Наука високої напруги

Фарадей. Електромагнітна індукція. Наука високої напруги

Планети сформувалися з елементів, варилися в зоряному котлі. Деякі з цих елементів були металами і ховалися в надрах світу. Саме розплавлене металеве ядро ​​своїм обертанням перетворило нашу планету в гігантський магніт. Все, що знаходиться на Землі, оточене невидимим магнітним полем, що утворився внаслідок руху незримих хвиль. Деякі культури, наприклад китайська в класичний період, змогли виявити це невидиме поле і навіть використовували частину його властивостей для навігації, але його природа залишалася загадкою протягом багатьох століть.

Так само як і магнітне поле, сила електрики, незважаючи на свою невпинну роботу протягом більш ніж 13 мільярдів років, залишалася для людства таємницею, для розгадки якої було потрібно проникнути крізь атоми, складові все суще. Хоча електричні ефекти можна було спостерігати всюди, але оскільки позитивні і негативні електричні заряди прагнуть до взаємного рівноваги, головне залишалося прихованим. Фарадей не тільки виявив електричні ефекти, але і показав їх нерозривний зв'язок з магнетизмом.

Цьому вченому ми зобов'язані відкриттям закону індукції, що носить його ім'я. Відповідно до закону, змінне магнітне поле створює електричне поле. Фарадей першим довів, що магнітне поле може породжувати електричний струм. Він винайшов електродвигун і динамо-машину, що назавжди змінили життя людства, він довів, що між електрикою і хімічною взаємодією існує зв'язок, він вивчав вплив магнетизму на світло. Всі ці досягнення були здійснені людиною, що не одержали академічної освіти і не мали особливих математичних знань. Фарадей представив всі свої відкриття в вигляді описів з малюнками і схемами, ні разу не вдавшись до рівнянь.

Цей вчений був не тільки великим експериментатором, а й просвітителем. Він займався розповсюдженням своїх ідей і навіть Новомосковскл Різдвяні лекції для юнацтва, оскільки вважав, що наука не повинна ховатися від народу в елітарних установах. Ці різдвяні лекції проводяться по сей день, в них беруть участь багато вчених і просвітителі, такі як Карл Саган або Девід Аттенборо. На першій різдвяній лекції в 1826 році говорилося про одне з найпопулярніших тверджень: свічка ілюструє всі відомі фізичні процеси. Користуючись цим, можна сказати, що Фарадей був свічкою для всієї Англії, і навіть більше - сліпучої іскрою, назавжди принесла світло в наш світ.

Схожу долю мали й магнетичні явища, перші відомості про вивчення яких ми знаходимо у Фалеса Мілетського в VI столітті до н.е. Слово магнетизм походить від назви грецького міста МАГНІС, відомого покладами магнетиту - природного магніту. Існує й інша версія походження назви, яку пов'язують з Плінієм Старшим, римським мудрецем I століття. Відповідно до неї, магнетизм був відкритий пастухом Магнусом, посох якого мав металевий наконечник і був притягнутий скелею, коли пастух піднімався в гори зі своїм стадом. До XVI століття знання про магнетизм росли так само повільно, як і знання про електрику. Англієць Вільям Гільберт заклав основи сучасного вивчення магнетизму, зокрема відкрив, що Земля поводиться як магніт планетарного масштабу.

Всі ці інтелектуальні подвиги вчений здійснював в дуже методичної та акуратною манері. Він дозволив собі всього лише один невелику перерву в віці 49 років, коли він відчув глибоке інтелектуальне і фізичне перевтома - до речі, в тому ж віці схожу кризу пережив і Ньютон. Життя Фарадея була настільки впорядкованої, що навіть його Щоденник - блокнот, в якому він робив нотатки протягом 30 років, - являє собою послідовність параграфів, пронумерованих від 1 до 16041. Іноді здається, що Фарадей підживлював свою невичерпну енергію від однієї з динамо-машин , які сам і розробив. Вчений пожертвував навіть своїм медовим місяцем, щоб не упустити години занять в лабораторії. Для нього не існувало нічого, крім науки, і всі свої сили він направляв на дослідження і поширення знань.

Така безстрашність, відданість, пристрасне прагнення передати наукове знання, вивести його за стіни навчальних закладів для аристократів, які займалися наукою як хобі, перетворили Фарадея в героя академічної та популярної науки. Його бесіди та лекції були позбавлені натужного пафосу, складних рівнянь, зрозумілих лише фахівцям. Вчений застосовував стратегії, які сьогодні використовують шоумени або ведуть бізнес-тренінгів; як говорив Джордж Оруелл, «коли ви робите дурне зауваження, його дурість повинна бути очевидна навіть для вас». Фарадей був хорошою людиною, завжди доброзичливим і ввічливим. Всі, хто його знав, відгукувалися про нього як про громадянина з бездоганними моральними принципами, він завжди дбав про те, щоб чинити правильно, і мало цінував мішуру успіху.

Завдяки Фарадею наука стала професією, а не просто захопленням любителів з необмеженими фінансовими можливостями. Грандіозний перелік пристроїв, що виникли на основі його винаходів, дозволяв скоротити час роботи вдома і на фабриках, так що завдяки вченому у людей з'явився дозвілля, який багато хто міг присвятити науці, при цьому сам інтерес людей до знань був викликаний освітньою діяльністю все того ж Фарадея. Зрештою, це стало одним великим імпульсом для Британії, який дозволив цій країні - невеликий і не такій густонаселеній, як Франція, Японія або Китай, - одержати абсолютну світову першість.

1804 Починає працювати рознощиком газет, а в 1805 році - учнем палітурника в книжковому магазині, в підвалі якого ставить свої перші наукові експерименти.

1812 Завдяки сміливості і удачі отримує можливість відвідувати лекції Гемфрі Деві, одного з найпопулярніших англійських вчених.

1813 Домагається місця особистого помічника Деві в його лабораторії в Королівському інституті.

1814 Приймає запрошення Деві супроводжувати його в якості особистого помічника в тривалій поїздці до Франції та Італії. Там він знайомиться з відомими вченими, а після повернення отримує дозвіл проводити власні експерименти.

1820 Отримує постійне місце в Королівському інституті.

1821 Одружується на Сарі Барнард. Подружжя селиться на верхньому поверсі Королівського інституту. Фарадей відкриває можливість електромагнітного обертання (електродвигун).

Одна тисяча вісімсот двадцять три Проводить серію експериментів зі зрідження газів і публікує перше фундаментальне дослідження на цю тему.

1825 Призначено директором Королівського інституту. Організовує Вечірні лекції по п'ятницях. З відходів від кутового масла виділяє бензол.

1829 Помирає вчитель Фарадея Гемфрі Деві.

1831 Вчений відкриває індукційна електрика (генератор), описує всі можливі форми електромагнітної індукції.

Тисячу вісімсот тридцять дві Формулює закони електролізу.

Тисячу вісімсот тридцять сім Вивчає діелектрики і відкриває питому індуктивну здатність.

1845 Відкриває диамагнетизм і обертання площини поляризації світла в магнітному полі.

1857 Вченому пропонують стати президентом Королівського товариства, але він змушений відхилити пропозицію через слабке здоров'я.

Тисячу вісімсот вісімдесят два Йде у відставку. Королева Вікторія надає Фарадею будинок в Хемптон-Корті, де він проводить останні роки життя.

ГЛАВА 1. У пошуках Божественної іскри

На початку 1800-х років отруйний смог і брак світла від вуличного освітлення перетворювали Лондон в непривітний темний місто. Таємниця, яка огортала природу електрики, не дозволяла оцінити його практичні властивості.

На щастя, в одній скромній родині ріс хлопчик, який дуже скоро відчує пристрасний інтерес до електричних і магнітних явищ.

Інша частина його успіху, напевно, спирається на релігійні переконання вченого, який був сандеманіанцем - членом протестантської громади, яка строго і буквально трактує Святе Письмо.

СВІТЛО СВЕЧИ

До приходу ери електрики в такому великому місті, як Лондон, середня сім'я могла використовувати одну свічку за ніч. Щоб оцінити таку освітленість, треба згадати, що світло однієї свічки - це 1/100 світла, що випускається стоваттной лампочкою. Крім того, свічка швидко згоряла.

Більш забезпечені класи використовували в якості альтернативи газові лампи, але вони були дуже дорогими, вимагали постійного ремонту, залишали жирні плями, що забруднюють одяг, і навіть викликали проблеми зі здоров'ям. Тому в багатьох книгах тієї і більш пізньої епохи, наприклад в виданні The American Woman's Ноті ( «Будинок американської жінки», 1869) Кетрін і Гаррієт Бічер-Стоу, пропонували інструкції, як робити свічки.

На початку XVIII століття люди боялися виходити вночі з дому, а якщо це було необхідним, користувалися послугами хлопчиків, які висвітлювали дорогу товстими факелами, просоченими смолою або іншими горючими речовинами. Ця ситуація зберігалася досить тривалий час. Навіть в 1850-і роки, коли для вуличного освітлення використовувалися газові ліхтарі, вночі було так само похмуро: таке освітлення давало світла менше, ніж сучасна лампочка на 2,5 Вт. До того ж самих ліхтарів було дуже небагато - сусідні лампи поділяли не менш 30 метрів темряви. Крім освітлення вулиць, деякі ліхтарі в Лондоні виконували й іншу функцію: вони служили своєрідними покажчиками, щоб не заблукати. Таким ненадійним чином практично половина міста була висвітлена аж до 1930-х років. Використання газових ламп в приміщеннях негативно впливало на здоров'я: працівники в конторах з таким освітленням скаржилися на головний біль і нудоту.

Темрява, що панувала в Лондоні, згустилася ще сильніше в 1815 році, коли почав вивергатися вулкан Тамбора на далекому острові Сумбава. Це було найбільше виверження за останні 10 тисяч років, еквівалентну вибуху 60 тисяч атомних бомб, таких як хиросимськая. Близько 150 мільйонів тонн частинок попелу піднялися в небо і за допомогою вітру кілька разів облетіли Землю, огорнувши всю планету. Небо над далекими від вулкана Лондоном і Парижем померкло, температура в світі знизилася на кілька градусів, так що Темза замерзла. Все це нагадувало Апокаліпсис і вплинуло на розвиток романтизму. Байрон (1788-1824) в 1816 році написав вірш Darkness ( «Пітьма», наводиться в перекладі І. С. Тургенєва):

Я бачив сон ... не все в ньому було сном.

Згасло сонце світле - і зірки

Поневірятися без мети, без променів

У просторі вічному; льодово земля