Анатолий Томилин - Мир электричества

• Название: Мир электричества
• Автор: Анатолий Томилин
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 2004
• ISBN: 5-7107-6820-0

Книга о природе электрических явлений и об ученых, которые в течение многих веков стремились разгадать тайны электричества. Рассказывается также о новейших достижениях науки в области использования электричества для нужд людей, о перспективах развития большой энергетики.

Книга адресована широкому кругу читателей.

---

Отработав положенный срок, семнадцатилетним парнем Бен переехал в Филадельфию. И здесь дело у него пошло. Скоро он начал выпускать свою газету, занялся политикой и бизнесом. Природная любознательность сделала его начитанным и образованным человеком. А ясный практический ум позволил к тому же разбогатеть.

В двадцать пять лет Франклин открыл первую в США публичную библиотеку. В тридцать четыре года основал Пенсильванский университет, а еще три года спустя – Американское философское общество.

Франклину шел сорок первый год, и вряд ли он особенно задумывался над проблемами электричества. Как вдруг в город приехал некий доктор Спенсер, обещавший, как было указано в афишах, «прочесть лекцию об электричестве и показать слушателям потрясающие опыты». В те времена по городам североамериканских колоний Великобритании ездило немало всякого рода лекторов, знакомивших колонистов с новостями науки и магии, литературы и толкований Божественного Писания. Для жителей небольших провинциальных городов такие лекции служили немалым развлечением.

Бен Франклин был в этот вечер свободен. Он в компании приятелей гулял по городу и, возможно, собирался зайти в салун, когда у кого-то из друзей возникло предложение послушать заезжего лектора. На лекцию так на лекцию. Компания пребывала в отличном расположении духа, и все направления, как говорится, были для нее равновероятны.

Рослый и веселый, всегда полный юмора, Бен Франклин последним протиснулся в дверь. Возможно, втайне он рассчитывал подшутить и посмеяться над лектором. Но был зачарован, а потом и окончательно покорен бледными электрическими искорками, которые доктор Спенсер извлекал из повидавшей виды машины и лейденской банки. А когда он – здоровяк и силач, подпрыгнув от неожиданности, едва не свалился на пол, испытав «электрический удар», судьба его была решена. Богач, общественный и политический деятель, он семь последующих лет своей жизни отдал электрическим исследованиям. Что такое семь лет для обыкновенного человека? Ничтожный срок! Но Франклин был от природы исключительно талантливым человеком. И он успел за это время сделать столько, на что другому не хватило бы и семидесяти лет.

По своему характеру Франклин был практиком. На науку он смотрел как на подспорье человеку в его деятельности. Он занимался исследованиями по теплотехнике и изобрел экономичную «франклиновскую печь», изучал распространение скорости звука в воде и придумал оригинальный музыкальный инструмент. Назначенный почтмейстером сначала Филадельфии, а потом и всех тринадцати североамериканских колоний Англии, он заинтересовался вопросом: почему почтовые суда из Америки в Европу ходят быстрее, чем в обратном направлении, и, собрав записки и замечания китобоев Коннектикута, составил первую в истории науки карту течения Гольфстрим. Но ни одно из этих увлечений не шло даже в сравнение с тем рвением, с каким он отдался электрическим опытам.

Для начала он купил, изрядно поторговавшись, весь «кабинет» – все оборудование доктора Спенсера и увез к себе. Затем научился обращаться с электрической машиной и лейденскими банками и обнаружил, что если на заряженном кондукторе машины укрепить заостренный металлический прут, то электричество с кондуктора стекает постепенно, без искровых разрядов. Это было интересно.

Электрическая машина времен Франклина

Он всегда работал увлеченно. О результатах своих опытов писал в Лондон, члену Лондонского королевского общества Питеру Коллинсу, который тут же докладывал о них на заседаниях общества. Франклин установил, что в работе лейденской банки главная роль принадлежит вовсе не металлическим обкладкам, а диэлектрику – непроводящему веществу, разделяющему обкладки, и что заряды на обкладках банки равны друг другу и противоположны. Он писал, что, когда электричество передается внутренней обкладке банки, оно вытесняет из наружной обкладки на землю равное количество электричества, в результате чего банка оказывается заряженной.

Идеи Франклина были приняты весьма сочувственно европейскими учеными, не имевшими в то время никакой теории для объяснения заряда лейденской банки.

В письме от 1747 года Франклин предложил свою теорию электричества. Он считал, что существует некий электрический флюид – тончайшая жидкость, которая пронизывает все тело. Частицы электрического флюида отталкиваются друг от друга, но притягиваются частицами тел. При этом если в теле появляется избыток электрической жидкости, то оно оказывается наэлектризованным «положительно». Этим термином Франклин предлагал заменить «смоляное» электричество Дюфе. А если в теле существует недостаток электрического флюида, оно наэлектризовано «отрицательно». Отрицательным он предлагал называть «стеклянное» электричество Дюфе. Таким образом, единая электрическая жидкость как бы определяла два состояния тел – положительную и отрицательную электризацию. При этом предполагалось, что создавать электрическую жидкость ничто не может. Все дело только в ее перераспределении между телами.

Громоотвод на башенке дома

Франклин всегда интересовался метеорологией. И мысль о том, как защитить дома колонистов от пожаров, вызванных частыми грозами, не раз тревожила его практический ум. Увидев, как металлический штырь спокойно сводит электрический заряд с лейденской банки на землю, Франклин задумался: «Если считать молнию большой электрической искрой, то нельзя ли с помощью длинного острого металлического шеста разряжать тучи, как лейденские банки, сводя опасные заряды на землю?» Для этого прежде всего следовало убедиться, что небесное электричество и электричество, получаемое от машины, – одно и то же.

И в один из ветреных дней, когда низкие тучи предвещали грозу, Бен соорудил из шелкового платка большого воздушного змея и запустил его под облака. К концу бечевки он привязал металлический ключ, а к ключу, в целях безопасности, – шелковую ленту, за которую держался сам. По шелку электричество не передавалось.

Скоро веревка намокла. Где-то вдалеке громыхнул первый гром. Франклин осторожно поднес к ключу лейденскую банку, и длинная голубая искра клюнула центральный электрод. «Браво! Есть электричество! Я его отнял у неба!» Он заряжал одну банку за другой, убеждаясь, что небесное электричество, добытое змеем, ничуть не отличается от производимого трением. «Прекрасно! Больше я не позволю небесному огню сжигать дома и корабли, убивать людей и наносить ущерб обществу. Заостренные шесты сведут молнии на землю!» Франклин начал кампанию за повсеместную установку громоотводов.

Громоотвод изобрел Франклин. Правда, в литературе есть сведения, что уже в Древнем Египте жрецы ставили возле храмов обитые медью высокие шесты, которые отводили якобы молнию от храмовых кровель. Так это или нет, проверить сегодня трудно. Особенно если учесть, что Египет не лежит в полосе частых гроз. Правда, там они все-таки случаются. А вот в полярных районах, выше восемьдесят второй параллели северной широты и пятьдесят пятой – южной, гроз по статистике почти не наблюдается. В средних широтах число грозовых дней колеблется между двадцатью и сорока за год, а в тропиках, особенно в экваториальной зоне, дней с грозами бывает до ста пятидесяти за год! Впрочем, климат – штука сложная. Говорят, на острове Ява, что в Малайском архипелаге, общее число гроз за год достигает чуть ли не полутора тысяч. Здесь в течение суток они бушуют по нескольку раз, и день без грозы – большой праздник. Но даже если наши предки и умели устраивать грозозащиту, то нужно сказать, что ко времени Франклина успехи в этой области были прочно забыты.

Свою теорию громоотвода Франклин изложил в письме в Королевское общество от 17 сентября 1753 года. Он предлагал ставить возле домов заостренные железные прутья, поскольку острие станет «высасывать» электричество из облаков мало-помалу и не допустит образования молнии. Да и сама молния, если дать ей путь «надлежащей проводимости», спокойно уйдет в землю, не сжигая и не разрушая строений.

В Филадельфии к концу XVIII века громоотводы были поставлены на все крупные здания. Лишь на доме, принадлежащем французскому посольству, дипломаты никак не соглашались водрузить спасительный шест. И что же – словно в назидание, в 1782 году в него ударила молния, произведя значительные разрушения.

В конце концов даже те, кто не соглашался с выводами Франклина, вынуждены были признать полезность громоотводов. Люди кинулись в другую крайность. Металлические штыри и заостренные прутья устанавливались на каретах, дамы в Париже носили шляпки с громоотводами. Но лишь после того, как молния ударила в шпиль Петропавловского собора и зажгла его, началась эра строительства громоотводов для России.

Конструкция громоотвода Франклина