История электричества, радиоэлектроники

Первое в истории употребление термина «электрический» связано с именем английского ученого Уильяма Гильберта, придворного врача королевы Елизаветы. В 1600 г. вышло в свет знаменитое сочинение Гильберта «О магните, магнитных телах и о большом магните — Земле. Новая физиология, доказанная множеством аргументов и опытов», в котором было положено начало научному подходу к различным электрическим и магнитным явлениям.

В одной из глав Гильберт пишет: «Электрические тела — те, которые притягивают таким же образом, как янтарь». Этот тезис кажется тем более убедительным, что Гильберт приводит несколько примеров «электрических тел», т. е. тел, способных наэлектризовываться: стекло, сера, опал, кристаллы кварца и др. В то же время он обращает внимание на вещества, подобные мрамору, извести и др., которые этим свойством не обладают. Кроме того, Гильберт изучил влияние влажности воздуха и других условий на электрические свойства тел.

Немало новых выводов сделал Гильберт в своих исследованиях по магнетизму. Вот основные из них.

Земля представляет собой огромный магнит.

Предметы из мягкого железа, в течение долгого времени лежащие в одном положении, «приобретают намагниченность в направлении север — юг».

Магнитные взаимодействия бывают двух родов — отталкивание и притяжение.

При нагревании магнита его магнитные свойства ослабевают.

И еще, пожалуй, самый главный вывод, сделанный Гильбертом. Ему впервые удалось обнаружить связь между электрическими и магнитными явлениями. Он заметил, что электрическое притяжение значительно слабее магнитного, но зато присуще всем телам, тогда как магнитное обнаруживается только у некоторых тел. Другими словами, Гильберт разделил наблюдаемые явления на электрические и магнитные, которые с тех пор стали исследоваться отдельно.

Теперь нам будет, пожалуй, нетрудно разгадать «тай* ну» янтаря, натертого шерстью. В самом деле, почему янтарь электризуется? Оказывается, что при трении о шерсть на его поверхности появляется избыток электронов и возникает отрицательный электрический заряд. Мы как бы «отбираем» электроны у атомов шерсти и переносим их на поверхность янтаря. Электрическое поле, созданное этими электронами, притягивает бумагу.

Если вместо янтаря взять стекло, то здесь наблюдается другая картина. Натирая стекло шелком, мы «снимаем» о его поверхности электроны. В результате на стекле оказывается недостаток электронов и оно заряжается положительно.

Впоследствии, чтобы различать эти заряды, их стали условно обозначать знаками, дошедшими до наших дней, минус и плюс.

Было установлено, что тела, наэлектризованные разнородными зарядами, притягиваются, а одноименными — отталкиваются.

Следующий шаг в познании природы электричества сделал знаменитый французский физик Шарль Кулоп, установивший в 1785 г., что сила взаимодействия электрических зарядов пропорциональна их величинам и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

В теорию о природе электричества внес большой вклад Михаил Васильевич Ломоносов.

К концу XVIII в. свойства и поведение статических зарядов были достаточно изучены и объяснены. Однако о движущихся зарядах — об электрическом токе тогда еще не было ничего известно. Оставалось сделать лишь один решающий шаг. И он вскоре был сделан итальянскими учеными Луиджи Гальвани и Алессандро Вольта.

В один из вечеров 1790 г. профессор медицины Болои-ского университета Гальвани изучал в лаборатории нервную систему лягушек. Один из ассистентов случайно дотронулся до нерва лягушки скальпелем и увидел, как вздрогнули лапки мертвой лягушки, лежащей на некоторое расстоянии от электрической машины. Другой ассистент заметил, что это явление происходило лишь в момент появления искры из электрической машины.

«Пораженный новым явлением, я тотчас же обратил на него свое внимание, хотя замышлял в этот момент совсем иное и был всецело поглощен своими мыслями, — писал впоследствии Гальвани. — Меня охватила неимоверная жажда и рвение исследовать это и пролить свет на то, что было под этим скрыто».

Свои опыты Гальвани описал в 1791 г. в знаменитом «Трактате о силах электричества при мышечном движении». От наблюдательного экспериментатора не ускользнуло, что движения лапки лягушки вызваны появлением в ее нервно-мышечной ткани кратковременных электрических токов. Сначала Гальвани предположил, что возникновение этого тока вызвано атмосферным электричеством. Дальнейшие опыты убедили ученого, что «электричество находится внутри животного». Так в физике появилось учение о «животном» электричестве.

Гальвани торжествовал. С помощью «животного» электричества он старался объяснить все: и работу мышц, и нервные болезни, и тайны мышления. Но он ошибался. «Животное» электричество действительно существует, но, чтобы его обнаружить, надо иметь дело с живым организмом, провести тончайшие исследования его. Понадобилось полтора столетия, чтобы проникнуть в сокровенные тайны нервной клетки живого организма.

А между тем Гальвани не был первооткрывателем «животного» электричества. За столетие до него голландский врач Ян Сваммердам наблюдал, как вздрогнула мышца лягушки, которую он вырезал пожом вместе с нервом. Этот факт он описал в книге «Библия природы», не придав ему никакого значения. Немного позднее швейцарец Галлер объяснял аналогичное явление особым свойством раздражимости, присущим животным.

Что же в действительности происходило с лапкой лягушки? Эту задачу суждено было решить другому итальянскому ученому — А. Вольта.

Юношеские годы Вольта проходили в ту пору, когда электричеством занимались не только ученые, но и врачи, учителя, аптекари, торговцы и даже короли. Увлекся им и Вольта.

В 1792 г. Вольта начал исследования «животного» электричества. Он перечитал трактат Гальвани и нашел в нем то, что ускользнуло от автора: упоминание о том, что лапка лягушки дергается только в тех случаях, когда ее касаются двумя различными металлическими стержнями, не присоединенными к электрической машине. Прошло несколько лет и Вольта уже твердо убедился, что «животного» электричества не существует, а «все действия исходят из металлов».

Новый, 1800 год Вольта встретил изобретением, навечно вошедшим в историю электричества. Он создал прибор, способный за счет химической энергии производить электризацию тел и, следовательно, поддерживать в проводнике движение зарядов, т. е. электрический ток.

Скромный, как большинство выдающихся ученых, он назвал свое изобретение в честь Гальвани — гальваническим элементом, а электрический ток, получающийся от этого элемента, — гальваническим током.

Элемент Вольта представлял собой высокий столб, составленный из металлических кружков — медных и цинковых, разделенных картонными прокладками, смоченными раствором щелочи или поваренной соли.