Анатолий Томилин - Рассказы об электричестве

Однажды слепая фортуна подсунула Мушенбрёку ученика — некоего Кунеуса. Это был богатый лейденский горожанин, желавший поразвлечься опытами не иначе как в лаборатории «великого ученого». Там он, познакомившись с электрической машиной, пытался наполнить электричеством… банку с водой. Сама идея, по воззрениям того времени, была вовсе не такой уж нелепой. Из многочисленных опытов было известно, что вода электризуется. Почему же было не попробовать сохранить электричество в воде? И вот Кунеус налил в банку воду, взял ее в руку, опустил в нее металлический стержень, соединенный с кондуктором электрической машины, и стал крутить шар. Некоторое время спустя стержень потребовалось вынуть. И тогда, дотронувшись до него другой рукой, Кунеус испытал «ни с чем не сравнимое потрясение».

Отдадим должное Мушенбрёку. Он был ученым и потому тут же решил проверить на себе открытие гостя. Сильный электрический удар поверг его в такое изумление, что «испытать его еще раз я не согласился бы даже ради французской короны». Именно так писал он позже, вспоминая о «своих» опытах.

И уж конечно, одним из первых узнал о лейденском эксперименте вездесущий аббат Нолле. К тому времени он состоял в переписке буквально со всем ученым миром. Его письма часто заменяли собой научные журналы, которых было в то время слишком мало.

Именно благодаря своей обширной переписке Жан Нолле был не только широко известен, но и пользовался огромным влиянием. Он тут же повторяет и совершенствует усилительную банку, составляет из них батареи и получает все более и более сильные электрические искры.

В Версале, в присутствии короля и придворных, аббат выстраивает сто восемьдесят мушкетеров кольцом. Велит им взяться за руки. Первому дает в руку банку, заряжает ее от машины и предлагает последнему в цепи вытащить металлический стержень… «Было очень курьезно видеть разнообразие жестов и слышать мгновенный вскрик, исторгаемый неожиданностью у большей части получающих удар». Король веселился. Но еще больший интерес вспыхнул в его глазах, когда на столик перед королем, рядом с электрической машиной и батареей лейденских банок, Нолле поставил маленькую металлическую клетку с птичкой. Обернув длинной цепочкой прутья клетки, он намотал другой ее конец на банку. Вторую цепочку, соединенную с металлическим стержнем банки, аббат пропустил через стеклянную трубочку и повесил над жердочкой так, чтобы птичка не могла задевать за нее головой. После этого помощник стал крутить электрическую машину. Придворные затаили дыхание. Наступил момент, когда между цепочкой и метавшимся по клетке воробьем проскочила голубая искра. Раздался треск, и несчастная пичуга свалилась без признаков жизни.

— Браво! — сказал Людовик XV и поднялся с места.

— Браво! — повторили придворные. Толпясь, они поспешили за своим сюзереном прочь от этого ученого служителя бога, продемонстрировавшего им, что электричество может не только развлекать.

Опыты с усилительной банкой, получившей благодаря стараниям того же Нолле название лейденской банки, были настолько эффектны, что их повторяли в салонах и в ярмарочных балаганах. Голубыми искрами, извлеченными из пальца, из носа наэлектризованного человека, поджигали порох и спирт, убивали мышей и цыплят.

В один прекрасный день семьсот благочестивых парижских монахов, взявшись за руки, образовали цепь. И все братья во Христе, как один, высоко подпрыгнули и возопили от страха, когда крайние разрядили на себя невзрачную банку, наполненную таинственной электрической жидкостью…

В Англии опыты с лейденскими банками демонстрировал в Королевском обществе врач Вильям Ватсон. В 1747 году он с помощью нескольких помощников и длинной проволоки соорудил цепь длиной не менее двух миль и «провел» электричество через Темзу. Скоро выяснилось, что характер жидкости, заполняющей банку, не играет никакой роли в ее работе. Ватсон вместо воды или спирта наполнял банку дробью. И результат не менялся. Тогда он вообще заменил содержимое банки еще одной, внутренней металлической обкладкой, соединенной с центральным стержнем. Теперь лейденская банка получила свою окончательную форму.

Правда, его коллега доктор Бевис обложил свинцовыми пластинами просто кусок стекла и получил тот же результат. При этом чем больше были размеры пластин и чем меньше было между ними расстояние, тем большее количество электричества на них накапливалось.

Так в науку об электричестве пришел конденсатор — емкость, заполняемая «электрической материей». Правда, пока что принцип или «механизм» его работы был непонятен, а величина емкости ничтожна.

Однако делать усилительные банки люди научились, научились с ними и обращаться. И наконец буквально все почувствовали необходимость хоть какой-то теории, объясняющей электрические явления…

Некогда совершил я легкомысленный поступок — купил автомобиль. Следующим шагом была сдача экзаменов в ГАИ, чтобы получить удостоверение на право вождения машины. Экзамен делился на две части: теория и практика вождения. Причем в теоретическую часть входили не только правила движения, но и некоторые технические вопросы, связанные с эксплуатацией и мелким ремонтом двигателя, электрохозяйства и ходовой части.

Мне повезло: в билете, который я вытянул, третьим вопросом стояло: «Электрический конденсатор. Устройство. Принцип действия. Роль в системе зажигания». Ну, тут-то я блесну! К тому времени я уже несколько лет преподавал теоретические основы электротехники в Электротехническом институте, вел лабораторные работы и не раз руководил практикой студентов в цехах, где производят конденсаторы. А поскольку два других вопроса в билете не вызывали в моей душе столь же радостного отклика, то и начал я с того, что лучше знал.

Я рассказал экзаменатору о том, что каждый электрический конденсатор представляет собой систему из двух (или нескольких) проводников (обкладок), разделенных диэлектриком, которые обладают взаимной электрической емкостью… Эта емкость значительно больше емкости каждого отдельного проводника (или обкладки) по отношению к другим проводникам и в частности по отношению к земле. При этом я скромно и ненавязчиво показал связь между зарядами из nтел и их потенциалами, вывел формулу емкости плоского конденсатора и изящно перешел к выражению для сферического и цилиндрического конденсаторов. Рассказал, как при подключении к источнику постоянного напряжения на обкладках накапливается электрический заряд, а в диэлектрике создается электрическое поле. При этом я написал выражения для энергии поля, связав его с напряжением и емкостью, и отметил, что она в принципе не велика. Чтобы показать достаточно свободное владение материалом, я сравнил принцип действия электрического конденсатора с действием механической пружины и показал их математическое сходство.