9.14.Контрольные вопросы:

1. Формулировка В.И. Лениным признаков империализма.

2. Дайте количественные характеристики развития различных видов транспорта во второй половине XIX– начале XX вв.

3. Какие технологии применялись в строительстве в период монополистического капитализма?

4. Назовите ученых, разработавших передовые технологии в мостостроении.

5. Какие способы получения стали были изобретены во второй половине XIX– начале XX вв.

6. Какой способ получения серной кислоты был изобретен в конце XIX в.

7. Какие способы производства соды Вам известны?

8. Какие методы разведки полезных ископаемых применялись на рубеже XIX–XX вв.

9. Какие станки были созданы в конце XIX– начале XX вв.

10. Какие типы станков создавались в станкостроении в эпоху монополистического капитализма?

11. Назовите периоды внедрения электродвигателя в производство во второй половине XIX в.

12. Как была изобретена электрическая сварка металла?

13. Как было создано электрическое освещение?

14. Создание одноступенчатой реактивной турбины К. Г. де Лавалем.

15. Создание самолета, телефона, телеграфа, кинематографа, радио.

16. Открытие бездымного пороха Д.И. Менделеевым.

17. Прикладной характер исследований в области естествознания во второй половине XIX– начале XX вв.

10.Создание физических основ электроники. Развитие элементной базы в конце хiх в.-1960-е гг. (см. Документы №№ 64-102 хрестоматии)

10.1.История открытий, опыты по электричеству и магнетизму, создание теории электромагнитного поля, квантовая механика, электротехника, полупроводники,

полупроводниковая электроника, интегральные схемы

Важнейшая роль электроники в современной науке и тех-нике очевидна. Электроника - катализатор научно - технического прогресса, без нее невозможно освоение космических и морских просторов, развитие промышленности и транспорта, средств ин-форматизации и связи, атомной энергетики, медицины, биологии, автоматизация производства и др.

Электроника - область науки, техники и производства, включающая в себя изучение и разработку электронных прибо-ров и систем, принципов их использования и применения.

Развитие электроники связано с непрерывным совершен-ствованием электронной аппаратуры, что обусловлено невоз-можностью решать новые задачи старыми средствами на опре-деленных этапах развития науки и техники. Критериями для по-явления новой элементной базы электроники является расшире-ние функциональных возможностей приборов, их надежность, размеры, масса, мощность и стоимость. В данном разделе рас-сматривается история развития элементной базы электроники, микроэлектронных систем и оптоэлектроники.

10.1.1.Создание электромагнитной теории

Электрические и магнитные свойства материи наблюда-лись с древнейших времен. Но до середины ХVIII в. опыты с электричеством не носили последовательного характера и вос-принимались как некая "игра природы" (см. документ № 27 хрестоматии).

Термин "электричество" впервые появился в 1600 г. в трудах В. Гильберта. Немецкий ученый О. Герике в период 1650-1672 гг. провел серию опытов по электричеству и магнетизму. Им были изготовлены первые электростатические генераторы и при-боры для измерения статического электричества (см. документ № 64 хрестоматии). В 1745 г. нидерландский ученый Н. Мушенбрук изобрел электрический конденсатор - "лейденскую банку" (см. документы №№ 65, 67 хрестоматии). В середине ХVIII в. важные опыты в области исследования атмосферного электричества были проведены Б. Франклином и Ш. Кулоном, а также русскими учеными М. Ломоносовым и Г. Рихманом.

В период становления классического естествознания раз-работка теории электричества носила эмпирический характер и шла по пути от исследования явлений к созданию теорий и их математическому обоснованию. Эта тенденция отразилась в ис-следованиях петербургского академика Ф.-У. Эпинуса. В работах 1759 г. он развил теорию, согласно которой электрические явле-ния связаны с изменением количества электрических флюидов в теле по сравнению с его естественным состоянием.

Исследование электрических явлений постепенно утрачи-вало спонтанный характер и приобретало тенденцию к системно-му осмыслению. Исследования Эпинуса были продолжены и раз-виты Г. Кавендишем и Дж. Робайсоном. Однако основной закон электростатики открыл французский ученый Ш.-О. Кулон. Он доказал, что силы отталкивания и притяжения электрических за-рядов обратно пропорциональны квадрату расстояний между ними. Использовав полученный закон обратных квадратов, Кулон в работах 1790-х гг. теоретически установил, что электрические заряды распределяются по поверхности проводника. Основы электростатики, заложенные Кулоном, имели важнейшее теоре-тическое и прикладное значение не только для развития теории электричества, но и для определения единицы электрического заряда через величины, использовавшиеся в механике.

Начало систематических исследований в области элек-тричества во второй половине ХVIII в. распространилось на биологию. В конце 1780-х гг. итальянский физиолог Л. Гальвани наблюдал сокращение мышц препарированной лягушки, если к ним приложены два разных металла, находящиеся в контакте. Он предположил, что биологическая субстанция является своеобразной "лейденской банкой" и выдвинул теорию так называемого "животного электричества". Эта идея поначалу увлекла его соотечественника А. Вольта. Но, продолжив эксперименты, Вольта пришел к иному выводу. Исключив физиологию и взяв за основу чисто физические явления, Вольта определил, что электричество возникает в результате контакта двух разнородных металлов. В 1797 г. он создал первый искусственный источник электрического тока - "вольтов столб" - медные и цинковые кружки с суконными прокладками между ними, пропитанными слабым раствором кислоты (см. документ № 70 хрестоматии). Демонстрируя свое уважение к учителю, Вольта назвал свое изобретение "гальваническим элементом".

Гальвани вошел в историю как основоположник электрофизиологии, а Вольта - учения о электричестве. Оно вызвало огромный научный резонанс и повлекло за собой открытие других физических явлений: теплового действия тока, электрической дуги, электролиза. Гальванические элементы долгие годы были единственными источниками тока, с которых, по существу, началась электротехника.

Научные факты, указывающие на связь между магнетизмом и электричеством, начиная от притяжения пушинок янтарем и железных опилок магнитом до намагничивающего действия молнии, лейденской банки, непреложности закона обратных квадратов для электрических и магнитных явлений, пока не под-тверждались вескими аргументами. Эта связь была найдена бла-годаря опытам датского физика Г.-Х. Эрстеда в 1820 г. Он обна-ружил магнитные явления при протекании электрического тока в проводнике и первым высказал предположение о взаимосвязи между магнитными, электрическими и световыми явлениями. Заслуга Эрстеда в том, что, поняв важность своего открытия, он привлек к нему внимание ученых. С точки зрения дальнейшего развития электромагнитной теории, этот опыт стал необходимым звеном в цепи исследований.

Теория, объединяющая электрические и магнитные явле-ния, была разработана в 1820-1826 гг. французским ученым А.-М. Ампером. Он же ввел термины "электростатика" и "электро-динамика". Закон А.-М. Ампера определяет силу, возникающую при воздействии магнитного поля на участок проводника, через который протекает ток. Понятие "магнитного поля" тогда не бы-ло известно, оно появилось в работах Фарадея и Дж Максвелла. А.-М. Ампер вошел в историю как создатель теории электроди-намики.

Используя гальванические элементы, немецкий физик Г.-С. Ом разработал в 1826 г. теорию электрических цепей. Сначала эта теория осталась незамеченной, но ее поддержали русские фи-зики Б. Якоби и Э. Ленц, что помогло ее международному при-знанию. Законы Г.-С. Ома стали основой для всех электротехни-ческих расчетов в будущем.

В ходе опытов Г.-Х. Эрстед и А.-М. Ампер установили наличие магнитных свойств у электрического тока. Необходимо было решить обратную задачу - исследовать влияние магнитных явлений на электрические, что реализовал М. Фарадей. В ходе опытов 1831 г. он открыл явление электромагнитной индукции и высказал предположение о существовании электромагнитных волн и электромагнитного поля. Вслед за ним, Э. Ленц сформу-лировал правило для определения направления индукционного тока, которое носит его имя. Открытие явления электромагнит-ной индукции относится к наиболее выдающимся открытиям ХIХ в., поскольку лежит в основе работы всех электродвигателей и электрогенераторов последующих времен.

Таким образом, в начальном периоде классического есте-ствознания исследование электрических и магнитных явлений продвигалось на ощупь, благодаря ученым - одиночкам. Но к се-редине ХVIII в. в области эмпирических знаний проявилась тен-денция к системным исследованиям, подкрепленная количест-венным и качественным обобщением, получением математиче-ских зависимостей и, как следствие, появлением научного метода для создания электромагнитной теории.