Все формы электричества одинаковы. Кто это открыл? Бенджамин Франклин Год открытия. 1752
Электричество в природе — это фундаментальная сила, наблюдаемая в таких драматических событиях, как молнии во время гроз, в таких тонких явлениях, как статические разряды , в биологических процессах в живых организмах ( биоэлектричество в электрических угрях), в собственных теллурических токах Земли и даже в космической активности Солнца, — все это происходит из-за движения заряженных частиц и накопления/разряда статического электричества.
Он присутствует в атмосферных разрядах, живых системах для передачи нервных сигналов и защиты, а также в геологических процессах, демонстрируя его всепроникающую роль за пределами человеческих технологий .Основные примеры в природе:
- Молнии и грозы: самый известный пример, когда разделение зарядов в облаках приводит к мощным электростатическим разрядам, создающим свет и звук грома.
- Статическое электричество : ежедневные удары от ходьбы по ковру или трения воздушных шаров, вызванные переносом электронов и разрядом между материалами.
- Биоэлектричество: Такие животные, как электрические угри, генерируют сильные электрические поля для оглушения добычи или защиты, в то время как все живые существа используют слабые электрические импульсы для работы нервов и мышц.
- Теллурические токи : слабые электрические токи, протекающие через земную кору и океаны под влиянием солнечной активности и магнитных полей.
- Полярное сияние (северное/южное): заряженные частицы солнца, взаимодействуя с магнитным полем Земли, создают эти впечатляющие световые явления в полярных регионах.
- Солнечная и космическая активность: Магнитные поля Солнца создают электрические токи, а солнечные бури влияют на электрическую обстановку Земли.
Как это работает:
- Разделение зарядов: трение (например, движение воздуха в облаках) или другие силы приводят к разделению положительных и отрицательных зарядов.
- Разряд: когда разница становится слишком большой, электроны быстро движутся, чтобы нейтрализовать заряд, создавая искру или вспышку (как молния).
- Проводимость: такие материалы, как вода и металлы, могут проводить эти заряды, в то время как изоляторы (например, резина или сухой воздух) им сопротивляются.
Почему это одно из 100 величайших открытий?
Электричество — один из наших величайших энергетических ресурсов и один из немногих природных источников энергии. Эксперименты Франклина с электричеством стали первыми научными начинаниями в изучении природы и применения электричества и раскрыли его истинную природу. Они заложили основу для многих научных и инженерных достижений XIX века и бурного развития электротехники — аккумуляторов, двигателей, генераторов, освещения и т. д.
Как это было обнаружено?
В середине XVIII века об электричестве было известно лишь то, что оно бывает двух видов: игривое статическое электричество и смертоносная молния. Бенджамин Франклин был первым учёным, начавшим серьёзные эксперименты с электричеством (в 1746 году). Он также первым предположил, что статическое электричество и молния — это две формы одного и того же явления.
Франклин экспериментировал с лейденскими банками – большими стеклянными банками, частично заполненными водой и обёрнутыми фольгой как снаружи, так и изнутри. Стержень проходил через изолирующую пробку, выходящую из верхней части банки, к металлической ручке. Когда лейденскую банку заряжали с помощью рукоятки, любой, кто брался за ручку, получал мощный разряд.
Франклин нашел способ более чем вдвое увеличить количество электричества, выдерживаемое его лейденскими банками, и придумал способ соединять их последовательно, чтобы вместе они могли выдерживать почти смертельную нагрузку.
Во время демонстрации для друзей в 1752 году Франклин случайно коснулся ручки лейденской банки. С резким треском шипящая синяя дуга перескочила с банки в руку Франклина. Он отскочил на полметра и рухнул на пол. Франклин понял, что этот удар был в точности похож на маленькую молнию.
Он решил доказать, что статическое электричество и молния — это одно и то же, спроектировав электрическую цепь, похожую на лейденскую банку, которая позволяла электричеству течь из облаков так же, как оно течет в банку.
Схема Франклина состояла из тонкой металлической проволоки, закреплённой на воздушном змее (для сбора электричества из облаков) и привязанной к бечёвке. Электричество стекало по бечёвке к большому железному ключу, закреплённому внизу. Франклин привязывал другой конец ключа к непроводящей шёлковой ленте, которую держал в руке. Таким образом, электричество накапливалось в ключе, как в лейденской банке.
Когда несколько недель спустя разразилась грозная, тёмная буря, Франклин поспешил запустить своего воздушного змея. Ветер завывал, и облака клубились. Холодный дождь хлестал по поднятому воротнику Франклина. Воздушный змей извивался и рвал воздух, словно неистовый бык.
И вот что случилось. Нет, молния не ударила в воздушного змея, как часто сообщалось. И это хорошо. Французский учёный погиб несколько месяцев спустя от удара молнии, когда пытался повторить эксперимент Франклина. Нет, в тот штормовой день бечёвка начала слабо светиться голубым светом. Волокна бечёвки поднялись и встали дыбом. Франклин почти видел, как электричество стекает по бечёвке, словно оно было жидким.
Франклин осторожно протянул руку всё ближе и ближе к ключу. И бац! Искра вскочил на его палец и ударил его током словно лейденская банка.
Молния и статика — это одно и то же, жидкое электричество!
Практическим результатом этого эксперимента стало изобретение Франком I громоотвода, благодаря которому в течение следующих 100 лет были спасены тысячи домов и жизней. Что ещё важнее, работа Франка I вдохновила Вольту, Фарадея, Эрстеда и других на эксперименты в начале XIX века, которые ещё больше разгадали природу электричества.
Интересные факты. Попай использует шпинат для питания своих мышц. Сейчас учёные изучают шпинат как источник энергии для производства электроэнергии. Химические вещества, извлекаемые из шпината, входят в число ингредиентов, необходимых для создания солнечной батареи, преобразующей свет в электричество.
Больше для изучения
Брэндс, Х. У. В. Бенджамин Франклин: настоящий американец. Нью-Йорк! Барнс
Нобл, 2004.
Фрадин, Деннис. Кто такой Бенджамин Франклин? Нью-Йорк. Penguin Young Readers
Группа, 2002.
Айзексон, Уолтер. Бенджамин Франклин. Американская жизнь. Нью-Йорк. Саймон и
Шустер, 2003.
Маккормик, Бен. Бен Франклин. Первый предприниматель Америки. Нью-Йорк.
МакГ-роу-Хилл, 2005.
Морган, Эдмунд. Бенджамин Франклин. Нью-Хейвен, Коннектикут. Издательство Йельского университета, 2003. Сандак, Касс. Бенджамин Франклин. Нью-Йорк. Франклин Уоттс, 1996.
Скоузен, Марк (ред.). Завершённая автобиография Бенджамина Франклина. Вашингтон, США.
DC. Regnery Publishing, 2005.
W справа, Эсмонд. Франклин из Филадельфии. Кембридж, Массачусетс. Гарвардский университет.
Пресс, 1996.
