|
возбудителями электричества; и это - главное открытие». Вольта установил, что
для тока нужны три разных проводника - два металла и один раствор или два раствора
и один металл. Исследования в этом направлении привели Вольта в конце 1799 г. к
созданию первого источника постоянного тока - вольтовой батареи, или вольтова
столба, создающего «непрерывное течение электрической жидкости». Вольтова
батарея представлялась как бы лейденской банкой, которая автоматически
восстанавливала свое заряженное состояние. Источник Вольта был прост по
конструкции. Он состоял из 20 пар цинковых и серебряных дисков, проложенных
суконными кружочками, которые были смочены соленой водой. Английские физики
Никольсон (1753-1815) и Карлейль замкнули ток через трубку, наполненную водой, и
обнаружили выделение водорода около одного их электродов, погруженных в воду,
тогда как другой электрод окислялся. Так в 1800 г. в Англии было обнаружено
разложение воды гальваническим током. Это было первым применением постоянного
тока и указанием на электрическую природу связи между частицами вещества.
Одна из наиболее мощных электрических батарей была сооружена в 1802 г.
профессором Санкт-Петербургской медико-хирургической академии В.В. Петровым
(1761-1834). Его батарея состояла из 2100 пар медных и цинковых кружков. Он
впервые получил электрическую дугу, которую пытался применить для освещения,
для плавления тугоплавких тел, для восстановления металлов из руд. Однако его
результаты остались неизвестными в Западной Европе, возможно, потому, что книга с
описанием его опытов была опубликована в 1803г. на русском языке. В 1810г. в
Англии Хемфри Дэви (1778-1829), не зная о работах Петрова, переоткрыл
электрическую дугу, которую он назвал «вольтовой дугой».
Майкл Фарадей в цикле работ 1834-1840 гг. показал, что электродвижущая сила
возникает в результате преобразования химической энергии в электрическую на
границах металлов с раствором. Это означало, что ток в цепи батареи не может
протекать вечно. Металл расходуется и его запас ограничен. Этого контактная теория
не учитывала. Идеи Фарадея легли в основу нынешней теории источников
постоянного тока, аккумуляторов.
Создание источников постоянного тока дало толчок к новым исследованиям
электрических явлений и ключ к разгадке тайн электричества. Среди многих
исследователей этих явлений был скромный школьный учитель в городе Кельне Георг
Симон Ом (1787-1854). В 1826-1827 гг. Ом настойчиво искал закономерности прохож-
дения постоянного электрического тока через проводники. Пользуясь аналогией
Фурье по потоку тепла, Ом предположил, что возникновение электрического тока
между двумя точками можно объяснить разницей «электроскопических сил» в этих
точках. Экспериментально открыл в 1826г. основной закон электрической цепи,
связывающий между собой силу тока, напряжение и сопротивление (Закон Ома). В
1827г. вывел его теоретически (для участка и полной цепи), ввел понятия
«электродвижущей силы», «падения напряжения» и «проводимости». Выполнил
(1830г.) первые измерения Э.Д.С. источника тока.
Дальнейшее открытие законов постоянного тока связано с именем Кирхгофа. Он
сформулировал два правила для произвольной разветвленной сети проводов,
отдельные участки которых содержат гальванические элементы или другие источники
тока (1845-1847). Первое правило основывается на законе сохранения электрического
заряда для линейных проводников. Второе правило является следствием закона Ома.
В 1963 г. американский физик Ганн сделал важное открытие (эффект Ганна). Он
обнаружил, что если на кристалл арсенида галлия (соединение галлия с мышьяком)
подать достаточное большое напряжение, то в цепи возникают колебания тока со
строго определенной частотой, которая зависит от длины образца. Этот эффект
используется в генераторах и усилителях СВЧ колебаний.
Измерения электрических и магнитных величин требовали введения
унифицированной системы единиц. Начало метрологии в электродинамике заложил
немецкий физик и математик Карл Гаусс (1777-1855), который в 1832 г. создал
абсолютную систему единиц.
Гаусс ввел три основные единицы: единицу времени - 1 с, единицу длины - 1 мм,
единицу массы - 1 мг. В дальнейшем были приняты другие единицы длины (1 см) и
массы (1 г). Такую систему мер называют гауссовой системой единиц. В
электродинамике она дополняется электрическими и магнитными единицами. Она
является комбинацией двух систем единиц - абсолютной электростатической (СГСЭ)
и абсолютной электромагнитной систем единиц (СГСМ). В настоящее время спе-
циальным соглашением введена Международная система единиц СИ. Такая система
обладает рядом принципиальных недостатков, но она оказалась удобной на практике.
Лекция 8
Do'stlaringiz bilan baham: |
