хилберт, решиха да получат по-силни прояви на електрическите сили, беше магдебургският бургомистър Ото фон Герике (1602-1686).

През 1650 г. той направил топка от сяра с размерите на детска глава, засадил я на желязна ос, монтирана на дървен триножник. С помощта на дръжка топката можеше да се върти и се търкаше с длани или с парче плат, притиснато към топката с ръка. Това беше първата проста електростатична машина.

О. Герика успя да забележи слабо сияние на наелектризирана топка в тъмното и, което е особено важно, за първи път откри, че привлечените от топката пухчета след известно време го отблъскват. Това явление не е нито О. Герике. нито много от неговите съвременници не можеха да обяснят дълго време.

Немският учен Г. В. Лайбниц (1646-1716), използвайки машината на О. Герике, наблюдава електрическа искра - това е първото споменаване на това мистериозно явление.

Усъвършенстване на електростатични машини

През първата половина на XVII век. електростатичната машина е претърпяла редица подобрения: сярната топка е заменена със стъклена (тъй като стъклото е по-интензивно наелектризирано), а по-късно вместо топки или цилиндри (които са по-трудни за производство и често експлодират, когато нагрявани), започват да се използват стъклени дискове. За триене са използвани кожени подложки, притиснати към стъклото с пружини; по-късно, за да се подобри електрифицирането, подложките бяха покрити с амалгама.

Важен нов елемент в дизайна на машината е проводникът (1744) - метална тръба, окачена на копринени нишки и по-късно монтирана на изолирани опори. Проводникът служи като резервоар за събиране на електрически заряди, образувани при триене. След изобретяването на Лайденския буркан, той също е монтиран до машината.

електростатична машина. Краят на 18 век Неизвестен майстор.

Инструментална камара на Академията на науките в Санкт Петербург

Идентифицирани са два вида електричество и са установени законите на тяхното взаимодействие. Откриват се проводими и изолационни свойства на материалите.

Експерименти върху преноса на електрически заряд. Откриване на електрическата проводимост

Значителна стъпка в изучаването на свойствата на електрическите заряди е изследването на член на Английското кралско общество Стивън Грей (1670-1736) и член на Парижката академия на науките Шарл Франсоа Дюфе(1698 -1736).

В резултат на многобройни експерименти С. Грей успя да установи, че електрическата способност на стъклена тръба да привлича светлинни тела може да се прехвърли на други тела и той показа (1729), че телата, в зависимост от връзката им с електричеството, могат да бъдат разделени на две групи: проводници (напр. метална нишка, тел) и непроводими (напр. копринена нишка).

Продължавайки експериментите на С. Грей, Ш.Ф. Дюфе (през 1733 г.) открива два вида електрически заряди - "стъкло" и "смола" и тяхната особеност е да отблъскват еднакви заряди и да привличат противоположни заряди.

Dufay също създаде прототип на електроскоп под формата на два окачени и разминаващи се, когато се електрифицират

До края на 30-те години на XVIII век. успешно използвани като проводници: ленен конец (Guericke, 1663), конопен канап, невтвърдена дървесина, метална тел (Gray, 1729), мокър кетгут (Desaguliers,

1738); като непроводими: коприна (Wheeler в експеримент, поставен от Gray, 1729), конски косми (Gray, 1729), стъкло и восък (Dufay, 1733). Дължината на електрическите линии достига няколкостотин метра.

O. Guericke, провеждайки експерименти с електростатична машина, откри, че сярна топка, разтрита с ръце, прехвърля способността си да привлича леки тела към дълга лакът ленена нишка, чийто край, закачен за пръчка, се намира на самата топка ; привличането се наблюдава на повече от един инч от долния край на нишката.

Използвайки стъклена тръба (или пръчка), Стивън Грей повтори експеримента на Герике. През 1729 г. Грей открива множество тела, на които една тръба може да придаде „електрическа сила“. Това са дървени пръти и тел (желязо и месинг), които Грей пъхна в тръбата (през тапата), конопена връв, която завърза за тръбата или пъхна в нея. Максималната дължина на пренос на енергия на закрито по канап или жица, висяща от тръба, не надвишава 1 m, а максималната дължина на "пренос на енергия" в хоризонтална стая по протежение на закачени дървени проводници е не повече от 5,5 m, включително дължината на тръба. Грей провери съобщението за "електрическа сила" към телата с помощта на мъх, който може да бъде привлечен от тялото, отблъснат от него, зависнал

във въздуха.

Грей реши да се опита да предаде електричество хоризонтално, за да разбере въпроса, който го занимаваше, докъде може да се пренесе електричество. За да направи това, той окачи връв на пирони, забити в дървена греда на същата височина. Опитът не проработи. Грей правилно заключи, че електричеството е преминало в лъча.

Трудността е преодоляна благодарение на брилянтната идея на Уилър, с когото Грей експериментира през лятото на 1729 г. Свещеникът Гранвил Уилър (ум. 1770 г.) предлага поддържането на комуникационната линия (според Грей) с копринен шнур и а не да го окачите на пирони, забити в греда. Първият опит надмина всички очаквания. Електричеството се предава по линия с дължина около 25 м. Като замени копринения шнур с метален проводник, Грей отново получи отрицателен резултат.

Грей "... показа, че електричеството може да се предава, без да се докосва преносната линия с тръба, а само като се държи тръбата близо до линията", т.е., в по-късна терминология, използвайки електростатична индукция.

Летен следобед. Извисява се. Изведнъж небето започва бързо да потъмнява. Духа готино. Порив на вятъра вдига прах и го носи по улицата. Минават няколко минути и първите големи капки дъжд падат на земята, оставяйки големи тъмни петна върху праха. Скоро дъждът се засилва - вече се е излял със силни струи, създавайки непрекъсната водна завеса. Изведнъж в оловното небе блесна виеща се огнена лента ... Светкавица! Тя удари някъде наблизо и след секунда-две се чу такъв звук, сякаш наблизо гърмяха изстрели. Още няколко мълнии, силни гръмотевици - и дъждът утихна, небето се проясни. Бурята премина.

Мощни удари на гръмотевици и ослепителни светкавици са вдъхвали страх у хората. Наблюдавайки унищожението, причинено понякога от мълния, човек, пълен с предразсъдъци и суеверия, вярваше, че богове или могъщи сили причиняват мълния, че мълнията „като наказание“ убива и осакатява хората и изгаря убежището им. В древногръцките легенди се разказва, че главният гръцки бог - гръмовержецът Зевс - в гнева си хвърля огнени стрели - светкавици. В руските вярвания се смяташе, че бурята се управлява от "Иля Пророк", който караше в колесницата си по небето.

Но въпреки страха от мълния, още в древността хората внимателно наблюдават и изучават този страхотен и красив природен феномен. Учените го изучават в продължение на няколко десетилетия. Благодарение на тяхната самоотвержена и упорита работа едно от най-интересните природни явления – светкавицата и съпровождащата я гръмотевица – вече получи пълно научно обяснение. Оказа се, че в това явление няма нищо мистериозно и "божествените сили" нямат нищо общо с него. Учените могат изкуствено да създават светкавици, макар и в малък мащаб, в своите лаборатории. Съвсем малки светкавици могат да бъдат получени, както е описано по-нататък, от всеки читател на тази книга.

Хората се стремяха да изучават мълнията не само от любопитство. Искаха да се научат как да се борят с него, искаха да го победят. Непобедената мълния е много опасна. Може да удари смъртоносно човек, да разруши сграда, да причини експлозии и пожари, които да причинят милиони загуби, да създаде тежки аварии в електроцентрали, които да спрат подаването на енергия. Всичко това нарушава нормалния живот и работа на хората.

За да се борят с мълнията, хората се стремяха да я изучават. Без знание беше невъзможно да се победи мълнията. „Всичко се дава от знанието, дава се и победата“, е казал Максим Горки.

В тази кратка книга ще говорим за това как възникват светкавиците и гръмотевиците, какви вреди могат да нанесат светкавиците и как да се предпазите от разрушителните им ефекти. Нека започнем с основна информация за електричеството, без която всичко, което следва, няма да е ясно за читателя.

Преди две хиляди години и половина гръцкият учен Талес от град Милет забеляза, че ако кехлибарът (жълта смола, използвана за декорация) се натрие с козина, тогава той може да привлече леки предмети - например влакна или сламки. На гръцки кехлибарът се нарича електрон. От тази дума електричество получи името си.

Тогава беше открито, че някои други предмети придобиват същите свойства като кехлибар, например стъкло, ебонит (веществото, от което се правят гребени, грамофонни плочи и др.), Ако се натъркат с вълна, коприна или козина. След това казват, че тези обекти са електрифицирани.

Абаносовият гребен може да се наелектризира чрез разресване на косата с него. Всеки, който видя как чисто измитата и суха коса е сресана в тъмното с гребен, забеляза синкави искри и чу пукането им.

Една от първите машини, създадени от човека за генериране на електричество (това беше в края на 17 век) се състоеше от стъклена топка, въртяща се върху желязна ос. Когато въртяща се топка се търка с плат и след това се докосва с ръка, между топката и ръката в тъмнината се вижда светлина и се чува пращене. При бързото въртене на топката се наблюдаваха слаби искри. Първоначално изглежда изненадващо, че тези малки, слаби искри и лекото им пращене имат същия произход като огромната ослепителна светкавица и гръмотевицата, която я придружава. Но просто си е така. Още преди 200 години учените най-накрая установиха, че мълнията е електрическа искра.

Това е доказано за първи път през 1752 г. от известния американски учен и общественик Бенджамин Франклин.

През лятото на 1752 г. в американския град Филаделфия може да се наблюдава странна картина. Катерейки се под навеса, двама възрастни (най-големият изглеждаше на около 45 години, другият беше просто млад мъж) пуснаха копринено хвърчило. Бяха Франклин и синът му. За края на връвта на хвърчилото бащата и синът завързаха масивен железен ключ за градинската порта, прикрепен към стълба с копринена панделка (фиг. 1). Само синът беше посветен от бащата в тайната на неговите експерименти, страхувайки се, в случай на неуспех, от язвителни подигравки. Той стоеше неспокойно до хвърчилото в очакване на резултатите от експеримента, като присъда за дългогодишните му изследвания.

Ориз. 1. Франклин и синът му пускат хвърчило. (От стара картина.)

Издигна се облак и отмина. Няма резултати, няма следи от електричество... И изведнъж влакната на дантелата се разтягат, както се случва по време на експерименти с електричество, проведени от учени в лабораторията. Франклин бързо постави пръста си на ключа и ... сътресението, което получи от силната електрическа искра, която се промъкна в същото време, му се стори най-приятното усещане.

Все пак постигна това, което толкова страстно и упорито желаеше! Откритието му развълнува целия научен свят от онова време. Бледа искра, която изпука тихо, прозвуча като гръм за целия свят, доказвайки, че мълнията е електрически разряд. Франклин, така да се каже, свали светкавицата на земята, отнемайки я от мистериозните „неземни сили.“ + „и отрицателния знак“ – ". Такива обозначения ще бъдат използвани на фигурите в тази книга.