Реферати українською » История техники » Великий фізик Америки


Реферат Великий фізик Америки

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Ян Шнейберг

Відомий американський письменник М. Уїлсон у своїй книжці «Американські вчені України та винахідники» писав про Джозефе Генрі: «Вік з чвертю й навіть доба області знань відокремлювали электростатику Франкліна і электродинамику Максвелла. І велику частину цих знань була здобута однією людиною – Дж. Генрі... Більшість сучасників були оцінити як слід забувати і дещиці його величезного внеску до науку». Тепер дослідження «... перебувають у ряду великих наукових відкриттів». Визначним внеском Дж. Генрі у дослідження електромагнетизму вважається відкриття їм (майже разом з Фарадеем) явища електромагнітної індукції. Невипадково її називають «американським Фарадеем». Генрі перший зафіксував коливальний характер іскрового розряду конденсатора, що у гідності було оцінено лише через півстоліття при зародження електрозв'язку і радіотехніки.

Дорогою знаннями

Джозеф Генрі народився 17 грудня 1797 року у убогій сім'ї візника м. Олбані (штат Нью-Йорк). Хлопчиком відправили до бабусі, де навчався у сільську школу, допомагав на фермі і у лавці.

Серед таких небагатьох його розваг була полювання на кроликів. Погнавшись якось за них, за підземний хід потрапив у церковний підвал, заставлений шафами з книжками. Щойно вміючи читати, почав гортати всі українські книжки поспіль. Подвал-библиотека став місцем його постійних самостійних занять. Згадуючи свою юність, Генрі підкреслював, що він був «переважно самоуком».

Разюче схожими бувають людські долі. М. Фарадей (1791–1867), котрий у Англії майже разом з Генрі, був сином лондонського коваля. Через брак коштів на отримання початкової освіти віддали в учні до власнику переплетній майстерні, де випадково познайомився із вмістом багатотомної «Британської енциклопедії». Він надзвичайно захопився статтею про електриці, ще здогадуючись, що дослідженню цієї «таємничої сили природи» присвятить все своє життя й стане на весь світ ученим.

Однією із перших книжок, котрі викликали в Генрі нескориме прагнення оволодінню знаннями, було твір англійського натурфілософа Дж. Грегорі «Лекції по експериментальній фізиці, астрономії і хімії», видане у Лондоні 1808 р. Вже знаменитим ученим, Дж. Генрі подарував цієї книжки своєму п'ятирічній синові з написом: «Це неглибоке твір справила дивовижне впливом геть моє життя і це найпершою зі книжок, прочитаних з велику увагу». Ця книга відкрила йому новий і наділила «величезної привабливістю речі, майже незамечаемые колись, направившие... розум на вивчення природи».

Пробувши на фермі до 1811 р., Генрі повертається у Олбані, влаштовується учнем до годинникарю, але кар'єра ремісника не приваблює його, дедалі більше захоплюється літературою і театром. Олбані стає дуже квітучим містом, які славилися багатою бібліотекою. З юних літ книжки були однією з головних захоплень Генрі, особиста бібліотека вже у томів.

З 1819 р. Генрі – вільний слухач Олбанской академії (середнє навчальний заклад підвищеного типу), через бідність він був з оплати навчання. У академії значну увагу приділялося викладання природничо-наукових дисциплін. Майбутнього вченого захопила книга Т. Юнга «Курс лекцій з фізики і механіці», на форзаці якої Генрі написав що запам'яталися йому рядки, совпадавшие, очевидно, з його мрією:

Часом у великої книзі таємниць природи

Мені вдається щось прочитати!

Смолоду Генрі схилявся перед математикою. «Зрозуміло, – писав Пауль, – що із усіх наук, які мають будити і підтримувати дух допитливості і розвитку підприємливості, немає більше дієвою, ніж математика».

У 1822 р. Генрі залишили в Академії на посаді асистента і протягом трьох років брав участь у демонстрації дослідів на лекціях по хімії. Невдовзі Генрі стає однією з освічених людей міста Київ і обирається членом Вченого суспільства Олбані. Він

бере активну що у підставі Інституту натуральної історії (його нерідко називали Олбанской академією наук), де він працював у Московському відділенні фізико-математичних наук. Невдовзі він став «куратором» відділення природознавства, займається геологічними дослідженнями.

Під час одній з геодезичних експедицій він відвідав відому Воєнну академію в Уэст-Пойнте, де дізнався про дослідах Эрстеда, відкрив в 1819 р. дію електричного струму на магнітну стрілку. Перебуваючи Нью-Йорку, він ознайомився з способами виготовлення подковообразных магнітів. Навряд чи вона міг тоді припускати, тобто майже його життя буде з дослідженнями електромагнетизму.

У 1826 р. Генрі призначається посаду професора математики фізики Олбанской академії. У першій промови, що стала «офіційним подією» робити кар'єру вченого і педагога, він виявив надзвичайну обізнаність у розвитку точних наук. Цікаво його затвердження у тому, що «шекспиры у науці зустрічаються як і рідко, як й у літературі».

У 1826–1832 рр. Генрі викладав у академії алгебру, вищу математику, фізику і геометрія, керував природно-науковим факультетом.

Творець перших потужних електромагнітів

Генрі дізнався про дослідах Эрстеда через сім років їхнього опублікування, але, захопившись «таємницями» електромагнетизму, дуже швидко зумів досягти успіхів, котрі його ім'я широко відомим далеко поза Америки. Це насамперед належить до створення унікальних наймогутніших електромагнітів.

Протягом 1826–1827 рр. Генрі уважно вивчає дослідження у сфері електромагнетизму, проведені Эрстедом, Араго, Ампером і Фарадеем. Предметом своїх пошуків він вибрав електромагніт, передбачаючи можливість його практичного застосування. Перший підковоподібний електромагніт, здатний піднімати вантаж більше трьох кг, що істотно перевищувало власна вагу, було створено 1825 р. англійцем У. Стердженом. Магніт був сердечни який була намотана неизолированная мідна дріт. Одне з учених, яка вперше побачила електромагніт, писав: «Дивишься йому, як чуду». Генрі вирішив «домогтися сильних електромагнітних ефектів шляхом малої витрати електрохімічної енергії» (гальванічних батарей).

З притаманним йому майстерністю створює многовитковые електромагніти, названі «уплотненными»: на порівняно невеличкий площі електромагніта він розміщував до 400 витків ізольованій шовком мідної дроту, подключаемых до окремої батареї. Якщо з'єднати ці «пасма» обмотки паралельно, то сила струму помітно зростає.

Генрі винайшов «многокатушечную» обмотку, яка дозволила помітно збільшити піднімальну силу електромагніта. Запропонував він розміщувати на электромагните до подібних обмоток – так з'явилися перші у світі технічні зразки котушок (які називались «бобинами»).

У процесі численних експериментів він зраджував кількість і схему підключення котушок до двох гальванічним батарей і спромігся створити «силові» електромагніти з фантастичною піднімальної силою – від 30 до 325 кг при власному вазі магніту 10 кг (рис. 1).

Розробка унікальних магнітів зажадала від Генрі чимало винахідливості, час і. Він згадував перші свої роботи: «Усю ніч я просидів у столу, заваленого шматками заліза і дроту. Тричі довелося наливати мою маленьку лампу... Знову і знову я включав струм, приваблював магніту шматки заліза і потім відривав їх. Магніт тримав так міцно, що сміявся з радості». Методики розрахунку напруженості магнітного ще немає, і Генрі визначав піднімальну силу електромагніта, користуючись гирями.

У 1831 р. Генрі для Йєльського коледжу великий електромагніт з силою тяги 1000 кг (він зберігається в Смітсонівському інституті там. Назва інституту походить від імені вченого Сміта, завещавшего свій стан закладу центру наукових знань). Успішні експерименти Генрі привернули увагу європейських учених. Зокрема, петербурзький академік Б.С. Якобі думав, що «побудувати постійний сталевої магніт з цим співвідношенням мас практично неможливо». Високу оцінку роботам Генрі дали Фарадей і Ленц. Згодом небагатьом вдалося перевершити результати, досягнуті Генрі.

Невдовзі електромагніти Генрі отримали практичне використання у промисловості. Так було в 1831 р. одному з металургійних заводів у штаті Нью-Йорк електромагніт використовувався для сепарації залізної руди.

Поразителен діапазон наукових експериментів Генрі. Після відомих дослідів Фарадея, довів ще 1821 р. обертання провідника навколо магніту і магніту навколо провідника, в 1831-м їм було створено модель електродвигуна з хитним рухом «электромагнита-коромысла», що виконував 75 рівномірних хитань на хвилину. І хоча Генрі вважав свою роботу лише «фізичної іграшкою», він сподівався, що з подальше вдосконалення це винахід «можна використовувати для некоторлей, створені в 30–70-х роках ХІХ в. за кордоном, теж могли отримати практичного застосування через брак економічного джерела струму.

І у час немає «электрохода», а є дизельэлектроход, турбоэлектроход, атомохід.

Зоряний годину Генрі

Головний науковий подвиг Генрі – відкриття їм явища електромагнітної індукції. У історії науки чимало прикладів, коли видатні відкриття і винаходи робилися майже одночасно вченими різних країн, щось знали друг про одному. І те, що сталося восени 1831 року у Лондоні й у головному місті штату Нью-Йорк Олбані, може бути, то, можливо, разів у століття.

У щоденнику Фарадея записана дата історичного відкриття явища електромагнітної індукції: 29 серпня 1831 року. Майже за місяці, 24 листопада 1831 р., він зазначив звідси Лондонському Королівському суспільству, а 17 лютого 1832-го виступив із доповіддю про своє відкритті у Королівському інституті.

Стаття Фарадея з докладним викладом експериментів була опублікована у 1832 р. у журналі «Philosophical Transactions», потім у найбільших фізичних журналах континенту.

Професор фізики Олбанской академії Джозеф Генрі, багато років займаючись дослідженням електромагнітних явищ і щось знав роботи Фарадея, 16 листопада 1831 р. пише у листі одного з своїх колег: «Нещодавно викував велику підкову вагою 101 фунт, яку має намір використовувати декому повчальних експериментів, що стосуються тотожності електрики і магнетизму», т. е. індукувати електрику з допомогою магнетизму. (Нагадаємо, що Фарадей, виконавши свою відкриття, домігся про що мріяв – «перетворити магнетизм в електрику».)

Нікому з біографів зірвалася з'ясувати, чому Генрі припинив розпочаті вересні експерименти і продовжив її лише дев'ять місяців.

Незаперечний встановлено, що електромагнітну індукцію Генрі відкрив проміжку між 14 і 28 червня 1832 р. У листі свого колеги від 28 червня Генрі повідомив, що час було дуже зайнятий, але «днями... домігся на успіх дуже цікавому експерименті одержання електричних іскор з магніту».

Відкриття Генрі було опубліковано у липні 1832 р., одночасно з'явилися на світ реферати у перших двох серій «Экспериментальных досліджень з електрики» Фарадея, із якими Генрі ознайомився лишень восени цього року. Як одне із біографів Генрі Р. Цверава, «ніщо у житті Генрі не викликало настільки обтяжливих переживань, як сакраментальне перерва у його заняттях наукою».

Зі статті Фарадея відомо, що спочатку от воно відкрило «індукцію струмів» і аж наприкінці експериментів отримав ефект індукції, застосувавши електромагніт.

Генрі, багато років займаючись электромагнитами, відразу викликав проведений експеримент із електромагнітом і котушками, підключеної до гальванометру. Перший експеримент було проведено з подковообразным магнітом вантажністю 360–380 кодключенная до гальванометру, віддаленому (щоб уникнути перешкод) приблизно 12 м.

Разючі інтуїція і майстерність експериментатора Генрі: не повторив помилки, допущеної європейськими вченими. Свої досліди виробляв разом із помічником, який, що у інший кімнаті, включав і відключав батарею (у своїй виникало і зникало магнітне полі), і Генрі спостерігав відхилення стрілки гальванометра. Швейцарський фізик Колладон, який досліджував явища електромагнетизму ще раніше включилися Фарадея і Генрі, був при порога відкриття електромагнітної індукції, але... Включаючи батарею, він поспішав до іншої кімнати, де був гальванометр, але до цьому часу встановлювався стаціонарний процес і стрілка гальванометра залишалася нерухомій. Не варто своїх днів Колладон, прожив 90 років, дорікав себе через те, що допустив таку прикру помилку.

Під час дослідження електромагнітної індукції Генрі виробляв кілька різних експериментів. Схема однієї з них зображено на рис. 2. Велика котушка підключена до гальванометру (зліва). При опусканні всередину котушки електромагніта, підключеного до батареї (справа), стрілка гальванометра відхилялася (те відбувалось і при піднятті електромагніта з котушки). Ця схема нагадує малюнок з лабораторного журналу Фарадея. Дивно, як схожі виявилися експерименти двох видатних фізиків, працювали незалежно друг від друга різними континентах! У статті, написаної вже після ознайомлення з досвідом Фарадея, Генрі, глибоко шануючи англійської фізику, підкреслив, що він пішов на відкриття власним, відмінними від Фарадея шляхом як і пише одне із біографів, «...дуже короткими натяками зазначив, що першовідкривачем був він».

Звісно, хто б заперечує пріоритет Фарадея, але якби Генрі більше не довелося перервати свої експерименти, він поділив би славу відкриття з Фарадеем. Науковий подвиг Генрі може бути оцінено ще й тому, що умови своєї діяльності різко відрізнялися від, у яких перебував Фарадей. Він обізнаний із відомі вчені, працював у однією з найкращих лабораторій Королівського інституту. У Генрі був навіть «компетентних друзів», не міг друкуватися у головних журналах Європи. «Талант Генрі мужнів самотужки, духовне самотність обтяжувало Генрі, гальмувало його творчі пориви».

У 1832 р. Генрі першим зробив ще одну важливу відкриття – виявив явище самоиндукции. Фарадей досліджував це явище лише двох років.

Генрі вперше створює наразі і використовують у фізичних експериментах плоскі котушки індуктивності, одержані із «смугової міді», що дозволяє йому домагатися великих ефектів, ніж від дротяних соленоидов. З допомогою таких котушок Генрі вдалося докладно дослідити ще одне раніше невідоме явище – взаємну індукцію. Усе це цикл досліджень Генрі відбив у трьох статтях «Про електричної індукції» в 1838–1840 рр.

Останні експерименти Генрі проводив вже у Прінстонському коледжі (штат Нью-Джерсі), куди він був запрошений ом натуральної філософії». У цьому вся коледжі, який став 1896 р. університетом, Генрі дуже плідно працював у протягом 14 років.

У Прінстоні

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація