История электризации

ВВЕДЕНИЕ

В старину электрические явления в виде молнии и грома вызывали у людей жуткий страх. Позже люди научились использовать электричество для своих нужд. Давайте представим на мгновенье, что электричество вдруг исчезнет из нашей жизни... Жители городов лишаться не только света и тепла, но и воды из водопровода, газа, транспорта, и даже доставки продуктов. Встанет все производство. Жизнь сначала замрет, а потом и прекратится. Сегодня никакая другая энергия не способна обеспечить нормальную жизнь общества. Но чтобы понять, каким образом работает сотовый телефон или компьютер, необходимо изучить электричество с самого простого – электризации тел.

Природу известного еще древним грекам «рукотворного» электрического явления - электризации трением - удалось установить только во второй половине прошлого века. Ленинградский физик М. И. Корнфельд выяснил, что трение здесь играет второстепенную роль - оно необходимо только для более тесного сближения поверхностей диэлектриков.
Окружающие нас тела, как правило, электрически нейтральны, т. е. отрицательные и положительные заряды компенсируются с высокой точностью. Вследствие теплового движения и распределения электронов по скоростям внутри тела часть из них обладает кинетической энергией, достаточной для выхода за его пределы. Такая энергия называется термоэлектронной работой выхода и имеет разные значения для разных тел. В итоге у поверхности тела образуется электронный газ. В обычных условиях наступает динамическое равновесие: количества электронов, покидающих тело и входящих в него, примерно равны. При сближении поверхностей тел, настолько тесном, что слои электронного газа перекрываются, начинается обмен электронами: они перемещаются от тела с меньшей работой выхода к телу, у которого она большая. Таким образом, более правильно говорить: электризация посредством контакта тел.

ЛЕГЕНДА ОБ ОТКРЫТИИ ЭЛЕКТРИЗАЦИИ

Древние греки очень любили украшения и мелкие поделки из янтаря, названного ими за его цвет и блеск «электрон» — что значит «солнечный камень». Отсюда произошло, правда много позже, и самое слово электричество. Способность янтаря электризоваться была известна давно. Впервые исследованием этого явления занялся знаменитый философ древности Фалес Милетский. Вот как об этом рассказывает легенда.Дочь Фалеса пряла шерсть янтарным веретеном, изделием финикийских мастеров. Как-то, уронив веретено в воду, девушка стала обтирать его краем своего шерстяного хитона и заметила, что к веретену пристало несколько шерстинок. Думая, что они прилипли к веретену, потому что оно все еще влажно, она принялась вытирать его еще сильнее. И что же? Шерстинок налипало тем больше, чем сильнее натиралось веретено. Девушка обратилась за разъяснением этого явления к отцу. Фалес понял, что причина в веществе, из которого сделано веретено, и в первый же раз, как к пристани Милета подошел корабль финикийских купцов, он накупил различных янтарных изделий и убедился, что все они, будучи натерты шерстяной материей, притягивают легкие предметы, подобно тому, как магнит притягивает железо. Электризация наблюдается также при трении жидкостей о металлы в процессе течения, а также разбрызгивания при ударе. Впервые электризация жидкости при дроблении была замечена у водопадов в Швейцарии в 1786 году. С 1913 года явление получило название баллоэлектрического эффекта.

Покоритель Джомолунгмы Н. Тенсинг в 1953 году в районе южного седла этой горной вершины на высоте 7,9 км над уровнем моря при 30⁰ С и сухом ветре до 25 м/с наблюдал сильную электризацию обледеневших брезентовых палаток, вставленных одна в другую. Пространство между палатками было наполнено многочисленными электрическими искрами. Движение лавин в горах в безлунные ночи иногда сопровождается зеленовато-желтым свечением, благодаря чему лавины становятся видимыми.

Шарль Дюфэ (1698—1739) установил два рода электрических взаимодействий: притяжение и отталкивание. Сначала он установил, что “наэлектризованные тела притягивают ненаэлектризованные и сейчас же их отталкивают, как только они наэлектризуются вследствие соседства или соприкосновения с наэлектризованными телами”. В дальнейшем он открыл “другой принцип, более общий и более замечательный, чем предыдущие”. “Этот принцип, — продолжает Дюфэ, — состоит в том, что существует электричество двух родов, в высокой степени отличной один от другого : один род я называю “стеклянным” электричеством, другой —“смоляным. Особенность этих двух родов электричества: отталкивать однородное с ним и притягивать противоположное. Так, например, тело, наэлектризованное стеклянным электричеством, отталкивает все тела со стеклянным электричеством, и, обратно, оно притягивает тела со смоляным электричеством. Точно так же смоляное отталкивает смоляное и притягивает стеклянное”. Этот закон был опубликован Дюфэ в Мемуарах Парижской Академии наук за 1733 г.

Представление о положительном и отрицательном зарядах, было введено в 1747 году Франклином. Эбонитовая палочка от электризации о шерсть и мех заряжается отрицательно, потому что отрицательным назвал заряд, образующийся на каучуковой палочке В.Франклин. А эбонит это каучук с большой примесью серы. Заряд, который образуется на стеклянной палочке, потертой о шелк, Франклин назвал положительным. Но во времена Франклина существовал только натуральный шелк и натуральный мех. Сегодня порой трудно бывает отличить натуральный шелк и мех от искусственного. Даже разные сорта бумаги электризуют эбонит по разному. Эбонит приобретает отрицательный заряд от соприкосновения с шерстью (мехом) и капроном, но положительный от соприкосновения с полиэтиленом.