В чем суть открытия гальвани

В чём суть открытия Гальвани?

Пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь для публикации ответа на этот вопрос.

решение вопроса

Связанных вопросов не найдено

Обучайтесь и развивайтесь всесторонне вместе с нами, делитесь знаниями и накопленным опытом, расширяйте границы знаний и ваших умений.

• Все категории
• экономические 43,679
• гуманитарные 33,657
• юридические 17,917
• школьный раздел 612,713
• разное 16,911

Популярное на сайте:

Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах.

Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте.

Как быстро и эффективно исправить почерк? Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.

Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью.

• Обратная связь
• Правила сайта

Вольта проверяет открытие Гальвани и «закрывает» его

Появление «Трактата. » вызвало огромный интерес в самых разных странах. Уже в следующем году выходит его второе издание. Гальвани на короткое время становится знаменит. Многие крупные ученые занялись повторением его опытов и проверкой результатов. Среди них был и итальянский физик Алессандро Вольта, в юности заочный ученик аббата Нолле.

В это время (1792 г.) Вольта был уже известным физиком, профессором университета в Павии, членом Лондонского Королевского общества. К этому времени он изобрел новый чувствительный электроскоп, электрический конденсатор и ряд других приборов. Его научные интересы всю жизнь были в основном связаны с электричеством, и работа Гальвани произвела на него огромное впечатление.

В первые же 10 дней после получения «Трактата. » он ставит массу новых опытов, полностью подтверждает результаты Гальвани и задается целью внести меру в эту новую область науки, т. е. провести количественное изучение «животного электричества», измерить электрометрами его величину и величину заряда, необходимого для вызова сокращения мышцы, («Ведь никогда нельзя сделать ничего ценного, если не сводить явлений к градусам и измерениям, особенно в физике» — писал Вольта.).

В первых же опытах он обнаруживаем что препарат лягушки крайне чувствителен к электрическому разряду и сокращение возникает при столь слабых зарядах лейденской банки, которые не обнаруживаются самыми лучшими электрометрами.

Гальвани во всех своих опытах прикладывал один конец металлического проводника к нерву, а другой — к мышце. Это было связано с его идеей о том, что мышца — лейденская банка, которая разряжается через нерв.

Вольта разнообразит условия опытов, делает разные препараты, прикладывает проводник различными способами. Его интересует количественная сторона дела, поэтому он ищет такие условия, при которых минимальный заряд вызывает сокращение мышц. При этом он выясняет, что лучше всего сокращение возникает тогда, когда внешним проводником замыкаются два разных участка хорошо отпрепарованного нерва. Отсюда он делает вывод, что вовсе не мышца разряжается через провод и нерв, а, напротив, нерв, который более чувствителен к раздражению, возбуждается и что-то передает в мышцу.

Итак, вера Вольта в теоретические взгляды Гальвани уже сильно поколеблена. Если Гальвани мог ошибиться, считая именно мышцу источником «животного электричества», то он мог сделать и другие ошибки. И вот у Вольта возникает сомнение в самой основе работы Гальвани — в существовании «животного электричества».

Он ставит вопрос, почему между двумя близкими точками одного и того же нерва, которые во всем похожи, происходит разряд, когда их замыкают проводником? Это противоречит принципу причинности. А почему замыкающий проводник для успеха опыта должен состоять из двух разных металлов? Ведь роль этого проводника, согласно взглядам Гальвани, лишь в том, чтобы замкнуть цепь. Но для замыкания цепи достаточно одного вида металла.

Вольта начинает детально изучать этот вопрос. Он пробует сочетания разных пар металлов. Если эти металлы играют роль простого проводника, то их природа не должна иметь значения. Но если эти металлы почему-то сами являются источником электричества (вот новая революционная идея Вольта, которому удалось преодолеть авторитет Джильберта!), то сила источника может зависеть от сочетания металлов. И Вольта находит такую зависимость.

Действие двух различных веществ на препарат лягушки тем сильнее, чем дальше отстоят они друг от друга в следующем ряду: цинк, олово, свинец, железо, латунь, бронза, медь, платина, золото, серебро, ртуть, графит, уголь.

Из этого перечисления, приведенного в работе 1794 г., видно, как активно экспериментирует Вольта. У него все более крепнет уверенность, что источником электричества в опытах Гальвани была не мышца лягушки, а те два металла, которыми Гальвани к ней прикасался.

Но ведь Гальвани наблюдал сокращения мышц и при использовании всего одного металла! Вольта подробно изучает и этот случай и показывает, что два куска меди могут содержать разные примеси, что достаточно загрязнить один конец проволоки, чтобы она действовала как два разных металла, достаточно небольшой разницы температур на противоположных краях одного и того же куска металла, чтобы он играл роль раздражителя и т, д.

Наконец, Вольта делает окончательный вывод: контакт двух разных металлов является новым источником электричества, на которое реагирует «живой» электроскоп. Именно этим объясняются опыты Гальвани!

Этот вывод Вольта подкрепляет еще целым рядом разнообразных экспериментов. Например, Вольта берет проволочки из серебра и олова, одни концы этих проволочек соединяет между собой, а другими концами касается языка: одним металлом самого кончика, а другим чуть дальше.

Он обнаруживает, что если к кончику языка приложено серебро, то чувствуется щелочной вкус, а если олово — то кислый. Если бы источником электричества была сама мышца языка, то вкус не должен был бы меняться от изменения замыкающего металла,— рассуждает Вольта. Но если роль источника электричества играют два разнородных металла, тогда ясно, что, меняя их местами, мы меняем положение «плюса» и «минуса». В одних случаях электрический флюид входит в нервы кончика языка, а в другом — выходит из них. Это и вызывает разный вкус. Может быть работа всех органов чувств связана с электричеством? — спрашивает Вольта (и как мы теперь знаем, это именно так).

Вы помните, что в описываемую нами эпоху было модно ставить эффектные опыты. Такой опыт придумал Гальвани — «электрический нервный маятник»,— когда лапка лягушки, подвешенная на медном крючке, касалась серебряной шкатулки. (Все дело тут в меди и серебре! — сказал бы Вольта.) И Вольта тоже придумал эффектный опыт.

Четыре человека «. образуют друг с другом цепь, причем один прикасается пальцем к кончику языка соседа, другой таким же образом к поверхности глазного яблока своего другого соседа, а двое остальных держат мокрыми пальцами один за лапку, а другой за спину свежепрепарованную. лягушку.

Наконец, первый в ряду держит также в мокрой руке цинковую пластинку, а последний держит серебряную пластинку, и затем они приводят эти пластинки во взаимное соприкосновение.

В тот же момент на верхушке языка, к которой прикасается человек, держащий в руке цинк, появится ощущение кислого вкуса; в глазу? к которому прикасается палец соседа, появится ощущение вспышки света; и в то же время лапки лягушки, находящиеся в двух руках, начнут сильно сокращаться».

Все нервы, оказавшиеся на пути электрического флюида — нервы языка, нервы глаза, нервы лягушки,— являются просто очень чувствительными электрометрами, а металлы, от соприкосновения которых и возникает эффект, не простые проводники, а «двигатели» электричества.

«Таким образом, вместо того, чтобы говорить о животном электричестве, можно было бы с большим правом говорить о металлическом электричестве» (Вольта, 1794 г.). Ведь если люди в той цепи из четырех человек не будут держать серебро и цинк, а просто коснутся руками друг друга, то ничего не произойдет. По Гальвани, разряд «живой лейденской банки», которая находится в лягушке, должен произойти еще успешнее, ведь замыкающая цепь стала короче из нее убрали участок, ничего не прибавив; но эффекта нет. Значит, причина не в лягушке, а в металлах — в контакте серебра и цинка.

Уже из приведенных примеров ясно, что Вольта был прав. В знаменитом трактате Гальвани нет никаких доказательств существования «животного электричества».

Наблюдение, сделанное Гальвани 26 сентября 1786 г., в день рождения электробиологии, имело причиной чисто физическое явление, на основе которого Вольта изобрел источник постоянного тока: гальванический элемент, или вольтов столб.

Это изобретение приведет к интенсивному развитию учения об электричестве и электротехнике и сделает XIX век веком не только пара, но и электричества.

Несмотря на помощь друзей и последователей, поддержку таких крупных естествоиспытателей, как А. Гумбольдт, Гальвани проиграл спор с Вольта. Аргументы Вольта казались вполне убедительными. В 1797 г наступает окончательный крах: по политическим мотивам Гальвани выгнали из университета. Он лишился возможности работать и через год умер.

Однако на этот раз Вольта ошибся. Во всех трех описанных выше опытах Гальвани действительно имел дело с «животным электричеством», которое ему наконец-то удалось открыть.

После изобретения источника постоянного тока Вольта становится знаменит и всеми признан. В 1801 г, Наполеон приглашает его в Париж, где в Академии наук он демонстрирует свой знаменитый вольтов столб» Умер Вольта в 1827 г, в возрасте 82 лет, овеянный славой.

Беркинблит М. Б., Глаголева Е. Г. «Электричество в живых организмах»

История реле: гальванизм

В прошлый раз мы пропустили описание нескольких десятилетий истории электрического телеграфа. Демонстрации его работы были захватывающими, он был многообещающей диковинкой, но ему ещё предстояло доказать свою пригодность как практического инструмента. Но к 1830-м электрики всё-таки сделали несколько критически важных открытий, сделавших известную нам версию электрического телеграфа возможным. Всё началось с лягушки.

Животное электричество

В ноябре 1780 года Луиджи Гальвани, врач и анатом из Болонского университета препарировал лягушку своим скальпелем с ручкой из слоновой кости. Недалеко от него его помощник игрался с электрической машиной (с тем, что мы бы назвали электростатическим генератором). Внезапно лапа лягушки дёрнулась. Гальвани поразился – неужто он задел нерв? Он проделал несколько экспериментов и выяснил, что конвульсии происходили только тогда, когда электрическая машина искрилась, в то время, как его палец касался металлического лезвия скальпеля, дотрагивавшегося в этот момент до лягушки.

Все статьи цикла:

• История реле

• Метод «быстрой передачи сведений», или Зарождение реле
• Дальнописец
• Гальванизм
• Предприниматели
• А вот, наконец, и реле
• Говорящий телеграф
• Просто соединить
• Забытое поколение релейных компьютеров
• Электронная эра

• Пробираясь на ощупь в темноте
• Из горнила войны
• Многократное переизобретение

• Опорная сеть
• Распад, ч.1
• Распад, ч.2
• Открывая интерактивность
• Расширяя интерактивность
• ARPANET — зарождение
• ARPANET — пакет
• ARPANET — подсеть
• Компьютер как устройство связи
• Межсетевое взаимодействие

• Коэффициент нагрузки
• Засев пустоши
• Статисты
• Анархисты

• Экспоненциальный рост
• Появление частных и публичных компаний
• Опорная магистраль интернета

Натурфилософы к тому времени уже знали о том, что животные могут производить электричество. Электрические скаты [научное название отряда лат. Torpediniformes происходит от слова torpere — «быть в оцепенении» — прим. перев.] и их возможность лишать чувствительности рыб и человека были известны с древних времён и описаны ещё Аристотелем. Но источник их энергии в течение тысячелетий был неизвестен. К XVIII веку некоторые электрики начали подозревать, что их воздействие было электрическим, когда они увидели тот же самый эффект оцепенения, оказываемый лейденской банкой. Серия экспериментов, проведённых в 1770-х годах, убедительно доказала, что скат бил живых существ электротоком.

Но эксперименты Гальвани привели к более основательным выводам: вся животная жизнь в каком-то смысле основана на электричестве. «Электричество было величайшей жизненной силой, благодаря которой определения понимания и веления воли передавались от органов мозга к покорным членам тела». Эта связь, установленная открытиями Гальвани, покорила всю Европу, и самым известным из результатов этого увлечения стал роман «Франкенштейн, или Современный Прометей» Мэри Шелли.

Но для наших целей наиболее важно то, что Гальвани открыл шесть лет спустя. Племянник Гальвани развешивал лягушек на металлических крюках, свисавших с балкона снаружи лаборатории его дяди, и обнаружил кое-что странное. Когда крюки прикасались к перилам, у лягушек начинались постоянные конвульсии, точно так же, как от стимуляции электрическими искрами. Старший Гальвани сначала отмёл эту аномалию, но затем обнаружил, что одновременным прикосновением в лягушкам различных металлов, к примеру, железа, меди или латуни, можно добиться ещё большего эффекта. Этот постоянный электрический поток, чья причина была пока ещё неясна, назвали гальванизмом.

Экспериментальный аппарат Гальвани

Гальвани считал, что обнаружил «животное электричество» – что металл соединял два отдельных резервуара электрической жидкости в мускулах и нервах, позволял ей течь и приводил к активности нервов. Его земляк Алессандро Вольта думал иначе. Вольта, профессор физики в Павийском университете недалеко от Милана, считал, что причиной течения электричества был металл, а не животное, и вознамерился доказать это.

Но пока что единственным инструментом, способным обнаружить это «слабое электричество» от контакта с металлом, были лягушки и человеческий язык. Чтобы доказать свою мысль, Вольту требовался датчик неживотного происхождения. Он обратился к недавно изобретённому Уильямом Николсоном, английским натурфилософом, «удвоителю». Поворачивая изолированные латунные диски, расположенные рядом, удвоитель мог превращать небольшой изначальный заряд в большой. Используя удвоитель, Вольта смог нарастить слабое электричество от металлического контакта до такого состояния, которое он смог обнаружить обычным электрометром, и опроверг гипотезу Гальвани. Что более интересно, он обнаружил, что после достаточного количества поворотов и сам удвоитель начинал генерировать поддающееся обнаружению количество электричества, даже без необходимости в начальном заряде.

Вскоре Вольта уже экспериментировал со стопками спаренных дисков из разных металлов. Его вдохновила другая работа Николсона, в которой описывалось препарирование электрического органа ската. Николсон нашёл в этом органе массу из столбиков, каждый из которых состоял из стопки небольших круговых слоёв. Николсон считал, что можно построить машину, симулирующую работу этого органа, возможно, при помощи слюдяных плёнок. Вольта согласился с принципом действия, но не с материалами. К 1799 году он остановился на стопках из цинковых дисков, спаренных с медными, и кусочках пропитанных морской водой кожи или картона, проложенных между дисками каждой пары. Это устройство могло генерировать значительный и постоянный электрический ток. Второй вариант схемы, названный им «короной из чаш», состоял из чашек с кислотой или солёной водой, соединённых пластинами, состоящими из двух разных металлов, спаянных вместе.

После того, как Вольта объявил о своём открытии в Королевском обществе в Лондоне в марте 1800 года, оно распространилось по Европе со скоростью пожара. Уже к маю устройство Вольта привело к важному открытию – разложению воды при помощи электричества – которое сделал не кто иной, как Николсон, работавший с хирургом Энтони Карлайлом. По-английски его стали называть «батареей», термином, уже вовсю использовавшимся для описания комбинации лейденских банок.

К этому времени Гальвани уже скончался. В 1797 году Наполеон реорганизовал северо-восточную Италию в Цизальпинскую республику, дочернее государство-сателлит Первой Французской республики. Вольта принял новый порядок вещей, получил Орден Почётного легиона, сделался графом и сенатором. Гальвани, отказавшись присягнуть на верность республиканскому правительству, был изгнан со своего поста в университете и умер в нищете годом позже. Но изучение гальванизма процветало и расширялось – с помощью батареи Вольта.

Электромагнетизм

Батарея позволила впервые тщательно изучить электричество в движении. Лейденские банки или другие статические устройства выдавали один мгновенный разряд. Но теперь исследователь мог настроить батарею, соединить её с любым экспериментальным устройством и спокойно изучать эффекты динамического электричества.

Вскоре исследователи применили новое устройство к исследованию связи электричества и магнетизма. С древних времён некоторые подозревали наличие глубокой связи между этими «оккультными» притягивающими силами, но между ними были и загадочные различия. К примеру, наэлектризованный янтарь притягивал любой лёгкий объект, а магнетит – только железо.

В XVII веке появились новые свидетельства, когда философы заметили отчёты о том, как молния намагнитила железные объекты (вроде крестов на колокольнях церквей) и обратила корабельные компасы. Бен Франклин показал, что лейденские банки могли намагнитить или обратить полярность магнита – и это было неудивительно, поскольку к тому моменту он и другие исследователи показали, что молния по своей натуре была электрической. Но доказательства не были однозначными. Какова же была реальная связь электричества и магнетизма? К концу XVIII века мнения разделялись. Некоторые считали, что видимая схожесть случайна, другие были уверены, что оба явления объясняла одна первопричина.

После открытий Гальвани и Вольты фиолософы начали изучать возможные взаимодействия гальванизма и магнита. Самые важные результаты появились в 1820 году, когда Ханс Кристиан Эрстед, профессор физики в Копенгагенском университете, во время лекции заметил, что гальванический ток отклоняет намагниченную стрелку. После последующих экспериментов он опубликовал свои открытия – ток, текущий с севера на юг над иголкой, отталкивает её конец к западу; текущий под ней – к востоку.

Когда Андре-Мари Ампер прочёл об этом открытии в Париже, он немедленно начал углубляться в этот вопрос. Ампер был профессором математики в Политехнической школе Парижа. Эта высшая школа инженеров, как и оптический телеграф, стала продуктом Французской революции, и должна была выпускать военных инженерах, с лёгкостью ориентировавшихся в передовой математике и физике. Эрстед увидел эффект явления, а Ампер искал его первопричину, применяя значительные навыки в математике и экспериментальной физике. Ему удалось устранить влияние магнитного поля Земли на эксперимент, склеив вместе две разнонаправленные намагниченные иголки. Он обнаружил, что такая двойная игла образует идеально прямой угол с проводом. Заинтересовавшись этим, он выдвинул теорию, что магнетизм вызывается крохотными замкнутыми электротоками, текущими под прямым углом к оси магнита, направленной с севера на юг.

За последовавшие десять лет такая модель прекрасно себя показала – другие учёные начали экспериментировать со спиральными катушками провода для симуляции этих круговых токов. Первым был его коллега Франсуа Араго, показавший, что при помощи такой катушки можно намагнитить иголку.

Через несколько лет Уильям Стёрджен улучшил результат Араго. Он пытался добиться ярких и наглядных проявлений электромагнитных сил при помощи небольшой батареи, чтобы ему легче было демонстрировать электромагнитные явления студентам и заинтересованной публике. Тогда даже для небольших магнитных эффектов, видимых только наблюдателям, стоящим неподалёку, требовалось получить огромное количество гальванической энергии при помощи огромных, дорогих и сложных в обслуживании батарей.

Стёрджен обнаружил, что если обернуть провод вокруг покрытого лаком железного стержня, и присоединить его к небольшой батарее, можно сделать мощный электромагнит, сохранявший магнитные свойства, пока по проводу тёк электрический ток. Магнит становился ещё сильнее, если согнуть стержень в виде подковы – тогда он мог поднять груз весом до 4 кг.

Джозеф Генри, учитель в Академии Олбани, штат Нью-Йорк, отслеживал работы европейских физиков по электричеству и магнетизму благодаря журналам, таким, как «Анналы философии», где Стёрджен опубликовал описание своего электромагнита.

Генри тоже пытался построить улучшенное экспериментальное оборудование для демонстраций в педагогических целях, но он считал, что может превзойти Стёрджена, доведя до совершенства модель замкнутых токов Ампера. Генри создал гибрид электромагнита Стёрджена и «умножителя» Джулиана Швайгера, использовавшего плотно намотанный провод в шёлковой изоляции для значительного усиления эффекта эксперимента Эрстеда.

Умножитель Швайгера, позже названный гальванометром

Использование изолированного шёлком провода позволило Генри плотно намотать провод вокруг железного сердечника, не рискуя получить замыкания, и лучше приблизиться к модели замкнутых токов Ампера, чем это удавалось плохо намотанной спирали Стёрджена. После такого усовершенствования он обнаружил, что может поднимать сотни, а потом и тысячи килограмм при помощи обычной батареи.

Возможность электричества генерировать магнетизм и притягивать металл – о чём давно подозревали, потом это доказал Эрстед и довели до совершенства его последователи – окажется чрезвычайно важным для последующих создателей электрического телеграфа.

Теория контуров

В этот период было уже не так сложно представить себе телеграф нового типа, использующий гальваническую батарею в качестве источника энергии и электромагнитный эффект в качестве детектора. Сам Ампер указывал на это ещё в 1820-м.

К 1824 году Питер Барлоу, прославленный профессор математики в Королевской военной академии близ Лондона решил изучить, может ли описанный Ампером телеграф работать на больших расстояниях. К своему разочарованию он обнаружил, что сила электромагнитного эффекта резко падала даже на таком небольшом расстоянии, как 60 метров, из-за чего он убедился, что электромагнитный телеграф не имеет практического применения. Благодаря репутации Барлоу этого было достаточно, чтобы остановить эксперименты с телеграфом в Англии более, чем на десятилетие.

Почему же некоторые эксперименты с электрическим телеграфом проваливались так сильно, как у Барлоу, а другие (как у Фрэнсиса Рональда) успешно работали с проводами длиною в километры? Учёным требовалась интеллектуальная платформа, модель для понимания электричества в движении, что позволило бы определить, какое устройство будет работать, а какое – нет.

И тут снова вступает Джозеф Генри. Экспериментируя в конце 1820-х с электромагнитами, он обнаружил, что в какой-то момент потеря силы тока из-за длины провода превосходила все попытки добавления новых витков вокруг сердечника. Это само по себе подтвердило выводы Барлоу.

Джозеф Генри

Но его эксперименты пошли дальше. Сначала он обнаружил, что разделяя длинный провод на несколько проводов, каждый из которых обмотан вокруг железного сердечника, а затем отдельно соединён с батареей – то, мы назвали бы параллельными контурами – он мог обойти ограничения и создавать чрезвычайно мощные электромагниты. Затем он вернулся к своему магниту с одним проводом и попробовал соединить его с другой батареей. Вместо одной ячейки из двух больших металлических пластин, погружённых в кислоту, он использовал деревянное корыто с 25 маленькими ячейками, соединёнными друг с другом последовательно. К своему удивлению он обнаружил, что такой вариант поднимал даже больший вес, будучи подсоединённым к проводу длиной в 300 м, чем магнит, непосредственно соединённый с батареей!

Интуитивно он догадался, что тут играли роль два разных свойства электричества, количество и интенсивность. Количественная батарея с одной большой ячейкой и количественным магнитом, обёрнутым несколькими проводами, выдавала большую механическую силу. Интенсивная батарея со множеством мелких ячеек вместе с интенсивным магнитом со спиралью из одного провода наоборот, прекрасно передавала электромагнитный эффект на большие расстояния. Генри прекрасно осознавал практические последствия его работы, отметив в своей работе, что она «напрямую применима к прожекту мистера Барлоу по созданию электромагнитного телеграфа».

На месте Генри было бы не очень вежливо просто заявить, что он опроверг Барлоу, но показал он именно это – он провёл демонстрацию в Академии Олбани, где сумел позвонить в звонок, передав электричество с интенсивной батареи по проводу длиной в два с половиной километра. Его модель объясняла также, почему телеграф Рональда работал на длинных дистанциях – его фрикционный электростатический генератор был по своей сути устройством высокой мощности.

И хотя он не узнал этого, пока не поехал в заграничный тур в 1837 году, интуитивная модель Генри уже была тщательно описана математически Георгом Омом, урождённым баварцем, в то время преподававшим физику и математику в Пруссии.

Ом, совместив тщательные эксперименты с математическим воображением, тщательно исследовал мощность различных контуров, измеряя её умножителем Швайгера (к тому времени его уже обычно называли гальванометром). Он заключил, что сила тока (Ströme – количество, как его называл Генри) в контуре зависит от его напряжения (Spannung – интенсивности в терминах Генри), делённого на его «уменьшенную длину» (то есть, приведённого к стандартному проводу).

Модель контура Ома была гораздо сложнее модели Генри, и была опубликована за 4 года до него, в 1827. Эта публикация, по сути, должна была сделать публикацию Генри бесполезной. Но работу Ома очень плохо приняли в Пруссии, поэтому широкую известность в научном мире она не получила до 1840-х. Более того, в отличие от Ома, Генри представлял свои находки в качестве решения проблемы длинных дистанций для телеграфа. Тогда не было очевидным, что это решение притаилось и в математике Ома. Поэтому анализ количества и интенсивности от Генри оказал решающий эффект на развитие телеграфа.

Последняя миля

Батарея и новый вид порождённого ею гальванического электричества преобразил работы над телеграфом. Это был новый источник электричества, более надёжный и простой, чем электростатические машины, и его можно было использовать на практике. Также она сильно облегчила эксперименты с электричеством, что позволило открыть электромагнетизм и лучше понять контуры.

Ранние телеграфные детекторы зависели от химических эффектов электричества или от его относительно слабой силы притяжения – поднять оно могло разве что кусочек бумаги. Электромагнит превратил электрическую энергию в грубую механическую силу, открыв большую гибкость при разработке телеграфного оборудования. Теории тока Генри и Ома говорили о том, с каким оборудованием стоит ждать успеха, и с каким – нет.

Для постройки электромагнитного телеграфа появились все ключевые идеи. Оставалось дождаться людей, обладающих волей и ресурсами для того, чтобы собрать всё это и преобразовать в полезную систему.

• John J. Fahie, A History of Electric Telegraphy to the Year 1837 (1974 [1884])
• Bruce J. Hunt, Pursuing Power and Light: Technology and Physics from James Watt to Albert Einstein (2010)
• Guilliano Pancaldi, Volta: Science and Culture in the Age of Enlightenment (2003)

• гальванизм
• электричество
• электромагнетизм
• история

В чем суть открытия гальвани

Бог проявил щедрость,
когда подарил миру такого человека.

Светлане Плачковой посвящается

Издание посвящается жене, другу и соратнику, автору идеи, инициатору и организатору написания этих книг Светлане Григорьевне Плачковой, что явилось её последним вкладом в свою любимую отрасль – энергетику.

• Книга 1. От огня и воды к электричеству
• Книга 2. Познание и опыт — путь к современной энергетике
• Книга 3. Развитие теплоэнергетики и гидроэнергетики
• Книга 4. Развитие атомной энергетики и объединенных энергосистем
• Книга 5. Электроэнергетика и охрана окружающей среды. Функционирование энергетики в современном мире

Книга 2. Познание и опыт — путь к современной энергетике

• Книга 2. Познание и опыт — путь к соврем
• ЧАСТЬ 3. Развитие учения об электричеств
• Раздел 6. Изучение электрического тока.

6.1. Открытие гальванического тока

Казалось бы, XVII век очень немного внес в развитие познания электрических и магнитных явлений, но именно тогда был заложен фундамент и дан мощный импульс исследованиям этих явлений в последующих столетиях. Во время опытов с электрической машиной, проводимых учеными XVIII века, замечали переход электричества с натираемого стеклянного круга на кондуктор. Много раз пробовали разряжать «лейденскую банку» через длинную цепь взявшихся за руки людей, но никто не высказал ясной мысли о возможности длительного течения электричества по проводникам. Открытию электрического тока предшествовали опыты итальянского анатома Луиджи Гальвани. Работая в лаборатории, где проводились опыты с электричеством, Гальвани наблюдал явление, которое было известно многим еще до него. Оно заключалось в том, что если через нерв лягушачьей ножки, соединённой проволочкой с землей, разряжать кондуктор электрической машины, то наблюдались судорожные сокращения её мышц. Но однажды Гальвани заметил, что лапка пришла в движение, когда с ее нервом соприкасался только стальной скальпель. Удивительнее всего было то, что между электрической машиной и скальпелем не было никакого контакта. Это поразительное открытие заставило Гальвани поставить ряд опытов для обнаружения причины наблюдаемого явления. В один из осенних дней 1780 года Гальвани провел эксперимент с целью выяснить, вызывает ли такие же движения в лапке электричество молнии. Для этого Гальвани подвесил на латунных крючках несколько лягушачьих лапок в окне, закрытом железной решеткой. И он обнаружил в противоположность своим ожиданиям, что сокращения лапок происходят в любое время, вне всякой зависимости от состояния погоды. Присутствие рядом электрической машины или другого источника электричества оказалось ненужным. Гальвани установил далее, что вместо железа и латуни можно использовать любые два разнородных металла, причем комбинация меди и цинка вызывала явление в наиболее отчетливом виде. Стекло, резина, смола, камень и сухое дерево вообще не давали никакого эффекта. К сожалению, Гальвани пришел к заключению, что в тканях тела лягушки заключается «животное электричество». Поэтому при соединении проводниками (медь, железо) нерва с мускулами происходит разряд. В результате его современникам понятие «животного электричества» стало казаться гораздо более реальным, чем электричество какого-либо другого происхождения. Обнаружение электрического тока все еще оставалось тайной. Где же появляется ток: только в тканях тела лягушки, только в разнородных металлах или же в комбинации металлов и тканей? Луиджи Гальвани (1737–1798) – итальянский врач, анатом и физиолог, один из основателей электрофизиологии. Образование получил в Болонском университете, там же преподавал медицину. Алессандро Вольта (1745–1827) – итальянский физик и физиолог, один из основоположников учения об электричестве. Установил связь между количеством электричества, емкостью и напряжением, изобрел первый химический источник тока на медно-цинковой паре («вольтов столб», или «батарея Вольта»). В апреле 1800 г. в Париже Вольта был принят Первым консулом Франции – Наполеоном. Наполеон интересовался науками, справедливо полагая, что сила государства в новом веке немыслима без процветания просвещения. Продемонстрировав восхищенному Наполеону свои опыты, Вольта стал рыцарем Почетного легиона, получил звание сенатора и графа.

Вольта прожил долгую и счастливую жизнь. К сожалению, почти все его личные вещи, приборы, а также 11 громадных папок его трудов сгорели во время пожара. Но Вольта вечен в вольте – единице электрического напряжения. Рис. 6.1. «Вольтов столб» К счастью, история распорядилась так, что результаты опытов Гальвани, изложенные им в его знаменитом «Трактате об электрических силах при мышечном движении», увидевшем свет в 1791 году, попались на глаза итальянскому ученому Алессандро Вольта. Потрясенный Вольта перечитывает трактат и находит в нем то, что ускользнуло от внимания самого автора, – упоминание о том, что эффект содрогания лапок наблюдался лишь тогда, когда лапок касались двумя различными металлами. Вольта решает поставить видоизмененный опыт, но не на лягушке, а на самом себе. «Признаюсь, – писал он, – я с неверием и очень малой надеждой на успех приступил к первым опытам: такими невероятными казались они мне, такими далекими от всего, что нам доселе известно было об электричестве. Ныне я обратился к опытам, сам был очевидцем, сам производил чудное действие и от неверия перешел, может быть, к фанатизму!» Теперь Вольту можно было увидеть за странным занятием: он брал две монеты – обязательно из разных металлов – и. клал их себе в рот – одну на язык, другую – под язык. Если после этого монеты или кружочки Вольта соединял проволочкой, он чувствовал кисловатый вкус, тот самый вкус, но гораздо слабее, что мы можем чувствовать, лизнув одновременно два контакта батарейки. Из опытов, проведенных раньше с электрофором, Вольта знал, что такой вкус вызывается электричеством. Вольта предположил, что причиной явления, наблюдавшегося Гальвани, служило присутствие двух разных металлов. Руководствуясь этой мыслью, он поставил много опытов и, наконец, сделал важное открытие, о чем сообщил в 1800 году Лондонскому королевскому обществу. Вольта писал, что он нашел новый источник электричества, действующий подобно батарее слабо заряженных «лейденских банок». Однако в отличие от гальванической батареи его прибор заряжается сам собой и разряжается непрерывно. При этом он дал и описание своего прибора. А. Вольта демонстрирует действие построенной им гальванической батареи Первому консулу Франции, будущему императору Наполеону Бонапарту (по рисунку Бертини) 15 июня 1802 г. во Франции, в то время одной из самых передовых в научном отношении стран, учреждается государственная премия в виде золотой медали и солидной денежной суммы «тому, кто своими открытиями, подобно Вольте и Франклину, продвинет вперед науку об электричестве и магнетизме». Отдавший это распоряжение Первый консул, будущий император Наполеон I, заканчивает свое указание пророческими словами: «Моя цель состоит в поощрении, в привлечении внимания физиков к этому отделу физики, представляющему, как мне чувствуется, путь к великим открытиям». Первым этой награды был удостоен в 1806 г. Гемфри Дэви. Кстати, французская премия была вручена англичанину именно в тот момент, когда эти страны находились в состоянии войны. Однако никакого возмущения общественности не последовало. Со стороны Наполеона I это действительно был поступок, достойный подражания. Рис. 6.2. Гальваническая батарея Вольта Вольта устроил свой прибор так. Он поставил друг на друга несколько дюжин попарно собранных цинковых и медных кружков, разделенных бумагой, смоченной соленой водой. Когда экспериментатор прикасался одной рукой к нижнему медному, а другой рукой – к верхнему цинковому кружкам, то испытывал сильный электрический удар. При этом прибор не разряжался, и, сколько бы раз он не касался кружков, удар повторялся, т.е. заряд электричества возникал непрерывно. Таким образом, Вольта получил первый довольно мощный источник электричества – знаменитый «вольтов столб», составивший целую эпоху в истории физики (рис. 6.1). Так было открыто новое явление – непрерывное движение электричества в проводнике, или электрический ток. Создание первого источника электрического тока сыграло громадную роль в развитии науки об электричестве и магнетизме. Современник Вольта французский ученый Араго считал вольтов столб «самым замечательным прибором, когда-либо изобретенным людьми, не исключая телескопа и паровой машины». Сразу вслед за этим Вольта сделал еще одно великое изобретение: он изобрел гальваническую батарею, пышно названную «короной сосудов» и состоявшую из многих последовательно соединенных цинковых и медных пластин, опущенных попарно в сосуды с разбавленной кислотой, – уже довольно солидный источник электрической энергии (рис. 6.2). Можно считать, что с того дня источники постоянного электрического тока вольтов столб и гальваническая батарея – стали известны многим физикам и нашли широкое применение в последующих исследованиях. Прибор Вольта побудил ученых к работе над изобретением подобных источников тока. В частности, гальванический элемент был устроен английским химиком Джоном Даниэлем (1790–1845). В элементе Даниэля цилиндрически изогнутая медная пластинка погружена в раствор медного купороса. Цинковая пластинка находится в пористом глиняном сосуде, наполненном разбавленной серной кислотой. По проводнику, соединяющему медную пластинку с цинковой, течет электрический ток. В 1839 году немецкий физик Роберт Бунзен (1811–1899) заменил медную пластинку угольным цилиндриком, погруженным в азотную кислоту. Наконец, парижский химик Лекланше создал очень дешевый и удобный элемент, нашедший широкое применение. В его элементе также есть цилиндрически изогнутая цинковая пластинка и угольный цилиндрик, но они оба погружены в раствор нашатыря.

• Введение
• ЧАСТЬ 1. Искусство познавать окружающий мир
• ЧАСТЬ 2. Развитие учения о теплоте, термодинамику, теплопередачу и тепловые машины
  • Раздел 1. Теплота
    • 1.1. Агрегатные состояния тел
    • 1.2. Природа теплоты. Принцип эквивалентности. Закон сохранения энергии
    • 1.3. Энергия. Виды энергии и их особенности
    • 1.4. Теплоемкость
    • 2.1. Предмет и метод термодинамики
    • 2.2. Основные понятия и определения
    • 2.3. Первый закон термодинамики
    • 2.4. Второй закон термодинамики
    • 2.5. Понятие эксергии
    • 2.6. Третий закон термодинамики (тепловой закон Нернста)
    • 2.7. Энтропия и беспорядок (cтатистический характер второго закона термодинамики)
    • 2.8. Философско-методологические основы второго закона термодинамики
    • 2.9. Термодинамика на рубеже XXI века. Состояние и перспективы
    • 3.1. Способы переноса теплоты
    • 3.2. Классификация способов переноса теплоты
    • 3.3. Некоторые основные направления развития теории и практики теплопередачи на современном этапе
    • 4.1. Паровые двигатели (паровые машины; паровые турбины)
      • 4.1.1. Паровые машины
      • 4.1.2. Паровые турбины
      • Раздел 5. Первые наблюдения и экспериментальные исследования электричества и магнетизма. Открытие основных свойств и законов электричества
        • 5.1. Первые сведения об электричестве трения и магнетизме
        • 5.2. Электропроводность. Проводники и изоляторы
        • 5.3. Два рода электрических зарядов. Закон Кулона
        • 5.4. Электрическое поле и его характеристики
        • 5.5. Электрическая емкость. Конденсатор
        • 5.6. Электрическая машина трения. Индукционная машина
        • 5.7. Опыты с электрическим разрядом. Изучение атмосферного электричества
        • 6.1. Открытие гальванического тока
        • 6.2. Исследование электрической цепи. Законы Ома и Кирхгофа
        • 6.3. Электромагнетизм. Электромагнитная индукция
        • 7.1. Оборачиваемость электрической и тепловой энергии. Закон Джоуля-Ленца
        • 7.2. Открытие вольтовой дуги. Дуговые электрические лампы
        • 7.3. Лампы накаливания
        • 7.4. Термоэлектрический ток
        • 7.5. Зарождение основ электродинамики
        • 8.1. Первые электрические машины
        • 8.2. Создание центральных электростанций
        • 9.1. Первые электродвигатели
        • 9.2. Использование электрической тяги
        • 9.3. Электродвигатели переменного тока
        • 10.1. Электролиз, гальваностегия, гальванопластика
        • 10.2. Другие направления применения химического действия тока
        • 10.3. Техническое применение теплового действия тока
        • 11.1. Первые опыты по передаче электричества на расстояние
        • 11.2. Первые системы передачи электроэнергии постоянным током
        • 11.3. Передача электроэнергии переменным током
        • 11.4. Трансформация электроэнергии
        • 11.5. Усовершенствование конструкции линий электропередачи
        • 12.1. Первые шаги по объединению
        • 12.2. Основные способы соединения сетей
        • 12.3. Реализация объединения электрических сетей в первой трети ХХ века
        • 12.4. Преимущества соединения сетей
        • 12.5. Основные технические проблемы соединения сетей
        • 15.1. От первых электростанций и линий электропередачи к объединенной энергетической системы Украины
        • 15.2. Создание и становление Киевской энергосистемы
        • 15.3. Становление энергетики Западной Украины
        • Раздел 16. От открытия радиоактивности до цепной реакции деления урана
          • 16.1. На сцену выходит уран. Радиоактивность
          • 16.2. Энергия атома
          • 16.3. Радиоактивные элементы в периодической системе
          • 16.4. Первые ядерные реакции. Открытие нейтрона
          • 16.5. Искусственная радиоактивность
          • 16.6. Нейтрон вступает в действие. Деление урана. Плутоний
          • 16.7. Цепная ядерная реакция деления урана
          Похожие публикации:

          1. Autocad 2017 системные требования
          2. Как загрузить шаблон в проект ревит
          3. Модуль деформации i го слоя грунта по ветви первичного нагружения
          4. Сумма длин в автокаде