ГЛАВА 3 Изобретение конденсатора и создание первого электрохимического источника тока – важнейшие страницы в летописи электричества
Этот зимний день 1745 г. запомнился голландскому профессору из г. Лейдена Питеру Мюсхенбруку (1692-1761) на всю жизнь. Он оказался среди многих физиков, занимавшихся опытами с электростатической машиной. Важно было «накопить» получаемые от нее заряды. Зная, что стекло не проводит электричество, Мюсхенбрук наполнил стеклянную банку водой и опустил в нее конец медной проволоки, соединенной с кондуктором машины. Он правильно предположил, что заряды начнут накапливаться в банке.
Взяв стеклянную банку в правую руку, он попросил своего помощника вращать шар машины, и когда, по его мнению, в банке накопилось достаточное количество зарядов, Мюсхенбрук решил левой рукой отсоединить проволоку от кондуктора (рис. 3.1). Сам того не подозревая, он «пропустил» через себя накопленные заряды – ведь его руки стали внутренней и наружной обкладками банки. Естественно, профессор получил сильный удар, и ему показалось, что «пришел конец». В письме своему коллеге Реомюру в Париж в январе 1746 г. он писал, что этот «… новый и страшный опыт советую самим никак не повторять» и что он даже «ради Короны Франции» не согласится подвергнуться «столь ужасному сотрясению». Эффект электрического разряда был усилен еще и неожиданностью, с которой произошел.
Рис. 3.1. Опыт Мюс- хенбрука (со старинной гравюры)
Так была изобретена лейденская банка (по имени г. Лейдена), представлявшая собой простейший конденсатор, который после ряда усовершенствований стал одним из важнейших электротехнических устройств.
Письмо Мюсхенбрука произвело подлинную сенсацию, его опыт стали повторять не только физики, но и многие любители, интересующиеся новыми открытиями. Как это часто бывает, в том же 1745 г. независимо от Мюсхенбрука подобная банка была создана немецким физиком Э. Клейстом. В печати изобретение «банки» «приветствовалось, как великое открытие».
Особую известность приобрел опыт с лейденской банкой, осуществленный «мастером экспериментов» французским физиком аббатом Ж. Нолле в Версале в присутствии короля.
Нолле выстроил цепь из 180 гвардейцев, взявшихся за руки, причем «первый держал в свободной руке лейденскую банку, а последний, прикоснулся к проволоке, извлекая искру… Удар почувствовался всеми в один момент, было курьезно видеть разнообразие жестов и слышать мгновенный вскрик, исторгаемый неожиданностью у большей части почувствовавших удар». Далеко не всем известно, что от этой цепи солдат произошел термин «электрическая цепь». Опыты с лейденской банкой стали повторять физики в разных странах, особенно в Англии, что даже поразило Мюсхенбрука. В своем письме хранителю Физического кабинета в Royal Society В. Уатсону он писал: «Своими великолепнейшими опытами ты поразил всех!» Уатсон первый попытался определить скорость распространения электричества, «заставив» его «пробежать» расстояние в 12 000 футов.
Рис. 3.2. Лейденская банка
В течение последующих десятилетий конструкция лейденской банки усовершенствовалась: вначале воду заменили дробью, а наружная поверхность обкладывалась тонкими свинцовыми пластинами, затем внутреннюю и наружную поверхности стали покрывать листами (оловянной фольгой), и банка приобрела современный вид (рис. 3.2). Исследования физиков привели к выводу о том, что количество электричества, накапливаемого в банке, пропорционально размеру обкладок и обратно пропорционально толщине изоляционного слоя.
В 1782 г. французский ботаник Адансон, посетив Сенегал, впервые сравнил удар электрического угря с ударом лейденской банки.
Петербургский академик Ф.У. Т. Эпинус (1724-1802) впервые отверг утверждение известного американского физика Б. Франклина об особой роли стекла в лейденской банке и впервые создал простейший «воздушный» конденсатор, состоявший из двух металлических пластин, разделенных воздушной прослойкой.