Явление электризации заметили еще в глубокой древности. Янтарь, потертый о шерсть, приобретает способность притягивать пылинки, мелкие травинки и перья, кусочки ткани. На это указывал Фалес Милетский еще за 600 лет до н. э.
Более двух тысячелетий свойство натертого янтаря притягивать мелкие тела считалось уникальным. Только в 1600 году Уильям Гильберт с помощью простейшего электроскопа выяснил, что способностью притягивать обладают и другие тела, а не только янтарь.
Гильберт показал, что притягивать могут алмаз, сапфир, карбункул, опал, аметист, берилл, горный хрусталь, стекло, сланцы, сера, сургуч, каменная соль, квасцы. Все эти тела он назвал «электрическими телами». Гильберт ввел термины «электричество» (от греческого electron — янтарь) и «электроскоп» (от греческого skopeo — смотрю). Он доказал экспериментами, что пламя уничтожает свойство притягивания, приобретаемое при трении.
Рис. 1. Фалес Милетский
Рис. 2. Уильям Гильберт
Исследования Отто фон Герике в области электричества в середине XVII века заложили начало экспериментальной электростатики. В 1660 году он придумал и соорудил первое устройство для получения статического электричества — серный шар диаметром около 20 см, электризуемый при натирании сухой ладонью. С помощью этой первой электростатической машины он смог получать большие электрические заряды.
ЯДОВИТЫЙ АРСЕНОПИРИТ или безопасный ПИРИТ | Как быстро отличить самому
Рис. 3. Отто фон Герике и серный шар
Наэлектризованный серный шар притягивал листочки серебра, золота, бумаги, которые, прикоснувшись к шару, отталкивались, а потом вновь притягивались, если до них сначала дотрагивались каким-либо другим телом. Так Отто фон Герике обнаружил, что наэлектризованное тело не только способно притягивать предметы, но и отталкивать. Он обнаружил явление взаимного отталкивания двух наэлектризованных тел.
Френсис Хоксби в 1705 году получил свечение вращающегося стеклянного шара. Именно он стал использовать стеклянную палочку, электризуемую при натирании шелком. Заряд стеклянной палочки, потертой о шелк, считается положительным.
Шарль Франсуа де Дюфе в 1733 году сформулировал понятие о двух видах электричества — «смоляном» и «стеклянном». Он первым экспериментально показал, что тела в разной степени электризуются при трении. Например, металлы или влажные тела практически не электризуются.
Источник: multiring.ru
Электрический заряд
Слово электричество происходит от греческого названия янтаря — ελεκτρον.
Янтарь — это окаменевшая смола хвойных деревьев. Древние заметили, что если потереть янтарь куском ткани, то он будет притягивать легкие предметы или пыль. Это явление, которое мы сегодня называем статическим электричеством, можно наблюдать, и натерев тканью эбонитовую или стеклянную палочку или же просто пластмассовую линейку.
Пластмассовая линейка, которую хорошенько потерли бумажной салфеткой, притягивает мелкие кусочки бумаги (рис. 22.1). Разряды статического электричества вы могли наблюдать, расчесывая волосы или снимая с себя нейлоновую блузку или рубашку. Не исключено, что вы ощущали электрический удар, прикоснувшись к металлической дверной ручке после того, как встали с сиденья автомобиля или прошлись по синтетическому ковру. Во всех этих случаях объект приобретает электрический заряд благодаря трению; говорят, что происходит электризация трением.
ПЕРЕПИСКА С ХАЛЯВЩИКАМИ! Я МАТЬ — ДАЙ БЕСПЛАТНО
Все ли электрические заряды одинаковы или существуют различные их виды? Оказывается, существует два вида электрических зарядов, что можно доказать следующим простым опытом. Подвесим пластмассовую линейку за середину на нитке и хорошенько потрем ее куском ткани. Если теперь поднести к ней другую наэлектризованную линейку, мы обнаружим, что линейки отталкивают друг друга (рис. 22.2, а).
Точно так же, поднеся к одной наэлектризованной стеклянной палочке другую, мы будем наблюдать их отталкивание (рис. 22.2,6). Если же заряженный стеклянный стержень поднести к наэлектризованной пластмассовой линейке, они притянутся (рис. 22.2, в). Линейка, по-видимому, обладает зарядом иного вида, нежели стеклянная палочка.
Экспериментально установлено, что все заряженные объекты делятся на две категории: либо они притягиваются пластмассой и отталкиваются стеклом, либо, наоборот, отталкиваются пластмассой и притягиваются стеклом. Существуют, по-видимому, два вида зарядов, причем заряды одного и того же вида отталкиваются, а заряды разных видов притягиваются. Мы говорим, что одноименные заряды отталкиваются, а, разноименные притягиваются.
Американский государственный деятель, философ и ученый Бенджамин Франклин (1706-1790) назвал эти два вида зарядов положительным и отрицательным. Какой заряд как назвать, было совершенно безразлично;
Франклин предложил считать заряд наэлектризованной стеклянной палочки положительным. В таком случае заряд, появляющийся на пластмассовой линейке (или янтаре), будет отрицательным. Этого соглашения придерживаются и по сей день.
Разработанная Франклином теория электричества в действительности представляла собой концепцию «одной жидкости»: положительный заряд рассматривался как избыток «электрической жидкости» против ее нормального содержания в данном объекте, а отрицательный — как ее недостаток. Франклин утверждал, что, когда в результате какого-либо процесса в одном теле возникает некоторый заряд, в другом теле одновременно возникает такое же количество заряда противоположного вида. Названия «положительный» и «отрицательный» следует поэтому понимать в алгебраическом смысле, так что суммарный заряд, приобретаемый телами в каком-либо процессе, всегда равен нулю.
Например, когда пластмассовую линейку натирают бумажной салфеткой, линейка приобретает отрицательный заряд, а салфетка-равный по величине положительный заряд. Происходит разделение зарядов, но их сумма равна нулю.
Этим примером иллюстрируется твердо установленный закон сохранения электрического заряда, который гласит:
Суммарный электрический заряд, образующийся в результате любого процесса, равен нулю.
Отклонений от этого закона никогда не наблюдалось, поэтому можно считать, что он столь же твердо установлен, как и законы сохранения энергии и импульса.
Электрические заряды в атомах
Лишь в прошлом столетии стало ясно, что причина существования электрического заряда кроется в самих атомах. Позднее мы обсудим строение атома и развитие представлений о нем более подробно. Здесь же кратко остановимся на основных идеях, которые помогут нам лучше понять природу электричества.
По современным представлениям атом (несколько упрощенно) состоит из тяжелого положительно заряженного ядра, окруженного одним или несколькими отрицательно заряженными электронами.
В нормальном состоянии положительный и отрицательный заряды в атоме равны по величине, и атом в целом электрически нейтрален. Однако атом может терять или приобретать один или несколько электронов. Тогда его заряд будет положительным или отрицательным, и такой атом называют ионом.
В твердом теле ядра могут колебаться, оставаясь вблизи фиксированных положений, в то время как часть электронов движется совершенно свободно. Электризацию трением можно объяснить тем, что в различных веществах ядра удерживают электроны с различной силой.
Когда пластмассовая линейка, которую натирают бумажной салфеткой, приобретает отрицательный заряд, это означает, что электроны в бумажной салфетке удерживаются слабее, чем в пластмассе, и часть их переходит с салфетки на линейку. Положительный заряд салфетки равен по величине отрицательному заряду, приобретенному линейкой.
Обычно предметы, наэлектризованные трением, лишь некоторое время удерживают заряд и, в конечном итоге, возвращаются в электрически нейтральное состояние. Куда исчезает заряд? Он «стекает» на содержащиеся в воздухе молекулы воды.
Дело в том, что молекулы воды полярны: хотя в целом они электрически нейтральны, заряд в них распределен неоднородно (рис. 22.3). Поэтому лишние электроны с наэлектризованной линейки будут «стекать» в воздух, притягиваясь к положительно заряженной области молекулы воды.
С другой стороны, положительный заряд предмета будет нейтрализоваться электронами, которые слабо удерживаются молекулами воды в воздухе. В сухую погоду влияние статического электричества гораздо заметнее: в воздухе содержится меньше молекул воды и заряд стекает не так быстро. В сырую дождливую погоду предмет не в состоянии надолго удержать свой заряд.
Изоляторы и проводники
Пусть имеются два металлических шара, один из которых сильно заряжен, а другой электрически нейтрален. Если мы соединим их, скажем, железным гвоздем, то незаряженный шар быстро приобретет электрический заряд. Если же мы одновременно коснемся обоих шаров деревянной палочкой или куском резины, то шар, не имевший заряда, останется незаряженным. Такие вещества, как железо, называют проводниками электричества; дерево же и резину называют непроводниками, или изоляторами.
Металлы обычно являются хорошими проводниками; большинство других веществ изоляторы (впрочем, и изоляторы чуть-чуть проводят электричество). Любопытно, что почти все природные материалы попадают в одну из этих двух резко различных категорий.
Есть, однако, вещества (среди которых следует назвать кремний, германий и углерод), принадлежащие к промежуточной (но тоже резко обособленной) категории. Их называют полупроводниками.
С точки зрения атомной теории электроны в изоляторах связаны с ядрами очень прочно, в то время как в проводниках многие электроны связаны очень слабо и могут свободно перемещаться внутри вещества.
Когда положительно заряженный предмет подносится вплотную к проводнику или соприкасается с ним, свободные электроны быстро перемещаются к положительному заряду. Если же предмет заряжен отрицательно, то электроны, наоборот, стремятся удалиться от него. В полупроводниках свободных электронов очень мало, а в изоляторах они практически отсутствуют.
Индуцированный заряд. Электроскоп
Поднесем положительно заряженный металлический предмет к другому (нейтральному) металлическому предмету.
При соприкосновении свободные электроны нейтрального предмета притянутся к положительно заряженному и часть их перейдет на него. Поскольку теперь у второго предмета недостает некоторого числа электронов, заряженных отрицательно, он приобретает положительный заряд. Этот процесс называется электризацией за счет электропроводности.
Приблизим теперь положительно заряженный предмет к нейтральному металлическому стержню, но так, чтобы они не соприкасались. Хотя электроны не покинут металлического стержня, они тем не менее переместятся в направлении заряженного предмета; на противоположном конце стержня возникнет положительный заряд (рис. 22.4).
В таком случае говорят, что на концах металлического стержня индуцируется (или наводится) заряд. Разумеется, никаких новых зарядов не возникает: произошло просто разделение зарядов, в целом же стержень остался электрически нейтральным. Однако если бы мы теперь разрезали стержень поперек посредине, то получили бы два заряженных предмета — один с отрицательным зарядом, другой с положительным.
Сообщить металлическому предмету заряд можно также, соединив его проводом с землей (или, например, с водопроводной трубой, уходящей в землю), как показано на рис. 22.5, а. Предмет, как говорят, заземлен. Благодаря своим огромным размерам земля принимает и отдает электроны; она действует как резервуар заряда.
Если поднести близко к металлу заряженный, скажем, отрицательно предмет, то свободные электроны металла будут отталкиваться и многие уйдут по проводу в землю (рис. 22.5,6). Металл окажется заряженным положительно. Если теперь отсоединить провод, на металле останется положительный наведенный заряд. Но если сделать это после того, как отрицательно заряженный предмет удален от металла, то все электроны успеют вернуться назад и металл останется электрически нейтральным.
Для обнаружения электрического заряда используется электроскоп (или простой электрометр).
Как видно из рис. 22.6, он состоит из корпуса, внутри которого находятся два подвижных листочка, сделанных нередко из золота. (Иногда подвижным делается только один листочек.) Листочки укреплены на металлическом стержне, который изолирован от корпуса и заканчивается снаружи металлическим шариком. Если поднести заряженный предмет близко к шарику, в стержне происходит разделение зарядов (рис. 22.7, а), листочки оказываются одноименно заряженными и отталкиваются друг от друга, как показано на рисунке.
Можно целиком зарядить стержень за счет электропроводности (рис. 22.7, б). В любом случае, чем больше заряд, тем сильнее расходятся листочки.
Заметим, однако, что знак заряда таким способом определить невозможно: отрицательный заряд разведет листочки точно на такое же расстояние, как и равный ему по величине положительный заряд. И все же электроскоп можно использовать для определения знака заряда-для этого стержню надо сообщить предварительно, скажем, отрицательный заряд (рис. 22.8, а).
Если теперь к шарику электроскопа поднести отрицательно заряженный предмет (рис. 22.8,6), то дополнительные электроны переместятся к листочкам и они раздвинутся сильнее. Наоборот, если к шарику поднести положительный заряд, то электроны переместятся от листочков и они сблизятся (рис. 22.8, в), так как их отрицательный заряд уменьшится.
Электроскоп широко применялся на заре электротехники. На том же принципе при использовании электронных схем работают весьма чувствительные современные электрометры.
Данная публикация составлена по материалам книги Д. Джанколи. «Физика в двух томах» 1984 г. Том 2.
Продолжение следует. Коротко о следующей публикации:
Сила F, с которой одно заряженное тело действует на другое заряженное тело, пропорциональна произведению их зарядов Q1 и Q2 и обратно пропорциональна квадрату расстояния r между ними.
Замечания и предложения принимаются и приветствуются!
Источник: tel-spb.ru
Греческое название какого украшения электричество
Все интересное в искусстве и не только.
tanjand April 17th, 2018
Электрические ювелирные украшения и забытый гений Парижа
Париж, как «Город Света», в течение почти двух столетий освещал дорогу в эпоху Просвещения, а по пути на этой дороге оказалась потерянной одна из самых странных и прекрасных историй, когда-либо виденных в обществе: электрических ювелирных изделий.
Самые шикарные парижские вечеринки были освещены электрифицированными модными аксессуарами, созданными невоспетым гением парижских нововведений.
Но это не маргинальная история и не кратковременный эпизод культуры – создатель эти чудес оказался уникумом, давшим людям много открытий.
Scientific American в 1879 году писала: «Нет ничего более любопытного, чем электрические украшения».
Вот, полюбуйтесь, эти драгоценные изделия детища Густава Труве, электрического пионера. В то время как изобретатели-суперзвезды, такие как Томас Эдисон, демонстрировали опасность переменного тока, публично казнив несчастных слонов, бродячих кошек и собак для наглядности (в1903году), электрический мир Труве фокусировался на бесконечно малом и совсем не жестоком, а наоборот, на прекрасном.
Это он, скромный часовщик по фамилии Труве изобрел «лилипутскую батарею». Это ему мы обязаны такой удобной штуковиной – батарейкой АА)
Она была нужна ему для анимации «ювелирных изделий, часов и других предметов искусства». Эту батарею можно было незаметно спрятать в кармане джентльмена или дамы, создавая иллюзию, что аксессуары засветились сами по себе.
А светилось вот что: череп поверх галстука, чья челюсть болталась при включении, украшенный драгоценными камнями аксессуар для волос бабочка с развевающимися крыльями, брошь, в которой танцевали балерины на крошечной золотой сцене, стеклянные цветочные корсажи, которые загорались и т. Д. .
Это было прекрасно, изящно и модно…, да….
А потом случилась история, оказавшаяся трагической для наследства Труве: в 1980 году здание, в котором находились все его архивы, сгорело дотла. Сегодня хранится оставшееся в Музее Виктории и Альберта в Лондоне.
Но вернемся в те времена, когда украшения часовщика ослепляли высший свет Парижа…
Они дебютировали в 1879 году на пятидесятой годовщины празднования Ecole Centrale искусств и ремесел в Hotel Continental в Париже.
Журналист из La Nature писал:
«Некоторые из гостей имели очаровательные электрические драгоценности Троуве: галстук смерти; кролик-барабанщик. Предположим, у вас есть одна из них.
Всякий раз, когда кто-то смотрит, вы незаметно в кармане жилета наклоняете крошечную батарею по горизонтали и сразу же голова смерти начинает сверкать глазами и жевать зубами. Кролик начинает барабанить. Но всех затмила птица, принадлежащая принцессе Полине де Меттерних, знаменитой венской и парижской светской даме, и близкой подруге императрицы Эжени. Птица была украшена россыпью искрящихся бриллиантов, шевелила крыльями и сверкала таинственными вспышками света».
Примерно в то же время в Англии Tруве обеспечил эффектные электрические эффекты для Chilpéperic The Empire Theatre :
В заключительном акте 50 амазонок , украшенных шлемами , щитами и копьями , бросились на сцену .
Внезапно, посреди их сложной мизансцены, засверкали драгоценные камни на их доспехах: четыре на шлеме, пять на щите и один на копье. Аудитория, которая никогда не видела ничего подобного, разразилась оглушительными аплодисментами.
Среди восторженных зрителей был молодой малоизвестный ирландский драматург по имени Оскар Уайльд.
Еще была создана люстра вот такая люстра, которую украшали 10 худеньких девушек.
Электрические украшения Густава Труве, которые сегодня считаются первыми пригодными для носки электрическими изделиями, — это лишь небольшая часть его достижений.
Среди его многочисленных изобретений — электрическая лодка, автомобильные фары, подводные лампы, кислородные скафандры (в то время для воздухоплавателей) и широкий спектр электрических медицинских инструментов.
Возможно, его самыми впечатляющими творениями были его механические птицы, мечта каждого любителя стимпанка, они были одними из первых успешных летательных аппаратов в мире.
Но есть еще много открытий, совершенных этим загадочным человеком, он, кстати, изобрел подвесной мотор для моторных лодок – вещь, без которой немыслима сегодня лодка). Но это отдельная и тоже удивительная история.
Вскоре после этого, в 1869 году, Trouvé придумал электрический полископ для изучения рта, горла, уха, глаз, полости носа и других органов, которые в настоящее время более известный как офтальмоскоп.
Для поединка в опере Гауно Фауста, Труве позволил мечам загореться — за 140 лет до «Звездных войн».
На протяжении более века после смерти Труве оставался трагически забытой фигурой. Еще до пожара, разрушившего его наследие, этот плодовитый изобретатель явно отсутствовал во всех основных энциклопедиях и архивах.
Фактически, отсутствие информации о Труве настолько полно, что некоторые историки задаются вопросом, намеренно ли кто-то из соперников стирал его из истории?
Источник: tanjand.livejournal.com