На сегодняшний день физики открыли четыре вида сил, действующих в нашей природе и вселенной. Две из них — слабое и сильное взаимодействия — не ощущаются человеком, потому что действуют только на мельчайшие частицы материи. Зато две другие знакомы всем. Это сила тяжести и электромагнитная сила. Электричество объясняется электромагнитным взаимодействием.
Как связаны телевидение и янтарь?
Чтобы понять, насколько смелый эксперимент провел Бенджамин Франклин, перенесемся мысленно в его время. В 1752 году никто и не догадывался, какое огромное значение в будущем приобретет электричество. Во всем мире не было еще ни одного электрического прибора, ни одной электростанции, ни одной розетки, не было ни батареек, ни аккумуляторов. С наступлением темноты в домах зажигали свечи, а когда становилось скучно, люди играли в карты или ковыряли в носу. Радио и телевидения у них еще не было.
Но кое-что ученые знали давно. Например, что некоторые материалы, если их потереть, таинственным образом меняются. Один из таких материалов — янтарь, древняя окаменелая смола, которую находят преимущественно на берегу Балтийского моря. Если потереть янтарь рукой или тканью, он будет, как магнит, притягивать волосы, мелкие клочки бумаги и другие легкие предметы. Этому явлению даже придумали название: в 1650 году британский врач Уильям Гильберт предложил назвать загадочную силу притяжения «электричество». Это слово происходит из греческого языка, так как «янтарь» по-гречески — «электрон».
Электричеством тогда интересовались многие исследователи. Один из них — бургомистр Магдебурга Отто фон Герике, соорудивший первую в мире машину для получения статического электричества. Вместо янтаря Отто фон Герике использовал шар из серы, укрепленный на оси. Если вращать ось, одновременно держа ладонь на серном шаре и натирая его, шар заряжается. Позже, в 1745 и 1746 годах, два физика независимо друг от друга установили, что электричество можно накапливать, отводя его по металлическому стержню в бутылку с водой, обернутую оловянной фольгой. Один из этих ученых преподавал в университете голландского города Лейден, поэтому изобретение стало известно под названием «лейденская банка». Бенджамин Франклин тоже читал о новых открытиях в области электричества и о лейденской банке.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ФОКУСЫ
В XVIII веке любили показывать фокусы при помощи лейденской банки — устройства, накапливающего электричество. Например, один французский священник, развлекая короля, выстраивал в ряд восковых солдат, а потом прикасался к ним лейденской банкой. От разряда солдатики высоко подпрыгивали. Говорят, что позднее этот же священник заставил одновременно подпрыгнуть более ста живых монахов, держащихся за руки.
Франклин впервые доказал связь молнии с электричеством. Но он был не первым, кому пришла в голову идея о возможной связи этих двух явлений. На несколько десятилетий раньше искры, возникающие в машине статического электричества, изучал английский ученый Френсис Хоксби. Он еще в 1707 году считал, что эти искры напоминают вспышки молнии.
Связь молнии с электричеством не так очевидна, как нам сейчас кажется. Ведь электрический ток обычно не течет в воздухе. Ток вырабатывают на электростанции, а потом по кабелю подводят к домам, как воду в водопроводе. Когда нам нужна электроэнергия, мы подключаемся к сети и ток течет по проводам. Домашнее, «ручное» электричество «сидит» в розетке за двумя дырочками и терпеливо ждет, когда ему дадут работу. И ему никогда не приходит в голову ни с того ни с сего просто так прогуляться вспышкой по комнате. И слава богу!
ЭВАЛЬД ЮРГЕН ФОН КЛЕЙСТ
На самом деле лейденскую банку изобрел немецкий юрист Эвальд Юрген фон Клейст. В 1745 году он открыл, что электричество можно накапливать и хранить. Но так как он не оставил точного описания того, как устроена его «клейстова банка», изобретение стало позже известно под названием «лейденская банка»: на следующий год после открытия Клейста голландский ученый из Лейденского университета Питер ван Мушенбрук еще раз открыл тот же метод.
Тогда почему это происходит в грозу? Почему во время грозы ток вдруг пробегает по небу, вспыхивая яркими километровыми молниями?
Чтобы понять это, рассмотрим внимательнее, что такое электрический ток. Большинство людей думают, что понимают это, но, если их спросить, как связаны электроны и электрические поля, заряды и энергия, — они, как правило, не смогут ответить. А ведь это не такая сложная связь.
Почему в банде маленьких непосед столько энергии?
Электрический заряд возникает из-за того, что некоторые тела способны заряжаться электрической энергией и передавать ее. Например, это отлично получается у янтаря. Достаточно потереть его несколько раз — и он уже заряжен. Но почувствовать электрический заряд можно и без янтаря. Попробуйте снять свитер в сухой теплой комнате. От него сразу полетят искры, потому что он зарядился от трения о тело и теперь разряжается.
