Eksperimentelle kollisjoner av Leiden-opplevelsen

I 1913 Petersburg University fikk en ny ansatt - fysiker A.F. Ioffe. Under spesialiteten til en teknologingeniør, som hadde en forkjærlighet for vitenskapelig arbeid, hadde han tidligere jobbet ved Universitetet i München i flere år under ledelse av den beste europeiske eksperimentelle fysikeren V.K. Der forsvarte han doktorgradsavhandlingen sin.

Nå var fysikeren hans O.D. Hvolson. I en samtale om kommende forskning antydet denne lederen at han "fortsetter den fantastiske tradisjonen til russiske forskere" for å gjengi det beste vitenskapelige utenlandske arbeidet. Det er tydelig at røntgenstudenten, den aller første nobelprisvinneren i fysikk, selv å høre om det var rart. Han spurte igjen: "Er det ikke bedre å ta opp nye uavklarte saker?" Hvolson svarte til: “Men kan noe nytt oppfinnes i fysikken? For å gjøre dette, må du være GJ Thomson. ”

Ja, J. Thomson, elektronets oppdager, var en stor fysiker. Men så viste det seg at A.F. Ioffe også visste hvordan man skulle stille spørsmål i vitenskap og at hele verdens halvlederteknologi i utgangspunktet begynte med det. I tillegg var han arrangør av en russisk vitenskapelig skole, hvis studenter ville være stolte av ethvert land i verden, inkludert I.V. Kurchatov og nobelprisvinnere N.N. Semenov, P.L. Kapitsa.

Evnen til å stille naturspørsmål og motta svar gjennom eksperiment regnes som den viktigste i vitenskapens liv. Og tallene som vet hvordan dette skal gjøres, er bare fremragende forskere. Men hun tok også feil og O.D. Hvolson. Grunnlaget for moderne fysikk består av funnene fra arbeidet til pionerer, som regelmessig sjekkes, kontrolleres, foredles. Hvis konklusjonene ikke blir bekreftet, kollapser hele deler av vitenskapene, og deretter omhyggelig reiste nye murer, grener av denne vitenskapen, som fører til nye funn, til nye konstruksjoner. En slik prosess varer i århundrer og det er ingen slutt på dette.

Her forteller vi historien om et eksperiment av en vitenskapsmann som var interessert i et lovende vitenskapelig spørsmål om et fysisk fenomen og som prøvde å løse det med en enkel og overbevisende opplevelse, men som førte til en situasjon som ble kalt en kollisjon. Dette er tilfelle når resultatene som er oppnådd motsier hverandre.

Ingen kan navngi den eksakte datoen for den vitenskapelige oppdagelsen av det faktum at elektriske ladninger kan akkumuleres ved hjelp av spesielle enheter, senere kalt Leiden banker og senere utviklet i enheter kalt elektriske kondensatorer. Men det kan hevdes at etter 1745. ved hjelp av en Leyden-krukke, var det mulig å finne ut den høye hastigheten på spredning av elektrisitet, dens virkning på menneske- og dyreorganismen, muligheten for å antenne brennbare gasser med elektriske gnister, etc. Tusenvis av forskere prøver å bruke denne enheten til den nasjonale økonomiens behov. Av en eller annen grunn prøver imidlertid ingen å studere Leiden-banken selv.

Det første spørsmålet til naturen i selve banken blir stilt av den store amerikanske selvlærte forskeren Benjamin Franklin. Husk at Leyden-krukken på den tiden var en vanlig korket flaske vann, inn i korken som det ble satt inn en jernstang som berørte dette vannet. Selve flasken ble enten holdt i hendene eller lagt på et blyark. Det var hele enheten hennes.

Franklin lurte på å finne ut av det hvor i denne enkle enheten glassmetall og vann strøm kan bygges opp. I en jernstang, vann eller selve flasken? Når det er forskjellige måleinstrumenter, og halvparten av befolkningen bruker datamaskiner, vil dette spørsmålet forvirre mange.La oss se hvordan dette problemet ble løst i 1748, da eksperimentatoren selv var den eneste måleinstrument som passerte gjennom seg selv smertefulle elektriske støt. For det meste vil vi gi en beskrivelse av eksperimentene av forfatteren av eksperimentene selv, for å bekrefte deres geniale enkelhet.

"Med tanke på å undersøke den elektrifiserte krukken for å finne ut hvor kraften er skjult, plasserte vi den på glasset og tok ut korken med ledningen. Da vi tok boksen i den ene hånden og løftet den andre fingeren til nakken, fjernet vi en sterk gnist fra vannet med et like sterkt slag, som om ledningen forble på sin plass, og dette viste at kraften ikke er skjult i ledningen. " Her kaller forfatteren ledningsterminalen til boksen en ledning.

Etter dette, for å finne ut om strømmen, som vi trodde, ikke var i vannet, elektrifiserte vi igjen banken. De satte det på glasset og tok ut av det, som før, en ledning med en propp; så helte vi alt vannet fra boksen i en tom flaske, som også sto på glasset. Vi trodde at hvis strøm var i vannet, så når vi berører denne flasken, vil vi få en hit. Det kom ikke noe slag. Herfra konkluderte vi med at strømmen enten gikk tapt under transfusjonen eller forble i banken. ”

"Den siste viste seg å være sant, slik vi etablerte, for når vi testet denne dunken, fulgte et slag, selv om vi helte vanlig vann fra kjelen i den." Franklin hadde ikke noe annet valg enn å innrømme at siktelsen i banken bare kunne være i glasset.

“For å finne ut av det, denne egenskapen er iboende i glasset på flasken eller dens form, vi tok et glassark, la det på håndflaten vår, dekket den med en blyplate på toppen og elektrifiserte den sistnevnte. De brakte en finger til henne, noe som resulterte i en gnist med et slag. " På denne måten ble det bestemt at formen på glasset ikke påvirker resultatet. Resultatet av å løse dette problemet var for Franklin oppfinnelsen av en flat kondensator, hvorav den ene platen var håndflaten til eksperimentøren, og den andre en plate av bly. I fremtiden erstatter han imidlertid håndflaten med et blyark.

Hvem kan være i tvil om den vitenskapelige renheten til Yankee-eksperimentet? Han kunne trygt hevde at ladningen i en elektrisk kapasitans "i kondensert form" er i GLAS. Om nødvendig kan hvem som helst gjenta disse eksperimentene og bekrefte Franklins konklusjoner. Sikkert slike eksperimenter ble utført, og konklusjonene ble bekreftet av mange forskere. En demonstrasjonsmodell av Leyden-krukken ble til og med opprettet, ved hjelp av dem de viste studentene en forenklet versjon av eksperimentet, som deretter viste seg å være feil konklusjon. Tross alt, hvis i stedet for vann, brukte Franklin kvikksølv i eksperimentet, kan resultatet være akkurat det motsatte.

Eksperimentene med Leyden-krukken var veldig spektakulære og helt i samsvar med ideene om opplyst absolutisme, så de ble fasjonable i høysamfunnet og til og med kronede personer deltok i dem. Og abbeden J.A. Nollay tiltrådte til og med stillingen som offisiell elektriker under kong Louis XV. Deretter ga han navnet til enheten på vegne av universitetsbyen Leiden i Holland, der mest sannsynlig ble denne enheten oppfunnet.

Ti års eksperimenter var ikke forgjeves. Det ble presist fastslått at resultatene fra eksperimentene ikke var avhengig av vannets sammensetning (noen av dem var egnet). I stedet for vann kunne dessuten en blyfraksjon helles i krukken, eller bare blyfolie ble styrket inni den. Dette gjenspeiles ikke i dunkenes handling. For å styrke handlingen lærte bankene å samle inn batterier.

Det ble funnet at banker med større volum (derfor med større glassflate) ga sterkere utslipp. Men avhengigheten av påvirkningen på tykkelsen på glasset var omvendt. Tynnere briller ga sterkere utslipp. Overraskende, med hjelp av forskerens elektriske støt, kom forskere ganske nøyaktig med den velkjente formelen for kapasitansen til en flat kondensator. Deretter kaller vitenskapshistorikere denne spakmålsmåten for en spøkemåler.(Fra det franske sjokket - hit, push).

For å forklare elektriske fenomener i det vitenskapelige samfunnet er det fremmet flere teorier som har funnet anvendelse blant forskere. Blant dem var enhetsteorien om elektrisitet foreslått av Franklin selv. I følge denne teorien var elektrisitet en slags vektløs væske som fylte alle kroppene. Hvis det var mer eller mindre av denne væsken i kroppene, fikk kroppen en ladning. Med et overskudd av denne væsken hadde kroppen en positiv ladning, med en mangel - negativ. Denne teorien vil senere bli utviklet i den elektroniske ledningsteorien.

Ved hjelp av denne teorien var det lett å forklare fenomenene som oppsto i kondensatoren (Leiden bank). Ved lading strømmer et elektrisk væske fra en kondensatorplate til en annen. Resultatet er en positiv ladning på en plate og negativ på en annen. Glasset mellom dem fungerer bare som en isolator og ingenting annet. Det er enkelt å tømme en slik kondensator. Det er nok å lukke disse platene med en leder eller en menneskekropp. Men resultatene av Franklins erfaring viste at siktelsen er i glasset! Hvordan forstå alt dette?

Noen forskere forsøkte å fjerne glass fra erfaring for å bekrefte riktigheten av enhetsteorien. De siktet to metallstenger som hang i nærheten. Det er ingen tvil om at de var en kondensator, men uten glass. Akk, en slik eksperimentorkondensator traff ikke strømmen og spørsmålet forble uavklart.

I 1757 ble arbeidet til den russiske akademikeren Franz Epinus “Erfaring i teorien om elektrisitet og magnetisme” publisert i St. Petersburg, som beskriver opplevelsen som løste dette problemet. Han tok utgangspunkt i ideen om at elektrifiseringen av stengene var riktig, men sjokket fra eksperimentøren ble ikke rammet på grunn av den lille kapasiteten til en slik kondensator. Og du kan øke kapasiteten ved å øke kondensatorplatene og redusere avstanden mellom dem. På grunn av det faktum at eksperimentatoren oppfinner en ny type elektrisk kapasitans for dette eksperimentet - en kondensator med luft dielektrisk, gir vi teksten til F. Epinus selv.

"Så for å få en stor overflate, passet jeg på å lage treplater, hvis overflate var omtrent åtte kvadratmeter, jeg hengte dem, og la over metallplater i en avstand på halvannen centimeter fra hverandre i en stilling parallelt med hverandre." Han ladet en slik kondensator og utladet gjennom seg selv ..

”Jeg fikk umiddelbart et sterkt sjokk, helt likt det som ble forårsaket av Leiden-banken. I tillegg klarte denne enheten å reprodusere alle andre fenomener som oppnås i banken; det er ikke nødvendig å overse dem. ” Legg merke til at åtte kvadratmeter er litt under en kvadratmeter.

Den siste kommentaren om "alle andre fenomener" er veldig betydelig. Den understreker at strømmen fra en slik kondensator er Nøyaktig den samme som fra Leyden kan. Men det var ikke noe glass, og å anta at ladningene var i luften rundt var uproduktivt. Senere, i 1838, vil slike stoffer “gjennom eller gjennom hvilke elektriske krefter virker” M. Faraday kalle DIELECTRICS. Epinus kommenterer i boken: "Jeg innså at noe skjedde med Franklin som kunne skje med enhver person", og antydet det latinske ordtaket - Errare humanum est - det er menneskets natur å gjøre feil.

F. Epinus sendte komposisjonen sin til Amerika spesielt for Franklin, men han sluttet nesten å forske på elektrisitet, med unntak av den praktiske bruken av lynet som ble oppfunnet av ham. Han ble politiker. Og Catherine II ble ekskommunisert fra akademisk virksomhet i Russland og F. Epinus. Hun utnevnte ham til fysikklærer for sønnen Paul, som senere ble keiser. Men han ble invitert til St. Petersburg for å erstatte G.V. Richman, som døde under forskning på atmosfærisk elektrisitet.Det hendte slik at spørsmålet om eksperimenter med en Leyden-bank forble uavklart i lang tid.

Og foran meg står en lærebok om strøm i 1918. utgaven. Dette er en oversettelse av boken av den franske forfatteren Georges Claude med den lange tittelen "Elektrisitet for alle og hver tydelig angitt." Den beskriver opplevelsen med Leyden-krukken, som i Franklin, men allerede i mangel av vann i det hele tatt. Se bilde.

På venstre side er Leyden-krukkenheten. Bokstavene A, B og C indikerer komponentene. A og B er innsiden og utsiden av boksen. C er et glassbeger som fungerer som isolator. En slik boksenhet blir ladet under et demonstrasjonseksperiment, deretter demonteres en ladet boks av en demonstrant i gummihansker. For å bevise det faktum at dunforingene ikke har noen lading, har de kontakt med hverandre. Forsikre deg om at det ikke er noen gnist. Så blir krukken samlet. Overraskende nok er den igjen ladet og gir en kraftig gnist. Denne opplevelsen forvirret mange. Og vitenskapen lider ikke av uklarheter. Imidlertid ble en forklaring på situasjonen først gitt i 1922.

Det året, i London Journal of Philosophy, ble det publisert en artikkel av fysiker J. Addenbrook, "Study of Franklins eksperimenter med en Leyden-krukke," der forfatteren kom med fantastiske resultater som prikket alt i. Det viser seg at under normale forhold alltid glass er dekket med en vannfilm, observerer vi dette ved å tåke vinduene. For øvrig blir denne filmen ikke alltid observert visuelt. Og der gjenstår ladningene på den demonterte kondensatoren og spiller rollen som plater i et frittstående glass. Når Addenbrook bruker et glass ikke av glass, men av parafin, som en glassfilm ikke dannes på, er resultatet det motsatte av Franklins. I en tørr atmosfære blir heller ikke "Franklin-effekten" på en sammenleggbar Leiden-bank observert.

Comments

[#1]

En person skal alltid være lykkelig, hvis lykken tar slutt, se på hva som var galt