2. Сведения об электричестве в Средние века.

Основные представления об электричестве сложились уже на рубеже XVIII-XIX веков. В России изучением электричества занимались Ломоносов и Рихман. Они проводили опыты для изучения атмосферного электричества, устроив установку, названную громовой машиной. Громовая машина представляла собой заостренный железный шест, установленный на крыше дома. От железного шеста в дом шла проволока. Конец этой проволоки был соединен с электрическим указателем, т.е. с простейшим электрометром, изобретенным Рихманом. С громовой машиной и Рихман, и Ломоносов проделали много опытов. Ломоносов открыл, что электрические заряды в атмосфере появляются не только во время грозы, но и без нее. На основе своих опытов Ломоносов создал первую научную теорию образования электричества в атмосфере. Летом 1753 г. случилось несчастье. Собиралась гроза, и Рихман пришел к своей громовой машине, чтобы наблюдать электрические разряды. Вдруг в комнате появилась шаровая молния, произошел электрический разряд - и ученый был убит. После того, как была выяснена электрическая природа грозы, возникла идея устройства громоотвода для предохранения зданий от пожаров в результате попадания в них молнии. Громоотводы быстро вошли в практику. Это было первое практическое применение учения об электрических явлениях. Оно способствовало развитию научных исследований по электричеству вообще.

Интересен знаменитый спор между Гальвани и Вольта. Гальвани исследовал электрические явления и проделал следующий опыт. К железной решетке балкона на медной проволоке была подвешена лягушачья лапка. Когда лапка касалась решетки, она сокращалась. Это привело Гальвани к мысли о том, что источником электричества являются живые существа. Открытие “живого электричества” привело к попыткам продлить человеческую жизнь с помощью “подзарядки”. Другого мнения придерживался Вольта. Он предположил, что электрический ток возникает при влажном контакте двух различных металлов. Он впервые собрал электрическую батарею, известную впоследствии как вольтов столб, а также изобрел прибор, с помощью которого удалось зафиксировать ту малую разность потенциалов, которую давал этот столб. Именно с этим открытием электричество вышло из стадии забавной игрушки, и начались исследования по практическому применению электрического тока.

Наиболее крупную батарею в самом начале XIX в. построил русский физик Василий Владимирович Петров (1761 - 1834) в Петербурге. Его батарея состояла из 4200 цинковых и медных кружков. Кружки укладывались в ящик горизонтально и разделялись бумажными прокладками, пропитанными нашатырем. Батарея Петрова была описана им в его книге “Известия о Гальвани-Вольтовых опытах”, вышедшей в России в 1803 г. В 1802 году В. В. Петров открыл, а впоследствии исследовал электрическую дугу.

В XVIII в. электричество и магнетизм считались хотя и похожими, но все же имеющими различную природу явлениями. Связь между электрическими и магнитными явлениями впервые обнаружил датский физик Ханс Кристиан Эрстед (1777 - 1851) в 1820 г. Он открыл действие электрического тока на магнитную стрелку. Эрстед открыл, что если над проводником, направленным вдоль земного меридиана, поместить магнитную стрелку, которая показывает на север, и по проводнику пропустить электрический ток, то стрелка отклоняется на некоторый угол. После того, как Эрстед опубликовал свое открытие, многие физики занялись исследованием этого нового явления. Французские ученые Био и Савар установили, что сила, действующая на магнитный полюс (на конец длинного магнита) со стороны прямолинейного проводника с током, направлена перпендикулярно к кратчайшему расстоянию от полюса до проводника и модуль ее обратно пропорционален этому расстоянию.

Проведенные Фарадеем и Ампером опыты также показали связь, существующую между электрическими и магнитными явлениями. Первые опыты Ампера заключались в обнаружении сил, действующих между проводниками, по которым течет электрический ток. Опыты показали, что два прямолинейных проводника с током, расположенные параллельно друг другу, притягиваются, если токи в них имеют одинаковое направление, и отталкиваются, если направление токов противоположно. Ампер показал также, что виток с током и спиралевидный проводник с током (соленоид) ведут себя как магниты. Два таких проводника притягиваются и отталкиваются подобно двум магнитным стрелкам. Ампер решил в основу теории взаимодействия токов положить закон взаимодействия между элементами токов. Нужно отметить, что Ампер говорил уже не просто о взаимодействии элементов проводников, как Био и Савар, а о взаимодействии элементов токов, так как к тому времени уже возникло понятие силы тока. И это понятие ввел сам Ампер. Следуя взглядам того времени о подобии элементарных сил силам тяготения, Ампер предположил, что сила взаимодействии между элементами двух токов будет зависеть от расстояния между ними и должна быть направлена по прямой, соединяющей эти два элемента.

В 1827 г. немецкий учитель Георг Ом(1789-1854) открывает количественный закон цепи электрического тока, носящий ныне его имя.

Одним из первых принял закон Ома русский академик Э.Х.Ленц, который рассматривал вопросы распределения тока в разветвленных проводниках.

В 1831 году Фарадеем было открыто явление электромагнитной индукции, которое открыло новую эпоху в развитии науки об электричестве. Во-первых, Фарадей обнаружил явление электромагнитной индукции для случая, когда катушки намотаны на один и тот же барабан. Затем Фарадей установил также наличие индукционного тока в катушке, когда к ней приближали или удаляли от нее катушку, в которой протекал электрический ток. Наконец, третий случай электромагнитной индукции, который обнаружил Фарадей, заключался в том, что в катушке появлялся ток, когда в нее вносили или же удаляли из нее магнит. Также в результате длительного научного пути Фарадей отказался от концепции действия на расстоянии. Он ввел в физику совсем новый объект - физическое поле. Применяя известные воззрения к конкретным случаям, Фарадей довольствовался преимущественно качественной стороной. Он никогда не пользовался точными математическими формулами. Поэтому рассуждения Фарадея воспринимались с трудом и даже отвергались его современниками.