Рассказы об электричестве
Шрифт:
— Браво! — сказал Людовик XV и поднялся с места.
— Браво! — повторили
Опыты с усилительной банкой, получившей благодаря стараниям того же Нолле название лейденской банки, были настолько эффектны, что их повторяли в салонах и в ярмарочных балаганах. Голубыми искрами, извлеченными из пальца, из носа наэлектризованного человека, поджигали порох и спирт, убивали мышей и цыплят.
В один прекрасный день семьсот благочестивых парижских монахов, взявшись за руки, образовали цепь. И все братья во Христе, как один, высоко подпрыгнули и возопили от страха, когда крайние разрядили на себя невзрачную банку, наполненную таинственной электрической жидкостью…
В Англии опыты с лейденскими банками демонстрировал в Королевском обществе врач Вильям Ватсон. В 1747 году он с помощью нескольких помощников и длинной проволоки соорудил цепь длиной не менее двух миль и «провел» электричество через Темзу. Скоро выяснилось, что характер жидкости, заполняющей банку, не играет никакой роли в ее работе. Ватсон вместо воды или спирта наполнял банку дробью. И результат не менялся. Тогда он вообще заменил содержимое банки еще одной, внутренней металлической обкладкой, соединенной с центральным стержнем. Теперь лейденская банка получила свою окончательную форму.
Правда, его коллега доктор Бевис обложил свинцовыми пластинами просто кусок стекла и получил тот же результат. При этом чем больше были размеры пластин и чем меньше было между ними расстояние, тем большее количество электричества на них накапливалось.
Так в науку об электричестве пришел конденсатор — емкость, заполняемая «электрической материей». Правда, пока что принцип или «механизм» его работы был непонятен, а величина емкости ничтожна.
Однако делать усилительные банки люди научились, научились с ними и обращаться. И наконец буквально все почувствовали необходимость хоть какой-то теории, объясняющей электрические явления…
«Чтобы не было искры»
Некогда совершил я легкомысленный поступок — купил автомобиль. Следующим шагом была сдача экзаменов в ГАИ, чтобы получить удостоверение на право вождения машины. Экзамен делился на две части: теория и практика вождения. Причем в теоретическую часть входили не только правила движения, но и некоторые технические вопросы, связанные с эксплуатацией и мелким ремонтом двигателя, электрохозяйства и ходовой части.
Мне повезло: в билете, который я вытянул, третьим вопросом стояло: «Электрический конденсатор. Устройство. Принцип действия. Роль в системе зажигания». Ну, тут-то я блесну! К тому времени я уже несколько лет преподавал теоретические основы электротехники в Электротехническом институте, вел лабораторные работы и не раз руководил практикой студентов в цехах, где производят конденсаторы.
Я рассказал экзаменатору о том, что каждый электрический конденсатор представляет собой систему из двух (или нескольких) проводников (обкладок), разделенных диэлектриком, которые обладают взаимной электрической емкостью… Эта емкость значительно больше емкости каждого отдельного проводника (или обкладки) по отношению к другим проводникам и в частности по отношению к земле. При этом я скромно и ненавязчиво показал связь между зарядами из n тел и их потенциалами, вывел формулу емкости плоского конденсатора и изящно перешел к выражению для сферического и цилиндрического конденсаторов. Рассказал, как при подключении к источнику постоянного напряжения на обкладках накапливается электрический заряд, а в диэлектрике создается электрическое поле. При этом я написал выражения для энергии поля, связав его с напряжением и емкостью, и отметил, что она в принципе не велика. Чтобы показать достаточно свободное владение материалом, я сравнил принцип действия электрического конденсатора с действием механической пружины и показал их математическое сходство.
Дальше я рассказал о существующих типах электрических конденсаторов. О том, что они различаются как по роду диэлектрика, так и по устройству, по емкости, по рабочему напряжению.
Я постарался не упустить из виду конденсаторы воздушные и с газообразным диэлектриком, обладающие малым углом потерь; конденсаторы вакуумные и слюдяные, стеклоэмалевые, керамические, бумажные, электролитические и сегнетокерамические…
Экзаменатор молчал, рассматривая мой экзаменационный лист. Я решил, что он ждет от меня чего-то еще, и рассказал о научно-исследовательских работах, направленных на увеличение емкости конденсаторных аккумуляторов.
При слове «аккумулятор» слушатель мой взглянул было на меня с интересом, но потом снова опустил глаза.
Я рассказал о попытках японцев создать конденсатор из активированного угля, обладающего огромной поверхностью на единицу объема, что едва ли не главное для повышения емкости. Я привел удивительные цифры, которые хорошо помнил, показывающие, что японским конструкторам удалось добиться удельной емкости почти в сто миллионов раз больше по сравнению с емкостью обычных конденсаторов. А когда мой экзаменатор не отреагировал и на это, я сообщил, что в современных лабораториях уже есть реальные конструкции конденсаторов, превышающих по емкости во много раз указанные японцами величины…
В общем, я исписал страницы четыре формулами и начертил дюжину графиков, когда экзаменатор хлопнул ладонью по столу и, сказав «хватит!», вызвал следующего.