Опрос

Какие рубрики вам наиболее интересны?

View Results

Loading ... Loading ...

Наши партнеры

  • .

Последние комментарии

Голубые шнуры Стефена Грея

Опубликовал Сергей 7 ноября 2011 в рубрике Изобретения, История.

Уильям ГильбертС помощью нескольких шелковых шнуров, стеклянной трубки, костяного шара, латунного листа на дощечке, свинцовых пробок и иных, достаточно скромных технических средств бывшему красильщику, пансионеру Лондонского благотворительного заведения Стефену Грею удалось добиться выдающихся экспериментальных результатов, с гать членом Королевского общества и навечно вписать свое имя в науку об электричестве.

В 1600 г. английский врач Уильям Гильберт установил, что многие тела, подобно янтарю, после натирания получают способность притягивать легкие предметы. Он назвал эти явления «электрическими» по греческому названию янтаря «электрон» и тем самым ввел этот термин в науку. С тех пор с исследованиям и электричества связано множество блистательных имен крупнейших ученых мира: Исаака Ньютона, Фрэнсиса Хоксби, Бенджамина Франклина, Алессандро Вольты, Андре Мари Ампера, Майкла Фарадея, Джеймса Клерка Максвелла, Георга Симона Ома, Эмилия Ленца, Бориса Якоби и многих других.

При этом Франклин был не только ученым, но и видным государственным деятелем, одним из авторов Декларации независимости и Конституции США. Родившийся в обеспеченной семье Вольта первую научную диссертацию написал в 24 года, а в 34 получил профессуру в университете г. Павии. Разносторонне образованный Ампер возглавлял кафедру физики в Центральной школе в г. Буркан-Брес, преподавал в одном из самых престижных учебных заведений Парижа — Политехнической школе. Профессором физики и членом Лондонского королевского общества был Георг Ом. Великолепное университетское образование получили в юности академики Петербургской Академии наук Эмилий Христианович Ленц и Борис Семенович Якоби. Судьба в начале жизни не баловала разве что сына кузнеца из бедного лондонского квартала Майкла Фарадея, совмещавшего освоение физики и химик, в которых он поднимется впоследствии на самую вершину, с работой в книжной лавке.

Памятник ОттоТем интереснее представляется стоящее в этом ряду имя красильщика из Кентербери (графство на юго-востоке Англии) Стефена Грея, первооткрывателя электропроводности, еще в XVIII в. задолго до того, как передача электрических зарядов на большие расстояния станет явлением привычным и обыденным, опытным путем лобзавшего такую возможность.

О жизни Грея мы знаем не так уж и много. Даже год его рождения долгое время был неизвестен, и в различных энциклопедиях и справочниках указывалась лишь дата смерти — 1736 г. Лишь недавно, согласно архивным изысканиям, удалось установить, что 26 декабря 1666 г. Стефена крестили в церкви Всех Святых в Бест-Лене, что позволило установить если не точную дату его рождения, то хотя бы месяц и год. Если, исходя из традиций того времени, предположить, что он родился за несколько недель до крещения, то получится примерно ноябрь-декабрь 1666 г. Деды и прадеды Грея были кузнецами и плотниками, отец — красильщиком. Стефен и один из его братьев, как и отец, тоже стали красильщиками, третий брат — плотником, еще один — бакалейщиком. Ремесло не было прибыльным, постоянно не хватало денег особенно на «книги, инструменты и прочие материалы», как жаловался Грей в одном из писем.

Достоверные сведения о том, где учился Грей и учился ли вообще, также отсутствуют, но зная, что он много лет занимался красильным ремеслом, логично будет предположить, что он из тех самородков, которые своим образованием занимались сами. Бесспорно одно: человеком он был талантливым, ведь после его смерти остались заботы не только по электричеству, но и по физике, астрономии, оптике.

С 1719 г. и до последних дней жизни Грей— пансионер Чартерхауза. Это благотворительное заведение в Лондоне предназначалось для неженатых мужчин англиканского вероисповедания (первоначально — для ушедших на покой капитанов дальнего плавания). Пансион в Чартерхаузе избавил Грея от тяжелого груда красильщика, а он уже давно жаловался на боли в спине, а, главное, позволил полностью посвятить себя электрическим опытам.

Опыт Грея

Исследования Грея по передаче электричества на расстояние, по сути, были продолжением, но в более крупном масштабе, опытов, которые еще в XVII в. ставил физик из Магдебурга Отто фон Герике (1602— 1686), известный своими «магдебургскими полушариями». В историю науки и техники Герике вошел прежде всего изобретениями воздушного насоса, водяного барометра, гигрометра, воздушного термометра, манометра. Электричеством он занимался мало, хотя и успешно. Около 1660 г. магдебургский физик построил одну из первых электростатических машин. Это был шар, который мог вращаться вокруг оси — железного стержня. Вращая шар и натирая его ладонями, Герике тем самым электризовал его, что позволяло наблюдать различные электрические явления — притяжение и отталкивание, то есть электростатическую индукцию, эффект острия, электропроводность материала, в данном случае льняной нити, которой шар передавал свою способность притягивать легкие тела, и другие.

В начале XVIII в. опыты Герике продолжали Исаак Ньютон и Фрэнсис Хоксби. Известно, например, что Хоксби использовал в качестве источника «электрической силы» стеклянную трубку, которую терли руками, бумагой, тканыо или мехом.

Подобные стеклянные трубки в качестве источников электротеской силы использовал и Стефен Грзй. В опытах по передаче электричества он надевал па конец деревянных стержней либо подвешивал к концу бечевки либо проволоки шар из слоновой кости либо пробки из свинца со сквозным отверстием. И хотя максимальная длина комнатной электропередачи по бечевке или проволоке, свисавших с трубки, поначалу не превышала и метра, для того времени показатель был не так уж плох. Еще удачнее обстояло дело с горизонтальной комнатной электропередачей, где максимальная длина доходила уже до 5,5 м. С позиций нашего века подобные результаты кажутся наивными, но, возможно, именно они и вдохновили тогда исследователя пойти еще дальше — вывести опыты по передаче электричества на расстояние за пределами помещения.

Такой опыт Грей пропел 19 мая 1729 г. Стоя на балконе, он держал в руках стеклянную трубку со свисающей веревкой длиной 8 м с шаром из слоновой кости на конце. Внизу находился ассистент, определявший наличия заряда с помощью латунного листа на дощечке. Грей не сомневался в том, что смог бы передать электричество таким способом даже с купола собора Св. Павла в Лондоне. Но только ли сверху вниз можно передавать электричество?

Исследователь решил попытаться передать электричество по горизонтали, тем более что в комнате это получалось, а заодно выяснить, как далеко можно это делать. Он подвесил увлажненную бечевку (проводник) на гвоздях, вбитых в деревянную балку на одинаковой высоте. Дальний конец бечевки с привязанным к ней костяным шаром свисал над латунным листом. Казалось, все было сделано правильно, но опыт не получился: латунный лист лежал неподвижна. Подробно и скрупулезно описывая этот опыт в дневнике, Грей приходит к правильному выводу: электричество ушло в балку.

Преодолеть затруднение удалось благодаря блестящей идее священника Грэивилла Уиллера, с которым они вместе экспериментировали летом 1729 г. Уиллер предложил поддержать «линию передачи» (line of communication, по Грею) шелковым шнуром, а не подчешивать ее па гвоздях, вбитых в балку. Первый же опыт, проведенный в амбаре Уиллера утром 2 июля 1729 г., превзошел все ожидания — длину электропередачи удалось увеличить почти до 25 м.

Грей и Уиллер проводили опыт за опытом, многократно увеличивая длину своих «электрических линий» — сначала до 233 м, а затем и до 270 м. При этом выяснилось, что электричество можно передавать, не касаясь линии передачи трубкой, а только держа ее в близи линии, то есть, говоря современным языком, с помощью электростатической индукции. Линии держались на 15 отрезках шелковых шнуров натянутых в горизонтальной плоскости между деревянными стойками и являющихся, по сути, предшественниками основных элементов линии электропередачи — проводников изоляторов и опор.

А вот попытка заменить шелковый шнур металлической проволокой не удалась. Получив отрицательный результат, Грей решил, что успех опыта обусловлен не тонкостью шнура, как ему показалось сначала, а свойством шелка. Проводя далее несколько специальных опытов, исследователь неожиданно для себя придет к выводу, что из всех шелковых шнуров наиболее лучшими изоляционными свойствами обладают шпуры... голубого цвета!

С 30-х гг. XVIII в. в электрических опытах успешно применялись в качестве проводников не только льняная нить и пеньковая бечевка, но и металлическая проволока, которая постепенно вытеснила остальные проводники (небольшие куски проволоки Грей использовал еще в своих первых, комнатных опытах «электропередачи» но методу Герике), а в качестве изоляторов — конский волос, стекло, сургуч. Но четкого представления о проводниках и изоляторах у Грея еще не было, что подтверждается и описаниями передачи электричества свинцовому шару и шару из слоновой кости. На проводники и непроводники электричества все вещества он разделит позже, в чем также окажется первым

И все же главное было доказано: электрические заряды можно передавать на большие расстояния. Как спустя 15 лет напишет профессор Лейпцигскот университета Иоганн Генрих Вин клер: «С помощью изолированного подвешенного провода возможна передача электричества па край света». Прозвучит у Винклера и мысль о линии передачи как части электротехнической системы и упоминание об изолированном проводнике.

Электрические опыты Грея, открывшего явление электропроводности и установившего, что электричество может передаваться от одного тела к другому по проволоке или влажной бечевке, побудили к исследованиям электричества многих выдающихся ученых того времени и были высоко оценены научным сообществом. В 1731 г. за достижения в электрических исследованиях ему была присуждена первая в истории премия Копли, члена Лондонского королевского общества, завещавшего Обществу 100 фунтов стерлингов для выдачи премий за достижения в области естественных наук. Несколькими годами позже, по решению академиков Общества, денежная премия была заменена золотой медалью им. Копли, и до установления Нобелевской премии в течение двухсот лет она служила самой почетной международной наградой. В числе прочих удостоились ее и вы дающиеся русские ученые Д.И. Менделеев и И.П. Павлов

В 1732 г. вывший красильщик Стефен Грей был избран членом Королевского общества. Электрическими опытами он страстно занимался до последних дней своей жизни.

Читайте также:

Песнь недопонята. Употреблена во вред!
Операция «Эдинбург».
Мотоцикл М-72
Реактор холодного ядерного синтеза.


Написать комментарий

RSS

rss Подпишитесь на RSS для получения обновлений.