История электричества

История электричества
Электричество, совокупа явлений, обусловленных существованием, движением и взаимодействием электрически заряженных тел либо частиц. Взаимодействие электронных зарядов осуществляется при помощи электрического поля (в случае недвижных электронных зарядов – электростатического поля).
Передвигающиеся заряды (электронный ток) вместе с электронным возбуждают и магнитное поле, т. е. порождают электрическое поле, посредством которого осуществляется
электрическое взаимодействие (учение о магнетизме является составной частью общего учения об электричестве). Электрические явления описываются традиционной электродинамикой, в базе которой лежат Максвелла уравнения.

1-ый опыт с лейденской банкой. Дюфэ установил два рода электронных взаимодействий: притяжение и отталкивание.
Законы традиционной теории электричества обхватывают гигантскую совокупа электрических процессов. Посреди 4 типов взаимодействий (электрических, гравитационных, сильных и слабеньких), имеющихся в природе, электрические занимают 1-ое место по широте и обилию проявлений. Это связано с тем, что все тела построены из электрически заряженных частиц обратных символов, взаимодействия меж которыми, с одной стороны, на много порядков лучше гравитационных и слабеньких, а с другой – являются дальнодействующими в отличие от сильных взаимодействий. Строение атомных оболочек, сцепление атомов в молекулы (хим силы) и образование конденсированного вещества определяются
электрическим взаимодействием.Историческая справка. Простейшие электронные и магнитные явления известны ещё с глубочайшей древности. Были найдены минералы, притягивающие куски железа, также найдено, что янтарь (греч. электрон, elektron, отсюда термин электричество), потёртый о шерсть, притягивает лёгкие предметы (электризация трением). Но только в 1600 У. Гильберт в первый раз установил различие меж электронными и магнитными явлениями. Он открыл существование магнитных полюсов и неотделимость их друг от друга, также установил, что земной шар – огромный магнит. В XVII – 1-й половине XVIII вв. проводилисьЭлектростатическая машина со стеклянным диском

Электростатическая машина со стеклянным диском
бессчетные опыты с наэлектризованными телами, были построены 1-ые электростатические машины, основанные на электризации трением, установлено существование электронных зарядов 2-ух родов (Ш. Дюфе), найдена электропроводность металлов (британский учёный С. Грей). С изобретением первого конденсатора – лейденской банки (1745) – появилась возможность копить огромные электронные заряды. В 1747-53 Франклин изложил первую поочередную теорию электронных явлений, совсем установил электронную природу молнии и изобрёл молниеотвод. Во 2-й половине XVIII в. началось количественное исследование электронных и магнитных явлений. Появились 1-ые измерительные приборы – электроскопы разных конструкций, электрометры. Г. Кавендиш (1773) и Ш.Кулон (1785) экспериментально установили закон взаимодействия недвижных точечных электронных зарядов (работы Кавендиша были размещены только в 1879). Этот основной закон электростатики (Кулона закон) в первый раз позволил сделать способ измерения электронных зарядов по силам взаимодействия меж ними. Кулон установил также закон взаимодействия меж полюсами длинноватых магнитов и ввёл понятие о магнитных зарядах, сосредоточенных на концах магнитов.
Последующий шаг в развитии науки об электричестве связан с открытием в конце XVIII в. Л.Гальвани ”животного электричества” и работами А.Вольты, который изобрёл 1-ый источник электронного тока – гальванический элемент (т. н. вольтов столб, 1800), создающий непрерывный (неизменный) ток в течение долгого времени. В 1802 В.В.Петров, построив гальванический элемент существенно большей мощности, открыл электронную дугу, изучил её характеристики и указал на возможность применений её для освещения, также для плавления и сварки металлов. Г. Дэви электролизом аква смесей щелочей получил (1807) неведомые ранее металлы – натрий и калий. Дж,П.Джоуль установил (1841), что количество теплоты, выделяемой в проводнике электронным током, пропорционально квадрату силы тока; этот закон был обусловлен (1842) точными экспериментами Э.Х.Ленца (закон Джоуля – Ленца).

История электронной лампочки
Г.Ом установил (1826) количественную зависимость электронного тока от напряжения в цепи. К.Ф.Гаусс сформулировал (1830) основную аксиому электростатики.
Более базовое открытие было сделано Х.Эрстедом в 1820; он нашел действие электронного тока на магнитную стрелку – явление, свидетельствовавшее о связи меж электричеством и магнетизмом. Прямо за этим в том же году А.М.Ампер установил закон взаимодействия электронных токов (Ампера закон). Он показал также, что характеристики неизменных магнитов могут быть объяснены на базе догадки о том, что в молекулах намагниченных тел циркулируют неизменные электронные токи (молекулярные токи). Т. о., согласно Амперу, все магнитные явления сводятся к взаимодействиям токов, магнитных же зарядов не существует. Со времени открытий Эрстеда и Ампера учение о магнетизме сделалось составной частью учения об электричестве.
Со 2-й четверти XIX в. началось резвое проникновение электричества в технику. В 20-х гг. появились 1-ые электромагниты. Одним из первых применений электричества был телеграфный аппарат, в 30-40-х гг. построены электродвигатели и генераторы тока, а в 40-х гг.- электронные осветительные устройства и т. д. Практическое применение электричества в предстоящем всё более росло, что в свою очередь оказало существенное, воздействие на учение об электричестве.
В 30-40-х гг. XIX в. в развитие науки об электричестве внёс большой вклад
М.Фарадей — творец общего учения об электрических явлениях, в каком все электронные и магнитные явления рассматриваются с единой точки зрения. При помощи опытов он обосновал, что деяния электронных зарядов и токов не зависят от метода их получения [до Фарадея различали «обычное» (приобретенное при электризации трением), атмосферное, «гальваническое», магнитное, термоэлектрическое, «животное» и другие виды Э.]. В 1831 Фарадей открыл

Крутильные весы Ш. Кулона
индукцию электрическую – возбуждение электронного тока в контуре, находящемся в переменном магнитном поле. Это явление (наблюдавшееся в 1832 также Дж. Генри) составляет фундамент электротехники. В 1833-34 Фарадей установил законы электролиза; эти его работы положили начало электрохимии. В предстоящем он, пытаясь отыскать связь электронных и магнитных явлений с оптическими, открыл поляризацию диэлектриков (1837), явления парамагнетизма и диамагнетизма (1845), магнитное вращение плоскости поляризации света (1845) и др.
Фарадей в первый раз ввёл представление об электронном и магнитном полях. Он опровергал концепцию дальнодействия, сторонники которой считали, что тела конкретно (через пустоту) на расстоянии действуют друг на друга. Согласно идеям Фарадея, взаимодействие меж зарядами и токами осуществляется средством промежных агентов: заряды и токи делают в окружающем пространстве электронное либо (соответственно) магнитное поля, при помощи которых взаимодействие передаётся от точки к точке (концепция близкодействия). В базе его представлений об электронном и магнитном полях лежало понятие силовых линий, которые он рассматривал как механические образования в гипотетичной среде – эфире, подобные растянутым упругим нитям либо шнурам.
Идеи Фарадея о действительности электрического поля не сходу получили признание. 1-ая математическая формулировка законов электрической индукции была дана ф. Нейманом в 1845 на языке концепции дальнодействия. Им были введены принципиальные понятия коэффициентов само- и взаимоиндукции токов. Значение этих понятий стопроцентно открылось позже, когда У. Томсон (лорд Кельвин) развил (1853) теорию электронных колебаний в контуре, состоящем из конденсатора (электроёмкость) и катушки (индуктивность).
Огромное значение для развития учения об электричестве имело создание новых устройств и способов электронных измерений, также единая система электронных и магнитных единиц измерений, созданная Гауссом и В.Вебером. В 1846 Вебер указал на связь силы тока с плотностью электронных зарядов в проводнике и скоростью их упорядоченного перемещения. Он установил также закон взаимодействия передвигающихся точечных зарядов, который содержал новейшую универсальную электродинамическую постоянную, представляющую собой отношение электростатических и электрических единиц заряда и имеющую размерность скорости. При экспериментальном определении (Вебер и ф. Кольрауш, 1856) этой неизменной было получено значение, близкое к скорости света; это явилось определённым указанием на связь электрических явлений с оптическими.

в 1899 году перевели на электричество всю линию конной стальной дороги в Москве.
В 1861-73 учение об электричестве получило своё развитие и окончание в работах Дж. К. Максвелла. Делая упор на эмпирические законы электрических явлений и введя догадку о порождении магнитного поля переменным электронным полем, Максвелл определил фундаментальные уравнения традиционной электродинамики, нареченные его именованием. При всем этом он, подобно Фарадею, рассматривал электрические явления как некую форму механических процессов в эфире. Главное новое следствие, вытекающее из этих уравнений, – существование электрических волн, распространяющихся со скоростью света. Уравнения Максвелла легли в базу электрической теории света. Решающее доказательство теория Максвелла отыскала в 1886-89, когда
Г.Герц экспериментально установил существование электрических волн. После его открытия были предприняты пробы установить связь при помощи электрических волн, окончившиеся созданием радио, и начались насыщенные исследования в области радиотехники.
В конце XIX – начале XX вв. начался новый шаг в развитии теории электричества. Исследования электронных разрядов увенчались открытием Дж. Дж. Томсоном дискретности электронных зарядов. В 1897 он измерил отношение заряда электрона к его массе, а в 1898 обусловил абсолютную величину заряда электрона. Х. Лоренц, делая упор на открытие Томсона и выводы молекулярно-кинетической теории, заложил базы электрической теории строения вещества. В традиционной электрической теории вещество рассматривается как совокупа электрически заряженных частиц, движение которых подчинено законам традиционной механики. Уравнения Максвелла получаются из уравнений электрической теории статистическим усреднением.

История электричества 1-ый движок – electromir.
Пробы внедрения законов традиционной электродинамики к исследованию электрических процессов в передвигающихся средах наткнулись на значительные трудности. Стремясь разрешить их, А. Эйнштейн пришёл (1905) к относительности теории. Эта теория совсем опровергла идею существования эфира, наделённого механическими качествами. После сотворения теории относительности стало разумеется, что законы электродинамики не могут быть сведены к законам традиционной механики.
На малых пространственно-временных интервалах становятся существенными квантовые характеристики электрического поля, не учитываемые традиционной теорией электричества. Квантовая теория электрических процессов – квантовая электродинамика – была сотворена во 2-й четверти XX в. Квантовая теория вещества и поля уже выходит за границы учения об электричестве, изучает более фундаментальные трудности, касающиеся законов движения простых частиц и их строения.
С открытием новых фактов и созданием новых теорий значение традиционного учения об электричестве не уменьшилось, были определены только границы применимости традиционной электродинамики. В этих границах уравнения Максвелла и традиционная электрическая теория сохраняют силу, являясь фундаментом современной теории электричества. Традиционная электродинамика составляет базу большинства разделов электротехники, радиотехники, электроники и оптики (исключение составляет квантовая электроника). При помощи её уравнений было решено большущее число задач теоретического и прикладного нрава. А именно, бессчетные трудности поведения плазмы в лабораторных критериях и в космосе решаются при помощи уравнений Максвелла.
Комментарии
История электричества — Комментариев нет