התנגשויות ניסיוניות של חווית ליידן

בשנת 1913 אוניברסיטת פטרסבורג קיבלה עובד חדש - הפיזיקאי A.F. Ioffe. תחת ההתמחות של מהנדס טכנולוג, עם נטייה לעבודה מדעית, לפני כן עבד באוניברסיטת מינכן מספר שנים בהנחייתו של מיטב הפיזיקאי הניסוי האירופי V.K.Rentgen. שם הגן על עבודת הדוקטורט שלו.

עכשיו הפיזיקאי שלו היה או.ד. ווולסון. בשיחה על מחקרים עתידיים הציע מנהיג זה שהוא "להמשיך את המסורת הנפלאה של מדענים רוסים" כדי לשחזר את מיטב היצירות הזרות המדעיות. ברור שתלמיד הרנטגן, זוכה פרס נובל הראשון בפיזיקה, אפילו ששמע על זה היה מוזר. הוא שאל שוב: "האם לא עדיף להעלות סוגיות לא פתורות?" עליו השיב הווולסון: "אבל האם אפשר להמציא משהו חדש בפיזיקה? כדי לעשות זאת, אתה חייב להיות ג'יי ג'יי תומסון. "

אכן, ג'יי תומסון, מגלה האלקטרון, היה פיזיקאי מרכזי. אבל אז התברר כי א 'איוף הצליח לשאול שאלות במדע וטכנולוגיית המוליכים למחצה כולו התחילה בכך למעשה. בנוסף, הוא היה מארגן בית ספר מדעי רוסי, שתלמידיו היו גאים בכל מדינה בעולם, כולל I.V. Kurchatov וחתני פרס נובל נ 'Semenov, P.L. Kapitsa.

היכולת לשאול שאלות בטבע ולקבל תשובות באמצעות ניסוי נחשבת לדבר החשוב ביותר בחיי המדע. והדמויות שיודעות לעשות זאת הן רק מדענים מצטיינים. אבל היא גם טעתה ואו-ד. ווולסון. היסוד של הפיזיקה המודרנית מורכב ממסקנות עבודתם של חלוצים, אשר נבדקים באופן קבוע, נבדקים כפולים ומעדנים. אם לא יאושרו המסקנות, קטעים שלמים במדעים קורסים ואז הקימו בקפידה חומות חדשות, ענפים של מדע זה, המובילים לתגליות חדשות, למבנים חדשים. תהליך כזה נמשך מאות שנים ואין לזה סוף.

כאן אנו מספרים את סיפורו של ניסוי של מדען שהתעניין בשאלה מדעית מבטיחה אודות תופעה פיזיקלית ואשר ניסה לפתור אותה בחוויה פשוטה ומשכנעת, אך שהובילה למצב שנקרא התנגשות. זה המקרה כאשר התוצאות שהתקבלו סותרות זו את זו.

איש אינו יכול לנקוב בתאריך המדויק של הגילוי המדעי של העובדה שניתן לצבור מטענים חשמליים באמצעות מכשירים מיוחדים, שנקראו לימים בנקים ליידן ובהמשך התפתחו במכשירים המכונים קבלים חשמליים. אך ניתן לטעון כי לאחר 1745. בעזרת צנצנת ליידן ניתן היה לגלות את המהירות הגבוהה של התפשטות החשמל, את השפעתו על גוף האדם ובעלי החיים, את האפשרות של הצתה של גזים דליקים על ידי ניצוצות חשמליים וכו '. אלפי חוקרים מנסים להשתמש במכשיר זה לצרכי הכלכלה הלאומית. עם זאת, משום מה אף אחד לא מנסה ללמוד את בנק ליידן עצמו.

השאלה הראשונה לטבע בגדה עצמה נשאלת על ידי המדען האמריקני הגדול, הנלמד בעצמו, בנימין פרנקלין. נזכיר כי צנצנת ליידן באותה תקופה הייתה בקבוק מים פקק רגיל, אל הפקק ממנו הוכנס מוט ברזל שנגע במים אלה. הבקבוק עצמו הוחזק בידיים או הונח על סדין עופרת. זה היה כל המכשיר שלה.

פרנקלין תהה לגלות איפה במכשיר פשוט זה מתכת זכוכית ומים חשמל יכול להצטבר. במוט ברזל, מים או הבקבוק עצמו? כעת, כאשר ישנם מכשירי מדידה שונים ומחצית מהאוכלוסייה משתמשת במחשבים, שאלה זו תסבך רבים.הבה ונראה כיצד הבעיה נפתרה בשנת 1748, כאשר הנסיין עצמו היה מכשיר המדידה היחיד, שעבר בעצמו מכות חשמל כואבות. לרוב, נספק תיאור של הניסויים על ידי מחבר הניסויים עצמו, על מנת לאמת את פשטותם הגאונית.

"מתוך כוונה לבדוק את הצנצנת המחושמלת כדי לקבוע היכן מסתתר כוחה, הנחנו אותה על הזכוכית והסרנו את הפקק עם החוט. ואז, לקחנו את הפחית ביד אחת והרמנו את האצבע השנייה לצווארה, הוצאנו ניצוץ חזק מהמים במכה חזקה לא פחות, כאילו החוט נשאר במקומו, והדבר הראה שהכוח לא מוסתר בחוט. " כאן המחבר מכנה את המסוף המוביל של הפחית חוט.

"אחר כך, כדי לגלות אם החשמל, כמו שחשבנו, לא במים, שוב התחשמלנו לבנק. הם הניחו אותה על הזכוכית והוציאו ממנה, כמו קודם, חוט עם פקק; ואז שפכנו את כל המים מהפחית לבקבוק ריק, שניצב גם כן על הזכוכית. האמנו שאם חשמל נמצא במים, אז כשנגיע בבקבוק הזה נקבל מכה. שום מכה לא הגיעה. מכאן הסקנו כי החשמל אבד במהלך העירוי, או נשאר בבנק. "

"האחרון התברר כנכון, כפי שקבענו, מכיוון שבבדיקת הפחית הזו באה מכה, למרות ששפכנו לתוכה מים רגילים." לפרנקלין לא הייתה ברירה אלא להודות שהחיוב בבנק יכול להיות רק בכוסו.

"כדי לגלות אז, המאפיין הזה טמון בכוס הבקבוק או בצורתו. לקחנו דף זכוכית, הנחנו אותו על כף ידנו, כיסינו אותה בצלחת עופרת ומעלינו חשמל. הם הביאו לה אצבע, וכתוצאה מכך נוצץ עם מכה. " בדרך זו נקבע כי צורת הזכוכית אינה משפיעה על התוצאה. התוצאה של פיתרון בעיה זו הייתה עבור פרנקלין המצאה של קבלים שטוחים, שהצלחת האחת שלה הייתה כף ידו של הנסיין, והשנייה גיליון של עופרת. עם זאת, בעתיד הוא גם מחליף את כף ידו בסדין עופרת.

מי יכול היה לספק ספק לגבי טוהר המדע של ניסוי ינקי? הוא יכול לטעון בבטחה שבקיבול חשמלי "בצורה מרוכזת" המטען הוא בגלאס. במידת הצורך, כל אחד יכול לחזור על ניסויים אלה ולאמת את מסקנותיו של פרנקלין. בהחלט ניסויים כאלה בוצעו והמסקנות אושרו על ידי מדענים רבים. מודל הדגמה של צנצנת ליידן אף נוצר, בעזרתו הראו לתלמידים גרסה מפושטת של הניסוי, שלימים התבררה כמסקנה שגויה. אחרי הכל, אם במקום מים, פרנקלין השתמש בכספית בניסוי, התוצאה יכולה להיות הפוכה בדיוק.

הניסויים עם צנצנת ליידן היו מרהיבים מאוד ותואמים לחלוטין את רעיונות האבסולוטיזם הנאור, ולכן הם הפכו לאופנתיים בחברה הגבוהה ואף הכתרים לקחו בהם חלק. והמנזר J.A. Nollay אפילו נכנס לתפקיד של חשמלאי רשמי תחת המלך לואי ה -16. הוא נתן את השם למכשיר מטעם עיר האוניברסיטה ליידן בהולנד, שם הומצא ככל הנראה מכשיר זה.

עשר שנות ניסויים לא היו לשווא. בדיוק נקבע כי תוצאות הניסויים לא היו תלויות בהרכב המים (כל אחד מתאים). יתר על כן, במקום מים, ניתן היה לשפוך שקע עופרת לתוך הצנצנת, או פשוט להתחזק בתוכה נייר כסף עופרת. זה לא בא לידי ביטוי בפעולת הפחית. כדי לחזק את הפעולה, בנקים למדו לאסוף סוללות.

נמצא כי גדות בנפח גדול יותר (לפיכך, עם משטח זכוכית גדול יותר) נתנו פריקות חזקות יותר. אך התלות בהשפעה על עובי הזכוכית הייתה הפוכה. משקפיים דקים יותר נתנו פריקה חזקה יותר. באופן מפתיע, בעזרת ההלם החשמלי של החוקר, מדענים המציאו די במדויק את הנוסחה הידועה לקיבול של קבל שטוח. בהמשך, היסטוריונים של מדע מכנים בבדיחות את שיטת המדידה הזו SOCKET METER.(מה- SHOCK הצרפתי - להיט, לדחוף).

כדי להסביר תופעות חשמליות בקהילה המדעית הועלו מספר תיאוריות שמצאו שימוש בקרב מדענים. ביניהם הייתה תיאוריית החשמל היחידה שהציע פרנקלין עצמו. על פי תיאוריה זו, חשמל היה סוג של נוזל חסר משקל שמילא את כל הגופים. אם היה פחות או יותר נוזל זה בגופים, אז הגוף רכש מטען. עם עודף של נוזל זה היה לגוף מטען חיובי, עם מחסור - שלילי. תיאוריה זו תפתח בהמשך בתורת האלקטרוניקה של ההולכה.

בעזרת תיאוריה זו היה קל להסביר את התופעות המתרחשות בקבל (בנק ליידן). בעת טעינה זורם נוזל חשמלי מפלטת קבלים אחת לאחרת. התוצאה היא מטען חיובי בצלחת אחת ושלילית בצלחת אחרת. הזכוכית שביניהם משמשת רק כמבודד ותו לא. קל לפרוק קבל כזה. מספיק לסגור את הלוחות האלה עם מוליך או גוף אנושי. אך תוצאות הניסיון של פרנקלין הראו שהמטען בכוס! איך להבין את כל זה?

כמה מדענים, כדי לאשר את נכונות התיאוריה היחידה, ניסו להסיר זכוכית מהניסיון. הם העמיסו שני מוטות מתכת שנתלו בסמוך. אין ספק שהם היו קבלים, אך ללא זכוכית. אבוי, קבלים ניסויים כאלה לא פגעו בזרם והשאלה נותרה בלתי פתורה.

בשנת 1757 פורסמה בסנט פטרסבורג עבודתו של האקדמאי הרוסי פרנץ אפינוס "ניסיון בתיאוריה של חשמל ומגנטיות", המתאר את החוויה שפתרה בעיה זו. הוא לקח כבסיס את הרעיון שהחשמול של הסורגים היה נכון, אך ההלם של הנסיין לא נפגע בגלל הקיבולת הקטנה של קבל כזה. ותוכלו להגדיל את הקיבולת שלה על ידי הגדלת לוח הקבלים והקטנת המרחק ביניהם. בשל העובדה שהנסיין ממציא סוג חדש של קיבול חשמלי לניסוי זה - קבל עם דיאלקטרי אוויר, אנו נותנים את הטקסט של F. Epinus עצמו.

"אז כדי לקבל משטח גדול, דאגתי להכין לוחות עץ, שהמשטח שלהם היה כשמונה מטרים רבועים. תליתי אותם, שכבתי על יריעות מתכת במרחק של סנטימטר וחצי זה מזה במצב מקביל זה לזה." הוא טען קבל כזה ושוחרר בעצמו ..

"קיבלתי מייד הלם חזק, דומה לחלוטין לזה שנגרם על ידי בנק ליידן. בנוסף, מכשיר זה הצליח לשחזר את כל התופעות האחרות שמתקבלות בבנק; אין צורך להתעלם מהם. " שימו לב ששמונה מטרים רבועים הם קצת פחות ממטר רבוע.

ההערה האחרונה על "כל התופעות האחרות" היא משמעותית מאוד. הוא מדגיש שהחשמל של קבל כזה הוא בדיוק כמו מהצנצנת של ליידן. אבל לא הייתה זכוכית, ולהניח שהמטענים באוויר שמסביב זה לא היה פרודוקטיבי. מאוחר יותר, בשנת 1838, חומרים כאלה "דרכם פועלים כוחות חשמליים או דרכם פועלים" מ 'פאראדיי יקראו DIELECTRICS. אפינוס מעיר הערה בספר: "הבנתי שמשהו קרה לפרנקלין שיכול לקרות לכל אדם", ורמז לפתגם הלטיני - Errare humanum est - זה טבע האדם לטעות.

פ. אפינוס שלח את הרכבו לאמריקה במיוחד עבור פרנקלין, אך הוא כמעט הפסיק לעשות מחקר על חשמל, למעט השימוש המעשי במוט הברק שהומצא על ידו. הוא הפך לפוליטיקאי. וקתרין השנייה הורחקה מפעילות אקדמית ברוסיה ופ 'אפינוס. היא מינתה אותו מורה לפיזיקה לבנה פול, שלימים הפך לקיסר. אבל הוא הוזמן לסנט פטרסבורג להחליף את G.V. Richman, שנפטר במהלך מחקר על חשמל אטמוספרי.זה קרה ששאלת הניסויים עם בנק ליידן נותרה בלתי פתורה במשך זמן רב.

ומולי ספר לימוד חשמל מ -1918. פרסומים. זהו תרגום לספרו של הסופר הצרפתי ז'ורז 'קלוד עם הכותרת הארוכה "חשמל לכולם, נאמר בבירור." זה מתאר את החוויה עם צנצנת ליידן, כמו בפרנקלין, אבל כבר בהיעדר מים בכלל. ראו תמונה.

משמאל עצרת הצנצנות של ליידן. האותיות A, B ו- C מציינות את מרכיביה. A ו- B הם החלק הפנימי והחיצוני של הפחית. C הוא כוס זכוכית המשמשת כמבודד. מכלול פחים כזה טעון במהלך ניסוי הפגנה, ואז מפורק מטען מפורק על ידי מפגין בכפפות גומי. כדי להוכיח את העובדה כי למטות הפחים אין חיוב, הם בקשר זה עם זה. וודא שאין ניצוץ. ואז הצנצנת נאספת. באופן מפתיע, הוא שוב טעון ומעניק ניצוץ עוצמתי. חוויה זו הטרידה רבים. והמדע אינו סובל מעמימות. עם זאת, הסבר על המצב ניתן רק בשנת 1922.

באותה שנה, בכתב העת "לונדון לפילוסופיה" של לונדון, פורסם מאמר על ידי הפיזיקאי ג'יי אדנברוק, "מחקר הניסויים של פרנקלין עם צנצנת ליידן", שם העלה הסופר תוצאות מדהימות שהצביעו על כל מה שאני. מסתבר שבתנאים רגילים זכוכית מכוסה תמיד בסרט מים, אנו רואים זאת על ידי ערפל בחלונות. אגב, הסרט הזה לא תמיד נצפה חזותית. כאן נותרו מטענים על הקבל המפורק וממלאים את תפקיד הצלחות בכוס עצמאית. כאשר אדנברוק משתמש בכוס לא מזכוכית, אלא בפרפין שעליו לא נוצר סרט זכוכית, התוצאה היא הפוכה מזו של פרנקלין. באווירה יבשה, גם "אפקט פרנקלין" על גדה של לידן מתקפל אינו נצפה.

Comments

[#1]

אדם צריך תמיד להיות מאושר, אם האושר נגמר, התבונן במה שלא היה בסדר