Электричество шаг за шагом

Р-19. ОЧЕНЬ СЛОЖНУЮ РАБОТУ, ОКАЗАЛОСЬ, ЛЕГКО ДЕЛАЕТ ХИМИЯ. Резкий поворот в изучении, а вслед за этим в использовании электричества произошёл в самом конце XVIII века, в своего рода юбилейном 1800 году. За ним начинался XIX век, обогативший человечество телефоном, телеграфом, радио, электрическим освещением и транспортом, мощными электростанциями. Итальянский физик и физиолог Алессандро Вольта создал новый источник электрической энергии по имени «Вольтов столб». Всё, что было до этого, сводилось к созданию избытка или недостатка электрических зарядов в некоторых материалах путём их натирания (Р-1). Вольтов столб мог работать часами, неделями, за счёт химических реакций поддерживая на двух металлических деталях, которые мы теперь называем электродами, избыток электрических зарядов — на одном электроде «плюс», на другом — «минус».

Возможность использовать два метала и жидкий электролит (1) в качестве принципиально нового химического генератора электрического тока А. Вольта впервые увидел в опытах физиолога профессора Луиджи Гальвани. Сам профессор, увлеченный проблемой передачи сигналов управления к мышцам, не обратил, видимо, особого внимания на эту возможность, а Вольта, потратив несколько лет на исследование и выбор металлов, предложил миру законченный вариант химического генератора (2), в котором были объединены усилия двух десятков пар электродов, каждая со своей порцией электролита. Вскоре русский физик Василий Петров построил большую батарею (4300 электродов) с напряжением до 2500 вольт (3), с помощью которой была впервые получена электрическая дуга.

Сказанное проиллюстрируем несколькими примерами, приведёнными на рисунке Р-24. Для начала здесь показано несколько разных зависимостей между тремя величинами, которые обозначены буквами А, В и С. Короткий комментарий подсказывает, как можно оценить эти разные зависимости, бросив беглый взгляд на их алгебраическую запись — на формулу.

Первые две записи (Р-24.1, Р-24.2) — очень похожи на закон Ома, величина А зависит от В и С точно так же, как ток I зависит от E и R: А возрастает с увеличением В, а с увеличением С падает. В следующей зависимости (Р-24.3) величина А точно так же зависит от В и С, но обе эти величины находятся под квадратным корнем (это ясно видно в последнем преобразовании равенства) и поэтому слабо влияют на А: чтобы уменьшить А в 2 раза, нужно В уменьшить в 4 раза, чтобы увеличить А в 10 раз, нужно С уменьшить в 100 раз. В следующую зависимость (Р-24.4) величина В входит в квадрате (квадратичная зависимость) и поэтому сильно влияет на А: если увеличить В в 2 раза, то величина А увеличится в 4 раза, при росте В в 10 раз А увеличится в 100 раз. Если бы В входило в равенство в третьей степени (кубическая зависимость), то его влияние на А было бы ещё более сильным: увеличение В в 10 раз, например, привело бы к росту А в 1000 раз. Даже эти простейшие примеры показывают, как быстро и легко можно извлечь важную информацию о каких-либо физических и иных зависимостях, если они записаны в виде формул.