соединяющей частицы.
Эпинус же предполагает, что между частицами электрической материи
также действуют центральные дальнодействующие силы. Только силы тяготения
являются силами притяжения, силы же, действующие между частицами
электрической материи, - силами отталкивания. Кроме того, между частицами
электрической материи и частицами обычного вещества, так же как и у
Франклина действуют силы притяжения. И эти силы аналогично силам тяготения
являются дальнодействующими и центральными.
Далее Эпинус подобно Ньютону говорит, что введенные им силы нужно
признать как факт и что в настоящее время нельзя объяснить, каким образом
они действуют через пространство. Придумывать же необоснованные гипотезы он
не желает. Здесь он полностью копирует Ньютона.
Эпинус идет дальше, сравнивая силы тяготения и электрические силы. Он
предполагает, что силы, действующие между частицами электрической материи,
«изменяются обратно пропорционально квадрату расстояния. Так можно
предполагать с некоторым правдоподобием, ибо в пользу такой зависимости, по-
видимому, говорит аналогия с другими явлениями природы». Эта предполагаемая
аналогия и дает возможность Эпинусу построить теорию электрических явлений.
Одной из интересных его работ было исследование электрической
индукции. Эпинус показал, что если к проводнику приблизить заряженное тело,
то на проводнике появляются электрические заряды. При этом сторона его, к
которой подносят заряженное тело, электризуется зарядом противоположного
знака. И наоборот, на удаленной части проводника образуется заряд того же
знака, что и на поднесенном теле.
Если убрать заряженное тело, то проводник снова становится
незаряженным. Но если проводник может быть разделен на две части в
присутствии заряженного тела, то получатся два проводника, заряженные
разноименными зарядами, которые останутся и при удалении индуцирующего
заряда.
Эпинус подтвердил и закон сохранения электрического заряда. Он писал:
«Если я хочу в каком-либо теле увеличить количество электрической материи,
я должен неизбежно взять ее вне его и, следовательно, уменьшить ее в каком-
либо другом теле».
Одновременно с теорией электрических явлений, основанной на
представлении о дальнодействии, появляются теории этих явлений, в основе
которых лежит принцип близкодействия. Одним из родоначальников этой теории
можно считать Ломоносова.
Ломоносов был противником теории дальнодействия. Он считал, что тело
не может действовать на другие мгновенно через пустое или заполненное чем-
либо пространство.
Он полагал, что электрическое взаимодействие передается от тела к телу
через особую среду, заполняющую все пустое пространство, в частности и
пространство между частицами, из которых состоит «весомая материя», т. е.
вещество.
Электрические явления, по Ломоносову, следует рассматривать как
определенные микроскопические движения, происходящие в эфире. То же самое
относится и к магнитным явлениям.
На точке зрения близкодействия в теории электричества и магнетизма
стоял и другой петербургский академик - Леонард Эйлер. В середине XVIII в.,
как и Ломоносов, он выступил за теорию близкодействия. Он предполагал
существование эфира, движением и свойствами которого объяснял наблюдаемые
электрические явления.
Однако теоретические представления Ломоносова и Эйлера в то время не
могли получить развития. Вскоре был открыт закон Кулона. Он был по своей
форме таким же, как и закон всемирного тяготения, и, естественно, его
понимание было таким же, как и понимание закона тяготения. Таким образом,
закон Кулона был воспринят как доказательство теории дальнодействия.
Основной закон электростатики - закон Кулона - был установлен
французским физиком Кулоном в 80-х гг. XVIII в.
Однако история его открытия начинается раньше. Эта история показывает
один из путей, по которому развивается физика, - путь применения аналогии
Эпинус уже догадывался о том, что сила взаимодействия между
электрическими зарядами обратно пропорциональна квадрату расстояния между
ними. И эта догадка возникла на основе некоторой аналогии между силами
тяготения и электрическими силами.
Но аналогия не является доказательством. Вывод из аналогии всегда
требует проверки. Опираясь только на аналогию,. можно прийти и к неверным
результатам. Эпинус не проверил справедливость данной аналогии, и поэтому
его высказывание имело только предположительный характер.
Иначе поступил английский ученый Генри Кавендиш (1731 - 1810). Он
также исходил из аналогии между силами тяготения и силами электрического
взаимодействия. Но он пошел дальше, нежели Эпинус, и проверил на опыте
выводы, вытекающие из нее.
Кавендиш проделал такой опыт в 70-х гг. XVIII в.. Он взял заряженный
металлический шар и поместил его внутрь полого металлического шара,
образованного двумя полушариями. Внешний полый шар сначала был не заряжен.
3атем внутренний шар тонкой проволокой соединялся с внешним шаром, для
чего было сделано в последнем маленькое отверстие. Через некоторое время
полушария разъединяли и освобождали внутренний шар. После этого соединяли
его с электроскопом.
Что показывал электроскоп? Если правильно предположение, что силы
взаимодействия между зарядами (в данном случае силы отталкивания) обратно
пропорциональны квадрату расстояния между ними, то электроскоп покажет
отсутствие заряда.
Действительно, как только внутренний шар соединяли проволокой с
полушариями, так сейчас же электричество начинало перетекать с шара по
проволоке на полушария, равномерно распределяясь на них. Ведь между
зарядами, находящимися на таре, действовала сила отталкивания, но пока шар
изолирован, заряды не могли его покинуть. Попав же на внешний шар, заряды
равномерно распределялись на его поверхности, и их действие на заряд,
находящийся внутри шара, прекращалось.
Перетекание зарядов с внутреннего шара на внешний будет происходить до
тех пор, пока они все не покинут внутренний шар. Отсюда Кавендиш и сделал
вывод о том, что силы взаимодействия между электрическими зарядами обратно
пропорциональны квадрату расстояния между ними.
Таким образом, мы должны сказать, что Кавендиш первым экспериментально
установил закон взаимодействия электрических зарядов. Однако он не
обнародовал своего открытия. И эта работа оставалась при его жизни
неизвестной. О ней узнали гораздо позже, только в середине прошлого
столетия, после того как Максвелл опубликовал ее. Конечно, к этому времени
она имела уже чисто исторический интерес.
Не зная об исследованиях Кавендиша, французский ученый Шарль Кулон
(1736 - 1806) в 80-х гг. XVIII в. проделал ряд опытов и установил основной
закон электростатики, получивший его имя.
Кулон установил, во-первых, что сила взаимодействия между точечными
зарядами обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Эта сила
будет силой отталкивания, если заряды одноименные, и силой притяжения, если
заряды разноименные.
Во-вторых, Кулон ввел понятие количества электричества и определил,
что сила взаимодействия между зарядами пропорциональна их величине.
Кулон также экспериментально исследовал силы взаимодействия между
магнитами. На основании данных эксперимента и полагая, что наряду с
электрическими существуют и магнитные заряды, Кулон пришел к заключению,
что силы взаимодействия между магнитными зарядами или магнитными массами
также обратно пропорциональны квадрату расстояния между ними.
В последующем, уже в XIX в. выяснилось, что магнитных зарядов не
существует. Но законом Кулона для магнитов продолжали пользоваться, хотя
ему уже придавали иной смысл, нежели тот, который вкладывал в него Кулон.
XIX век
Важнейшим шагом вперед в развитии учения об электрических и магнитных
явлениях было изобретение первого источника постоянного тока -
гальванического элемента. История этого изобретения начинается с работ
итальянского врача Луиджи Гальвани (1737 - 1798), относящихся к концу XVIII
в.
Гальвани интересовался физиологическим действием электрического
разряда. Начиная с 80-х гг. XVIII столетия, он предпринял ряд опытов для
выяснения действия электрического разряда на мускулы препарированной
лягушки. Однажды он обнаружил, что при проскакивании искры в электрической
машине или при разряде лейденской банки мускулы лягушки сокращались, если к
ним в это время прикасались металлическим скальпелем. Однако, существует
мнение, что это открытие принадлежит не Гальвани, а его жене, которая была
его ассистентом при проведении опытов.
3аинтересовавшись наблюдаемым эффектом, Гальвани решил проверить, не
будет ли оказывать такое же действие на лапки лягушки атмосферное
электричество. Действительно, соединив один конец нерва лапки лягушки
проводником с изолированным шестом, выставленным на крыше, а другой конец
нерва с землей, он заметил, что во время грозы время от времени происходило
сокращение мускулов лягушки.
Гальвани решил, что открыл «животное электричество», т. е.
электричество, которое вырабатывается в организме лягушки. При замыкании
нерва лягушки посредством медного крюка и железной дощечки образуется
замкнутая цепь, по которой пробегает электрический заряд (электрическая
жидкость или материя), что и вызывает сокращение мускулов.
Свои выводы Гальвани опубликовал в 1791 г. в «Трактате о силах
электричества при мышечном движении». Его теория такова: сокращение мышц
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10
