Страницы истории науки и техники

В учении об электричестве особенно выделяются два имени: Майкла Фарадея и Джеймса Максвелла, деятельность которых относится к XIX в., ей в следующей главе будет уделено должное внимание.

Как известно, учение об электричестве имеет длительную историю. Уже в Древней Греции знали, что если натереть поверхность янтаря мехом или шерстью, то он будет притягивать к себе легкие предметы, например небольшие кусочки соломы и сена, перья и т. п. Собственно говоря, из этого опыта возникло само слово электричество: electron — по гречески янтарь. Было установлено также, что янтарь можно заменить сургучом — ничто не изменится, эффект сохранится. Было также замечено, что если натертую шерстяной тканью сургучную палочку сблизить со стеклянной палочкой, натертой шелковой тканью, то между ними возникнет сила притяжения и проскочит искра. Наоборот, если сблизить между собой две одинаковые палочки (сургучные, натертые шерстяной тканью, или стеклянные, натертые шелковой тканью), то возникнут силы отталкивания (рис. 12). Было даже высказано предположение, что существует два вида электричества: смоляное электричество, собирающееся на сургучной палочке, и стеклянное электричество, накапливающееся на стеклянной палочке.

XVIII век является временем подъема работ в области электричества. Известный американский просветитель, ученый и государственный деятель Бенджамин Франклин (1706–1790), будучи человеком образованным и деятельным, заинтересовался электричеством. Он дал объяснение действия лейденской банки[203] и изобрел громоотвод, который испытал в 1753 г.

Рис. 12. Опыты, показывающие притяжение электрических зарядов с разными знаками и отталкивание зарядов одного и того же знака.

Французский физик, член Парижской академии наук Шарль Огюстен Кулон (1736–1806) родился на юго-западе Франции в г. Ангулеме. Военный инженер, он около 9 лет работал на острове Мартиника в инженерных войсках. После возвращения во Францию Кулон занялся наукой. Вероятно, главным его изобретением были крутильные весы — высокочувствительный прибор, весьма подходящий для измерения малых сил. Основной. принцип крутильных весов заключается в том, чтобы заставить измеряемую силу скручивать тонкую упругую нить (струну) и по фиксируемой величине скручивания нити определять силу. Этот принцип и теперь используется во многих точных приборах. Его важное преимущество — отсутствие внешнего трения.

С помощью крутильных весов Кулон установил один из основных законов электростатики, названный его именем:

где — сила взаимодействия в вакууме между точечными зарядами е₁ и е₂, r — расстояние между зарядами, к — коэффициент пропорциональности, зависящий от размерности величин, входящих в уравнение закона. Когда знаки зарядов e₁ и е₂ одинаковы (т. е. мы имеем дело, так сказать, с электрическими зарядами одного типа), сила F будет силой отталкивания. В случае же разных знаков зарядов, сила F — сила притяжения. Не трудно заметить, что уравнение закона Кулона по внешнему виду похоже на уравнение закона всемирного тяготения Ньютона, с той, однако, разницей по существу дела, что природа сил различна, массы тел в противоположность электрическим зарядам всегда имеют одинаковый, положительный, знак, а сила — всегда сила притяжения.

В честь Кулона единица количества электричества (электрического заряда), названа его именем — заряд, переносимый через поперечное сечение проводника в течение 1 с при силе тока, равной 1 А.

Кулоном было доказано, что электрические заряды всегда располагаются на поверхности проводника; он показал, что открытый им закон справедлив не только для электрических зарядов, но и для магнитных полюсов. Работы Кулона явились, можно сказать, теоретической основой последующего развития электро- и магнитостатики.

Известны также работы Кулона в области механики, трения (преимущественно сухого, т. е. без смазки) и по ряду других направлений.

В конце XVIII — первой половине XIX в. работала целая группа выдающихся ученых, которые достигли многого в дальнейшем изучении электромагнитных явлений и создали основу для глубокого прорыва в этой области, совершенного Фарадеем и Максвеллом.