ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКАЯ МАШИНА ОТТО ФОН ГЕРИРКЕ И ЕЕ ВЛИЯНИЕ НА РАЗВИТИЕ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ

OTTO VON GUERIRKE'S ELECTROSTATIC MACHINE AND ITS INFLUENCE ON THE DEVELOPMENT OF ELECTRICAL ENGINEERING

Kunakhov Victor Andreevich

Student, Engineering Academy, Peoples’ Friendship University of Russia named after Patrice Lumumba,

Moscow, Russia

Bekbulatov Damir Ravilovich

Scientific supervisor, Head of the laboratory Peoples’ Friendship University of Russia named after Patrice Lumumba,

Moscow, Russia

АННОТАЦИЯ

Статья посвящена раннему этапу развития электротехники, ключевую роль в котором сыграл Отто фон Герике. Рассматривается создание им первой электростатической машины, ставшей первым устойчивым источником электрического тока и давшей импульс для научных экспериментов с электричеством в XVII–XVIII веках. Отмечается, что изобретение Герике заложило фундамент для дальнейшего изучения электрических явлений и популяризации электротехники как науки.

ANNOTATION

The article is devoted to the early stage of the development of electrical engineering, in which Otto von Guericke played a key role. The author considers his creation of the first electrostatic machine, which became the first stable source of electric current and gave impetus to scientific experiments with electricity in the XVII–XVIII centuries. It is noted that Guericke's invention laid the foundation for further study of electrical phenomena and popularization of electrical engineering as a science.

Ключевые слова: электротехника, Отто фон Герике, электростатическая машина, история науки, электричество.

Keywords: electrical engineering, Otto von Guericke, electrostatic machine, history of science, electricity.

Наш век, без сомнения, можно назвать веком электричества, порой кажется, что применение электричества сопровождало человека всегда. Но развитие знаний человека об электричестве, развитие такой науки, как электротехника, шло столетиями. Пожалуй, можно сказать, что свою историю электротехника начинает еще с глубокой древности. Однако эти явления на протяжении многих веков считались просто занятным фактом, которому не старались найти ни практического применения, ни какого-либо серьезного научного объяснения.

На протяжении многих веков электротехника как наука оставалась в зачаточном состоянии. Для рождения ее на свет требовался переход от чистого любопытства к пониманию потенциальной пользы этих сил и природы возникновения этих сил. Первые предпосылки к полноценному рождению электротехники возникли благодаря работам английского физика Уильяма Гильберта. Он расширил, состоявший до этого только из янтаря с шерстью, перечень материалов, что могли при натирании давать статическое электричество, активно изучал магнетизм и явление электрического притяжения, именно он первым применил даже само слово «электричество». На протяжении многих лет полноценному изучению электричества препятствовал лишь один факт – отсутствовал устойчивый источник электрического тока, требовался человек, который мог бы изобрети такой источник, этим человеком, можно назвать немецкого ученого Отто фон Герике.

Герике прожил жизнь довольно интересную и, в то же время, характерную для человека Нового времени. Родился он в 1602 году в Магдебурге в семье зажиточных горожан, учился в нескольких университетах (менять их приходилось, спасаясь от Тридцатилетней войны), после окончания университета посетил Англию и Францию, затем – вернулся на Родину и поступил на городскую службу. При осаде Магдебурга, во время, все той же Тридцатилетней войны, попал в плен, из которого тозже был выкуплен за 300 таллеров, после освобождения Магдебурга, вновь вернулся в город и вновь поступил на службу, принимал участие в заключении Вестфальтского мира, завершившего Тридцатилетнюю войну. Позже был избран бургомистром Магдебурга. В то же время и начался рассвет его научных изысканий. На протяжении 30 лет Герике оставался бургомистром, при этом совмещая службу с научной деятельностью, результаты которой, во многом определили путь развития физики.

Многие, наверное, в первую очередь вспомнят Герике, как одного из первых ученых, исследовавших вакуум и атмосферное давление; автора знаменитого опыта с Магдебургскими полушариями. Но и в электротехнике его достижения были не менее важны.

Но вернемся к электростатической машине Герике.

Если Гилберт использовал для своих экспериментов маленькие кусочки янтаря или серы, натираемые вручную, то Герике решил увеличить такой «кусочек» и механизировать весь процесс натирания. Он залил расплавленную серу в заранее изготовленную мастером шарообразную стеклянную форму, которую позже разбил, получив в итоге цельный шар из серы. Этот шар (по описанию самого Герике «размером с детскую голову») ученый закрепил на железной оси, чтобы шар можно было вращать. Герике проанализировал большое количество материалов, которыми возможно было бы натирать шар, и пришел к выводу, что наилучшие результаты дает простое натирание шара рукой.

При работе со своей электростатической машиной экспериментатор наблюдал множество интересных явлений: так, например, он замечал, что пушинка сначала притягивалась к шару, затем – отталкивалась от него и повторно притягиваться начинала лишь после касания к ней рукой. Маленький шарик, который Герике держал на нитке, все время оставался обращенным одной и той же стороной к большому шару (тут ученый проводил параллель с Луной, которая тоже все время обращена к Земле одной и той же стороной, он считал, что данное явление имеет электрическую природу, что однако не подтвердилось). Герике также установил и способность наэлектризованного шара светиться в темноте. Он установил даже, что электричество, пусть и на короткие расстояния, может передаваться по льняной нити, фактически изобретя прообраз проводов.

Принцип действия электростатической машины состоял в том, что при натирании рукой шар приобретал отрицательный заряд статического электричества.  Благодаря данному заряду он притягивал нейтрально заряженную пушинку. Притянувшись к шару, пушинка приобретала одноименный (отрицательный) заряд, в результате чего начинала оттягиваться от шара, если же коснуться к ней рукой, то заряд пушинки вновь становился нейтральным и она снова начинала притягиваться к шару. Светился шар также благодаря статическому электричеству – свечение давали возникающие электрические искры.

С течением времени, машина, изобретенная Герике, хоть и заложила на многие годы принцип получения электричества все же не оставалась неизменной: в начале   серный шар был заменен на стеклянный; затем – стеклянный шар был заменен на цилиндр, т.к. его изготовление было проще, еще позже цилиндр заменили на стеклянный диск.

Именно в таком виде электрофорная машина дошла до наших дней и до сих пор используется, не для промышленной выработки электричества, а для демонстрации в учебных заведениях.

Электрофорная машина Герике дала науке первый источник электрического тока, который возможно было использовать для опытов с электричеством. Почти все опыты с электричеством, проводившиеся в XVII–XVIII веках использовали именно электрофор Герике, как источник электрического тока.

В первое время опыты с электричеством были тесно связаны с выступлениями на публике, которые экспериментаторы представляли, подобно фокусам. Одним из таких ученых-фокусников был Георг Бозе. Его опыты включали, к примеру, возможность поджечь спирт электрической искрой или заставить рыцарские доспехи испускать свечение. Кроме многочисленных опытов Бозе можно назвать и изобретателем первого конденсатора. Устроен этот конденсатор был довольно занятным образом – это была металлическая труба, которую держал в руках человек, изолированный от земли: порой для изоляции ограничивались применением лишь деревянной подставки, а порой применяли и более занимательный способ – человека подвешивали над полом на веревках или ремнях.

Опыты Бозе, да и вообще подобные опыты-представления того времени, пожалуй, заслуживают отдельного, подробного описания, но важно все же помнить, что предпосылкой для них стало именно возникновение электрофора Герике.

Электростатическую машину Отто фон Герике можно считать отправной точкой в истории электротехники. Она дала мощный толчок и в области изучения электричества, и в области восприятия электричества в широких кругах. Пусть изначально применение электричества и ограничивалось лишь публичными представлениями, электричество «шагнуло в массы». Его начали активно изучать, изучение электричества «вошло в моду». Именно с конца XVII века возникает целая плеяда ученых, изучающих электричество.

Без фундаментального принципа, изложенного Герике развитие и электростатики, и, в последствии, электродинамики было бы невозможно. Путь к нынешнему «триумфу электричества» был бы невозможен без этого незамысловатого, на первый взгляд, механизма.

Список литературы:

1. Большая советская энциклопедия. М. : ОГИЗ РСФСР, 1921–1937. Т. 1–65.
2. Вейтков Ф. Л. Летопись электричества. 2-е изд., испр. М. ; Л. : Госэнергоиздат, 1946. 320 с. : ил.
3. Дягилев Ф. М. Из истории физики и жизни ее творцов. М. : Просвещение, 1986. 255 с.
4. Bertucci P. Sparks in the dark: the attraction of electricity in the eighteenth century // Endeavour. 2007. Vol. 31, № 3. P. 88–93. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0160932707000531
5. Schneider D. Otto von Guericke: ein Leben für die alte Stadt Magdeburg. 3., bearb. und erw. Aufl. Stuttgart : Teubner, 2002. 144 S.