Культурная эволюция Homo sapiens. История изобретений: от освоения огня до открытия электричества - Рашид Шафигулин

в роли конденсатора, приспособление для трения. В цилиндре при работе машины накапливалось электричество. Для того времени это было гениально. О своих опытах Бозе рассказывает в нескольких сочинениях 1738–1749 гг. Он первым определил, что тела под воздействием электричества не изменяются в весе. Во Франции такую же машину построил ЖанАнтуан Нолле (1700–1770). Любопытно, что этот французский священник был одновременно и членом Парижской академии наук, являлся автором трудов по физике и даже писал учебники. Но и Гильберт, и Бозе и Нолле (как, впрочем, и их коллеги) по-прежнему не видели родства электричества и магнетизма. Так, Гильберт считал, что магнетизм — это особое свойство, присущее телу от природы, а электричество — истечения из тела, возникающие при трении [8].

В 1745 и 1746 годах, два физика независимо друг от друга установили, что электричество можно накапливать, отводя его по металлическому стержню в бутылку с водой, обернутую оловянной фольгой. 4 ноября 1745 года. Голландский ученый Питер ван Мусшенбрук из Лейдена (Лейден) вместе со своим учеником Кюнеусом обнаружили, что медицинская банка с металлический стержнем, наполненная жидкостью, очень сильно заряжается от электрической машины. Она стала первым конденсатором, который мог хранить электрический заряд высокого напряжения, полученного от внешнего источника. Такая банка была названа Лейденской — в честь города, где было сделано изобретение. Вторым изобретателем независимо сделавший открытие, был немецкий священнослужителем Эвальдом Георгом фон Клейстом 11 октября 1745 года, то есть примерно на месяц раньше. Но широкую известность получила именно Лейденская банка. Она буквально произвела сенсацию не только среди физиков, но и в широкой публике. Заинтересовавшись опытом, многие любители также занялись изучением электричества. Лейденская банка стала объектом проведения многих ранних экспериментов в области электричества, и ее появление имело фундаментальное значение в изучении электростатики. Впервые появился способ накопления и сохранения электрического заряда в больших объемах, причем разряжение происходило по желанию экспериментатора.

Первым американцем, внесшим заметный вклад в электрическую науку, был Бенджамин Франклин (1706–1790) из Филадельфии. Научную славу ему принесло утверждение, что молния представляет собой электрический разряд. Он утверждал, что электричество атмосферы собирается на краях облаков точно так же, как в лейденской банке. Франклин замыслил хитроумный, но в то же время опасный эксперимент с воздушным змеем, который осуществил в июне 1752 года во время грозы на окраине Филадельфии. По углам рамки змея, сделанного из легкого шелкового платка, он поместил острия, поскольку считал, что острые предметы притягивают электричество. И дальнейшее подтвердило справедливость этого предположения: возникавшие в тучах молнии притягивались этими остриями и передавались на бечевку, тянувшуюся к земле. Экспериментатор успел зарядить этим электричеством лейденскую банку прежде, чем пошел дождь и налетела тяжелая грозовая туча. В 1760 году Франклин установил первый громоотвод в Филадельфии на доме торговца сукном Джона Веста. Как только его установили, началась гроза, и молния ударила в громоотвод. Не будь его, здание вполне могло пострадать, а так беды не произошло.

В 1753 году вопросом измерения силы электричества и изучением электрической природы молнии занимались, независимо друг от друга, несколько физиков. Упомянем лишь таких, как француз Томас-Франсуа Далибар (1709–1778) и англичанин Джон Кантон (1718–1772). Примерно том же году, как и Франклин с воздушным змеем, они получили тот же результат с помощью приподнятых стержней, от которых заряжались Лейденские банки. В вопросах измерения силы электрического взаимодействия наибольших успехов достиг французский физик Шарль-Огюстен Кулон (1736–1806), предложивший в 1784 году новую измерительную конструкцию.

В конце 18-го века электричество начинает использоваться для лечения различных заболеваний. К середине 19-го века Лейденская банка стала достаточно часто встречаться в художественных произведениях, что позволяет предполагать: читатели знали и понимали ее основное действие. В это же время она начинает широко использоваться в передатчиках искрового промежутка и медицинском электро-терапевтическом оборудовании. По понятным причинам возможность использования электростатических машин для медицинских целей (конец XVIII — начало XIX в.) вызывала к ним особый интерес. Одним из первооткрывателей в области электро-медицины был известный ученый-энциклопедист Андрей Тимофеевич Болотов (1738–1833), автор книги «Краткие и на опытности основанные замечания о электрицизме и о способности электрических машин к помоганию от разных болезней» [9].

Если большая часть 18-го века в области электричества и магнетизма была, по сути дела, временем экспериментов, то конец его и начало 19-го века оказались необычайно «урожайными» на новые открытия. Одно из них, сделанное итальянцем Вольта в начале 19-го века, вообще переводит электричество из разряда диковин в двигатель человеческого прогресса [10].

Открытия между тем продолжаются. 6 ноября 1780 года итальянский физик и физиолог Луиджи Гальвани (1737–1798) производит в Болонье знаменитый опыт с лягушечьей лапкой. Ученый препарировал лягушку в лаборатории на столе рядом с электрической машиной, и когда он заряженным скальпелем дотрагивался до нервного центра земноводного, задние лапки лягушки сокращались. В этом опыте генератором выступали искры электрофорной машины, приемной антенной — скальпель, а приемником — лягушачья лапка. Результатом этого и близких к нему опытов стал трактат Гальвани «О силах электричества при мышечном движении» [11]. Гальвани по праву считается основателем электрофизиологии. К стати, всем известные гальванические элементы, в которых происходит переход химической энергии в электрическую (в результате взаимодействия в электролите двух металлов или их оксидов) получили свое название именно в честь Гальвани.

Опыты Луиджи Гальвани с лягушкой привлекли внимание еще одного итальянского ученого, физика, химика и физиолога — Алессандро Вольта. Он успешно повторил их. Но вывод Гальвани, что живые существа сами могут быть источником тока особого, животного вида, его не устроил. Продолжая опыты, он приходит к заключению, что сокращение мышц лягушки — не выработка электричества, а вторичный эффект, возникающий при возбуждении нерва металлами. При этом, подчеркивает Вольта, касаться лягушки надо проволоками из двух различных металлов. Он считает, что металлы — не только великолепные проводники, но и двигатели тока.

К тому времени, когда Вольта занялся опытами Гальвани, имя его уже было широко известно, а сам он живо интересовался всеми открытиями в мире, касающимися электричества. Опыт Бенджамина Франклина вдохновил его на установку громоотвода в родном городе Комо.

Алессандро Вольта сделал интересное наблюдение: если последовательно расположить пластины цинка и серебра, разделив их прослойкой из сырого картона, то можно получить постоянный поток электричества через все слои такого устройства. Он изготовил лабораторный прибор «электрофор», первое устройство, позволяющее получать электризацию не натиранием — электрический заряд создавался через индукцию.

Этот маленький прибор послужит затем основой для создания целого класса индукционных машин. Кроме электрофора ученый изобрел и сконструировал для своих опытов конденсатор, электрометр, электроскоп.

С помощью последнего в 1792–1795 гг. Вольта