100 великих научных открытий

В том же 1729 г. голландский физик П. ван Мушенбрук, работавший в университете города Лейден, открыл удивительное свойство банки, покрытой изнутри и снаружи оловом, — конденсация электрического заряда. В банку через крышку был вставлен металлический стержень, и при его натирании электроны с него стекали внутрь банки, на олово, которое играло роль положительного электрода, в то время как внешний слой металла выступал отрицательным электродом. Когда работа электрического поля по переносу зарядов становилась слишком напряженной (то есть накапливался большой потенциал, о котором тогда еще никто не знал), банка разряжалась с искрами и громким треском, производя эффект молнии. Такой эффект заинтересовал других ученых, и экспериментировать с лейденской банкой стали все кому не лень.

Четыре года спустя француз Шарль Дюфе открыл два типа заряда: смоляной и стеклянный. Первый возникает, если натирать янтарь и другие смолы (сейчас его называют отрицательным), а второй (положительный) — при натирании стекла и разных минералов. Кроме того, Дюфе сформулировал закон, согласно которому наэлектризованные предметы притягивают ненаэлектризованные и отталкивают те, у которых тоже есть заряд.

Чуть позже американский ученый, изобретатель и политик Бенджамин Франклин (1706–1790) придумал собственную электрическую концепцию: якобы электричество представляет собой невесомую жидкость, которая наполняет абсолютно все предметы и может перетекать из одних в другие. Если жидкости слишком много, предмет электризуется положительно, если слишком мало — предмет заряжается отрицательно. Стоит только сблизить два объекта, заряженных положительно и отрицательно, и жидкость перетечет из первого во второй, чтобы уравновесить количество заряда. Именно так ученый объяснил, почему лейденская банка накапливает заряд, а потом разряжается, и высказал верное предположение, что электричество представляет собой мельчайшие частички — то есть состоит из атомов.

Теория Франклина вполне соответствовала открытию Дюфе, к тому же благодаря ей в научный мир вошло представление о движении электрического тока. Однако и она имела «белые пятна». Некоторые из них удалось заполнить Роберту Симмеру — автору дуалистической теории электричества. Симмер первым обнаружил, что при натирании чего-либо электризуется не только этот предмет, но и сам натирающий. Это навело его на интересную мысль: все объекты несут в себе обе разновидности электрической жидкости — и положительную, и отрицательную, которые взаимно нейтрализуются. Когда пропорция этих жидкостей меняется, объект электризуется, получая заряд преобладающей жидкости.

Теории Франклина и Симмера были восприняты как конкурирующие, хотя на самом деле они дополняли друг друга, составляя единую картину электрических явлений. В конце XVIII в. был открыт электролиз, предусматривающий разложение жидкости или раствора, когда через них пропускают ток. Этому открытию во многом поспособствовал итальянский физик А. Вольта — изобретатель «вольтова столба», генерирующего электроэнергию посредством чередующихся дисков из цинка, меди и пропитанной кислотой ткани. Опыты с электролизом показали образование в электролите двух противоположных зарядов, расходящихся в разные стороны: положительные частицы накапливались на катоде, отрицательные — на аноде. Так, если пропустить ток через воду, то она распадется на водород и кислород: пузырьки первого соберутся на отрицательном электроде (катоде), а пузырьки второго — на положительном (аноде).

Последующие исследования пополнили копилку знаний о статическом электричестве, однако ток — то есть динамичное поведение электричества — долгое время не привлекал внимания ученых. Ситуация изменилась в XIX в. в связи с развитием промышленности, когда возникла необходимость в электрическом освещении.

Первым, кто взялся за изучение тока, стал русский ученый В. Петров. Собрав самый большой на то время вольтов столб (в нем насчитывалось 4200 цинковых и медных пластин!), Петров доказал, что в процессе движения электричество эффективно нагревает проводники. Помимо того, ученый открыл электрическую дугу — разряд, возникающий между двумя угольными стержнями в газах (в том числе в воздухе), а также в вакууме. Данное явление, по словам Петрова, могло бы применяться и для освещения, и для плавки металлов. Это положило начало разностороннему исследованию свойств электричества и применению его на практике, а следовательно, развитию электротехники.

Магнетизм