kategorier: Udvalgte artikler » Interessante fakta
Antal visninger: 31167
Kommentarer til artiklen: 1
Eksperimentelle kollisioner af Leiden-oplevelsen
I 1913 Petersborg Universitet modtog en ny medarbejder - fysiker A.F. Ioffe. Under specialiteten af en teknologingeniør, med en forkærlighed for videnskabeligt arbejde, havde han arbejdet på universitetet i München i flere år under ledelse af den bedste europæiske eksperimentelle fysiker V.K.Rentgen. Der forsvarede han sin doktorafhandling.
Nu var hans fysiker O.D. Hvolson. I en samtale om kommende forskning foreslog denne leder, at han "fortsætter den vidunderlige tradition for russiske forskere" med at gengive de bedste videnskabelige udenlandske værker. Det er klart, at røntgenstudenten, den allerførste nobelprisvinder i fysik, selv at høre om det var mærkelig. Han spurgte igen: "Er det ikke bedre at rejse nye uløste problemer?" Hvolson svarede: ”Men kan noget nyt opfindes i fysik? For at gøre dette skal du være GJ Thomson. ”
Faktisk var J. Thomson, elektronets opdager, en vigtig fysiker. Men så viste det sig, at A.F. Ioffe også var i stand til at stille spørgsmål inden for videnskab, og at hele verdens halvlederteknologi i det væsentlige begyndte med det. Derudover var han arrangør af en russisk videnskabelig skole, hvis studerende ville være stolte af ethvert land i verden, herunder I.V. Kurchatov og Nobelprisvindere N.N. Semenov, P.L. Kapitsa.
Evnen til at stille naturspørgsmål og modtage svar gennem eksperiment betragtes som den vigtigste ting i videnskabslivet. Og de tal, der ved, hvordan man gør dette, er bare fremragende videnskabsmænd. Men hun tog også fejl og O. D. Hvolson. Grundlaget for moderne fysik består af konklusionerne fra pionerernes arbejde, der regelmæssigt kontrolleres, dobbeltkontrolleres og raffineres. Hvis konklusionerne ikke bekræftes, kollapses hele sektioner af videnskaben og opstilles omhyggeligt nye mure, grene af denne videnskab, der fører til nye opdagelser, til nye konstruktioner. En sådan proces varer i århundreder, og der er ingen ende på dette.
Her fortæller vi historien om et eksperiment af en videnskabsmand, der var interesseret i et lovende videnskabeligt spørgsmål om et fysisk fænomen, og som forsøgte at løse det med en enkel og overbevisende oplevelse, men som førte til en situation kaldet en kollision. Dette er tilfældet, når de opnåede resultater er i modstrid med hinanden.
Ingen kan navngive den nøjagtige dato for den videnskabelige opdagelse af det faktum, at elektriske ladninger kan akkumuleres ved hjælp af specielle enheder, senere kaldet Leiden-banker og senere udviklet i enheder kaldet elektriske kondensatorer. Men det kan argumenteres, at efter 1745. ved hjælp af Leyden-krukken var det muligt at finde ud af den høje hastighed for spredning af elektricitet, dens virkning på menneskers og dyrs krop, muligheden for at antænde brændbare gasser med elektriske gnister osv. Tusinder af forskere forsøger at bruge denne enhed til den nationale økonomis behov. Af en eller anden grund forsøger ingen dog at studere Leiden-banken selv.
Det første spørgsmål til naturen på selve banken stilles af den store amerikanske selvlærte videnskabsmand Benjamin Franklin. Husk, at Leyden-krukken på det tidspunkt var en almindelig korket flaske vand, ind i den kork, som en jernstang blev indsat i, der rørte ved dette vand. Selve flasken blev enten holdt i hænder eller placeret på et blyark. Det var hendes enhed.
Franklin spekulerede på at finde ud af det hvor i denne enkle enhed glas metal og vand elektricitet kan opbygges. I en jernstang, vand eller selve flasken? Nu hvor der er forskellige måleinstrumenter, og halvdelen af befolkningen bruger computere, vil dette spørgsmål forvirre mange.Lad os se, hvordan dette problem blev løst i 1748, da eksperimentatoren selv var den eneste måleenhed, der passerede gennem sig selv smertefulde elektriske stød. For det meste vil vi give en beskrivelse af eksperimenterne af forfatteren af eksperimenterne selv for at verificere deres geniale enkelhed.
”Med det hensigt at undersøge den elektrificerede krukke for at fastslå, hvor dens kraft er skjult, placerede vi den på glasset og fjernede korkken med ledningen. Derefter tog vi dåsen i den ene hånd og løftede den anden finger til nakken, fjernede vi en stærk gnist fra vandet med et lige så stærkt slag, som om ledningen forblev på sin plads, og dette viste, at kraften ikke er skjult i ledningen. " Her kalder forfatteren ledningsterminal på dåsen en ledning.
”Derefter elektrificerede vi banken igen for at finde ud af, om elektriciteten, som vi troede, ikke var i vandet. De satte det på glasset og tog dem ud af det, som før, en ledning med en prop; så hældte vi alt vandet fra dåsen i en tom flaske, som også stod på glasset. Vi troede, at hvis elektricitet var i vandet, så når vi rører ved denne flaske, vil vi få et hit. Intet slag kom. Herfra konkluderede vi, at elektriciteten enten mistedes under transfusionen eller forblev i banken. ”
”Det viste sig at være sandt, som vi etablerede, sidstnævnte, for når vi testede denne dåse, fulgte et slag, selvom vi hældte rent vand fra kedlen i den.” Franklin havde intet andet valg end at indrømme, at gebyret i banken kun kunne være i sit glas.
”For at finde ud af, at denne egenskab ligger i flasken eller dens form, tog vi et glas glas, lagde det på håndfladen, dækkede det med en blyplade på toppen og elektrificerede sidstnævnte. De bragte en finger til hende, hvilket resulterede i en gnist med et slag. " På denne måde blev det bestemt, at glasets form ikke påvirker resultatet. Resultatet af at løse dette problem var for Franklin opfindelsen af en flad kondensator, hvoraf den ene plade var forsøgerens håndflade, og den anden et ark bly. Men i fremtiden erstatter han også håndfladen med et blyark.
Hvem kan være i tvivl om den videnskabelige renhed af Yankee-eksperimentet? Han kunne med sikkerhed hævde, at ladningen i en elektrisk kapacitet "i en kondenseret form" er i GLAS. Om nødvendigt kunne enhver gentage disse eksperimenter og verificere Franklins konklusioner. Sådanne eksperimenter blev bestemt udført, og konklusionerne blev bekræftet af mange forskere. Der blev endda oprettet en demonstrationsmodel af Leyden-krukken, ved hjælp af hvilken de viste de studerende en forenklet version af eksperimentet, så endte de med den forkerte konklusion. Når alt kommer til alt, hvis Franklin i stedet for vand brugte kviksølv i eksperimentet, kunne resultatet være nøjagtigt det modsatte.
Eksperimenterne med Leyden-krukken var meget spektakulære og fulde i overensstemmelse med ideerne om oplyst absolutisme, så de blev moderigtige i det høje samfund og endda kronede personer deltog i dem. Og abbeden J.A. Nollay tiltrådte endda stillingen som officiel elektriker under kong Louis XV. Han gav navnet til enheden på vegne af universitetsbyen Leiden i Holland, hvor denne enhed sandsynligvis blev opfundet.
Ti års eksperimenter var ikke forgæves. Det blev præcist fastlagt, at resultaterne af eksperimenterne ikke var afhængige af sammensætningen af vandet (nogen var egnet). I stedet for vand kunne en blyfraktion hældes i krukken, eller blot blev blyfolie styrket inde i det. Dette blev ikke afspejlet i dåsenes handling. For at styrke handlingen lærte bankerne at samle batterier.
Det blev fundet, at banker med et større volumen (derfor med en større glasoverflade) gav stærkere udledninger. Men afhængigheden af påvirkningen på tykkelsen af glasset var omvendt. Tyndere briller gav en stærkere udflod. Overraskende, ved hjælp af forskerens elektriske stød, kom forskere ganske nøjagtigt med den velkendte formel for kapacitansen af en flad kondensator. Efterfølgende kalder videnskabshistorikere denne spredningsmetode spøgende for en SOCKET METER.(Fra det franske SHOCK - hit, push).
For at forklare elektriske fænomener i det videnskabelige samfund er der fremsat flere teorier, der har fundet anvendelse blandt forskere. Blandt dem var den fælles teori om elektricitet foreslået af Franklin selv. I henhold til denne teori var elektricitet en slags vægtløs væske, der fyldte alle kroppe. Hvis der var mere eller mindre af denne væske i kropperne, fik kroppen en ladning. Med et overskud af denne væske havde kroppen en positiv ladning med en mangel - negativ. Denne teori vil senere blive udviklet i den elektroniske ledningsteori.
Ved hjælp af denne teori var det let at forklare de fænomener, der forekom i kondensatoren (Leiden bank). Ved opladning flyder en elektrisk væske fra en kondensatorplade til en anden. Resultatet er en positiv ladning på en plade og negativ på en anden. Glasset mellem dem fungerer kun som en isolator og intet andet. Det er let at aflade en sådan kondensator. Det er nok at lukke disse plader med en leder eller en menneskelig krop. Men resultaterne af Franklins erfaring viste, at ladningen er i glasset! Hvordan kan man forstå alt dette?
Nogle forskere forsøgte at fjerne glas fra oplevelsen for at bekræfte rigtigheden af enhedsteorien. De ladede to metalstænger, der hang i nærheden. Der er ingen tvivl om, at de var en kondensator, men uden glas. Desværre ramte en sådan eksperimentorkondensator ikke strømmen, og spørgsmålet forblev uafklaret.
I 1757 blev arbejdet fra den russiske akademiker Franz Epinus ”Erfaring i teorien om elektricitet og magnetisme” offentliggjort i Skt. Petersborg, der beskriver den oplevelse, der løste dette problem. Han tog sit grundlag for tanken om, at elektrificeringen af stængerne var korrekt, men eksperimentets chok blev ikke ramt på grund af den lille kapacitet i en sådan kondensator. Og du kan øge dens kapacitet ved at øge kondensatorpladerne og reducere afstanden imellem dem. På grund af det faktum, at eksperimentatoren opfinder en ny type elektrisk kapacitet til dette eksperiment - en kondensator med et luft dielektrikum, giver vi teksten til F. Epinus selv.
"Så for at få en stor overflade tog jeg mig af at lave træplader, hvis overflade var omkring otte kvadratmeter, jeg hængt dem op og lagde metalplader i en afstand af en og en halv tomme fra hinanden i en position parallelt med hinanden." Han ladede en sådan kondensator og udledte gennem sig selv ..
”Jeg fik straks et stærkt chok, der ligner det, der er forårsaget af Leiden-banken. Derudover var denne enhed i stand til at gengive alle andre fænomener, der opnås i banken; der er ingen grund til at overse dem. ” Bemærk, at otte kvadratmeter er lidt mindre end en kvadratmeter.
Den sidste bemærkning om "alle andre fænomener" er meget vigtig. Det understreger, at elektriciteten fra en sådan kondensator er Nøjagtig samme som fra Leyden-krukken. Men der var ikke noget glas, og at antage, at ladningerne er i den omgivende luft, var uproduktivt. Senere, i 1838, kalder sådanne stoffer "gennem eller gennem hvilke elektriske kræfter virker" M. Faraday DIELECTRICS. Epinus fremsætter en bemærkning i bogen: ”Jeg indså, at der skete noget med Franklin, der kunne ske med enhver person”, hvilket henviser til det latinske ordsprog - Errare humanum est - det er menneskets natur at begå fejl.
F. Epinus sendte sin komposition til Amerika specifikt til Franklin, men han stoppede næsten med at undersøge elektricitet, bortset fra den praktiske brug af lynet, der blev opfundet af ham. Han blev politiker. Og Catherine II blev udelukket fra akademisk aktivitet i Rusland og F. Epinus. Hun udnævnte ham til fysiklærer for sin søn Paul, der senere blev kejser. Men han blev inviteret til Skt. Petersborg for at erstatte G.V. Richman, som døde under forskning i atmosfærisk elektricitet.Det skete så, at spørgsmålet om eksperimenter med en Leyden-bank forblev uopløst i lang tid.
Og foran mig er en lærebog om elektricitet i 1918. udgave. Dette er en oversættelse af bogen af den franske forfatter Georges Claude med den lange titel "Elektricitet til alle, klart angivet." Den beskriver oplevelsen med Leyden-krukken som i Franklin, men allerede i mangel af vand overhovedet. Se billede.
Til venstre er Leyden-krukkenheden. Bogstaverne A, B og C angiver dets komponenter. A og B er indersiden og ydersiden af dåsen. C er et glasglas, der tjener som isolator. En sådan dåseenhed oplades under et demonstrationseksperiment, derefter adskilles en ladet dåse af en demonstrant i gummihandsker. For at bevise det faktum, at dåseforinger ikke har en afgift, er de i kontakt med hinanden. Sørg for, at der ikke er nogen gnist. Derefter opsamles krukken. Overraskende er det igen opladet og giver en kraftig gnist. Denne oplevelse forvirrede mange. Og videnskaben lider ikke af uklarheder. Dog blev der først givet en forklaring af situationen i 1922.
I det år, i London Journal of Philosophy, blev en artikel offentliggjort af fysiker J. Addenbrook, "Undersøgelse af Franklins eksperimenter med en Leyden-krukke," hvor forfatteren kom med fantastiske resultater, der prikkede alt i. Det viser sig, at under normale forhold altid glas er dækket med en vandfilm, observerer vi dette ved at tåge vinduerne. I øvrigt observeres denne film ikke altid visuelt. Her er der ladninger tilbage på den adskilte kondensator og spiller rollen som plader i et selvstændigt glas. Når Addenbrook bruger et glas ikke af glas, men af paraffin, som en glasfilm ikke dannes på, er resultatet det modsatte af Franklins. I en tør atmosfære observeres heller ikke "Franklin-effekten" på en sammenfoldelig Leiden-bank.
Se også på elektrohomepro.com
: