Millised on kahte tüüpi tasud. I. S. Stekolnikov Välk ja äike. Elektrostaatiliste masinate täiustamine

"Kehade elektriseerimine. Kahte tüüpi elektrilaeng" Nikonov Jevgeni Gavrilevitš füüsika 8. klass

Tunni eesmärgid: hariv: esialgsete ideede kujundamine elektrilaengu kohta, laetud kehade vastastikmõju, kahte tüüpi elektrilaengute olemasolu. kehade elektrifitseerimise protsessi olemuse selgitamine. elektrifitseeritud keha laengu märgi määramine. arendamine: oskuste arendamine elektriliste nähtuste esiletõstmiseks looduses ja tehnoloogias. elektrilaengute uurimise lühiajaloolise teabega tutvumine. hariduslik: meeskonnatöö oskuse kasvatamine, uudishimu kasvatamine.

Varustus: elektroskoop (elektromeetrid), fooliumhülss alusel, klaasist ja eboniidist vardad, karusnaha ja leelisetükk, polüetüleen, paber, plastikkamm (käepide), statiiv, bürett veega, tass kogumiseks vesi, arvuti, projektor, interaktiivne tahvel .

Vana-Kreekas, kaunis Miletose linnas, elas filosoof Thales. Ja siis ühel õhtul tuleb tema juurde tema armastatud tütar. Selgitage, miks mu niidid sassi lähevad, kui töötan merevaigukarva võlliga, tolm ja õled jäävad lõnga külge. See on väga ebamugav. Thales võtab spindli, hõõrub seda ja näeb väikseid sädemeid. Pidage meeles vene vanasõna: "Kuni äike ei puhke, ei anna talupoeg risti ette." Ja mis on äike ilma välguta? Kui palju miljoneid kordi peab välk välkuma, et mees end ristis viimaks mõtleks: mis see on?

Esemeid ligi tõmbava hõõrutud merevaiguvärvli ja välgu vahel tundub, et midagi ühist pole. Kuid see kõik on ELEKTRINÄHTUSED Miks need nähtused tekivad? Mis on nende nähtuste olemus? Seda peame tänastes ja tulevastes õppetundides välja selgitama.

Kirjutage tunni teema üles. Igaüks teist peaks tunni lõpuks õppima selgitama: mis on elektrilaeng ja elektrifitseerimine, kuidas laetud kehad omavahel suhtlevad, kuidas töötab kõige lihtsam elektroskoobiseade, millised laengud looduses eksisteerivad.

Mõelge esmalt mõiste "elekter" päritolule. Elektrienergia arengu ajalugu algab Miletose Thalesega. Algselt omistati väikeste esemete ligitõmbamise võimet ainult merevaigule (okaspuude kivistunud vaik). Mille nimest sai alguse sõna elekter, s.o kreeka keelest. elektron-merevaigukollane. Seda avastust mäletati alles 16. sajandi lõpus ja 17. sajandi alguses. Inglise arst ja loodusteadlane William Gilbert (1544 - 1603) leidis, et paljud ained võivad hõõrdumise käigus elektristuda. Ta oli üks esimesi teadlasi, kes kiitis uurimistöö aluseks kogemuse, katse.

Kui merevaigutükk hõõruda vastu villa või klaaspulka – paberit või siidi, siis on kuulda kerget särinat, pimedas sädemeid ja varras ise omandab võime meelitada ligi väikseid esemeid.vesi Kehast, mis, peale hõõrumist tõmbab enda juurde teisi kehasid, öeldakse, et see on elektriseerunud või et talle anti elektrilaeng.

Kehade üksteise külgetõmbe järgi saab hinnata, kas kehadel on elektrilaeng. On seadmeid, millega saate hinnata kehade elektriseerumist - elektroskoop (elektron - ma jälgin)

Elektriseerumine võib toimuda mitmel viisil: 1. KONTAKT Elektrikatsetega tegeles ka Newton, kes jälgis metallrõngale asetatud klaasi alla pandud paberitükkide elektrilist tantsu. Klaasi hõõrumisel tõmbasid paberitükid selle külge, siis põrkasid maha, tõmbasid uuesti jne. Newton viis need katsed läbi juba aastal 1675. elektrifitseerimine toimub hõõrdumise teel: „Neid hõõrutakse kehadega, mis ei riku nende pinda ja toovad sära, näiteks kõva siid, jäme mittemäärduv riie ja kuiv peopesa. Tinder on ka merevaigukollane merevaigul, teemandil, klaasil ja palju muud. Nii töödeldakse elektrikehi." Kehad hõõruvad üksteise vastu, et suurendada nende kokkupuuteala.

Kõik elektrifitseeritud kehad tõmbavad enda juurde teisi kehasid, näiteks paberitükke. Tõmbejõu järgi on võimatu eristada siidile hõõrutud klaaspulga elektrilaengut karusnahale hõõrutud eboniitvardale saadavast laengust. Mõlemad elektrifitseeritud pulgad meelitavad ju paberitükke enda juurde. Kuid elektrifitseeritud kehad võivad ka üksteist tõrjuda. (varrukas ja pulk). Miks?

Seega on elektrilaeng laetud kehade üksteisega suhtlemise omaduste mõõt. Milliseid suhtluse liike te teate? Tavapäraselt nimetati laenguid positiivseteks (kantud klaasil siidil) ja negatiivseteks (merevaigul, eboniidil, väävlil, villal kantaval kummil). Positiivset laengut tähistatakse füüsikas +q või q Negatiivse laenguga - -q

+ + + - Mis nende pallidega saab? - Ja kuidas need pallid käituvad? Sama märgiga laengutega kehad tõrjuvad üksteist ja vastupidise märgiga laenguga kehad tõmbavad teineteist.

Järeldus: Üks elektrifitseerimise liike on kehade hõõrdumine. Sel juhul on alati kaasatud kaks keha (või rohkem). Mõlemad kered on elektrifitseeritud.

Elektrifitseerimist täheldatakse ka vedelike hõõrdumisel metallide vastu voolu ajal, samuti pritsimist löögi ajal. Esimest korda nähti vedeliku elektriseerumist purustamise käigus Šveitsis koskede lähedal 1786. aastal. Alates 1913. aastast on nähtust nimetatud balloelektriliseks efektiks.

Esmane kontroll: nüüd täidame väikese testülesande, mida te omavahel kontrollite ja kohe hinded panete. Sul on lõpetamiseks aega viis minutit. Vastused: 1. variant A B A C B 2. variant B B A C B

KVALITATIIVSED ÜLESANDED 1. Milliseid ettevaatusabinõusid tuleks järgida, et bensiini ühest paagist teise valamisel see ei süttiks? (Transportimisel ja vereülekande ajal bensiin elektriseerub, võib tekkida säde ja bensiin süttib. Et seda ei juhtuks, on nii paagid kui ka neid ühendav torustik maandatud). 2. Kütuseauto paagi külge on kinnitatud teraskett, mille alumine ots puudutab mitme lüliga maad. Milleks? Miks raudtee paakvagunil sellist ketti pole? (Kuna raudteepaak on maandatud läbi rööparataste) 3. Kui võtad teisest nailonist suka välja ja hoiad mõlemat käes õhus, siis need paisuvad. Miks? (Hõõrdumisel sukad elektristuvad. Samanimelised laengud tõrjuvad üksteist. Seetõttu suka pind paisub.)

Konkreetsele kehale hõõrdumisel saadud elekter osutub oma omadustelt ebavõrdseks.

Teeme järgmise katse. Riputame siidist niidi abil alusele heleda korgi- või leedripalli ning seejärel elektriseerinud eboniitpulga vastu karva või riiet hõõrudes toome selle korgipalli juurde. Sel juhul juhtub järgmine: algul tõmbab pall kiiresti eboniidipulga külge (joonis 2), kuid niipea, kui see seda puudutab, tõrjub see kohe ära ja võtab joonisel fig. 3. Kui selle laetud kuuli juurde tuuakse klaaspulk, mis elektriseerub hõõrdumisel vastu siidi või nahka, tõmbab pall selle poole.

Riis. 2. Korgipalli külgetõmme elektrifitseeritud pulgale

Riis. 3. Elektrifitseeritud pulgast laengu saanud korgipalli tõrjumine

Võtame nüüd kaks siidniitidele riputatud kahe aluse külge riputatud kuuli ja puudutagem neid elektrifitseeritud klaaspulgaga.

Pärast seda mõlemat palli üksteisele lähenedes märkame, et need kipuvad tõrjuma ja võtavad joonisel fig. 4. Sama juhtub, kui mõlemad kuulid on laetud elektrifitseeritud eboniitvardaga.

Riis. 4. Sarnaste laengutega pallid tõrjuvad üksteist

Täiesti erinevad omadused avastatakse, kui kahest kuulist esimene laetakse seda elektrifitseeritud klaaspulgaga puudutades ja teine ​​pall elektrifitseeritakse eboniidist vardaga. Pallid tõmmatakse üksteise poole (joonis 5).

Riis. 5. Vastandlaengutega pallid tõmbavad

Läbiviidud katsed näitavad, et on vaja eristada kehade kahte elektrilist olekut või, nagu öeldakse, kahte tüüpi elektrit:

1) klaasile vastu siidkangast või nahka hõõrudes toodetud elekter, mida nõustuti nimetama positiivseks elektriks;

2) elekter, mis on saadud eboniidil selle hõõrumisel vastu karusnahka või villast ainet, mida nõustuti nimetama negatiivseks elektriks.

Positiivset elektrit tähistatakse tavaliselt plussmärgiga (+) ja negatiivset miinusmärgiga (-).

Sama nimega elektriga elektrifitseeritud kehad, olgu positiivsed või negatiivsed, tõrjuvad üksteist (joonis 4). Vastandliku elektriga elektrifitseeritud kehad tõmbuvad üksteise poole (joonis 5).

Samal ajal tuleb meeles pidada, et elektrifitseeritud kuulide külgetõmme või tõrjumine on seda tugevam, mida väiksem on nendevaheline kaugus ja seda suurem on igale kuulile antud laeng.

Samuti tuleb meeles pidada, et kui klaaspulka siidiga hõõrudes saame klaaspulgale positiivset elektrit, siis siidil omakorda negatiivset elektrit sama palju. Ja vastupidi, kui eboniiti hõõruda vastu eboniidi karusnahka, saame negatiivse elektri ja karusnahk ise elektriseerub positiivselt.

Lihtsad katsed erinevate kehade elektrifitseerimisel illustreerivad järgmisi punkte.

1. Laenguid on kahte tüüpi: positiivsed (+) ja negatiivsed (-). Positiivne laeng tekib klaasi hõõrumisel vastu nahka või siidi, negatiivne laeng aga merevaigu (või eboniidi) villa vastu hõõrumisel.

2. Tasud (või laetud kehad) omavahel suhelda. Samanimelised tasud tõrjuma ja erinevalt süüdistustest meelitavad.

3. Elektrifitseerimise olek saab üle kanda ühelt kehalt teisele, mis on seotud elektrilaengu ülekandmisega. Sel juhul saab kehale üle kanduda suurem või väiksem laeng, st laengul on väärtus. Hõõrdumisel elektrifitseerides saavad mõlemad kehad laengu, üks positiivse ja teine ​​negatiivse. Tuleb rõhutada, et hõõrdumise teel elektrifitseeritud kehade laengute absoluutväärtused on võrdsed, mida kinnitavad arvukad laengute mõõtmised elektromeetrite abil.

Miks kehad elektrifitseeritakse (st laetakse) hõõrdumise käigus, sai võimalikuks seletada pärast elektroni avastamist ja aatomi ehituse uurimist. Nagu teate, koosnevad kõik ained aatomitest; aatomid koosnevad omakorda elementaarosakestest – negatiivselt laetud elektronid, positiivselt laetud prootonid ja neutraalsed osakesed - neutronid. Elektronid ja prootonid on elementaarsete (minimaalsete) elektrilaengute kandjad.

elementaarne elektrilaeng ( e) on väikseim positiivne või negatiivne elektrilaeng, mis on võrdne elektroni laenguga:

e = 1.6021892(46) 10-19 C.

Laetud elementaarosakesi on palju ja peaaegu kõigil neil on laeng. +e või -e need osakesed on aga väga lühiealised. Nad elavad vähem kui miljondik sekundit. Ainult elektronid ja prootonid eksisteerivad vabas olekus lõputult.

Prootonid ja neutronid (nukleonid) moodustavad aatomi positiivselt laetud tuuma, mille ümber tiirlevad negatiivselt laetud elektronid, mille arv võrdub prootonite arvuga, nii et aatom tervikuna on elektrijaam.

Tavatingimustes on aatomitest (või molekulidest) koosnevad kehad elektriliselt neutraalsed. Hõõrdumise käigus võivad aga osa aatomitest lahkunud elektrone liikuda ühest kehast teise. Sel juhul ei ületa elektronide nihked aatomitevaheliste kauguste suurusi. Aga kui kehad pärast hõõrdumist eraldatakse, siis need laetakse; keha, mis on loovutanud osa oma elektronidest, on positiivselt laetud ja keha, mis on need omandanud, on negatiivse laenguga.

Seega kehad elektrifitseeritakse, see tähendab, et nad saavad elektrilaengu, kui nad kaotavad või omandavad elektrone. Mõnel juhul on elektrifitseerimine tingitud ioonide liikumisest. Uusi elektrilaenguid sel juhul ei teki. Elektrifitseeritud kehade vahel on ainult saadaolevate laengute jaotus: osa negatiivsetest laengutest liigub ühest kehast teise.

Tasu määratlus.

Tuleb rõhutada, et laeng on osakesele omane omadus. Osakest ilma laenguta võib ette kujutada, kuid laengut ilma osakeseta ei saa ette kujutada.

Laetud osakesed avalduvad külgetõmbamises (vastandlaengud) või tõrjumises (samanimelised laengud) jõududega, mis on mitu suurusjärku suuremad kui gravitatsioonilised. Seega on elektroni elektriline tõmbejõud vesinikuaatomi tuuma suhtes 10 39 korda suurem kui nende osakeste gravitatsiooniline tõmbejõud. Laetud osakeste vastastikmõju nimetatakse elektromagnetiline interaktsioon, ja elektrilaeng määrab elektromagnetiliste vastastikmõjude intensiivsuse.

Kaasaegses füüsikas defineeritakse laengut järgmiselt:

Elektrilaeng- see on füüsikaline suurus, mis on elektrivälja allikas, mille kaudu toimub osakeste interaktsioon laenguga.

Töö eesmärk: tutvumine elektrotehnika arengu ajalooga, elektri- ja magnetnähtuste uurimisse kaasa aidanud silmapaistvamate teadlaste loometeega, nende mustrite väljaselgitamine, elektriseadmete loomisega.

Lülita välja

7. Nähtuse avastamine

3. Elektrostaatilise induktsiooni elektrostaatika arendamine. Elektriseerimisprotsesside uurimine

8. Interaktsiooniuuringud

4. Laetud kehade Leydeni purgi leiutamine. Coulombi seaduse avastamine

Esimesed magnetiliste ja elektriliste nähtuste vaatlused pärinevad iidsetest aegadest. Magneti salapärane võime tõmmata ligi raudesemeid on mainitud iidsetes kroonikates ja legendides, mis on meieni jõudnud Aasiast (Indiast ja Hiinast), Vana-Kreekast ja Roomast.

Väga kujundliku seletuse magneti omaduste kohta annab Rooma poeedi Lucretiuse (99-55 eKr) kuulus luuletus "Asjade olemusest", mis on kirjutatud rohkem kui 2 tuhat aastat tagasi.

Iidsetest legendidest ja kroonikatest, mis pärinevad II aastatuhandest eKr, saame teada palju huvitavaid fakte magneti praktilise kasutamise kohta. Vanad indiaanlased kasutasid magneti abil haavatud sõdalaste kehadest rauast nooleotsi. Hiina kroonikad räägivad maagilisest magnetväravast, millest metallrelva peitnud inimene läbi ei pääsenud. Olmeci asula (Kesk-Ameerika) väljakaevamistel leiti kolme tuhande aasta tagused magnetplokkidest raiutud skulptuurid.

Hiinas teisel aastatuhandel eKr. kasutusel olid juba esimesed erineva kujundusega kompassid. Ühes muuseumis hoitakse tuhandeaastast lusikat meenutavat Hiina kompassi.

Loomulikult on muistsed teadlased ja

loodusteadlased mõtisklesid Hiina kompassimagneti salapäraste omaduste põhjuste üle. Platon näiteks

selgitasid nende jumalikku päritolu.

Esimesed magnetiliste ja elektriliste nähtuste vaatlused

FROM nime saanud ühe iidse targa – Thalese järgi(640-550 eKr) meieni jõudnud legendid on omavahel seotud

umbes hõõrutud merevaigu omadus meelitada ligi kergeid kehasid. Tema arvates on merevaigus nagu magnetis hing, mis on külgetõmbe algpõhjus.

Merevaigust valmistatud tooteid, läikivaid ja ilusaid, kasutasid iidsed inimesed kaunistuseks laialdaselt, nii et tõenäoliselt võisid paljud märgata, et hõõrutud merevaik tõmbab ligi kergeid kõrsi, kangatükke jne.

Kreeklased nimetasid merevaigu "elektroniks". Sellest sai palju sajandeid hiljem sõna "elekter". On teada, et ühes Vana-Kreeka kirjutises kirjeldati kivi (ilmselt kallis), mis sarnaselt merevaiguga elektristati hõõrdumise tõttu. Kuid ilmselt ei teadnud vanad kreeklased teiste kehade elektrifitseerimisest.

Ja veel üks kurioosne nähtus ei jäänud Vahemere rannikul ja jõe nõos elanud iidsetel rahvastel märkamata. Niilus. Jutt käib "elektrilistest" kaladest – rai ja sägast. Kreeklased kutsusid neid "narke", mis tähendab "halvata". Nende elektriorganitega kaladega kokkupuutel sai inimene tugevaid lööke. On teada, et 1. sajandil pKr. Rooma arstid kasutasid elektrilist kaldteed podagra, peavalude ja muude vaevuste raviks.

Ja muidugi täheldasid muistsed rahvad ähvardavaid äikest ja eredaid välgusähvatusi, mis sisendasid neisse loomulikku hirmu, kuid ükski tolle aja tark ei tulnud selle peale, et hõõrutud merevaigu ligitõmbamine. , ja elektrikalade löögid ning äikesetormi nähtused atmosfääris on sama laadi.

Antiikkultuuri allakäik peegeldus märgatavalt elektri- ja magnetnähtuste uurimises. Arvukatest allikatest järeldub, et praktiliselt kuni 1600. aastani ei tehtud elektriliste nähtuste ja magnetismi valdkonnas ainsatki avastust, mida navigaatorid (araablased 9. ja eurooplased 11. sajandil) kirjeldasid vaid kompassi kasutamise viise. sajandil).

XIII sajandil. teadlastel õnnestus tuvastada mitmeid magneti omadusi: vastaspooluste olemasolu ja nende vastastikmõju; magnetilise toime levik läbi erinevate kehade (paber, puit jne); kirjeldati magnetnoolte valmistamise meetodeid ja prantsuse teadlane Pierre Peregrine (1541-1616) varustas kompassi kõigepealt astmelise skaalaga.

XIII-XIV sajandil. Katoliku kaptenid kasutasid kompassi salaja, kartes kukkuda inkvisitsiooni tulele, kes nägi kompassis nõidade loodud kuratlikku tööriista.

Paljude sajandite jooksul on magnetnähtusi seletatud spetsiaalse magnetilise vedeliku toimega ja nagu allpool näidatakse, on ainult silmapaistev prantsuse füüsik A.M. Amper XIX sajandi 20ndatel. selgitas kõigepealt magnetismi elektrilist olemust.

W. Gilberti eksperimentaalsed uurimused

Märkimisväärne pöördepunkt elektri- ja magnetnähtuste ideedes toimus 17. sajandi alguses, kui avaldati silmapaistva inglise teadlase (inglise kuninganna Elizabethi doktor) fundamentaalne teaduslik töö. William Gilbert(1554--1603) "Magnetist, magnetkehadest ja suurest magnetist – Maast" (1600). Eksperimentaalmeetodi järgijana loodusteadustes viis W. Hilbert läbi üle 600 oskusliku katse, mis, nagu ta kirjutas, paljastasid "erinevate nähtuste varjatud põhjuste" saladused.

Erinevalt paljudest oma eelkäijatest uskus W. Gilbert, et magnetnõel liigub Maa magnetismi mõjul, mis on suur magnet. Ta tegi oma järeldused algse katse põhjal, mille ta oli esimest korda läbi viinud. Ta valmistas magnetilisest rauamaagist väikese palli – “väike Maa – terella” ja tõestas, et magnetnõel on selle “terella” pinna suhtes samades positsioonides, mis maapealse magnetismi väljas. Ta tegi kindlaks raua magnetiseerimise võimaluse maapealse magnetismi abil.

Magnetismi uurides asus W. Hilbert uurima ka elektrilisi nähtusi. Ta tõestas, et mitte ainult merevaigul, vaid ka paljudel teistel kehadel on elektrilised omadused: teemant, väävel, vaik, mäekristall

Hõõrumisel elektriseeriv. Neid kehasid nimetas ta "elektriliseks" vastavalt merevaigu (elektron) kreekakeelsele nimele. Kuid W. Hilbert püüdis edutult metalle elektrifitseerida neid isoleerimata ja jõudis seetõttu ekslikule järeldusele, et hõõrdumise teel on metalle võimatu elektrifitseerida. Selle W. Hilberti järelduse lükkas kaks sajandit hiljem veenvalt ümber üks silmapaistev vene elektriinsener akadeemik Vassili Vladimirovitš Petrov.

W. Gilbert tegi õigesti kindlaks, et "elektrijõu aste" on erinev ja niiskus vähendab kehade elektriseerumist hõõrumisel. Võrreldes magnetilisi ja elektrilisi nähtusi, väitis W. Gilbert, et need on erineva iseloomuga: näiteks "elektriline jõud" tuleb ainult hõõrdumisest, samas kui magnet mõjutab rauda pidevalt; magnet tõstab märkimisväärse raskusjõuga kehasid, elekter - ainult valguskehi. See W. Hilberti ekslik järeldus kestis teaduses üle 200 aasta.

Idee, et elektrilised nähtused on tingitud spetsiaalse "elektrilise vedeliku" olemasolust, mis sarnaneb "soojust tootva" ja "valguse tekitamisega", oli iseloomulik selle perioodi teadusele, mil domineerisid mehaanilised vaated paljudele loodusnähtustele.

Põhiteos B, Hilbert pidas XVII sajandil vastu. mitu väljaannet, oli see teatmeteos paljudele loodusteadlastele Euroopa eri riikides ning mängis tohutut rolli elektri- ja magnetismiteooria arendamisel. Suur G. Galileo kirjutas W. Gilberti kirjutiste kohta: "Ma kiidan ja kadestan seda autorit kõige rohkem."

Elektrostaatiline masin O. Guericke

Üks esimesi, kes W. Hilberti raamatuga tutvudes otsustas saada elektrijõudude tugevamaid ilminguid, oli Magdeburgi burgomeister Otto von Guericke (1602-1686).

1650. aastal valmistas ta väävlist lapse pea suuruse palli, istutas selle puidust statiivile kinnitatud raudteljele. Käepideme abil sai pall pöörata ja seda hõõruti peopesadega või käega palli vastu surutud riidetükiga. See oli esimene lihtne elektrostaatiline masin.

O. Gerikal õnnestus pimedas märgata elektrifitseeritud palli nõrka kuma ja, mis eriti oluline, avastas esmakordselt, et palli poolt meelitatud kohevad tõrjuvad teda mõne aja pärast. See nähtus pole ka O. Guericke. ega paljud tema kaasaegsed ei suutnud pikka aega seletada.

Saksa teadlane G.W.Leibniz (1646-1716) täheldas O.Guericke masinat kasutades elektrisädet – see on selle salapärase nähtuse esmamainimine.

Elektrostaatiliste masinate täiustamine

XVII sajandi esimesel poolel. elektrostaatiline masin on läbinud mitmeid täiustusi: väävlipall asendati klaasist (kuna klaas oli intensiivsemalt elektrifitseeritud) ja hiljem kuulide või silindrite asemel (mida oli keerulisem valmistada ja mis sageli plahvatasid, kui soojendati), hakati kasutama klaaskettaid. Hõõrumiseks kasutati nahkpatju, mis suruti vedrudega vastu klaasi; hiljem kaeti elektrifitseerimise suurendamiseks padjad amalgaamiga.

Oluliseks uueks elemendiks masina konstruktsioonis oli juht (1744) – siidniitidele riputatud ja hiljem isoleeritud tugedele kinnitatud metalltoru. Juht toimis reservuaarina hõõrdumisel tekkinud elektrilaengute kogumiseks. Pärast Leydeni purgi leiutamist paigaldati see ka masina kõrvale.

elektrostaatiline masin. 18. sajandi lõpp Tundmatu meister.

Peterburi Teaduste Akadeemia instrumentaalkoda

Tuvastatakse kahte tüüpi elektrit ja kehtestatakse nende koostoime seadused. Leitakse materjalide juhtivad ja isoleerivad omadused.

Elektrilaengu ülekande katsed. Elektrijuhtivuse avastamine

Märkimisväärne samm elektrilaengute omaduste uurimisel oli Inglise Kuningliku Seltsi liikme Stephen Gray (1670-1736) ja Pariisi Teaduste Akadeemia liikme uurimustöö. Charles Francois Dufay(1698-1736).

Arvukate katsete tulemusel õnnestus S. Grayl tuvastada, et klaastoru elektriline võime meelitada ligi valguskehasid võib kanduda üle teistele kehadele ning ta näitas (1729), et kehad, olenevalt nende seosest elektriga, võivad olla jagatud kahte rühma: juhid (nt metallniit, traat) ja mittejuhid (nt siidniit).

S. Gray katseid jätkates Sh.F. Dufay (1733. aastal) avastas kahte tüüpi elektrilaenguid – "klaasi" ja "vaigu" ning nende eripäraks on tõrjuda sarnaselt laenguid ja tõmmata ligi vastandlaenguid.

Dufay lõi ka elektroskoobi prototüübi kahe rippuva ja elektrifitseerimisel lahkneva kujul.

XVIII sajandi 30. aastate lõpuks. juhtmetena kasutati edukalt: linane niit (Guericke, 1663), kanepiniit, kõvenemata puit, metalltraat (Gray, 1729), märg ketgut (Desaguliers,

1738); mittejuhtidena: siid (Wheeler Grey katses, 1729), hobusejõhv (Gray, 1729), klaas ja tihendusvaha (Dufay, 1733). Elektriliinide pikkus ulatus mitmesaja meetrini.

O. Guericke avastas elektrostaatilise masinaga katseid tehes, et kätega hõõrutud väävlipall kannab oma valguskehade ligimeelitamise võime üle küünarpikkusele linasele niidile, mille pulga külge haakitud ots asub kuuli enda juures. ; külgetõmmet täheldati rohkem kui tolli kaugusel niidi alumisest otsast.

Stephen Gray kordas klaastoru (või pulga) abil Guericke'i katset. 1729. aastal avastas Gray hulga kehasid, millele toru võib anda "elektrijõu". Need on puidust vardad ja traat (raud ja messing), mille Grey torusse (läbi korgi) pistis, kanepipael, mille ta toru külge sidus või sellesse surus. Siseruumide jõuülekande maksimaalne pikkus mööda toru küljes rippuvat nööri või traati ei ületanud 1 m ja horisontaalse ruumi "jõuülekande" maksimaalne pikkus mööda dokitud puitjuhte ei ületanud 5,5 m, sealhulgas toru küljes oleva juhtme pikkusega. toru. Grey kontrollis "elektrijõu" sõnumit kehadele koheva abil, mida sai keha külge meelitada, sellest eemale tõrjuda, hõljuda

õhus.

Gray otsustas proovida elektrit horisontaalselt edastada, et välja selgitada teda vaevanud küsimus, kui kaugele saab elektrit edastada. Selleks riputas ta nööri samal kõrgusel puittala sisse löödud naeltele. Kogemus ei töötanud. Gray järeldas õigesti, et elekter läks kiirtesse.

Raskused saadi üle tänu Wheeleri geniaalsele ideele, kellega Grey 1729. aasta suvel eksperimenteeris. Preester Granville Wheeler (surn. 1770) tegi ettepaneku toetada sideliini (Gray järgi) siidnööriga ja ei riputa seda prusse löödud naeltele . Esimene kogemus ületas kõik ootused. Elekter kanti üle umbes 25 m pikkust liini pidi, asendades siidijuhtme metalltraadiga, sai Grey taas negatiivse tulemuse.

Gray "... näitas, et elektrit saab edastada ilma ülekandeliini toruga puudutamata, vaid ainult toru liini lähedal hoides", s.t hilisemas terminoloogias elektrostaatilist induktsiooni kasutades.

Suvine pärastlõuna. Hõljub. Järsku hakkab taevas kiiresti tumenema. See puhub lahe. Tuulehoog korjab tolmu ja kannab seda mööda tänavat. Möödub mõni minut ja esimesed suured vihmapiisad langevad maapinnale, jättes tolmule suured tumedad laigud. Peagi sadu tugevneb – nüüd on see juba tugevate jugadega kallanud, luues pideva veekardina. Järsku välgatas pliitaevas looklev tuline lint ... Välk! Ta tabas kuhugi lähedale ja sekundi või paari pärast kostis selline hääl, nagu kostaks läheduses püssipaugud. Veel paar välgunoolt, tugevat äikest - ja vihm vaibus, taevas selgines. Torm pühkis mööda.

Võimsad äikesed ja pimestavad välgusähvatused tekitasid inimestes hirmu. Jälgides mõnikord välgu põhjustatud hävingut, uskus eelarvamustest ja ebauskudest tulvil inimene, et jumalad või võimsad jõud tekitavad välku, välk "karistuseks" tapab ja sandistab inimesi ning põletab nende varjualuse. Vana-Kreeka legendides räägitakse, et kreeka peamine jumal – äikest Zeus – viskab oma vihas tuliseid nooli – välku. Vene uskumustes usuti, et tormi juhtis "prohvet Ilja", sõites oma vankriga üle taeva.

Vaatamata välguhirmule jälgisid ja uurisid inimesed aga juba iidsetel aegadel seda hirmuäratavat ja kaunist loodusnähtust hoolikalt. Teadlased on seda uurinud mitu aastakümmet. Tänu nende ennastsalgavale ja raskele tööle on üks huvitavamaid loodusnähtusi – välk ja sellega kaasnev äike – saanud nüüdseks täieliku teadusliku seletuse. Selgus, et selles nähtuses pole midagi müstilist ja "jumalikel jõududel" pole sellega midagi pistmist. Teadlased saavad oma laborites kunstlikult tekitada välku, kuigi väikeses mahus. Päris pisikesed välgunooled võib hankida, nagu edaspidi kirjeldatakse, iga selle raamatu lugeja.

Inimesed püüdsid välku uurida mitte ainult uudishimust. Nad tahtsid õppida, kuidas sellega võidelda, nad tahtsid seda võita. Võitmatu välk on väga ohtlik. See võib surmavalt tabada inimest, hävitada hoone, põhjustada plahvatusi ja tulekahjusid, mis põhjustavad miljoneid kaotusi, tekitada elektrijaamades raskeid õnnetusi, mis peatavad energiavarustuse. Kõik see häirib inimeste tavapärast elu ja tööd.

Välguga võitlemiseks püüdsid inimesed seda uurida. Ilma teadmisteta oli välgust võimatu võita. "Kõik annab teadmised, antakse ka võit," ütles Maxim Gorki.

Selles lühikeses raamatus räägime sellest, kuidas välk ja äike tekivad, millist kahju võib välk teha ja kuidas end selle hävitava mõju eest kaitsta. Alustame põhiteabega elektri kohta, ilma milleta ei saa lugejale kõik järgnev selgeks.

Kaks ja pool tuhat aastat tagasi märkas Mileetose linnast pärit Kreeka teadlane Thales, et kui merevaiku (kaunistuseks kasutatud kollast vaiku) karusnahaga hõõruda, võib see ligi tõmmata kergeid esemeid – näiteks kiude või õlgi. Kreeka keeles nimetati merevaiku elektroniks. Sellest sõnast elekter sai oma nime.

Siis avastati, et mõned teised esemed omandavad samad omadused nagu merevaigul, näiteks klaas, eboniit (aine, millest tehakse kammid, grammofoniplaadid jne), kui neid hõõruda villa, siidi või karusnahaga. Siis öeldakse, et need objektid on elektrifitseeritud.

Ebenipuust kammi saab elektriseerida, kui sellega juukseid kammida. Kes nägi, kui puhtaks pestud ja kuivi juukseid pimedas kammiga kammiti, märkas sinakaid sädemeid ja kuulis nende särinat.

Üks esimesi masinaid, mille inimene elektri tootmiseks ehitas (see oli 17. sajandi lõpus), koosnes raudteljel pöörlevast klaaskuulist. Kui pöörlevat palli riidega hõõruda ja seejärel käega katsuda, paistis pimeduses palli ja käe vahel valgus ning kostis praksuvat häält. Palli kiirel pöörlemisel täheldati nõrku sädemeid. Esialgu tundub üllatav, et need väikesed nõrgad sädemed ja nende kerge särisemine on sama päritoluga kui tohutu pimestav välk ja sellega kaasnev äike. Aga nii see lihtsalt on. Juba 200 aastat tagasi tegid teadlased lõpuks kindlaks, et välk on elektrisäde.

Seda tõestas esmakordselt 1752. aastal kuulus Ameerika teadlane ja ühiskonnategelane Benjamin Franklin.

1752. aasta suvel võis Ameerika linnas Philadelphias jälgida kummalist pilti. Varikatuse alla ronides lasid kaks täiskasvanut (vanim nägi välja umbes 45-aastane, teine ​​oli alles noormees) vette siidlohe. See oli Franklin ja tema poeg. Isa ja poeg sidusid lohenööri otsa aiavärava külge massiivse raudvõtme, mis kinnitati siidpaelaga posti külge (joon. 1). Ainult poja pühendas isa oma katsete saladusele, kartes nende ebaõnnestumise korral kipitavat naeruvääristamist. Ta seisis rahutult tuulelohe kõrval ja ootas katse tulemusi, mis oli otsus tema paljude aastate uurimistöö kohta.

Riis. 1. Franklin ja tema poeg lasevad tuulelohe. (Vanast maalist.)

Pilv tuli üles ja läks mööda. Ei mingeid tulemusi, ei jälgi elektrist... Ja äkki venisid pitsi kiud välja, nagu juhtus laboris teadlaste elektrikatsete käigus. Franklin pani kiiresti sõrme võtmele ja ... põrutus, mille ta sai samal ajal läbi lipsanud tugevast elektrisädemest, tundus talle kõige meeldivam aisting.

Lõppude lõpuks saavutas ta selle, mida ta nii kirglikult ja kangekaelselt ihkas! Tema avastus erutas kogu tolleaegse teadusmaailma. Kahvatu säde, mis tekitas pehme mõra, kõlas kogu maailmale äikesena, tõestades, et välk on elektrilahendus. Franklin tõi välgu otsekui maa peale, viies selle eemale salapärastest "ebamaistest jõududest." + "ja negatiivsest märgist" – ". Selliseid nimetusi kasutatakse selle raamatu joonistel.