Электричество и человек
Таким образом, изучая физику, можно продвинуться по пути познания человеком самого себя, лучше понять его природу и возможности, поскольку человек - часть и продукт мира, понять и объяснить который призвана физика.
Электрические явления
В мире, в котором мы живем, действует множество законов физики. Среди них и такие, которые знает каждый
школьник из учебников физики, и такие, которые известны
сегодня только немногим. С физическими явлениями мы сталкиваемся не только в лабораториях Большой науки, но и в
каждодневной жизни. В наши дни не только в цехах заводов,
научных лабораториях или медицинских кабинетах, но и у
себя дома мы окружены аппаратами приборами, в которых используется электрический ток, магнетизм, электромагнитные
волны и т.д. Современные изобретатели активно осваивают
достижения физики: ими подсчитано, что науке известно
около 5000 явлений, а любой специалист знает не более
150. Что тогда говорить о нас с вами? Но поразмыслив над
тем, какие электрические явления нам удается наблюдать в
природе мы придем к выводу, что их совсем немного. Очевидно мы вспомним, что молния - это по существу электрический заряд, однако мы воспринимаем лишь порожденные им
световые эффекты и звук, вызванный быстрым нагревом воз-
духа, а не его электрическую "сущность". Другие явления
такие, как взаимодействие электрически заряженных тел
(отталкивание наэлектризованных шариков бузины) - мы знаем только в основном из школьных опытов. Поэтому нам кажется, что состояния веществ, при которых проявляется
электричество, в природе существуют лишь как исключения.
Так, чтобы шарики бузины взаимно отталкивались, им необ-
ходимо сначала сообщить электрический заряд и т.п. На ос-
новании только нашего чувственного опыта мы не в состоя-
нии обнаружить, что между взаимодействием электрически
заряженных тел и всеми явлениями, которые мы воспринимаем
нашими органами чувств (за исключением гравитации) существует непосредственная связь.
Нам не нужно объяснять, почему силой или просто давлением руки можно воздействовать на какой-то предмет:
контактное силовое воздействие - одно из наиболее распространённых и обычных явлений в нашей повседневной жизни, кажущихся нам самоочевидными. Тем не менее, контактное взаимодействие между твердыми телами и между твердым телами и жидкостями- явление достаточно сложное. Так, из наблюдений нам известно, что, например, стеклянные пластины, плотно прижатые друг к другу, трудно потом оторвать - настолько прочно они сцепляются; мокрый снег безнадежно прилипает к немазаной поверхности лыж, но при наложении тонкого слоя лыжной мази легко отпадает. На чистом стекле вода образует тонкую пленку, а на жирной подложке собирается каплями. Целый ряд подобных примеров свидетельствует о сложности и разнообразии поверхностных и контактных явлений и взаимодействий. При более близком знакомстве с этими явлениями у нас вполне естественно возникает вопрос: не скрывается ли за всем их разнообразием какой-то общий и простой физический закон? Но чтобы глубже выяснить причины контактных взаимодействий, недостаточно только наблюдений и измерений простейшими средствами.
Однако из некоторых наблюдений можно сделать вывод,
что контактное взаимодействие - во всяком случае, частич-
но - связано с электрическими явлениями. Например, если
потереть сухую стеклянную пластинку замшей, то она начи-
нает притягивать (электростатическое притяжение) пылинки
или частички порошка. Пылинки буквально подскакивают к
стеклу, преодолевая силу гравитации. В некоторых случаях
электризация предметов трением оказывается настолько
сильной, что буквально слышен треск искр - это происхо-
дит, например, при расчесывании сухих волос.
Опыты по электризации трением показывают, что неко-
торые тела после электризации притягиваются, а другие от-
талкиваются. Так, без каких-либо сложных приборов можно
прийти к выводу о существовании двух различных зарядов,
которые взаимно притягиваются друг к другу; напротив, те-
ла, имеющие заряд одного и того же вида, взаимно отталки-
ваются. Бенджамин Франклин назвал заряд, который возникает на стекле, потертом кожей, положительным, а заряд эбонитового стержня, потертого лисьим хвостом, - отрицательным. Заряды можно было бы обозначить и наоборот: как мы знаем сегодня, это было бы гораздо удобнее для описания различных электрических явлений, которые изучаются в физике. Ведь носителями электрического тока в основном являются электроны, которым Франклин произвольно приписал отрицательный заряд. Вследствие этого теперь нам приходится приписывать электрическому току направление, противоположное тому, в котором движутся электроны.
Наблюдать взаимодействие между заряженными телами,
особенно если речь идет о телах малых размеров, можно и
без помощи современных электротехнических устройств. Пер-
вое сообщение о такого рода наблюдениях появилось около
2500 лет назад; тогда Фалес Милетский обнаружил, что при-
везенный с севера янтарь проявляет особые свойства: если
его потереть, то он притягивает мелкие легкие предметы, а
после соприкосновения с ними их отталкивает. Именно отсю-
да и берет свое начало слова "электричество", ибо "элек-
трон" по-гречески означает "янтарь". Однако позднее по-
добные свойства были обнаружены и у многих других матери-
алов.
В принципе все электрические явления могли бы быть
открыты и объяснены уже давно. Однако только где-то в на-
чале 18 века стали исследовать их достаточно глубоко. Да-
же самые развитые культуры древности, достигшие столь
значительных успехов в математике и философии, не распо-
лагали необходимым для исследования источником тока. (Ес-
ли не считать находку, хранящуюся в Багдадском музее:
один из экспонатов, созданный, как предполагается, за
несколько сот лет до нашей эры, некоторые специалисты в
Перейти на страницу: 1 2 3 4 5 6