Вклад российских физиков в развитие электромагнетизма

Доклад

Вклад российских ученых

в изучение электромагнетизма

Ученицы 8 Б класса

Гимназии № 1 г. Брянска

Лобуновой Светланы

Первым сочинением по электричеству и магнетизму считается книга Вильяма Гильберта, придворного врача английской королевы Елизаветы, опубликованная в 1600 году. Он же ввел понятие «электричество», от греческого слова «электрон», что означает «янтарь». Гильберт всего лишь описал электризацию кусочков янтаря.

Настоящее же изучение электричества началось в России. Да и большинство значимых открытий сделано российскими учеными. Первый прибор для обнаружения электричества и количественного его измерения создан в России. Многие электрические явления, теперь служащие людям, были впервые обнаружены учеными нашей страны. Да и способы использование электричества на благо людям изобретали тоже россияне.

1. Первые шаги к истине

Первым «ученым», имеющим отношение к изучению электричества, физики с гордостью называют русского священника Авраамия Смоленского, жившего на рубеже ХII-XIII веков. Его причислили к лику святых, но не без сомнений. Причиной сомнений стал «компромат»: Авраамий читал «Голубиные книги», описывающие устройство мира не с церковной точки зрения. В частности, там обсуждались вопросы электричества: «Отчего у нас на земле громы пошли?» Более того, на вопрос «Который у нас камень каменьям отец?» Книга дает ответ «Алатырь-камень», то есть янтарь, давший имя электричеству.

Но настоящим ученым, углубившимся в вопросы изучения электромагнетизма, стал Михаил Ломоносов. 25 ноября 1753 года Михаил Васильевич от имени русской Академии наук поставил задачу ученым всего мира: «Сыскать подлинную електрической силы причину и составить точную ее теорию». Сроком для ответа был определен 1755 год.

Но и сам Ломоносов не сидел сложа руки. Со своим другом и коллегой   Рихманом, Милаил Васильевич проводил опыты и систематизировал их результаты.

Для опытов использовали они находившиеся в ведении Рихмана «физические покои», как тогда часто называли физический кабинет Академии наук, в котором находились в числе прочего: магниты разнообразной формы, лабораторные и морские компасы, магнитные стальные иглы, трубки для «доказательства електрических свойств стекла».

Кроме того, в 1745 году Рихману была отведена «особливая камора» ‒ первая русская электрическая лаборатория.

В архиве Академии наук хранится программа работ Ломоносова по электричеству: «Наивящего примечания достойные елекгрические опыты».

Первый в мире электроизмерительный прибор ‒ «электрический указатель или электрический гномон» ‒ был создан на основе совместного труда Ломоносова и Рихмана. Рихман описал этот прибор в статье: «Об указателе електрическом и его употреблении при опытах електрических, как натурою, так и искусством произведенных».

Ломоносов открыл возможность передавать при помощи изолированной проволоки «електрическую силу на великое расстояние до тысячи сажен и далее». Он показал, что электричество можно получать искусственным путем. Кроме того, сказал «об електрической силе, не искусством человеческим, но действием самой натуры в облаках произведенной». Один из опытов Ломоносова назывался «Свет в трубах без воздуха Електрической». То есть, Ломоновов фактически построил первые газоразрядные лампы.

Но вернемся к поручению Ломоносова мировому научному сообществу ‒ изучить природу электричества к 1755 году. В 1754 году русские читатели получили труд Рихмана: «Опыты о магнитной силе, без магнита сообщенной». Поставленный план был выполнен. А в 1760 году Ломоносов написал книгу «О електрической силе», подводящей итог исследованиям.

Текст диссертации Ломоносова «Теория електричества. математическим способом разработанная» начинается словами: «Електрическая сила есть действие, вызванное легким трением в доступных чувствам телах; оно состоит в силах отталкивательных и притягательных, а также в произведении света и огня». «Електрическая сила есть жидкость», ‒ говорили на всем протяжении XVIII в. «Електрическая сила есть действие», - сказал Ломоносов.

Под вопросом о связи электричества и магнетизма подвел черту в 1758 году член Петербургской Академии наук Эпинус, произнеся «Речь о сходстве електрической силы с магнитною». Годим позже Эпинус опубликовал книгу «Опыт електрической магнитной теории».

Эпинус впервые обратил внимание ученого мира на так называемое пироэлектричество, или электричество, получаемое не при помощи обычного тогда трения, а за счет нагревания. Производя в Петербурге многочисленные опыты по изучению образования электричества при нагревании, Эпинус сделал Россию родиной этого открытия. В дальнейшем на основе его развилась обширная область изучения и использования термоэлектричества.

Эпинус открыл также явление электрической индукции и создал теорию действия электричества на расстоянии. Он открыл, как говорили в то время, электричество, получаемое «через влияние» (индукция).

Электричество перестало быть тайной и уделом узкого круга ученых. Начали выходить популярные книги. Например «Открытые тайны древних магиков и чародеев, или волшебные силы натуры, в пользу и увеселение употребленные»,  «Електрические опыты, любопытства и удивления достойные».

2. Наука и практика

Русские ученые не только разрабатывали теорию, но и активно внедряли результаты в практику. Так, Василий Петров открыл в 1802 году явление электрической дуги. До того были известны только электрические искры, проскакивающие между телами при их сближении. Петров же сумел получить принципиально иное: постоянное пламя, устанавливающееся между двумя углями, находящимися под током. Не ограничившись открытием этого явления, он указал на возможность использовать электрическую дугу для освещения. За рубежом электрическая дуга получила известность только десятилетие спустя.

В 1876 году Павел Николаевич Яблочков получил патент на электродуговую свечу. После ее демонстрации европейские газеты писали: «Россия ‒ родина электричества». Первое электрическое освещение в европейских столицах было выполнено на свечах Яблочкова. (Кроме того, Яблочков занимался усовершенствованием аккумуляторов и динамо-машины. Он первым сконструировал генератор переменного тока и создал трансформатор переменного тока).

В 1881 году Николай Николаевич Бернадос продемонстрировал первый в мире аппарат электродуговой сварки. Его изобретение стало использоваться по всему миру всего за два года. И до сих пор любая электросварка работает по принципам, разработанным Бернадосом, мало чем отличаясь от изобретенного им аппарата.

Точно также было и с другими сторонами электромагнетизма ‒ каждое частное явление тут же находило приложение в практике.

В 1872 году Александр Николаевич Лодыгин подал заявку получение патента на лампу накаливания. Эти лампы, практически не изменившись, служат нам по сей день.

В 1834 году Борис Семёнович Якоби построил первый электродвигатель. Каждый нынешний электродвигатель ‒ его копия, мало чем отличающаяся от прообраза. Якоби, кроме того, изобрел буквопечатающий телеграфный аппарат, который и сейчас кое-где используется и гальванопластику. Гальванопластика ‒ способ получения металлических изделий сложной формы. Она используется в неизменном виде со времен ее изобретения.

3. Рожденные в XIX веке

В XIX веке родилась целая плеяда гениальных ученых и конструкторов, ставших первооткрывателями.

Эмилий Христианович Ленц ‒ величайший исследователь электромагнетизма. Он открыл закон индукции («Правило Ленца»).  Открыл закономерности выделения тепла в проводнике, при протекании по нему тока («Закон Джоуля и Ленца»).

Александр Григорьевич Столетов первым показал, что при увеличении намагничивающего поля магнитная восприимчивость железа сначала растёт, а затем, после достижения максимума, уменьшается. Столетов открыл ряд основных законов фотоэлектрических явлений, названных его именем (закон Столетова, константа Столетова), построил первый в мире фотоэлемент и разработал экспериментальную методику изучения разряда в газах.

Александр Степанович Попов не только изобрел первый в мире радиоприемник и осуществил первую в мире радиопередачу, но и сформулировал главнейшие принципы радиосвязи. Он разработал идею усиления слабых сигналов с помощью реле, изобрел приемную антенну и заземление; создал первые походные армейские и гражданские радиостанции и успешно провел работы, доказавшие возможность применения радио в сухопутных войсках и в воздухоплавании.

Михаил Михайлович Филиппов изучал коротковолновые электромагнитные излучения. С помощью изобретенных приборов из Петербурга смог зажечь люстру в Царском селе и расплавить валун, находящийся на расстоянии в несколько километров. После внезапной смерти ученого его записи и приборы были конфискованы, дальнейшая их судьба неизвестна. Но современные физики считают, что Филиппов изобрел лазер.

Дмитрий Александрович Лачинов открыл явление электролиза, изобрел регуляторы напряжения, решил проблему передачи электричества на большие расстояния, открыл явление термоэлектричества.

Василий Петрович Ижевский изобрел первую сталеплавильную электрическую печь.

Пётр Николаевич Лебедев исследовал электрмагнитные волны, подтвердил давление света на твердые тела.

Павел Львович Шиллинг изобрел первый телеграф, который нашел применение.

Владимир Козьмич Зворыкин изобрел электронное телевидение.

Федор Аполлонович Пироцкий изобрел трамвай на электрической тяге.

Александр Михайлович Понятов изобрел видеомагнитофон.

Павел Кондратьевич Ощепков изобрел радиолокацию.

4. Заключение

Вклад российских ученых в исследование и развитие теории электромагнетизма велик, но его принято занижать. Так, первенство изобретения лампы накаливания обычно отдают Эдиссону, радиосвязи ‒ Маркони. Эрстеду и Амперу приписывают открытие связи между электричеством и магнетизмом.

На самом деле, изучение истории физики открывает новый взгляд на роль россиян в мировом научно-техническом прогрессе.