Experimentálne kolízie Leidenovej skúsenosti

V roku 1913 Petersburgská univerzita prijala nového zamestnanca - fyzika A.F. Ioffeho. Ako špecialista technologa so záľubou v oblasti vedeckej práce pracoval predtým na univerzite v Mníchove niekoľko rokov pod vedením najlepšieho európskeho experimentálneho fyzika V.K.Rentgena. Tam obhajoval dizertačnú prácu.

Teraz bol jeho fyzikom O.D. Hvolson. V rozhovore o nadchádzajúcom výskume tento vodca navrhol, aby „pokračoval v nádhernej tradícii ruských vedcov“ a reprodukoval najlepšie vedecké zahraničné diela. Je zrejmé, že študent röntgenového snímania, ktorý bol prvým nositeľom Nobelovej ceny za fyziku, dokonca o ňom počul, bol čudný. Opäť sa opýtal: „Nie je lepšie nastoľovať nové nevyriešené problémy?“ Na čo Hvolson odpovedal: „Ale dá sa vo fyzike vynájsť niečo nové? Na to musíte byť GJ Thomson. “

J. Thomson, objaviteľ elektrónu, bol skutočne hlavným fyzikom. Ale potom sa ukázalo, že A. F. Ioffe bol tiež schopný klásť otázky vo vede a celá svetová polovodičová technológia sa s tým v podstate začala. Okrem toho bol organizátorom ruskej vedeckej školy, ktorej študenti by boli hrdí na ktorúkoľvek krajinu na svete vrátane I. V. Kurchatova a laureátov Nobelovej ceny N. N. Semenova, P. L. Kapitsu.

Schopnosť klásť otázky o prírode a prijímať odpovede prostredníctvom experimentu sa považuje za najdôležitejšiu vec v živote vedy. A čísla, ktoré vedia, ako to urobiť, sú iba vynikajúci vedci. Ale tiež sa mýlila a O.D. Hvolson. Základ modernej fyziky spočíva v záveroch práce priekopníkov, ktoré sú pravidelne kontrolované, dvakrát kontrolované a zdokonaľované. Ak sa závery nepotvrdia, celé sekcie vied sa zrútia a potom starostlivo postavia nové múry, vetvy tejto vedy, ktoré vedú k novým objavom, k novým výstavbám. Takýto proces trvá celé stáročia a nie je tomu tak.

Tu rozprávame príbeh experimentu vedca, ktorý sa zaujímal o sľubnú vedeckú otázku o fyzikálnom fenoméne a ktorý sa ho snažil vyriešiť jednoduchým a presvedčivým zážitkom, ktorý však viedol k situácii nazývanej kolízia. To je prípad, keď získané výsledky si navzájom odporujú.

Nikto nemôže presne určiť dátum vedeckého objavu skutočnosti, že elektrické náboje sa môžu akumulovať pomocou špeciálnych zariadení, ktoré sa neskôr nazývajú banky Leiden a neskôr sa vyvíjajú v zariadeniach s názvom elektrické kondenzátory, Možno však tvrdiť, že po roku 1745. pomocou nádoby Leyden bolo možné zistiť vysokú rýchlosť šírenia elektriny, jej vplyv na ľudské a zvieracie telo, možnosť zapálenia horľavých plynov elektrickými iskrami atď. Tisíce vedcov sa snažia používať toto zariadenie pre potreby národného hospodárstva. Z nejakého dôvodu sa však nikto nesnaží študovať samotnú banku Leiden.

Prvú otázku pre prírodu v samotnej banke kladie veľký americký vedecký pracovník Benjamin Franklin. Spomeňte si, že Leydenova nádoba bola v tom čase obyčajnou korkovou fľašou vody, do ktorej bol vložený železný prút, ktorý sa dotkol tejto vody. Samotná fľaša sa buď držala v rukách, alebo sa umiestnila na olovenú fóliu. To bolo celé jej zariadenie.

Franklin premýšľal, keď to zistí kde v tomto jednoduchom zariadení sklenený kov a voda elektrina sa môže hromadiť, V železnej tyči, vode alebo vo fľaši samotnej? Teraz, keď existujú rôzne meracie prístroje a polovica populácie používa počítače, mnohí túto otázku zmätia.Pozrime sa, ako sa tento problém vyriešil v roku 1748, keď bol sám experimentátor jediným meracím prístrojom, ktorý prešiel bolestivými elektrickými šokmi. Z väčšej časti poskytneme opis experimentov samotným autorom experimentov, aby sme overili ich geniálnu jednoduchosť.

"Zamýšľali sme preskúmať elektrifikovanú nádobu, aby sme zistili, kde je jej sila skrytá, položili sme ju na sklo a korok pomocou drôtu sme vybrali." Potom, keď sme v jednej ruke vzali plechovku a zdvihli druhý prst na jeho krk, odstránili sme silnú iskru z vody rovnako silným úderom, akoby drôt zostal na svojom mieste, čo ukazuje, že sila nie je v drôte skrytá. ““ Tu autor nazýva hlavný terminál plechovky drôtom.

„Potom, aby sme zistili, či elektrina, ako sme si mysleli, nie je vo vode, znova sme elektrifikovali banku. Keď ho položili na sklo, vytiahli z neho, ako predtým, drôt so zátkou; potom sme nalial všetku vodu z plechovky do prázdnej fľaše, ktorá tiež stála na pohári. Verili sme, že ak bude vo vode elektrina, potom, keď sa dotkneme tejto fľaše, dostaneme zásah. Prišla žiadna rana. Odtiaľto sme dospeli k záveru, že elektrina bola buď stratená počas transfúzie, alebo zostala v banke. “

"Ukázalo sa, že je to pravda, ako sme zistili, posledný, pretože pri testovaní tejto plechovky nasledoval úder, hoci sme do nej naliali obyčajnú vodu z kanvice." Franklin nemal na výber, len pripustiť, že poplatok v banke mohol byť iba v jeho pohári.

„Aby sme to zistili, táto vlastnosť je iná v pohári fľaše alebo v jej tvare, vzali sme sklenenú tabuľu, položili ju na dlaň našej ruky, zakryli ju vrchnou platňou a elektrifikovali ju. Priniesli k nej prst, čo malo za následok iskru ranou. ““ Týmto spôsobom sa zistilo, že tvar skla nemá vplyv na výsledok. Výsledkom riešenia tohto problému bol pre Franklin vynález plochého kondenzátora, z ktorého jedna doska bola dlaňou experimentátora a druhá vrstva olova. V budúcnosti však tiež nahradí dlaň hlavným listom.

Kto by mohol mať pochybnosti o vedeckej čistote Yankeeovho experimentu? Mohol bezpečne tvrdiť, že v elektrickej kapacite „v kondenzovanej forme“ je náboj v SKLO. Ak je to potrebné, ktokoľvek by mohol tieto experimenty zopakovať a overiť Franklinove závery. Určite sa také experimenty uskutočnili a závery vedci potvrdili. Dokonca sa vytvoril demonštračný model nádoby Leyden, pomocou ktorej ukázali študentom zjednodušenú verziu experimentu, potom skončili so zlým záverom. Nakoniec, ak Franklin namiesto vody použil v experimente ortuť, výsledok by mohol byť presne opačný.

Pokusy s Leydenovým džbánom boli veľmi veľkolepé a plne v súlade s myšlienkami osvieteného absolutizmu, takže sa stali módnymi vo vysokej spoločnosti a zúčastnili sa na nich dokonca aj korunovaní ľudia. A opat J.A. Nollay sa dokonca ujal funkcie oficiálneho elektrikára za kráľa Ľudovíta XV. Názov potom dal zariadeniu v mene univerzitného mesta Leiden v Holandsku, kde bolo toto zariadenie s najväčšou pravdepodobnosťou vynájdené.

Desať rokov experimentov nebolo zbytočných. Presne sa zistilo, že výsledky experimentov nezáviseli od zloženia vody (ktorýkoľvek z nich bol vhodný). Okrem toho namiesto vody sa do nádoby mohla naliať olovená frakcia alebo sa v nej jednoducho spevnila olovená fólia. To sa neodrazilo v činnosti plechovky. Na posilnenie akcie sa banky naučili zbierať batérie.

Zistilo sa, že banky väčšieho objemu (teda s väčším povrchom skla) spôsobili silnejšie vypúšťanie. Závislosť dopadu na hrúbku skla bola však inverzná. Tenšie sklá dávali silnejší výtok. Vedci prekvapivo s pomocou elektrického šoku výskumného pracovníka celkom presne prišli so známym vzorcom kapacitancie plochého kondenzátora. Následne historici vedy vtipne nazývajú túto metódu merania SOCKET METER.(Z francúzskeho zásahu SHOCK - stlačte, stlačte).

Na vysvetlenie elektrických javov vo vedeckej komunite bolo predložených niekoľko teórií, ktoré našli uplatnenie medzi vedcami. Medzi nimi bola jednotná teória elektriny navrhnutá samotným Franklinom. Podľa tejto teórie bola elektrina druhom beztiažovej kvapaliny, ktorá naplnila všetky telá. Ak v telách bolo viac alebo menej tejto tekutiny, potom telo získalo náboj. Pri prebytku tejto tekutiny malo telo kladný náboj, s nedostatkom - negatívne. Táto teória sa neskôr vyvinie v elektronickej teórii vodivosti.

Pomocou tejto teórie bolo ľahké vysvetliť javy vyskytujúce sa v kondenzátore (Leiden banka). Pri nabíjaní prúdi elektrická tekutina z jednej kondenzátorovej platne na druhú. Výsledkom je kladný náboj na jednej doštičke a záporný náboj na inej platni. Sklo medzi nimi slúži iba ako izolátor a nič iné. Je ľahké vybiť taký kondenzátor. Stačí zavrieť tieto dosky vodičom alebo ľudským telom. Výsledky Franklinových skúseností však ukázali, že poplatok je v pohári! Ako tomu všetkému rozumieť?

Niektorí vedci sa v snahe potvrdiť správnosť jednotnej teórie pokúsili odstrániť sklo zo skúsenosti. Nabíjali dve kovové tyče, ktoré viseli v okolí. Niet pochýb o tom, že išlo o kondenzátor, ale bez skla. Bohužiaľ, taký experimentátorový kondenzátor nenarazil na prúd a otázka zostala nevyriešená.

V roku 1757 bola v Petrohrade publikovaná práca ruského akademika Franza Epinusa „Skúsenosti s teóriou elektriny a magnetizmu“, ktorá popisuje skúsenosti, ktoré tento problém vyriešili. Za základ považoval myšlienku, že elektrifikácia tyčí bola správna, ale šok experimentátora nebol zasiahnutý kvôli malej kapacite takéhoto kondenzátora. A môžete zvýšiť svoju kapacitu zväčšením kondenzátorových dosiek a znížením vzdialenosti medzi nimi. Vzhľadom na to, že experimentátor vynašiel na tento experiment nový typ elektrickej kapacity - kondenzátor so vzduchovým dielektrikom, uvádzame text samotného F. Epinusa.

„Aby som získal veľký povrch, postaral som sa o výrobu drevených dosiek, ktorých povrch bol asi osem štvorcových stôp, zavesil som ich a prekrýval kovové plechy vo vzdialenosti jeden a pol palca od seba v polohe rovnobežnej k sebe.“ Nabil taký kondenzátor a vybil sa cez neho.

„Okamžite som dostal silný šok, úplne podobný tomu, ktorý spôsobila banka Leiden. Okrem toho bolo toto zariadenie schopné reprodukovať všetky ostatné javy, ktoré sa v banke získavajú; netreba ich prehliadať. “ Všimnite si, že osem štvorcových stôp je o niečo menej ako meter štvorcový.

Posledná poznámka o „všetkých ostatných javoch“ je veľmi významná. Zdôrazňuje sa v ňom, že elektrina z takéhoto kondenzátora je PRESNE ROVNAKÁ ako z nádoby Leyden. Ale nebolo tam žiadne sklo a predpokladať, že náboje sú v okolitom vzduchu, bolo neproduktívne. Neskôr v roku 1838 takéto látky „prostredníctvom ktorých alebo prostredníctvom ktorých pôsobia elektrické sily“ M. Faraday nazýva DIELECTRICS. Epinus v knihe uvádza poznámku: „Uvedomil som si, že sa Franklinovi stalo niečo, čo sa môže stať každému človeku“, odvolávajúc sa na latinské príslovie - Errare humanum est - je ľudskou prirodzenosťou robiť chyby.

F. Epinus poslal svoje zloženie do Ameriky špeciálne pre Franklina, ale takmer prestal robiť výskum elektriny, s vylúčením praktického použitia blesku, ktorý vynašiel. Stal sa politikom. A Catherine II bola vylúčená z akademickej činnosti v Rusku a F. Epinusa. Za svojho syna Pavla, ktorý sa neskôr stal cisárom, ho vymenovala za učiteľa fyziky. Bol však pozvaný do Petrohradu, aby nahradil G. V. Richmana, ktorý zomrel pri výskume atmosférickej elektriny.Stalo sa tak, že otázka experimentov s bankou Leyden zostala dlho nevyriešená.

A predo mnou je učebnica o elektrine z roku 1918. edition. Toto je preklad knihy francúzskeho autora Georgesa Clauda s dlhým názvom „Elektrina pre všetkých, jasne uvedené“. Opisuje skúsenosť s nádobou Leyden, ako vo Franklin, ale už bez vody. Pozri obrázok.

Vľavo je montáž Leydenovej nádoby. Písmená A, B a C označujú jeho komponenty. A a B sú vnútorné a vonkajšie plechovky. C je sklenená kadička slúžiaca ako izolátor. Takáto zostava plechovky je nabitá počas demonštračného experimentu, potom je nabitá plechovka demontovaná demonštrátorom v gumových rukaviciach. Aby sa dokázala skutočnosť, že vložky plechoviek nie sú spoplatňované, sú navzájom v kontakte. Uistite sa, že nejde o iskru. Potom sa nádoba odoberie. Prekvapivo je opäť nabitý a dáva silnú iskru. Táto skúsenosť bola pre mnohých bezradná. A veda netrpí nejasnosťami. Vysvetlenie situácie však bolo uvedené až v roku 1922.

V tom roku, v London Journal of Philosophy, publikoval článok fyzik J. Addenbrook článok „Štúdium Franklinových experimentov s Leydenovým džbánom“, v ktorom autor prišiel s úžasnými výsledkami, ktoré bodkovali všetko i. Ukazuje sa, že za normálnych podmienok je sklo vždy pokryté vodnou vrstvou, pozorujeme to zahmlievaním okien. Mimochodom, tento film nie je vždy vizuálne pozorovaný. Na rozloženom kondenzátore zostávajú náboje a zohrávajú úlohu dosiek v samostatnom pohári. Keď Addenbrook použije pohár nie zo skla, ale z parafínu, na ktorom sa nevytvorí sklenený film, výsledkom je opak Franklinovej. V suchej atmosfére sa tiež nepozoruje „Franklinov efekt“ na skladaciu sa banku Leiden.

Comments

[#1]

Človek by mal byť vždy šťastný, ak šťastie končí, pozrite sa, čo sa stalo