|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
NAJWAŻNIEJSZE ODKRYCIA NAUKOWE
Podstawowe prawa elektrostatyki. Historia i istota odkryć naukowych
Katalog / Najważniejsze odkrycia naukowe Zjawiska elektryczne stopniowo traciły swój pierwotny charakter izolowanych, zabawnych zjawisk przyrody i stopniowo tworzyły rodzaj jedności, którą dotychczasowe teorie starały się objąć kilkoma podstawowymi zasadami. Nadszedł czas, aby przejść od badań jakościowych do ilościowych. Ten kierunek badań jest wyraźnie wyrażony w pracy z 1859 r. petersburskiego akademika F. Epinus (1724–1802). Aepinus kładzie następujące zasady u podstaw swoich matematycznych rozważań: każde ciało w swoim naturalnym stanie ma bardzo określoną ilość elektryczności. Cząsteczki płynu elektrycznego są wzajemnie odpychane i przyciągane do zwykłej materii. Efekty elektryczne pojawiają się, gdy ilość płynu elektrycznego w ciele jest większa lub mniejsza niż powinna być w stanie naturalnym. Aepinus przyjmuje założenie: „...Nadal nie odważę się określić tych funkcjonalnych zależności. Gdyby jednak trzeba było dokonać wyboru między różnymi funkcjami, to chętnie bym argumentował, że wielkości te zmieniają się odwrotnie z kwadratami odległości Można to przyjąć z pewną dozą prawdopodobieństwa , ponieważ na korzyść takiej zależności najwyraźniej przemawia analogia z innymi zjawiskami naturalnymi. Po Aepinusie pojawił się Henry Cavendish (1731-1810), który w swojej pracy z 1771 r. akceptuje hipotezy Aepinusa z jedną zmianą: zakłada się, że przyciąganie dwóch ładunków elektrycznych jest odwrotnie proporcjonalne do pewnego stopnia odległości, jeszcze nie sprecyzowanej. Cavendish, posługując się rozumowaniem matematycznym, dochodzi do wniosku, że jeśli siła oddziaływania ładunków elektrycznych jest zgodna z prawem odwrotnego kwadratu, to „prawie cały” ładunek elektryczny jest skoncentrowany na samej powierzchni przewodnika. W ten sposób zarysowuje się pośredni sposób ustanowienia prawa wzajemnego oddziaływania ładunków. Główną trudnością w ustaleniu „prawa siły elektrycznej” było znalezienie sytuacji doświadczalnej, w której siły ponderomotoryczne pokrywałyby się z siłami działającymi między ładunkami elementarnymi. Być może właściwe podejście do tego problemu znalazł przede wszystkim angielski przyrodnik J. Robison (1739–1805). Metoda eksperymentalna zastosowana przez Robisona opierała się na założeniu, że oddziaływujące ładunki można uznać za ładunki punktowe, gdy wymiary sfer, na których są zlokalizowane, są znacznie mniejsze niż odległość między środkami sfer. Instalacja, za pomocą której Anglik dokonywał pomiarów, została opisana w jego fundamentalnym dziele „System filozofii mechanicznej”. Praca została opublikowana po jego śmierci, w 1822 roku. Biorąc pod uwagę błędy pomiarowe, Robison stwierdził: „Działanie między sferami jest dokładnie proporcjonalne do odwrotnego kwadratu odległości między ich środkami”. Jednak podstawowe prawo elektrostatyki nie nosi nazwy Robisona. Faktem jest, że naukowiec poinformował o wynikach uzyskanych dopiero w 1801 roku, a szczegółowo opisał jeszcze później. W tym czasie prace francuskiego naukowca Wisiorek. Charles Augustin Coulomb (1736-1806) urodził się w Angouleme w południowo-zachodniej Francji. Po urodzeniu Karola rodzina przeniosła się do Paryża. Początkowo chłopiec uczęszczał do Kolegium Czterech Narodów, znanego również jako Kolegium Mazarin. Wkrótce jego ojciec zbankrutował i zostawił rodzinę w Montpellier na południu Francji. Konflikt między matką a synem doprowadził do tego, że Karol opuścił stolicę i przeniósł się do ojca. W lutym 1757 roku na spotkaniu Królewskiego Towarzystwa Naukowego w Montpellier młody miłośnik matematyki przeczytał swoją pierwszą pracę naukową „Geometric Essay on Mean Proportional Curves”. Następnie Coulomb brał czynny udział w pracach towarzystwa i przedstawił pięć kolejnych wspomnień - dwa z matematyki i trzy z astronomii. W lutym 1760 Karol wstąpił do Szkoły Inżynierów Wojskowych w Mézières. W listopadzie następnego roku Karol ukończył szkołę i został przydzielony do głównego portu na zachodnim wybrzeżu Francji, Brestu. Potem przyjechał na Martynikę. W ciągu ośmiu lat spędzonych tam kilka razy ciężko chorował, ale za każdym razem wracał do swoich obowiązków służbowych. Te choroby nie pozostały niezauważone. Po powrocie do Francji Coulomb nie mógł już być uważany za całkowicie zdrową osobę. Pomimo tych wszystkich trudności Coulomb bardzo dobrze wywiązywał się ze swoich obowiązków. Jego sukces w budowie fortu na Mont Garnier został naznaczony awansem: w marcu 1770 roku otrzymał stopień kapitana - jak na tamte czasy można było to uznać za bardzo szybki awans. Wkrótce Coulomb ponownie poważnie zachorował iw końcu złożył raport z prośbą o przeniesienie do Francji. Po powrocie do ojczyzny Coulomb został przydzielony do Bushen. Tutaj kończy badania rozpoczęte podczas służby w Indiach Zachodnich. Wiele pomysłów sformułowanych przez niego w jego pierwszej pracy naukowej jest nadal uważanych za fundamentalne przez specjalistów od wytrzymałości materiałów. W 1774 Coulomb został przeniesiony do dużego portu Cherbourg, gdzie służył do 1777 roku. Tam Coulomb był zaangażowany w naprawę wielu fortyfikacji. Ta praca pozostawiła dużo czasu na wypoczynek, a młody naukowiec kontynuował swoje badania naukowe. Głównym tematem, którym wówczas interesował się Coulomb, było opracowanie optymalnej metody wytwarzania igieł magnetycznych do dokładnych pomiarów pola magnetycznego Ziemi. Temat ten został podany w konkursie ogłoszonym przez Paryską Akademię Nauk. Od razu ogłoszono dwóch zwycięzców konkursu z 1777 r. - szwedzki naukowiec van Schwinden, który już przedstawił pracę na konkurs, oraz Coulomb. Jednak dla historii nauki to nie rozdział pamiętnika Coulomba poświęcony igłom magnetycznym jest najbardziej interesujący, ale kolejny rozdział, w którym analizowane są właściwości mechaniczne nici, na których zawieszone są strzały. Naukowiec przeprowadził szereg eksperymentów i ustalił ogólny porządek zależności momentu skręcania siły odkształcenia od kąta skręcenia gwintu oraz jego parametrów: długości i średnicy. Niska elastyczność nici jedwabnych i włosów względem skręcania pozwoliła pominąć powstający moment sił sprężystości i założyć, że igła magnetyczna dokładnie podąża za zmianami deklinacji. Ta okoliczność była dla Coulomba bodźcem do zbadania skręcania cylindrycznych gwintów metalowych. Wyniki jego eksperymentów zostały podsumowane w pracy „Teoretyczne i eksperymentalne badania siły skręcania i sprężystości drutów metalowych”, ukończonej w 1784 roku. Badanie skręcania cienkich metalowych nici, przeprowadzone przez Coulomba na konkurs w 1777 r., Miało ważną konsekwencję praktyczną - stworzenie równowagi skrętnej. Instrument ten mógł być używany do pomiaru małych sił o różnym charakterze i zapewniał czułość niespotykaną w XVIII wieku. Po opracowaniu najdokładniejszego urządzenia fizycznego Coulomb zaczął szukać dla niego godnego zastosowania. Naukowiec rozpoczyna pracę nad problemami elektryczności i magnetyzmu. Najważniejszym wynikiem uzyskanym przez Coulomba w dziedzinie elektryczności było ustanowienie podstawowego prawa elektrostatyki - prawa oddziaływania nieruchomych ładunków punktowych. Naukowiec formułuje podstawowe prawo elektryczności w następujący sposób: „Siła odpychania dwóch małych kulek naelektryzowanych elektrycznością o tej samej naturze jest odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości między środkami kulek”. Coulomb rozpoczął od pomiaru zależności siły odpychania ładunków podobnych od odległości i przeprowadził liczne eksperymenty. Naukowiec podaje wyniki trzech pomiarów, w których odległości między ładunkami wyniosły 36:18:172, a odpowiadające im siły odpychające – 36:144:5751, czyli siły są prawie dokładnie odwrotnie proporcjonalne do kwadratów odległości. W rzeczywistości dane eksperymentalne różnią się nieco od prawa teoretycznego. Coulomb za główne przyczyny rozbieżności, oprócz pewnych uproszczeń przyjętych w obliczeniach, uważa wyciek prądu podczas eksperymentu. Zadanie pomiaru siły przyciągania okazało się trudniejsze, ponieważ bardzo trudno jest zapobiec zetknięciu się poruszającej się kuli wagi z innym ładunkiem o przeciwnym znaku. Niemniej jednak Coulombowi dość często udawało się osiągnąć równowagę między siłą przyciągania dwóch kulek a przeciwną siłą skręconej nici. Uzyskane dane eksperymentalne wykazały, że siła przyciągania jest również zgodna z prawem odwrotności kwadratu. Ale Coulomb również nie był zadowolony z tych wyników. „Aby potwierdzić to prawo, które, jak przewidział, będzie odgrywało fundamentalną rolę w teorii elektryczności”, pisze M. Gliozzi, „Coulomb uciekł się do nowej oryginalnej metody pomiaru małych sił, która była już wcześniej wykorzystywana do pomiaru siła magnetyczna stalowego ostrza. Metoda ta okazała się bardzo skuteczna i jest obecnie znana jako „metoda oscylacji” Opiera się na fakcie, że podobnie jak częstotliwość drgań wahadła zależy od wielkości siła grawitacji w danym miejscu, a więc częstotliwość oscylacji naelektryzowanej igły oscylującej w płaszczyźnie poziomej zależy od natężenia działającej na nią siły elektrycznej, aby tę siłę można było znaleźć na podstawie liczby oscylacji na sekundę. Plan, Coulomb spowodował drganie pręta izolacyjnego, wyposażonego na końcu w małą pionowo naładowaną płytkę i umieszczonego przed izolowaną metalową kulką, naładowaną przeciwnie do ładunku płytki i umieszczoną tak, że jedna z jej poziomej średnicy ov przechodzi przez środek płyty, gdy jest w równowadze. W ten sposób w pełni potwierdziło się również prawo odwrotności kwadratu”. W ten sposób Coulomb położył podwaliny pod elektrostatykę. Uzyskał wyniki eksperymentalne o znaczeniu podstawowym i aplikacyjnym. Dla historii fizyki jego eksperymenty z wagami torsyjnymi miały ogromne znaczenie także dlatego, że dały fizykom metodę wyznaczania jednostki ładunku elektrycznego poprzez wielkości stosowane w mechanice: siłę i odległość, co umożliwiło prowadzenie ilościowych badań elektrycznych. zjawiska. Autor: Samin D.K.
Nowy sposób kontrolowania i manipulowania sygnałami optycznymi
05.05.2024 Klawiatura Primium Seneca
05.05.2024 Otwarto najwyższe obserwatorium astronomiczne na świecie
04.05.2024
▪ Zaawansowany system projektowania Conventor SEMulator3D ▪ Gigantyczne nagromadzenia turbulentnego gazu odkryte w odległych galaktykach ▪ Antybiotyki spowalniają starzenie ▪ W pełni zintegrowany optoelektroniczny czterokanałowy multiplekser ▪ Wirtualna rzeczywistość leczy lęk wysokości
▪ część witryny Zasilanie. Wybór artykułów ▪ artykuł Elektrownia wodna. Historia wynalazku i produkcji ▪ artykuł Co to jest muszka owocowa? Szczegółowa odpowiedź ▪ koparka artykułów. Standardowe instrukcje dotyczące ochrony pracy ▪ artykuł Automat Fortune. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Polecamy ciekawe artykuły Sekcja 
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony