Зародження електрики. Впровадження її досягнень у практику Накопичення теоретичних і експериментальних данних
В історії науки i техніки хронологія впровадження електрики невіддільна від розвитку фізики, хімії, механіки, транспорту і зв'язку, медицини та інших галузей. Історія електрики не лише йде слідом за згаданими науками, а з певного часу випереджає їх і сприяє розвитку усіх без винятку галузей знань, матеріального виробництва, сфери побуту, послуг. В історії електрики щільно переплітаються фізичні, хімічні, механічні дослідження. 3а простими відкриттями приховуються складні процеси пізнання фізичного світу, які протягом багатьох століть досліджує і фізик, і хімік, і біолог, і механік. Тому наша розмова про електрику є не просто історичним оглядом розвитку уявлень про неї. Це розповідь про фізику, що заснована на частині її історії. Тому при розгляді тих чи інших явищ з історії науки ми часто будемо спиратись на елементарні уявлення про електрику. Виклад матеріалу, в основному, побудуємо за хронологічним принципом. Його розкриття буде супроводжуватись висвітленням фізичних і хімічних питань. Ми познайомимося з долею окремих видатних дослідників. Таким чином у читача, сподіваємось, виявиться зацікавленість і прагнення до більш глибокого знайомства з фізикою та її історією.
У нашій подорожі по історії науки про електрику ми зупинимось не у всіх важливих пунктах. Для того, щоб ознайомитись з усіма видатними особами та їх винаходами і наслідками використання останніх одного розділу книги мало. Але про самий древній розділ вчення про електрику в структурі сучасної фізики, а саме про електростатику, народження її основного закону, розповімо детально. Так ми логічно підійдемо до послідовності у зародженні самої теорії про електрику.
У період становлення електростатики (до 1800 р.) зроблені кроки від спостереження електричних і магнітних явищ до встановлення деяких закономірностей у галузі статичної електрики і магнетизму, створення найпростіших електростатичних машин і приладів. Промислова революція, що охоплює період кінця ХУІІІ - початку ХІХ ст.ст., вже наприкінці останнього і початку ХХ ст. привела до широкого розповсюдження і освоєння електричної енергії.
Збагаченню історії науки про електрику присвятили свою діяльність філософи, медики, дипломати, теоретики і експериментатори. Ідеї, що покладені ними у фундамент науки, їх матеріалізація, часто здійснювались представниками професій, які нічого спільного не мали з наукою i технікою електрики. Цей, лише на перший погляд, простий факт при уважному її вивченні виявляється не таким вже і елементарним. Свій внесок у цей процес внесли: придворний лікар Гїльберт, дипломат, бургомістр Отто фон Геріке, про яких ми вже згадували, механік Гауксбі, політичний діяч Франклін, військовий інженер Кулон, аристократ Кавендіш, знаменитий Максвелл, Джозеф Томсон та інші вчені різних галузей науки.
Відомості про електрику свідчать про складний і тривалий шлях її розвитку завдяки зусиллям багатьох людей. З цілим рядом електричних явищ знайомі були ще люди глибокої давнини. Наприклад, про розряди, що створює електричний скат-риба. Її дивовижні властивості були відомі давнім єгиптянам, про які пізніше згадували у своїх творах грецькі та римські автори. У них же ми зустрічаємо описання тліючого газового розряду, що виникає на загостренні високих предметів у грозову погоду і супроводжується помітним світінням. Найбільш відомою була властивість бурштину притягувати легкі предмети. Але всі три згадані явища в уявленні древніх ніяк не пов'язувались між собою.
У розвитку науки про електрику провідну родь відіграло вивчення властивостей натертого бурштину. Притягання легких предметів натертим бурштином і уявлення, як древніх, так і середньовічних вчених, поєднувалось з властивостями магнетіту (залізної руди) притягувати залізо. Таким чином, електричні явища вперше поєднались з магнітними. Але вчені залишали поза увагою ці властивості. Першим наполягав на роз'єднанні електричного і магнітного притягання знаменитий італійський математик, винахідник і лікар Ієронімус Кардано (1501-1576 рр.). В одному із трактатів він обгрунтував свою думку.
1600 рік для історії науки - це початок століття наукової революції, творцями якої були Коперник, Кеплер, Галілей, Декарт, Лейбніц, Ньютон та ін. В цьому ж році в Лондоні видана книга лейб- медика королеви Англії Єлизавети Тюдор Гільберта «Про магнетизм, магнітні тіла і про великий магніт - Землю». Його роботи в галузі електрики є додатком досягнень наукової революції ХVІІ ст. Як дослідник у галузі електричних і магнітних явищ він провів понад 600 дослідів, побудував перші теорії електрики і магнетизму. Щодо книги, то більша її частина присвячена висвітленню магнітних явищ. Але одна глава містить відомості про притягання бурштину. В ній Гільберт описує прилад для електричного спостереження - перший в історії електроскоп. За його допомогою, зрозуміло, неможливо було всебічно провести дослідження електричного притягання. З побудовою цього приладу можна ознайомитись у підручнику з фізики.
Наступне істотне відкриття в галузі електрики зроблено Отто фон Геріке. У 1672 р. в Амстердамі видана його книга «Нові так звані
електриці. В ній Геріке розповів про дію створеної ним
електричної машини. Вона являє собою кулю, що відлита у скляній колбі. Коли її обертати і натерти долонями, то вона наелектризується і здатна притягувати до себе різні обрізки або листочки з золота, срібла, паперу та інших залишків. За допомогою цього приладу Геріке вивчав електричні явища, зокрема виявив явище електричного відштовхування, електричного світіння у темряві - спостерігав світіння наелектризованої сірчаної кулі. Це була перша в історії фізики електростатична машина, з побудовою якої знайомлять школярів. Але Геріке, як і Гільберт, електричні явища пояснював як гравітаційні. Обидва вчені ототожнювали електричне і гравітаційне притягування.
З початку ХУІІІ ст. зацікавленість до електричних явищ з боку вчених посилюється. Через 34 роки після опублікування книги Геріке англійський фізик-експериментатор і конструктор наукових приладів Френсіс Гауксбі (1666-1713 рр.) сконструював першу електричну машину і захопився дослідженням електричних розрядів. Він вивчав електричні явища, електролюмінесценсію. У 1710 р. ним відкрито явище світіння повітря у скляній трубці при електричному розряді. Гауксбі прийшов до відкриття, повторюючи досліди Бойля, Гука і Папена. Він, як і французький астроном Ж. Пікар, струшував барометричну трубку з ртуттю і помітив, що над поверхнею останньої виникає світіння. Гауксбі пов'язав це наче б то оптичне явище з електрикою. Він зробив висновок, що внаслідок тертя ртуті об скло воно електризується і всередині трубки виникає порівняно сильне електричне поле. Гауксбі продовжував робити численні досліди, створив електричну машину і довів, що у виникненні світіння істотна роль належить тертю. Йому фактично належить першість «зробити видимим» електричне поле. Щось подібне до нього за допомогою металевих ощурків дослідники вже спостерігали з магнітним полем. Демонстрація у школі з паперовими
султанчиками і є дещо змінений дослід Гауксбі. Він є винахідником електроскопа з льняних ниток.
Електричні досліди Гауксбі привернули увагу англійського аматора науки Стефена Грея. Він зробив відкриття, що електрика може передаватись від одного предмета до іншого за допомогою металевого дроту або прядильної нитки, але не може передаватись по шовковій нитці. Він перший поділив усі тіла на провідники і непровідники електрики. Надійно підтвердив існування явища електростатичної індукції і показав, що заряд розподіляється по поверхні тіла. Грей виявив і провідність тіла людини. Після винаходу конденсатора у 40-х роках ХVШ ст. розпочались досліди впливу електрики на людину. Англійський поет Г.Бозе про досліди Грея написав так: