الاصطدامات التجريبية لتجربة ليدن

في عام 1913 استقبلت جامعة بطرسبرغ موظفًا جديدًا - الفيزيائي أ. تحت تخصص مهندس تقني ، مع ميل للعمل العلمي ، وقبل ذلك كان يعمل في جامعة ميونيخ لعدة سنوات تحت إشراف أفضل الفيزيائي التجريبي الأوروبي V.K.Rentgen. هناك دافع عن رسالة الدكتوراه.

الآن الفيزيائي له كان O.D. Hvolson. في محادثة حول الأبحاث القادمة ، اقترح هذا القائد أنه "يواصل التقاليد الرائعة للعلماء الروس" لإعادة إنتاج أفضل الأعمال العلمية الأجنبية. من الواضح أن طالب الأشعة السينية ، أول فائز بجائزة نوبل في الفيزياء ، حتى أن يسمع عنها كان غريبًا. سأل مرة أخرى: "أليس من الأفضل إثارة قضايا جديدة لم تحل؟" أجاب هفولسون: "لكن هل يمكن اختراع أي شيء جديد في الفيزياء؟ للقيام بذلك ، يجب أن تكون GJ Thomson. "

في الواقع ، كان J. Thomson ، مكتشف الإلكترون ، فيزيائيًا رئيسيًا. ولكن اتضح بعد ذلك أن A.F. Ioffe كان قادرًا أيضًا على طرح أسئلة في العلوم وأن تكنولوجيا أشباه الموصلات في العالم بأسره قد بدأت بها بشكل أساسي. بالإضافة إلى ذلك ، كان منظمًا لمدرسة علمية روسية ، سيكون طلابها فخورين بأي دولة في العالم ، بما في ذلك آي.

تعتبر القدرة على طرح أسئلة الطبيعة وتلقي الإجابات من خلال التجربة أهم شيء في حياة العلم. والشخصيات التي تعرف كيفية القيام بذلك ليست سوى علماء بارزين. لكنها كانت أيضا خاطئة و O.D. Hvolson. يتكون أساس الفيزياء الحديثة من استنتاجات عمل الرواد ، والتي يتم فحصها بانتظام ، ومراجعتها ، وتنقيحها. إذا لم يتم تأكيد الاستنتاجات ، فإن أقسامًا كاملة من العلوم تنهار ، ثم شيدت بجد جدران جديدة وفروع هذا العلم ، التي تؤدي إلى اكتشافات جديدة ، إلى إنشاءات جديدة. هذه العملية تستمر لقرون وليس هناك نهاية لهذا.

هنا نروي قصة تجربة قام بها عالم مهتم بسؤال علمي واعد حول ظاهرة جسدية وحاول حلها بتجربة بسيطة ومقنعة ، لكن الأمر أدى إلى موقف يسمى التصادم. هذا هو الحال عندما تتعارض النتائج التي يتم الحصول عليها مع بعضها البعض.

لا يمكن لأحد تحديد التاريخ الدقيق للاكتشاف العلمي لحقيقة أنه يمكن تجميع الشحنات الكهربائية باستخدام أجهزة خاصة ، تسمى فيما بعد بنوك لايدن ثم تم تطويرها لاحقًا في أجهزة تسمى المكثفات الكهربائية. ولكن يمكن القول أنه بعد عام 1745. بمساعدة جرة Leyden ، كان من الممكن معرفة السرعة العالية لانتشار الكهرباء ، وتأثيرها على جسم الإنسان والحيوان ، وإمكانية إشعال الغازات القابلة للاحتراق بالشرر الكهربائي ، إلخ. يحاول آلاف الباحثين استخدام هذا الجهاز لتلبية احتياجات الاقتصاد الوطني. ومع ذلك ، لسبب ما لا أحد يحاول دراسة بنك ليدن نفسه.

تم طرح السؤال الأول على الطبيعة على البنك نفسه من قبل العالم الأمريكي العظيم بنيامين فرانكلين. أذكر أن جرة ليدن في ذلك الوقت كانت عبارة عن زجاجة ماء مفلتة عادية ، وفي الفلين تم إدخال قضيب حديد فيه ولمس هذا الماء. الزجاجة نفسها كانت إما في أيدي أو وضعها على ورقة الرصاص. كان هذا الجهاز كله.

وتساءل فرانكلين لمعرفة ذلك حيث في هذا الجهاز البسيط الزجاج المعدني والماء الكهرباء يمكن أن تتراكم. في قضيب حديدي ، ماء أو زجاجة نفسها؟ الآن وقد أصبح هناك العديد من أدوات القياس ، ونصف السكان يستخدمون أجهزة الكمبيوتر ، فإن هذا السؤال سوف يحير الكثير.دعونا نرى كيف تم حل هذه المشكلة في عام 1748 ، عندما كان المجرب نفسه ، الذي ترك الصدمات الكهربائية المؤلمة ، هو جهاز القياس الوحيد. بالنسبة للجزء الأكبر ، سوف نقدم وصفًا للتجارب التي أجراها مؤلف التجارب نفسه ، وذلك للتحقق من بساطتها المبدعة.

"نية لفحص الجرة المكهربة لتحديد مكان إخفاء قوتها ، وضعناها على الزجاج وأزلنا الفلين بالأسلاك. ثم ، بعد أن أخذنا العلبة في إحدى اليد ورفعنا الإصبع الآخر إلى رقبته ، أزلنا شرارة قوية من الماء بضربة قوية بنفس القدر ، كما لو أن السلك بقي في مكانه ، وهذا يدل على أن القوة ليست مخبأة في السلك ". هنا ، يدعو المؤلف محطة الرصاص من العلبة.

"بعد ذلك ، من أجل معرفة ما إذا كانت الكهرباء ، كما اعتقدنا ، ليست في الماء ، قمنا مرة أخرى بتزويد البنك بالكهرباء. وضعوه على الزجاج ، فأخرجوا منه ، كما كان من قبل ، سلكًا به سدادة ؛ ثم سكبنا كل الماء من العلبة في زجاجة فارغة ، وقفت أيضًا على الزجاج. لقد اعتقدنا أنه إذا كانت الكهرباء في الماء ، فعندما نلمس هذه الزجاجة سنحصل على ضربة. لا ضربة جاءت. من هنا خلصنا إلى أن الكهرباء إما فقدت خلال عملية النقل ، أو بقيت في البنك ".

"اتضح أن هذا صحيح ، كما أنشأنا ، هذا الأخير ، لأنه عند اختبار هذه العلبة ، حدثت ضربة ، على الرغم من أننا سكبنا الماء العادي من الغلاية فيه". لم يكن لدى فرانكلين أي خيار سوى الاعتراف بأن الرسوم في البنك لا يمكن أن تكون إلا في زجاجه.

"لمعرفة ذلك ، هذه الخاصية متأصلة في كأس الزجاجة أو شكلها ، أخذنا ورقة من الزجاج ، ووضعناها على راحة يدنا ، وقمنا بتغطيتها بلوحة رصاص من الأعلى وكهربنا من الأخير. جلبوا لها إصبع ، مما أدى إلى شرارة مع ضربة ". بهذه الطريقة ، تم تحديد أن شكل الزجاج لا يؤثر على النتيجة. كانت نتيجة حل هذه المشكلة بالنسبة لفرانكلين هي اختراع مكثف مسطح ، إحدى الصفيحتين هي كف المجرب ، والآخر صفيحة رصاص. ومع ذلك ، في المستقبل ، استبدل أيضًا كف يده بورقة رصاص.

من الذي لديه شكوك حول النقاء العلمي لتجربة يانكي؟ يمكنه أن يؤكد بأمان أنه في سعة كهربائية "بشكل مكثف" ، تكون الشحنة في زجاج. إذا لزم الأمر ، يمكن لأي شخص تكرار هذه التجارب والتحقق من استنتاجات فرانكلين. بالتأكيد تم إجراء هذه التجارب وتأكيد الاستنتاجات من قبل العديد من العلماء. تم إنشاء نموذج توضيحي لجرة ليدن ، حيث قاموا بمساعدة الطلاب بإظهار نسخة مبسطة من التجربة ، والتي تبين فيما بعد أنها النتيجة الخاطئة. بعد كل ذلك ، إذا استخدم فرانكلين الزئبق في التجربة بدلاً من الماء ، فقد تكون النتيجة عكس ذلك تمامًا.

كانت تجارب جرة ليدن مذهلة للغاية ومتسقة تمامًا مع أفكار الحكم المطلق المستنير ، لذلك أصبحت عصرية في المجتمع الراقي وحتى الأشخاص المتوجون شاركوا فيها. وقد تولى رئيس الدير ج. نولاي منصب كهربائي رسمي في عهد الملك لويس الخامس عشر. ثم أعطى الاسم للجهاز نيابة عن مدينة ليدن الجامعية في هولندا ، حيث تم اختراع هذا الجهاز على الأرجح.

عشر سنوات من التجارب لم تذهب سدى. لقد ثبت بدقة أن نتائج التجارب لم تعتمد على تكوين الماء (أي كان مناسبًا). علاوة على ذلك ، بدلاً من الماء ، يمكن سكب جزء من الرصاص في الجرة ، أو ببساطة تم تعزيز رقائق الرصاص داخلها. هذا لم ينعكس في عمل العلبة. لتعزيز العمل ، علمت البنوك لجمع في البطاريات.

وقد وجد أن البنوك ذات الحجم الأكبر (وبالتالي ، ذات السطح الزجاجي الأكبر) أعطت تصريفات أقوى. لكن اعتماد التأثير على سمك الزجاج كان معكوسًا. أعطت نظارات أرق تفريغ أقوى. والمثير للدهشة أنه بمساعدة الصدمة الكهربائية للباحث ، توصل العلماء بدقة شديدة إلى الصيغة المعروفة لسعة المكثف المسطح. بعد ذلك ، يطلق مؤرخو العلوم على طريقة القياس هذه مازحًا باسم SOCKET METER.(من الصدمة الفرنسية - اضغط ، اضغط).

لشرح الظواهر الكهربائية في المجتمع العلمي ، تم طرح العديد من النظريات التي وجدت التطبيق بين العلماء. من بينها النظرية الموحدة للكهرباء التي اقترحها فرانكلين نفسه. وفقًا لهذه النظرية ، كانت الكهرباء نوعًا من السوائل عديمة الوزن التي ملأت جميع الأجسام إذا كان هناك أكثر أو أقل من هذا السائل في الهيئات ، فسيحصل الجسم على شحنة. مع وجود فائض من هذا السائل ، كان لدى الجسم شحنة موجبة ، مع نقص سلبي. سيتم تطوير هذه النظرية لاحقًا في نظرية التوصيل الإلكترونية.

باستخدام هذه النظرية ، كان من السهل شرح الظواهر التي تحدث في المكثف (بنك ليدن). عند الشحن ، يتدفق السائل الكهربائي من لوحة مكثف إلى أخرى. والنتيجة هي شحنة موجبة على لوحة واحدة وسلبية على لوحة أخرى. يخدم الزجاج بينهما كعازل ولا شيء غير ذلك. من السهل تفريغ هذا المكثف. يكفي إغلاق هذه اللوحات مع موصل أو جسم بشري. لكن نتائج تجربة فرانكلين أظهرت أن التهمة في الزجاج! كيف نفهم كل هذا؟

حاول بعض العلماء ، من أجل تأكيد صحة النظرية الوحدوية ، إزالة الزجاج من التجربة. واتهموا اثنين من قضبان معدنية معلقة في مكان قريب. ليس هناك شك في أنهم كانوا مكثفين ، ولكن بدون زجاج. للأسف ، فإن مثل هذا المكثف المجرب لم يصل إلى التيار وبقي السؤال دون حل.

في عام 1757 ، تم نشر عمل الأكاديمي الروسي فرانز إبينوس "تجربة في نظرية الكهرباء والمغناطيسية" في سان بطرسبرغ ، والذي يصف التجربة التي حلت هذه المشكلة. لقد تبنى فكرة أن كهربة القضبان كانت صحيحة ، لكن صدمة المجرب لم تصب بسبب القدرة المنخفضة لمثل هذا المكثف. ويمكنك زيادة قدرتها من خلال زيادة لوحات المكثف وتقليل المسافة بينهما. نظرًا لحقيقة أن المجرب يخترع نوعًا جديدًا من السعة الكهربائية لهذه التجربة - مكثفًا عازلًا للهواء ، فإننا نعطي نص F. Epinus نفسه.

"لذلك ، من أجل الحصول على سطح كبير ، اهتمت بصنع ألواح خشبية ، مساحتها حوالي ثمانية أقدام مربّعة ، قمت بتعليقها ، وألقت ألواحًا معدنية على مسافة بوصة ونصف من بعضها البعض في وضع موازٍ لبعضها البعض." اتهم هذا مكثف وتفريغها من خلال نفسه ..

"لقد تلقيت على الفور صدمة قوية ، مشابهة تمامًا للصدمة التي سببها بنك ليدن. بالإضافة إلى ذلك ، كان هذا الجهاز قادرًا على إعادة إنتاج جميع الظواهر الأخرى التي تم الحصول عليها في البنك. ليست هناك حاجة للتغاضي عنها ". لاحظ أن ثمانية أقدام مربعة أقل بقليل من متر مربع.

الملاحظة الأخيرة حول "جميع الظواهر الأخرى" مهمة للغاية. ويؤكد أن الكهرباء من مثل هذا المكثف هي بالضبط نفس من جرة ليدن. لكن لم يكن هناك زجاج ، والافتراض أن الشحنات الموجودة في الهواء المحيط كانت غير مثمرة. في وقت لاحق ، في عام 1838 ، مثل هذه المواد "من خلال أو التي تعمل من خلالها القوى الكهربائية" م. فاراداي سوف يسمي DIELECTRICS. يعلق Epinus في هذا الكتاب: "لقد أدركت أن شيئًا ما حدث لفرانكلين يمكن أن يحدث لكل شخص" ، في إشارة إلى المثل اللاتيني - Errare humanum est - إنه من الطبيعة البشرية أن نرتكب أخطاء.

أرسل F. Epinus تكوينه إلى أمريكا خصيصًا لـ Franklin ، لكنه توقف عن إجراء الأبحاث على الكهرباء ، باستثناء الاستخدام العملي لقضيب البرق الذي ابتكره. أصبح سياسي. وتم طرد كاثرين الثاني من النشاط الأكاديمي في روسيا و F. Epinus. عينته معلمة فيزياء لابنها بول ، الذي أصبح فيما بعد إمبراطورًا. لكنه تمت دعوته إلى سان بطرسبرغ ليحل محل جي.لقد حدث أن مسألة التجارب مع بنك ليدن ظلت دون حل لفترة طويلة.

وأمامي كتاب مدرسي عن الكهرباء في عام 1918. طبعة. هذه ترجمة لكتاب المؤلف الفرنسي جورج كلود بعنوان طويل "الكهرباء للجميع ، صراحة". إنها تصف تجربة جرة ليدن ، كما هو الحال في فرانكلين ، ولكن بالفعل في غياب المياه على الإطلاق. انظر الصورة.

على اليسار توجد مجموعة جرة ليدن. تشير الحروف A و B و C إلى مكوناته. ألف وباء هي داخل وخارج العلبة. C هو دورق زجاجي يعمل كعازل. يتم شحن هذه العلبة أثناء تجربة العرض التوضيحي ، ثم يتم تفكيك العلبة المشحونة بواسطة متظاهر يرتدي قفازات مطاطية. لإثبات أن بطانات العلب لا تحتوي على أي رسوم ، فهي على اتصال مع بعضها البعض. تأكد من عدم وجود شرارة. ثم يتم جمع الجرة. والمثير للدهشة ، أنها مشحونة مرة أخرى وتعطي شرارة قوية. هذه التجربة حيرة الكثير. والعلم لا يعاني من الغموض. ومع ذلك ، تم تقديم توضيح للوضع فقط في عام 1922.

في تلك السنة ، في مجلة لندن للفلسفة ، نشر الفيزيائي ج. أدينبروك مقالًا بعنوان "دراسة تجارب فرانكلين مع جرة ليدن" ، حيث توصل المؤلف إلى نتائج مدهشة انتشرت فيها جميعًا. اتضح أنه في ظل الظروف العادية يتم دائمًا تغطية الزجاج بفيلم مائي ، نلاحظ ذلك من خلال تعفير النوافذ. بالمناسبة ، هذا الفيلم لا يُلاحظ دائمًا بصريًا. هنا يتم ترك رسوم على المكثف المفكك وتلعب دور اللوحات في كأس قائمة بذاتها. عندما يستخدم Addenbrook كوبًا لا من الزجاج ، ولكن من البارافين ، الذي لا يتشكل عليه فيلم زجاجي ، تكون النتيجة هي عكس Franklin. في جو جاف ، لم يلاحظ "تأثير فرانكلين" على بنك ليدن القابل للطي.

Comments

[#1]

يجب أن يكون الشخص سعيدًا دائمًا ، إذا انتهت السعادة ، فابحث عن الخطأ