Отчет по практике: Электрический ток в жидких проводниках

В Англии Р. Фоулер произвел несколько новых опытов с гальваническим электричеством и, подобно немецким физикам, пришел к выводу, что причина, вызывающая эти явления, отлична от электричества. Другие англичане, например А. Монро, д-р И. Ч. Уэлль и Ковалло, считали, наоборот, эти явления тождественными с электрическими, таким образом и здесь, покуда, вопрос оставался нерешенным.

Но, далее, к идее о металлическом электричестве пришли также в результате новых наблюдений, имевших прямое соотношение к опытам Вольта над вкусовыми ощущениями. Фабброни уже в 1792 г. сообщил Флорентийской академии об интересных опытах, о которых более подробно он изложил лишь в 1796 г. Он нашел, что если два металла, погруженные в воду, привести в полное или частичное взаимное соприкосновение, то металл, окисляющийся вообще сильнее, в воде окисляется значительно быстрее, чем на воздухе, причем в воде окисляются в этом случае даже такие металлы, которые на воздухе не соединяются с кислородом. Подобные же явления наблюдал, независимо от Фабброни, д-р Эд. Аш в Оксфорде. Он заметил значительное ускорение окисления цинка, когда последний был положен на смоченное серебро, то же самое получилось, когда свинец был положен на ртуть и железо на медь. Гумбольдт в упомянутом выше исследовании, сообщив об опытах д-ра Аша и полностью их подтвердив, прибавил к ним новое наблюдение, касающееся разложения воды, но не объяснил его причины (вероятно, вследствие своих воззрений на животное электричество). И все-таки при некотором внимании к ходу физических исследований уже и в то время было нетрудно заметить родство этих явлений с электрическими, так как химическое действие электричества от трения было уже давно открыто и описано. Беккариа уже в 1758 г. утверждал, что металлические земли, например сурик, свинцовые белила, цинковая зола и пр., восстанавливаются электрической искрой, а граф де-Милли подтвердил эти наблюдения. Правда, другие физики, например Каде и Бриссон, полагали, что образовавшийся металл происходит от плавления проводников; но мнение их уже в 1787 г. было опровергнуто голландцами ван-Марумом и Паэтсом ван-Труствиком , которые, пропуская электрические искры через каналы, наполненные суриком и пр., наблюдали вполне определенное восстановление металлических земель при прохождении электричества. Около того же времени Генри Кавендиш заметил изменение объема воздуха при пропускании электрических искр и объяснил это химическим действием электричества. Он установил, что как в чистом дефлогистированном воздухе (в кислороде), так и в чистом флогистированном (в азоте) электрическая искра не производит действия, а в смеси этих газов она вызывает образование химического соединения, сходного с азотной кислотой. Эти опыты, в свою очередь, были подтверждены ван-Марумом, наблюдавшим, сверх того, выделение водорода из алкоголя при посредстве электрических искр и разложение аммиака на азот и водород. Наконец, Паэтс ван-Труствик и Дейман 3 в 1789 г. заметили, что при пропускании искр через воду из нее выделяются с соответственным постепенным уменьшением количества воды, газы, которые, в свою очередь, превращаются в воду, если через них пропустить электрическую искру. Однако все эти опыты обратили на себя очень мало внимания.

Такие давно известные действия электричества (от трения), как свет и теплота, конечно, должны были побудить обратиться к вопросу о сущности этого замечательного агента. Легко понять, что открытие химических действий электричества должно было еще более усилить интерес к вопросу. В том обстоятельстве, что электричеству присуще химическое действие, видели подтверждение мысли, что электричество представляет собою особое элементарное вещество, или, по крайней мере, своеобразную жидкость, состоящую из немногих элементов. Многочисленные связи, которые были установлены между электричеством, с одной стороны, и светом и теплотой, с другой — сделали эту точку зрения вероятной и приводили к мысли, что электричество состоит из светового и теплового вещества, или, по крайней мере, содержит их в себе, как элементы. (Таким образом, в сущности оставались очень близко к старой мысли, что электричество представляет собою некоторую разновидность огня.) Относительно же характера сочетания этих элементов не могли придти к какому-либо приемлемому соглашению.

Вильке принял различие между обоими элсктричествами подобным противоположности между огнем и кислотой, в связи с чем он даже предложил заменить знаки + электричества и — электричества названиями огонь и кислота. Аналогичных взглядов придерживались Кратценштейн, Люстенберг, Карстен и др. И. Ф. Мейер считал главною составною частью электричества жирную кислоту, выделяющуюся из некоторых тел при трении. Грен отождествлял электричество с световой материей; Ахард настаивал, наоборот, на тождестве его с тепловым веществом. Пристли утверждал, что электрическая жидкость должна содержать в себе флогистон, или же прямо быть флогистоном. Генли тоже смотрел на электричество, как на видоизменение того основного вещества, которое в состоянии покоя называется флогистоном, а в состоянии сильного движения — огнем. Он выставляет на вид то обстоятельство, что некоторые (растительные) вещества, богатые флогистоном, т. е. легко сгорающие, отдают при трении огонь и затем наэлектризовываются отрицательно. Наиболее подробно разработанную теорию дал Делюк, построивший электрическую теорию совершенно по образцу своей тепловой теории. Подобно тому как водяной пар состоит из воды и расширяющей жидкости, так и электричество состоит из тяжелого собственно-электрического вещества и расширяющей жидкости (fluide déférent). Тела, наэлектризованные положительно и отрицательно, отличаются друг от друга тем, что первые, при одинаковом содержании расширяющей силы, богаче электрическим веществом, чем вторые. Электрическая индукция объясняется очень удовлетворительно следующим образом. Если к телу, наэлектризованному положительно, приблизить изолированный проводник AB, то расширяющая жидкость, в силу своей природы, перейдет на этот проводник; но так как конец А проводника, ближайший к наэлектризованному телу, будет подвержен этому действию сильнее, чем конец В, то на первом напряжение электрической материи будет сильнее, чем на втором, а так как АВ является проводником, то электрическая материя будет течь от А к В, пока не установится равновесие. Поэтому, при равном напряжении, А будет содержать меньше электрической материи, чем В, т. е. A будет —, а В будет +. Подобно теории испарения и электрическая теория Делюка имела в свое время многих приверженцев. Однако последняя не могла продержаться так долго, как первая, может быть, оттого, что вообще уже больше не признавали удобным допускать существование весомой электрической материи, а скорее, пожалуй, потому, что в скором времени признали всякие суждения о сущности электричества, кроме свойственных ему притягательных и отталкивательных сил, невозможными, а потому и бесполезными. Известный электрик Пфафф в 1827 г., сделав обзор существовавших до того времени электрических теорий, приходит к следующему выводу: «Мне кажется, установленным, что в основе электрических явлений лежит особая материя, которую следует отнести к числу эфирных жидкостей... В такой же мере представляется мне выясненным, что существуют два рода электричества... Что же касается до отношения обеих этих эфирных жидкостей к прочим невесомым, особенно к тем, от которых зависит световая и тепловая деятельность, то представляется также установленным, что они не тождественны с последними... Но столь же несомненно, с другой стороны, что они находятся с указанными невесомыми в тесной связи, которая, однако, до сих пор не могла быть вполне выяснена».

Приложение 4

Гальванические элементы

Г. элементом, или гальванической парой, называется прибор, состоящий из двух металлических пластинок (одна из которых может быть заменена коксовой), погружаемых в одну или две различные жидкости, и служащий источником гальванического тока. Некоторое число Г. элементов, соединенных между собой известным образом, составляет гальваническую батарею. Простейший по устройству Г. элемент состоит из двух пластинок, погружаемых в глиняный или стеклянный стакан, в котором налита жидкость, соответствующая роду пластинок; пластинки не должны иметь металлического соприкосновения в жидкости. Г. элементы называются первичными, если они суть самостоятельные источники тока, и вторичными, если они становятся действующими лишь после более или менее продолжительного действия на них источников электричества, их заряжающих. Рассматривая происхождение Г. элементов, нужно начать с вольтова столба, родоначальника всех последующих гальванических батарей, или с чашечной батареи Вольта.

Вольтов столб. Для составления его Вольта брал пары разнородных металлических кружков, сложенных или даже спаянных по основанию, и картонные или суконные кружки, смоченные водой или раствором едкого кали. Первоначально употреблялись серебряные и медные кружки, а потом обычно цинковые и медные. Из них составлялся столб, как показано на черт. 1, а именно: сперва кладется медная и на нее цинковая пластинка (или наоборот), на которую накладывается смоченный картонный кружок; это составляло одну пару, на которую накладывалась вторая, составленная опять из медного, цинкового и картонных кружков, наложенных друг на друга в таком же порядке, как и в первой паре.

Продолжая накладывать в таком же порядке последующие пары можно составить столб; столб, изображенный на черт. 1, слева состоит из 11 вольтовых пар. Если столб установлен на пластинке изолирующего, т. е. не проводящего электричество, вещества, например, на стеклянной, то, начиная от середины его, одна половина столба (нижняя на нашем чертеже) окажется заряженной положительным электричеством, а другая (верхняя по чертежу) — отрицательным. Напряженность электричества, неощутимая посередине, растет по мере приближения к концам, на которых она наибольшая. К самой нижней и самой верхней пластинкам припаиваются проволоки; приведение в соприкосновение свободных концов проволок дает начало движению положительного электричества от нижнего конца столба через проволоку к верхнему и движению отрицательного электричества по противоположному направлению; образуется электрический, или гальванический, ток. Вольта считал парой две пластинки разнородных металлов, а жидкости приписывал только способность проводить электричество (см. Гальванизм); но по взгляду, установившемуся позднее, пара состоит из двух разнородных пластинок и жидкого слоя между ними; поэтому самая верхняя и самая нижняя пластинки столба (черт. 1 справа) могут быть сняты. Такой столб будеть состоять из 10 пар, и тогда самая нижняя пластинка его будет медная, а самая верхняя — цинковая и направление движения электричества, или направление гальванического тока, в нем останется прежнее: от нижнего конца столба (теперь от цинка) к верхнему (к меди). Медный конец столба был назван положительным полюсом, цинковый — отрицательным. Впоследствии по терминологии Фарадея положительный полюс назван анодом, отрицательный — катодом. Вольтов столб может быть уложен горизонтально в корытце, покрытое внутри изолирующим слоем воска, сплавленного с гарпиусом. Ныне вольтов столб не употребляется по причине большого труда и времени, нужных на его составление и разборку; но в прежнее время пользовались столбами, составленными из сотен и тысяч пар; в Петербург профессор В. Петров пользовался в 1801—2 гг. при своих опытах столбом, состоявшим иногда из 4200 пар, Вольта строил свой аппарат и в другой форме, которая и есть форма позднейших батарей. Батарея Вольта (corona di tazze) состояла из чашек, расположенных по окружности круга, в которые наливалась теплая вода или раствор соли; в каждой чашке находились две металлические разнородные пластинки, одна против другой. Каждая пластинка соединена проволокой с разнородной пластинкой соседней чашки, так что от одной чашки к другой по всей окружности пластинки постоянно чередуются: цинк, медь, потом опять цинк и медь и т. д. В том месте, где окружность замыкается, в одной чашке имеется цинковая пластинка, в другой — медная; по проволоке, соединяющей эти крайние пластинки, будет идти ток от медной пластинки (положительного полюса) к цинковой (отрицательному полюсу). Эту батарею Вольта считал менее удобной, чем столб, но на самом деле именно форма батареи получила всеобщее распространение. В самом деле устройство вольтова столба вскоре было изменено (Крюйкшанк): продолговатый деревянный ящик, разделенный поперек пластинками меди и цинка, спаянными между собой, на маленькие отделения, в которые наливалась жидкость, был удобнее обычного вольтова столба. Еще лучше был ящик, разделенный на отделения деревянными поперечными стенками; медная и цинковая пластинки ставились по обе стороны каждой перегородки, будучи спаяны между собой сверху, где оставлялось, кроме того, ушко. Деревянная палка, проходившая через все ушки, служила для поднятия всех пластинок из жидкости или для погружения их.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12