A Leiden tapasztalatának kísérleti ütközései

1913-ban A Petersburg University új alkalmazottat kapott - A. F. Ioffe fizikus. Technológus mérnök specialitása alatt, tudományos munkára vágyva, ezt megelőzően a müncheni egyetemen több éven át a legjobb európai kísérleti fizikus, V.K.Rentgen irányítása alatt dolgozott. Ott megvédte doktori disszertációját.

Most a fizikusa O. Hvolson volt. A közelgő kutatásokról szóló beszélgetésben ez a vezető azt javasolta, hogy "folytassa az orosz tudósok csodálatos hagyományát" a legjobb tudományos külföldi munka reprodukciójaként. Nyilvánvaló, hogy a röntgenhallgató, a fizika legelső Nobel-díjas hallgatója, még ha erről is hallott, furcsa volt. Ismét megkérdezte: "Nem jobb-e új megoldatlan kérdések felvetése?" Amelyre Hvolson válaszolt: „De lehet-e valami új feltalálni a fizikában? Ehhez GJ Thomsonnak kell lennie. ”

Valójában J. Thomson, az elektron felfedezője, jelentős fizikus volt. De aztán kiderült, hogy A. F. Ioffe is tudta, hogyan kell kérdéseket feltenni a tudományban, és az egész világ félvezető technológiája alapvetõen ezzel kezdõdött. Ezen túlmenően egy orosz tudományos iskola szervezője volt, amelynek hallgatói a világ bármely országára büszkék lehetnek, ide értve Kurchatov I. V. és Nobel-díjasok N. N. Semenovot, P. L. Kapitsa-t.

A tudomány életében a legfontosabb az a képesség, hogy természetvédelmi kérdéseket tegyen fel és kísérleteken keresztül kapjon válaszokat. És azok a személyek, akik tudják, hogyan kell ezt csinálni, csak kiemelkedő tudósok. De ő is tévedett, és O. D. Hvolson. A modern fizika alapja az úttörők munkája, amelyet rendszeresen ellenőriznek, újravizsgálnak, finomítanak. Ha a következtetéseket nem erősítik meg, akkor a tudomány egész szakasza összeomlik, és gondosan új tudományos falakat, ágakat állít fel, amelyek új felfedezésekhez vezetnek, új konstrukciókhoz vezetnek. Egy ilyen folyamat évszázadok óta tart, és ennek nincs vége.

Itt egy olyan tudós kísérletének történetét meséljük el, amelyet egy fizikai jelenség ígéretes tudományos kérdése érdekelt, és egy egyszerű és meggyőző tapasztalattal megpróbálta megoldani, de az ütközésnek nevezett helyzethez vezetett. Ez az eset áll fenn, ha a kapott eredmények ellentmondásosak.

Senki sem tudja megnevezni annak a tudományos felfedezésnek a pontos dátumát, amelyben az elektromos töltések felhalmozódhatnak speciális eszközökkel, amelyeket később Leiden bankoknak hívtak, majd később az elektromos kondenzátorok. De azt lehet állítani, hogy 1745 után. a Leyden edény segítségével meg lehetett deríteni a villamos energia terjedésének nagy sebességét, annak emberi és állati testre gyakorolt ​​hatását, az éghető gázok elektromos szikrákkal történő meggyújtásának lehetőségét stb. Kutatók ezrei próbálják ezt az eszközt a nemzetgazdaság igényeihez felhasználni. Valamely okból azonban senki sem próbálja magát a Leiden-bankot tanulmányozni.

Az első kérdést a bank természetéhez a nagy amerikai öntanuló tudós, Benjamin Franklin teszi fel. Emlékezzünk arra, hogy a Leyden-edény akkoriban egy rendes, parafolt palack víz volt, amelynek parafajába egy vasrudat dugtak be, amely megérintette ezt a vizet. Maga a palackot vagy kezekben tartották, vagy ólomlemezre helyezték. Ez volt az egész készüléke.

Franklin azon töprengett, hogy megtudja ahol ebben az egyszerű eszközben üvegfém és víz villamos energia felhalmozódhat. Vasrúdban, vízben vagy maga a palackban? Most, amikor különféle mérőműszerek vannak, és a lakosság fele számítógépet használ, ez a kérdés sokat megzavar.Nézzük meg, hogyan oldódott meg ez a probléma 1748-ban, amikor maga a kísérlet volt az egyetlen mérőeszköz, amely fájdalmas áramütésen haladt át magán. Leginkább magának a kísérletnek a leírását írjuk le, amelyet a kísérletek készítője készített, hogy ellenőrizhessük azok ötletes egyszerűségét.

„Az elektromos edény megvizsgálására annak érdekében, hogy meghatározzuk, hol rejlik az ereje, az üveglapra tettük, és a huzallal kivittük a parafa dugót. Ezután az egyik kezében tartva a kannát, és a másik ujját a nyakához emelt, és ugyanolyan erős ütéssel eltávolítottuk a vízből egy erős szikra, mintha a huzal a helyén maradna, és ez azt mutatta, hogy az erő nem rejtőzik a huzalban. " A szerző itt a konzervdoboz vezető terminálját vezetéknek hívja.

„Ezután annak érdekében, hogy kiderítsük, vajon a villamos energia, ahogy gondoltuk, nem volt a vízben - ismét villamosítottunk a banknál. Az üvegre helyezve, mint korábban, egy dugóval ellátott huzalt vettek ki belőle; aztán az üveg vizét öntettük egy üres üvegbe, amely szintén az üvegen állt. Hisszük, hogy ha a vízben víz van, akkor amikor megérintettük ezt a palackot, ütést fogunk kapni. Nem érkezett csapás. Innentől arra a következtetésre jutottunk, hogy az áram elveszett a transzfúzió során, vagy a bankban maradt. "

"Az utóbbi igaznak bizonyult, ahogy megállapítottuk, mert amikor ezt meg tudtuk vizsgálni, egy csapást követtek el, bár sima vizet öntöttünk bele a vízforralóból." Franklinnek nem volt más választása, mint beismerni, hogy a bankban a vád csak az üvegben lehet.

„Ezután ezt a tulajdonságot a palack üvege vagy alakja rejti magában. Vettünk egy üveglapot, tenyerünkre tetjük, tetejére ólomlemezzel beborítottuk, és utóbbi villamossá tettük. Ujjukat hoztak a lányhoz, és szikrát okoztak egy ütéssel. " Ily módon megállapítottuk, hogy az üveg alakja nem befolyásolja az eredményt. E probléma megoldásának eredményeként Franklin lapos kondenzátort talált ki, amelynek egyik lemeze a kísérlet tenyerét képezte, a másik pedig ólomlemez volt. A jövőben azonban a tenyerét ólomlemeztel is felváltja.

Ki kételkedhetne a Yankee-kísérlet tudományos tisztaságában? Biztonságosan állíthatja, hogy „kondenzált formában” lévő elektromos kapacitás esetén a töltés ÜVEGEN van. Ha szükséges, bárki megismételheti ezeket a kísérleteket és ellenőrizheti Franklin következtetéseit. Bizonyára ilyen kísérleteket hajtottak végre, és a tudósításokat sok tudósító is megerősítette. Készült még a Leyden edény demonstrációs modellje is, amelynek segítségével a hallgatók megmutatták a kísérlet egyszerűsített változatát, majd rossz következtetésre jutottak. Végül is, ha víz helyett Franklin higanyt használ a kísérletben, az eredmény pontosan ellenkező lehet.

A Leyden-féle jarral végzett kísérletek nagyon látványosak voltak, és teljes mértékben összhangban voltak a megvilágosodott abszolutizmus gondolataival, így divatossá váltak a felső társadalomban, sőt, koronás személyek is részt vettek benne. És J.A. Nollay apát még hivatalos villanyszerelőt is betöltött XV. Lajos király alatt. A nevet adta a készüléknek a hollandiai Leiden egyetemi város nevében, ahol ezt az eszközt valószínűleg feltalálták.

A tíz éves kísérletek nem voltak hiábavalók. Pontosan megállapították, hogy a kísérletek eredményei nem függtek a víz összetételétől (bármilyen megfelelő). Sőt, víz helyett ólomfrakciót is beleönthetünk az üvegedénybe, vagy egyszerűen az ólomfóliát megerősíthetjük benne. Ez nem tükröződött a kannák fellépésében. A fellépés megerősítése érdekében a bankok megtanultak elemeket gyűjteni.

Megállapítottuk, hogy egy nagyobb térfogatú bankok (tehát nagyobb üvegfelülettel) erősebb kisülést eredményeznek. De az ütés függése az üveg vastagságáról fordított volt. A vékonyabb üvegek erősebb kisülést adtak. Meglepő módon a kutatók áramütésével a tudósok pontosan kidolgozták a lapos kondenzátorok kapacitásának ismert képletét. Ezt követően a tudománytörténészek viccelődve ezt a mérési módszert SOCKET METER-nek hívják.(A francia SHOCK-ból - hit, push).

A tudományos közösség elektromos jelenségeinek magyarázata érdekében számos olyan elméletet fogalmaztak meg, amelyek alkalmazást találtak a tudósok körében. Ezek között volt az egységes villamosenergia-elmélet, amelyet maga Franklin javasolt. Ezen elmélet szerint az elektromosság egyfajta súlytalan folyadék volt, amely minden testet kitöltött. Ha a testekben többé-kevésbé volt ilyen folyadék, akkor a test töltött. A folyadék feleslegével a test pozitív töltéssel, hiányos - negatív volt. Ezt az elméletet később fejleszteni fogják a vezetőképesség elektronikus elméletében.

Ennek az elméletnek a felhasználásával könnyű volt megmagyarázni a kondenzátorban (Leiden bank) bekövetkező jelenségeket. Töltéskor elektromos folyadék áramlik az egyik kondenzátorlemezről a másikra. Ennek eredményeként az egyik lemezen pozitív töltés, a másikon pedig negatív töltés van. A köztük lévő üveg csak szigetelőként szolgál, és nem más. Egy ilyen kondenzátort könnyen ki lehet üríteni. Elegendő ezeket a lemezeket egy vezetővel vagy egy emberi testtel lezárni. De Franklin tapasztalatainak eredményei azt mutatták, hogy a töltés az üvegben van! Hogyan lehet ezt megérteni?

Egyes tudósok az egységes elmélet helyességének megerősítése érdekében megpróbálták eltávolítani az üvegből a tapasztalatokat. Két fémrudat töltöttek, amelyek a közelben lógtak. Nem kétséges, hogy kondenzátorok voltak, de üveg nélkül. Sajnos egy ilyen kísérleti kondenzátor nem érte el az áramot, és a kérdés maradt megoldatlan.

1757-ben Szentpétervárban megjelent Franz Epinus orosz akadémikus munkája „Tapasztalat az elektromosság és a mágnesesség elméletében”, amely leírja a problémát megoldó tapasztalatokat. Megalapozta azt a gondolatot, hogy a rudak elektrifikációja helyes volt, ám a kísérletező sokkját nem sújtotta egy ilyen kondenzátor kis kapacitása. És növelheti kapacitását azáltal, hogy megnöveli a kondenzátorlemezeket és csökkenti a köztük lévő távolságot. Annak a ténynek köszönhetően, hogy a kísérletkészítő új típusú elektromos kapacitást talált ehhez a kísérlethez - egy levegő dielektromos kondenzátort, magának F. Epinus szövegét adjuk meg.

"Tehát annak érdekében, hogy nagy felületet kapjunk, gondoskodtam arról, hogy fából készült lemezeket készítsen, amelyek felülete körülbelül nyolc négyzetláb volt, és akasztottam fel őket, egymáshoz képest másfél hüvelyk távolságban egymással párhuzamos helyzetben lefedve a fémlemezeket." Töltött egy ilyen kondenzátort, és magán keresztül ürítette ..

„Azonnal erős sokkot kaptam, teljesen hasonlóan a Leiden bank által okozott sokkhoz. Ezenkívül ez az eszköz képes reprodukálni az összes többi jelenséget, amelyek a bankban előfordulnak; nem kell figyelmen kívül hagyni őket. ” Vegye figyelembe, hogy a nyolc négyzetméter egy kicsit kevesebb, mint egy négyzetméter.

Az utolsó megjegyzés az „összes többi jelenségről” nagyon jelentős. Hangsúlyozza, hogy az ilyen kondenzátorokból származó villamos energia PONTOSAN MÉRT, mint a Leyden edényéből. De nem volt üveg, és azt feltételezni, hogy a töltések a környező levegőben vannak, nem volt eredményes. Később, 1838-ban, ezeket az anyagokat, amelyek „vagy amelyeken keresztül az elektromos erők hatnak”, M. Faraday DIELECTRICS-nak hívják. Epinus megjegyzést fűz a könyvben: „Rájöttem, hogy Franklinnel történik valami, ami mindenkivel megtörténhet”, utalva a latin közmondásra - Errare humanum est - az emberi természet hibázni.

F. Epinus kompozícióját kifejezetten Franklin számára küldte Amerikába, de szinte abbahagyta a villamosenergia-kutatásokat, kivéve az általa kitalált villámhurok gyakorlati használatát. Politikává vált. És II. Catherine ki van zárva az oroszországi és F. Epinus akadémiai tevékenységektől. Fia, fizika tanárnak nevezte ki Paulának, aki később császár lett. De meghívták Szentpétervárba, hogy helyettesítse G. V. Richmant, aki a légköri elektromosság kutatása során halt meg.Így történt, hogy a Leyden-bankkal végzett kísérletek kérdése sokáig megoldatlan maradt.

És előttem van egy 1918-os villamosenergia-tankönyv. kiadás. Ez egy francia író, Georges Claude, a "Elektromosság mindenkinek, egyértelműen kijelentett" hosszú című könyv fordítása. Ez leírja a Leyden-edény tapasztalatait, mint Franklin esetében, de már víz hiányában. Lásd a képet.

Balra a Leyden üvegedény. Az A, B és C betűk jelzik annak alkotóelemeit. A és B a doboz belső és külső része. C egy üveg főzőpohár, amely szigetelőként szolgál. Egy ilyen doboz-szerelvényt egy demonstrációs kísérlet során töltöttek fel, majd a tüntető egy gumikesztyűben szétszerezte a töltött dobozt. Annak igazolására, hogy a kannák béléseinek nincs töltése, érintkezésbe kerülnek egymással. Ügyeljen arra, hogy ne legyen szikra. Ezután az üveget összegyűjtik. Meglepő módon újból fel van töltve és erős szikra ad. Ez az élmény sokot zavarba hozott. És a tudomány nem szenved kétértelműségektől. A helyzet magyarázatát azonban csak 1922-ben adták meg.

Ebben az évben a London Journal of Philosophy folyóiratban J. Addenbrook fizikus írt egy cikket „Franklin kísérletei egy Leyden-i jarral”, amelyben a szerző elképesztő eredményekkel állt elő, amelyek mindegyikre pontoztak. Kiderült, hogy normál körülmények között az üveg mindig vízfóliával van bevonva, ezt az ablakok párásításával figyeljük meg. Mellesleg, ezt a filmet nem mindig látják meg. És ott a szétszerelt kondenzátor töltései megmaradnak, és önálló üvegben a lemezek szerepét játszják. Amikor az Addenbrook nem üvegből, hanem paraffinból használ üveget, amelyen nem alakul ki üvegfólia, az eredmény Franklinéval ellentétes. Száraz atmoszférában az összecsukható Leiden-parton a "Franklin-effektus" szintén nem figyelhető meg.