Va chạm thử nghiệm của trải nghiệm Leiden

Năm 1913 Đại học Petersburg đã nhận được một nhân viên mới - nhà vật lý A.F. Ioffe. Theo chuyên môn của một kỹ sư công nghệ, với sở thích nghiên cứu khoa học, trước đó ông đã làm việc tại Đại học Munich trong nhiều năm dưới sự hướng dẫn của nhà vật lý thực nghiệm giỏi nhất châu Âu V.K.Rentgen. Ở đó, ông bảo vệ luận án tiến sĩ.

Bây giờ nhà vật lý của ông là O.D. Hvolson. Trong một cuộc trò chuyện về nghiên cứu sắp tới, nhà lãnh đạo này đã đề nghị ông "tiếp tục truyền thống tuyệt vời của các nhà khoa học Nga" để tái tạo các công trình khoa học nước ngoài tốt nhất. Rõ ràng là sinh viên X-quang, người đầu tiên giành giải thưởng Nobel về vật lý, thậm chí nghe về nó là lạ. Anh hỏi lại: "Không phải tốt hơn là nêu ra những vấn đề mới chưa được giải quyết sao?" Hvolson trả lời: Có thể có bất cứ điều gì mới được phát minh trong vật lý không? Để làm điều này, bạn cần phải là GJ Thomson.

Thật vậy, J. Thomson, người phát hiện ra electron, là một nhà vật lý chính. Nhưng sau đó hóa ra A.F. Ioffe cũng có thể đặt câu hỏi trong khoa học và toàn bộ công nghệ bán dẫn trên thế giới bắt đầu với nó. Ngoài ra, ông là người tổ chức một trường khoa học Nga, mà sinh viên sẽ tự hào về bất kỳ quốc gia nào trên thế giới, bao gồm cả I.V. Kurchatov và người đoạt giải Nobel N.N. Semenov, P.L. Kapitsa.

Khả năng đặt câu hỏi tự nhiên và nhận câu trả lời thông qua thí nghiệm được coi là điều quan trọng nhất trong đời sống khoa học. Và những nhân vật biết cách làm điều này chỉ là những nhà khoa học xuất sắc. Nhưng cô cũng đã sai và O.D. Hvolson. Nền tảng của vật lý hiện đại bao gồm các kết luận về công việc của những người tiên phong, thường xuyên được kiểm tra, kiểm tra hai lần và tinh chế. Nếu kết luận không được xác nhận, toàn bộ các phần của khoa học sụp đổ, và sau đó dựng lên những bức tường mới, các nhánh của khoa học này, dẫn đến những khám phá mới, cho các công trình mới. Quá trình như vậy kéo dài trong nhiều thế kỷ và không có kết thúc này.

Ở đây chúng tôi kể câu chuyện về một thí nghiệm của một nhà khoa học quan tâm đến một câu hỏi khoa học đầy hứa hẹn về một hiện tượng vật lý và người đã cố gắng giải quyết nó bằng một kinh nghiệm đơn giản và thuyết phục, nhưng dẫn đến một tình huống gọi là va chạm. Đây là trường hợp khi kết quả thu được mâu thuẫn với nhau.

Không ai có thể đặt tên ngày chính xác của khám phá khoa học về thực tế là có thể tích lũy điện tích bằng các thiết bị đặc biệt, sau này được gọi là ngân hàng Leiden và sau đó được phát triển trong các thiết bị được gọi là tụ điện. Nhưng có thể lập luận rằng sau năm 1745. với sự trợ giúp của bình sữa Leyden, có thể tìm ra tốc độ lan truyền điện cao, ảnh hưởng của nó đến cơ thể người và động vật, khả năng đốt cháy các loại khí dễ cháy bằng tia lửa điện, v.v. Hàng ngàn nhà nghiên cứu đang cố gắng sử dụng thiết bị này cho nhu cầu của nền kinh tế quốc gia. Tuy nhiên, vì một số lý do, không ai cố gắng nghiên cứu ngân hàng Leiden.

Câu hỏi đầu tiên đối với tự nhiên trên chính ngân hàng được đặt ra bởi nhà khoa học tự học vĩ đại người Mỹ Benjamin Franklin. Nhớ lại rằng cái bình đựng nước lúc đó là một chai nước có nút chai thông thường, vào nút chai có một thanh sắt được đưa vào chạm vào nước này. Cái chai được cầm trên tay hoặc đặt trên một tấm chì. Đó là toàn bộ thiết bị của cô.

Franklin tự hỏi để tìm hiểu nơi trong thiết bị đơn giản này kim loại thủy tinh và nước điện có thể tích tụ. Trong một thanh sắt, nước hay chai? Bây giờ có nhiều dụng cụ đo khác nhau và một nửa dân số sử dụng máy tính, câu hỏi này sẽ khiến nhiều người bối rối.Chúng ta hãy xem vấn đề này đã được giải quyết như thế nào vào năm 1748, khi chính người thí nghiệm là thiết bị đo duy nhất, tự mình vượt qua những cú sốc điện đau đớn. Đối với hầu hết các phần, chúng tôi sẽ cung cấp một mô tả về các thí nghiệm của chính tác giả của các thí nghiệm, để xác minh sự đơn giản khéo léo của chúng.

Có ý định kiểm tra cái bình điện để xác định nơi chứa năng lượng của nó, chúng tôi đặt nó lên kính và lấy nút chai ra bằng dây. Sau đó, lấy cái lon trong một tay và đưa ngón tay kia lên cổ nó, chúng tôi loại bỏ một tia lửa mạnh từ mặt nước với một cú đánh mạnh tương đương, như thể dây vẫn ở đúng vị trí của nó, và điều này cho thấy lực không bị giấu trong dây. " Ở đây, tác giả gọi thiết bị đầu cuối của dây có thể.

Sau đó, để tìm hiểu xem điện, như chúng tôi nghĩ, không có trong nước, chúng tôi lại điện cho ngân hàng. Đặt nó lên kính, họ lấy ra khỏi nó, như trước đây, một sợi dây có nút chặn; Sau đó, chúng tôi đổ tất cả nước từ lon vào một cái chai rỗng, cũng đứng trên kính. Chúng tôi tin rằng nếu có điện trong nước, thì khi chúng ta chạm vào cái chai này, chúng ta sẽ bị va chạm. Không có đòn nào đến. Từ đây, chúng tôi kết luận rằng điện bị mất trong quá trình truyền máu, hoặc vẫn còn trong ngân hàng.

Một điều cuối cùng hóa ra là đúng, như chúng tôi đã thiết lập, bởi vì khi thử nghiệm điều này có thể, một cú đánh đã xảy ra, mặc dù chúng tôi đã đổ nước thường từ ấm vào nó. Franklin không có lựa chọn nào khác ngoài việc thừa nhận rằng khoản phí trong ngân hàng chỉ có thể nằm trong kính của nó.

Để tìm hiểu sau đó, tài sản này vốn có trong ly của chai hoặc hình dạng của nó, chúng tôi lấy một tấm kính, đặt nó trên lòng bàn tay, phủ nó lên một tấm chì trên đầu và điện khí hóa cái sau. Họ đã mang một ngón tay cho cô ấy, tạo ra một tia lửa với một cú đánh. " Bằng cách này, người ta đã xác định rằng hình dạng của kính không ảnh hưởng đến kết quả. Kết quả của việc giải quyết vấn đề này là cho Franklin phát minh ra một tụ điện phẳng, một tấm trong đó là lòng bàn tay của người thí nghiệm và một tấm chì khác. Tuy nhiên, trong tương lai anh cũng thay thế lòng bàn tay bằng một tấm chì.

Ai có thể nghi ngờ về độ tinh khiết khoa học của thí nghiệm Yankee? Anh ta có thể khẳng định một cách an toàn rằng trong một điện dung điện tử ở dạng ngưng tụ, thì điện tích được tính bằng KÍNH. Nếu cần thiết, bất cứ ai cũng có thể lặp lại các thí nghiệm này và xác minh kết luận của Franklin. Chắc chắn các thí nghiệm như vậy đã được thực hiện và kết luận đã được xác nhận bởi nhiều nhà khoa học. Một mô hình trình diễn của chiếc bình Leyden thậm chí đã được tạo ra, với sự giúp đỡ của họ đã cho sinh viên thấy một phiên bản đơn giản của thí nghiệm, sau đó hóa ra là kết luận sai. Rốt cuộc, nếu thay vì nước, Franklin đã sử dụng thủy ngân trong thí nghiệm, kết quả có thể hoàn toàn ngược lại.

Các thí nghiệm với chiếc bình Leyden rất ngoạn mục và hoàn toàn phù hợp với ý tưởng của chủ nghĩa tuyệt đối giác ngộ, vì vậy chúng trở thành mốt trong xã hội cao và thậm chí những người đăng quang đã tham gia vào chúng. Và vị trụ trì J.A. Nollay thậm chí còn đảm nhiệm chức vụ thợ điện chính thức dưới thời vua Louis XV. Ông đã đặt tên cho thiết bị thay mặt cho thành phố đại học Leiden ở Hà Lan, nơi thiết bị này rất có thể được phát minh.

Mười năm thí nghiệm không phải là vô ích. Nó đã được thiết lập chính xác rằng kết quả của các thí nghiệm không phụ thuộc vào thành phần của nước (bất kỳ một trong những phù hợp). Hơn nữa, thay vì nước, một phần chì có thể được đổ vào bình hoặc đơn giản là lá chì được tăng cường bên trong nó. Điều này đã không được phản ánh trong hành động của lon. Để tăng cường hành động, các ngân hàng đã học cách thu thập pin.

Nó đã được tìm thấy rằng các ngân hàng có khối lượng lớn hơn (do đó, với bề mặt kính lớn hơn) đã thải ra mạnh hơn. Nhưng sự phụ thuộc của tác động vào độ dày của kính là nghịch đảo. Kính mỏng hơn cho một xả mạnh mẽ hơn. Đáng ngạc nhiên, với sự giúp đỡ của sốc điện của các nhà nghiên cứu, các nhà khoa học khá chính xác đã đưa ra công thức nổi tiếng về điện dung của một tụ điện phẳng. Sau đó, các nhà sử học khoa học gọi đùa phương pháp đo lường này là SOCKET METER.(Từ SHOCK Pháp - đánh, đẩy).

Để giải thích các hiện tượng điện trong cộng đồng khoa học, một số lý thuyết đã được đưa ra đã tìm thấy ứng dụng giữa các nhà khoa học. Trong số đó có lý thuyết điện đơn nhất do chính Franklin đề xuất. Theo lý thuyết này, điện là một loại chất lỏng không trọng lượng lấp đầy tất cả các cơ thể. Nếu có ít nhiều chất lỏng này trong cơ thể, thì cơ thể có được một điện tích. Khi dư thừa chất lỏng này, cơ thể có điện tích dương, thiếu hụt - âm tính. Lý thuyết này sau đó sẽ được phát triển trong lý thuyết dẫn điện tử.

Sử dụng lý thuyết này, thật dễ dàng để giải thích các hiện tượng xảy ra trong tụ điện (ngân hàng Leiden). Khi sạc, một chất lỏng điện chảy từ một tụ điện sang một tụ điện khác. Kết quả là một điện tích dương trên một tấm và âm trên một tấm khác. Kính giữa chúng chỉ phục vụ như một chất cách điện và không có gì khác. Nó rất dễ dàng để xả một tụ điện như vậy. Nó là đủ để đóng những tấm này với một dây dẫn hoặc cơ thể con người. Nhưng kết quả của kinh nghiệm Franklin, cho thấy rằng điện tích nằm trong kính! Làm thế nào để hiểu tất cả điều này?

Một số nhà khoa học, để xác nhận tính đúng đắn của lý thuyết đơn nhất, đã cố gắng loại bỏ kính khỏi kinh nghiệm. Họ tính hai thanh kim loại treo gần đó. Không có nghi ngờ rằng họ là một tụ điện, nhưng không có kính. Than ôi, một tụ điện thí nghiệm như vậy đã không đạt được hiện tại và câu hỏi vẫn chưa được giải quyết.

Năm 1757, công trình của nhà học giả người Nga Franz Epinus, Kinh nghiệm về lý thuyết điện và từ tính đã được xuất bản ở St. Petersburg, trong đó mô tả kinh nghiệm giải quyết vấn đề này. Ông lấy làm cơ sở cho ý tưởng rằng điện khí hóa các thanh là chính xác, nhưng cú sốc của người thí nghiệm không bị ảnh hưởng vì công suất nhỏ của một tụ điện như vậy. Và bạn có thể tăng công suất của nó bằng cách tăng các tấm tụ điện và giảm khoảng cách giữa chúng. Do thực tế là người thí nghiệm đã phát minh ra một loại điện dung mới cho thí nghiệm này - một tụ điện có chất điện môi không khí, chúng tôi đưa ra văn bản của chính F. Epinus.

"Vì vậy, để có được một bề mặt rộng lớn, tôi đã chăm sóc chế tạo các tấm gỗ, có bề mặt khoảng tám feet vuông, tôi treo chúng, phủ các tấm kim loại ở khoảng cách một inch rưỡi với nhau ở vị trí song song với nhau." Anh ta sạc một tụ điện như vậy và phóng qua chính mình ..

Ngay lập tức tôi nhận được một cú sốc mạnh, hoàn toàn giống với vụ gây ra bởi ngân hàng Leiden. Ngoài ra, thiết bị này đã có thể tái tạo tất cả các hiện tượng khác thu được trong ngân hàng; không cần phải bỏ qua chúng. Lưu ý rằng tám feet vuông là ít hơn một mét vuông.

Nhận xét cuối cùng về tất cả các hiện tượng khác là rất quan trọng. Nó nhấn mạnh rằng điện từ một tụ điện như vậy chính xác là CÙNG như từ bình Leyden. Nhưng không có kính, và giả sử rằng các điện tích trong không khí xung quanh là không có tác dụng. Sau đó, vào năm 1838, những chất như vậy có thể thông qua hoặc thông qua đó các lực điện hành động, M. M. Faraday sẽ gọi là DIELECTRICS. Epinus đưa ra một nhận xét trong cuốn sách: Tôi nhận ra rằng một điều gì đó đã xảy ra với Franklin có thể xảy ra với mọi người, ám chỉ câu tục ngữ Latinh - Errare humanum est - đó là bản chất của con người khi phạm sai lầm.

F. Epinus đã gửi tác phẩm của mình đến Mỹ đặc biệt cho Franklin, nhưng ông gần như ngừng nghiên cứu về điện, ngoại trừ việc sử dụng thực tế của cột thu lôi do ông phát minh ra. Ông trở thành một chính trị gia. Và Catherine II đã bị trục xuất khỏi hoạt động học thuật ở Nga và F. Epinus. Bà bổ nhiệm ông làm giáo viên vật lý cho con trai Paul, người sau này trở thành hoàng đế. Nhưng ông được mời đến St. Petersburg để thay thế G.V. Richman, người đã chết trong quá trình nghiên cứu về điện khí quyển.Nó đã xảy ra đến nỗi câu hỏi về các thí nghiệm với một ngân hàng Leyden vẫn chưa được giải quyết trong một thời gian dài.

Và trước mặt tôi là một cuốn sách giáo khoa về điện vào năm 1918. ấn phẩm. Đây là bản dịch của cuốn sách của tác giả người Pháp Georges Claude với tiêu đề dài "Điện cho tất cả và từng được nêu rõ ràng". Nó mô tả trải nghiệm với bình sữa Leyden, như ở Franklin, nhưng hoàn toàn không có nước. Xem hình.

Bên trái là cụm bình sữa Leyden. Các chữ cái A, B và C chỉ ra các thành phần của nó. A và B là bên trong và bên ngoài của hộp. C là một cốc thủy tinh phục vụ như một chất cách điện. Một bộ lắp ráp như vậy được tích điện trong một thí nghiệm trình diễn, sau đó một hộp có thể được tháo rời bởi một người biểu tình trong găng tay cao su. Để chứng minh thực tế rằng các lớp lót có thể không có điện tích, chúng tiếp xúc với nhau. Hãy chắc chắn rằng không có tia lửa. Sau đó, bình được thu thập. Đáng ngạc nhiên, nó một lần nữa được sạc và cho một tia lửa mạnh mẽ. Kinh nghiệm này gây trở ngại cho nhiều người. Và khoa học không phải chịu đựng sự mơ hồ. Tuy nhiên, một lời giải thích về tình huống này chỉ được đưa ra vào năm 1922.

Vào năm đó, trên Tạp chí Triết học Luân Đôn, một bài báo đã được xuất bản bởi nhà vật lý J. Addenbrook, Nghiên cứu về các thí nghiệm của Franklin với một chiếc bình Leyden, một nơi mà tác giả đã đưa ra kết quả tuyệt vời đã chấm phá tất cả i. Hóa ra trong điều kiện bình thường, kính luôn được phủ một lớp màng nước, chúng ta quan sát điều này bằng cách làm mờ các cửa sổ. Nhân tiện, bộ phim này không phải lúc nào cũng được quan sát trực quan. Và ở đó các điện tích trên tụ điện tháo rời vẫn còn và đóng vai trò của các tấm trong một tấm kính độc lập. Khi Addenbrook sử dụng thủy tinh không phải thủy tinh, mà bằng parafin, trên đó màng thủy tinh không hình thành, kết quả ngược lại với Franklin. Trong một bầu không khí khô, "hiệu ứng Franklin" trên một ngân hàng Leiden đóng sập cũng không được quan sát thấy.

Comments

[#1]

Một người nên luôn luôn hạnh phúc, nếu hạnh phúc kết thúc, hãy nhìn vào những gì đã sai