Анатолий Томилин - Заклятие Фавна Страница 25

Участвуя в придворных интригах, Эпинус забросил свои академические занятия, хотя и продолжал занимать должность. Как и большинство иностранцев, работавших в России, заботился главным образом о собственном благополучии. И это ему вполне удалось. Лишь в 1798 году в возрасте 74 лет он покинул русскую службу и перебрался в Дерпт (ныне Тарту), где через четыре года и умер.

Трибоэлектричество и постоянные магниты. XX век

В наши дни электростатические машины типа той, что демонстрировал почтенный куратор опытов Лондонского королевского общества мистер Фрэнсис Гауксби-старший, кажутся чем-то родственным деревянной сохе или каменному топору, хотя и сохранились еще в физических кабинетах некоторых школ. Здесь они позволяют получать электрические заряды, накапливать их на добрых старых лейденских банках и проводить опыты. Но не только на радость ребятишкам служит «чистое» электричество, получаемое при помощи трени.

В начале XX века перед физиками встал вопрос: как получать интенсивные пучки атомных частиц, обладающих большой скоростью, для бомбардировки атомного ядра? Для этого следовало прежде всего научиться создавать сильное электрическое поле. Тогда заряженные частицы, испускаемые каким-нибудь источником, попав в такое поле, начинают ускоренно двигаться по его направлению. Чем больше разность потенциалов в начале и в конце пути частиц, тем большую скорость, а следовательно, и энергию они приобретут.

Во всех физических лабораториях мира началось соревнование за получение сверхвысоких напряжений. Для любителей точных цифр могу сказать, что обычная динамо-машина дает напряжение примерно до тысячи вольт. Приняв меры, можно повысить его до 20 тысяч вольт. Индукционные катушки позволяют поднять напряжение до 100 тысяч вольт при небольшой мощности. Наконец, импульсные генераторы, держащие батареи конденсаторов, которые заряжаются постоянным током, дают возможность приблизиться к миллиону вольт.

В 1929 году американский физик Роберт Ван-де-Грааф из Принстонского университета предложил сначала принцип, а потом и новую конструкцию высоковольтного электрического генератора. Бесконечная движущаяся лента переносила заряд от источника внутрь большого полого металлического шара — кондуктора, установленного на изолированной колонне. Генераторы Ван-де-Граафа способны были накапливать до 5 миллионов вольт, при этом они оказались просты по устройству и обеспечивали высокое постоянство полученного напряжения.

Прошло более полувека, но и сегодня электростатические генераторы участвуют в экспериментах. Правда, самостоятельно — редко, чаще в сочетании с синхротронами они разгоняют частицы до энергий в миллиарды электрон-вольт!

В энергетике будущего, скорее всего, значительная доля электроэнергии будет вырабатываться безмашинным способом, например на магнитогидродинамических установках. Главная часть в них — магнитная система. Правда, участвуют в этом не постоянные магниты, о которых шла речь в этой главе, а потому отложим разговор о МГД-генераторах.

Первые естественные магниты вытачивали из кусков магнитного железняка. Уже в средние века кузнецы заметили, что если ковать железо, расположив его на наковальне по направлению строго с севера на юг, то после обработки оно оказывается намагниченным. Позже стали изготавливать искусственные магниты из мягкого железа, натирая его магнитным железняком. Кованую полосу железа натирали, начиная от середины к концам. Один конец — северным полюсом магнита, другой — южным. Примерно тогда же обнаружили, что если ту же железную полосу натирать одним магнитным полюсом, то после намагничивания оба конца железной полосы будут иметь одноименные полюса, но в середине ее окажется полюс противоположный.

Люди заметили, что не все сорта стали одинаково хорошо подвержены намагничиванию. Еще в конце прошлого столетия выяснилось, что даже ничтожная добавка вольфрама и кобальта в несколько раз улучшает магнитные свойства искусственных магнитов. А к середине нашего столетия металлурги получили сплав «альнико», в который входили алюминий, никель и кобальт с другими добавками. Магниты из «альнико» поднимали вес, в 500 раз превышающий их собственную массу. В нашей стране разработан сплав «магнико». Созданные на основе этого магниты, полученные методом спекания порошка «магнико», могут поднимать груз в 5000 раз больше собственного веса. А так называемые оксиднобариевые магниты — еще сильнее,

Магниты и магнитные материалы очень широко применяются в современной науке и технике. Они работают в насосах, перекачивающих жидкие металлы, в бесчисленном количестве приборов. Читатели хорошо знакомы с магнитными головками магнитофонов, с запоминающими устройствами в вычислительной технике, в небольших двигателях и генераторах, в электросчетчиках, микрофонах, в головках звукоснимателей и в акустических системах, наконец, в обыкновенных электрогитарах…

Но почему же все-таки магнит притягивает? Чтобы ответить на этот вопрос, нужно электричество связать с магнитным полем и перейти от них, существующих порознь, к электромагнетизму.

ЧАСТЬ ВТОРАЯ

Знать — значит уметь

Глава 1

Примерно с середины XVIII столетия пришло в опытную физику новое увлечение. Сначала в лабораториях ученых, а потом и в модных салонах, в ярмарочных балаганах демонстрировались голубые искры, получаемые с помощью электрических машин, экспериментаторы опускали в подкисленную.воду пластинки из разных металлов и получали электрическую силу. Ее накапливали в лейденских банках. И с помощью электрической искры намагничивали и перемагничивали железо.

О своих наблюдениях 1749 года Франклин писал, что молния и электричество способны разрушить магнетизм или даже изменить полярность магнита. И в этих выводах американский ученый не был одиноким.

Французский ботаник д'Алибар в мае 1752 года установил в окрестностях Парижа железный шест высотой примерно в 40 футов (около 13 метров) и изолировал его снизу. Получилась ловушка для атмосферного электричества. Столяр, которого д'Алибар нанял сторожить свою установку, в первую же грозу, услыхав удар грома, отправился к шесту. На глазах — прибежавшего священника он извлек из шеста в принесенную лейденскую банку целый рой ярких искр.

Приехавший после грозы д'Алибар с удивлением обнаружил, что его железный шест намагничен…

Жарким грозовым днем в июне 1731 года, молния ударила в дом английского купца в городе Уэкфилде. Услышав грохот, испуганный негоциант вбежал в комнату и обнаружил, что небесный огонь разбил ящик, в котором лежали стальные ножи и вилки, и разбросал их по полу. Кинувшись подбирать имущество, купец с удивлением обнаружил, что все приборы оказались намагниченными.

Компасные мастера не раз замечали, что у кораблей, пришедших из дальних плаваний и побывавших в жестоких грозовых бурях, компасные стрелки оказывались перемагниченными. Северный конец указывал на юг, а южный — на север. Это случалось на судах, мачты которых не раз принимали на себя удары молний.

7 сентября 1753 года в здании Санкт-Петербургской Академии господин профессор Франц Ульрих Теодор Эпинус прочел перед собравшимися коллегами на академической конференции трактат «О сходстве электрической силы с магнитной». Он полагал, что электрический разряд, проходящий через железный или стальной стержень, приводит к изменению его магнитного состояния потому, что вызывает в нем механическое сотрясение, облегчающее перемещение магнитной жидкости.

Дальше оставалось только подтвердить на опытах связь электричества с магнетизмом. И вот это «только» никак не удавалось никому из физиков, потому что прежде всего следовало освободиться от необходимости зависеть от молнии, от кратковременных разрядов лейденских банок и получить какой-то устойчивый источник «электрической силы». Необходимость в нем ощущалась настолько остро, что он так или иначе должен был непременно появиться. И тут нам с вами, дорогой читатель, придется несколько отвлечься, чтобы познакомиться с новыми героями нашей истории, их великим спором и еще более великими открытиями…

Давайте совершим мысленное путешествие в Италию.

— Болонья, сеньоры, Болонья!!! — Проводник изо всех сил стучит в стеклянную дверь купе. — О мамма мия! Сколько можно спать?! Ведь мы приехали в Болонью! Болонья, сеньоры, Болонья!

Он явно преувеличивает, упрекая нас в сонливости. В итальянских поездах уснуть не так-то просто. Особенно в вагонах второго класса… Но нам действительно пора собираться. За окном бегут устрашающие своей неэстетичностью корпуса. Может быть, это заводы сельскохозяйственных машин или мотоциклов. А может быть, предприятия, на которых изготавливается электротехническое оборудование.