Покоренный электрон - [7]

Другие исследователи научились передавать заряд по изолированным бечевкам и шнуркам на большие расстояния. При этом выяснилось, что лучше всего заряды движутся по изолированным металлическим проволокам.

Именно металлы, которые Джильберт называл «неэлектрическими материалами», оказались хорошими проводниками электричества, а почти все остальные твердые вещества — плохими проводниками. Изоляторы, по которым заряды совсем не передвигались, стали называть диэлектриками.

Копилка зарядов

В середине XVIII века было сделано важное изобретение. Придумали прибор, получивший название лейденской банки, ее изготовили из обыкновенной стеклянной банки. Снаружи банку обернули листом тонкого металла, который охватил ее наподобие подстаканника; внутри также поместили металлическую обкладку. Внутреннюю обкладку соединили с металлическим стержнем, увенчанным шариком и пропущенным сквозь крышку банки (рис. 14).

Рис. 14. Лейденская банка.

Чтобы зарядить лейденскую банку, шарик соединяют с каким-либо источником электричества, а внешнюю обкладку заземляют — для этого достаточно держать банку в руке. Внутренняя обкладка приобретает электрический заряд, а заряды во внешней обкладке разделяются, положительные сдвигаются в одну сторону, а отрицательные — в другую. Заряды, оказавшиеся на наружной поверхности внешней обкладки, уходят в землю, и тогда каждая из обкладок приобретает заряды разных знаков.

Заряды, разделенные стенкой банки, как перегородкой, взаимно притягиваясь, удерживают друг друга. Благодаря этому лейденская банка способна накапливать и сохранять исключительно большие заряды — гораздо больше, чем могла бы накопить каждая из ее обкладок, взятая порознь.

Чтобы обнаружить заряд банки, достаточно соединить металлическим проводником наружную обкладку с шариком. Электрический разряд происходит в виде искры, с треском проскакивающей между концом проводника и шариком.

Если разрядить банку собственными руками, то человек почувствует болезненный удар. Двести лет назад один из физиков соорудил большую лейденскую банку и дал испробовать ее действие своей любознательной жене. Разряд лейденской банки был так силен, что женщина заболела и слегла в постель.

Разряд большой банки или батареи, то есть группы банок, у которых все внутренние обкладки соединены между собой металлическим проводником, а все наружные — между собой другим проводником, может оказаться смертельным. Лейденские банки следует разряжать не рукой, а металлическим разрядником.

Позже ученые убедились, что копилку электрических разрядов не обязательно делать в виде банки. Ее может заменить тонкая стеклянная пластинка, обложенная с двух сторон металлическими листочками: фольги или станиоля. Можно также укладывать куски стекла стопкой, прослаивая их станиолем. Все четные и все нечетные металлические прослойки следует порознь соединить между собой.

Вместо стекла годится любой другой изолятор-диэлектрик: слюда, парафинированная бумага, наконец, воздух (рис. 15).

Рис. 15. Первоначально в лейденской банке внутренней обкладки не делали, а наливали в банку воду.

Такие приборы получили название: конденсаторы, то есть «уплотнители».

При разряде лейденской банки весь заряд одной обкладки переходит на другую и нейтрализует накопленный на ней противоположный заряд. По проводу, соединяющему обкладки, хотя бы он и был сделан из длинной проволоки, перетекает весь электрический заряд. Такое передвижение заряда получило название — электрический ток.

Так постепенно, шаг за шагом, на протяжении почти трехсот лет люди изучали электрические явления.

Многие исследователи ошибались и выдвигали необоснованные, не подкрепленные опытом догадки. Другие ученые увязали в разнообразных бесчисленных опытах, никак не осмысливая свою работу, и их исследования напоминали бесцельное блуждание в лесной чаще.

Но все же ценой огромных усилий, в постоянной борьбе с заблуждениями и ошибочными гипотезами, постепенно развивалась наука об электричестве.

Мнение древних философов и ученых о незначительности электрических явлений превратилось в свою противоположность — наука устанавливала, что мир электрических явлений безгранично обширен.

Не в шутку, а совершенно серьезно один ученый как-то воскликнул: «Скажите мне, что такое электричество, и я объясню вам все остальное».

В представлении этого ученого происходящие в природе электрические явления приобрели важное, всеобъемлющее значение.

Глава вторая. Ученые догадываются о существовании электрона

Творец подлинной науки

Уроженец Севера, Ломоносов еще ребенком любовался красивым и величественным явлением природы — полярными сияниями. Он видел, как ясной зимней ночью высоко над землей появляется лента, сотканная из нежных, мерцающих лучей зеленоватого света и похожая на край бархатного занавеса, спустившегося из заоблачной выси.

Занавес непрерывно колышется, как бы под дуновением неощутимого ветерка. По его лучистой бахроме пробегают волны, и сияние колеблется, словно дышит, то разгораясь, то притухая.

Иногда вместо зеленоватой ленты над полюсом встают столбы света желтоватого, розового или фиолетового оттенков. Они подымаются ввысь, неожиданно разворачиваются веером, превращаются в лучистую корону или сказочную арку, сверкающую над снежной равниной.