Двустороннее движение электричества. Тесла. Переменный ток - [5]
У материи есть особое свойство — электрический заряд. Он может быть двух видов — положительный и отрицательный, — и надо сказать, что разноименные электрические заряды притягиваются с необыкновенной силой, как это происходит внутри атомов. Носителем элементарного положительного заряда является протон, отрицательного заряда — электрон. Электрический заряд вызывает физические явления, в основном связанные с взаимодействием и энергией электронов и проявляющиеся в самых разных формах — термических, механических, световых, а также химических.
Обычно когда мы говорим об электричестве, то имеем в виду свойство материи. Но понятие «электричество» имеет еще два определения: форма энергии, основанная на указанном свойстве, и раздел физики, изучающий электрические явления. В любом из трех своих значений слово «электричество» играет фундаментальную роль для человеческого общества. Современный мир не был бы возможен без него. Тем не менее человечество обходилось без электричества до начала XX века.
Хотя явления, связанные с электричеством, можно наблюдать в природе, люди прошли долгий путь до полного понимания данного свойства материи и возможности контроля над ним, что позволило значительно повысить уровень жизни. Уже греки наблюдали, как один из видов ископаемой смолы приобретает свойство притягивать перья, нитки и пух при натирании его куском кожи. Этот вид смолы мы знаем сегодня как янтарь; греки же называли его электрон. В елизаветинскую эпоху англичанин Уильям Гильберт (1544-1603), исследователь магнетизма, открыл, что трение придает данное свойство и другим материалам. Именно благодаря ему в языке закрепились слова «электричество» и «электрический» — от греческого «электрон».
В 1733 году французский химик Шарль Дюфе (1698-1739) открыл, что два стержня из одного материала — янтаря или стекла — при натирании взаимно отталкиваются. При этом стержни из разных материалов притягиваются (см. рисунок 1).
РИС. 1
Поведение стержней Дюфе при натирании. Стержни из одного материала испытывают силу отталкивания (F); если материалы стержней разные, то возникает сила притяжения.
Подобным образом ведут себя и полюса магнита. Если же стержни соприкасаются, взаимодействие прекращается. Поэтому казалось, что существуют два разных вида «электричества».
Североамериканский политик, ученый и изобретатель Бенджамин Франклин (1706-1790) первым стал говорить о наличии положительного и отрицательного заряда. Когда он тер стеклянный стержень, «электричество» текло внутрь стержня, «положительно заряжая его», а при трении янтаря «электричество» выходило из него, «заряжая отрицательно». Соприкосновение стержней с противоположными зарядами заставляло перетекать положительный заряд в отрицательный до момента достижения равновесия. В 1785 году Шарль Кулон измерил отношение и величину притягивания и отталкивания зарядов. Закон Кулона утверждает, что сила обратно пропорциональна квадрату разделяющего заряды расстояния и пропорциональна величине зарядов.
Что происходило внутри стержней, которые бережно держали в руках столько знаменитых ученых? Чтобы понять это, нужно было исследовать материю, структуру атома настолько глубоко, насколько мы изучили их сегодня. В несколько упрощенном виде можно сказать, что атом состоит из ядра, в которое включены протоны и нейтроны. В ядре сконцентрирована основная часть массы атома, другую часть массы представляют электроны, вращающиеся по орбитам вокруг ядра. Структура атома является стабильной в большой степени благодаря электромагнитной силе. Общий заряд протонов положительный, у нейтронов, как следует из их названия, — нейтральный, у электронов — отрицательный. Атом в своем единстве является нейтральным. При этом в некоторых материалах электроны обладают достаточной степенью независимости от ядер и могут перемещаться относительно них.
Кроме проводников и изоляторов, сегодня известен еще один вид материалов — полупроводники. Они могут вести себя как проводники или изоляторы при воздействии определенных обстоятельств, например давления или температуры. Полупроводники чрезвычайно важны для электронных устройств. Согласно знаменитой зонной теории энергетических уровней, орбиты электронов, вращающихся вокруг ядер, называются энергетическими «уровнями» или «слоями». Существуют три зоны уровней: зона валентности, зона проводимости и запрещенная зона. В зоне валентности вращаются электроны, которые атом может отдать в случае их привлечения зоной валентности другого ближайшего атома. В зоне проводимости находятся электроны, которые участвуют в проводимости, то есть могут перемещаться под действием электрического поля. Запрещенная зона разделяет две предыдущие, электронам нужно перескочить через нее для того, чтобы переместиться из одной зоны в другую. Речь идет не о пустом пространстве, а о необходимой энергии для разрыва связей между электронами. Количество энергии, требующееся электрону для того, чтобы перескочить через запрещенную зону, определяет электропроводимость данного материала.
Пифагор Самосский — одна из самых удивительных фигур в истории идей. Его картина гармоничного и управляемого числами мира — сплав научного и мистического мировоззрения — оказала глубочайшее влияние на всю западную культуру. Пифагор был вождем политической и религиозной секты (первой группы такого рода, о которой нам известно), имевшей огромный вес в разных регионах Греции. Ему приписывается одно из важнейших открытий древности: равенство суммы квадратов катетов и квадрата гипотенузы в прямоугольном треугольнике.
Томас Альва Эдисон — один из тех людей, кто внес наибольший вклад в тот облик мира, каким мы видим его сегодня. Этот американский изобретатель, самый плодовитый в XX веке, запатентовал более тысячи изобретений, которые еще при жизни сделали его легендарным. Он участвовал в создании фонографа, телеграфа, телефона и первых аппаратов, запечатлевающих движение, — предшественников кинематографа. Однако нет никаких сомнений в том, что его главное достижение — это электрическое освещение, пришедшее во все уголки планеты с созданием лампы накаливания, а также разработка первой электростанции.
Автор — полковник Красной армии (1936). 11 марта 1938 был арестован органами НКВД по обвинению в участии в «антисоветском военном заговоре»; содержался в Ашхабадском управлении НКВД, где подвергался пыткам, виновным себя не признал. 5 сентября 1939 освобождён, реабилитирован, но не вернулся на значимую руководящую работу, а в декабре 1939 был назначен начальником санатория «Аэрофлота» в Ялте. В ноябре 1941, после занятия Ялты немецкими войсками, явился в форме полковника ВВС Красной армии в немецкую комендатуру и заявил о стремлении бороться с большевиками.
Выдающийся русский поэт Юрий Поликарпович Кузнецов был большим другом газеты «Литературная Россия». В память о нём редакция «ЛР» выпускает эту книгу.
«Как раз у дверей дома мы встречаем двух сестер, которые входят с видом скорее спокойным, чем грустным. Я вижу двух красавиц, которые меня удивляют, но более всего меня поражает одна из них, которая делает мне реверанс:– Это г-н шевалье Де Сейигальт?– Да, мадемуазель, очень огорчен вашим несчастьем.– Не окажете ли честь снова подняться к нам?– У меня неотложное дело…».
«Я увидел на холме в пятидесяти шагах от меня пастуха, сопровождавшего стадо из десяти-двенадцати овец, и обратился к нему, чтобы узнать интересующие меня сведения. Я спросил у него, как называется эта деревня, и он ответил, что я нахожусь в Валь-де-Пьядене, что меня удивило из-за длины пути, который я проделал. Я спроси, как зовут хозяев пяти-шести домов, видневшихся вблизи, и обнаружил, что все те, кого он мне назвал, мне знакомы, но я не могу к ним зайти, чтобы не навлечь на них своим появлением неприятности.
Изучение истории телевидения показывает, что важнейшие идеи и открытия, составляющие основу современной телевизионной техники, принадлежат представителям нашей великой Родины. Первое место среди них занимает талантливый русский ученый Борис Львович Розинг, положивший своими работами начало развитию электронного телевидения. В основе его лежит идея использования безынерционного электронного луча для развертки изображений, выдвинутая ученым более 50 лет назад, когда сама электроника была еще в зачаточном состоянии.Выдающаяся роль Б.
За многие десятилетия жизни автору довелось пережить немало интересных событий, общаться с большим количеством людей, от рабочих до министров, побывать на промышленных предприятиях и организациях во всех уголках СССР, от Калининграда до Камчатки, от Мурманска до Еревана и Алма-Аты, работать во всех возможных должностях: от лаборанта до профессора и заведующего кафедрами, заместителя директора ЦНИИ по научной работе, главного инженера, научного руководителя Совета экономического и социального развития Московского района г.