Электр

Электр (лат. electricus) же жалык — электр заряддарынын бар болушу, өз ара аракеттешүүсү жана кыймылы менен шартталган кубулуштардын жыйындысы. Бул терминди англиялык натуралист Уильям Гилберт өзүнүн «Магнит, магниттик денелер жана улуу магнит – Жер жөнүндө» (1600) деген эмгегинде киргизген, анда магниттик компастын иштешин түшүндүрүп, электрлештирилген телолордун кээ бир эксперименттерин сүрөттөгөн. Ал башка заттар да электрлештирүү касиетине ээ экенин аныктаган^[1].

Тарыхы

Электр кайраты жөнүндө билим пайда боло электе эле адамдар электр балыктарынын касиеттерин билишкен. Байыркы Египеттин тексттери биздин заманга чейинки 2750-ж. Б.з.ч., алар бул балыктарды «Нилдин күркүрөгөндөрү» деп аташат жана аларды башка бардык балыктардын «коргоочусу» деп сыпатташат. Миңдеген жылдар өткөндөн кийин байыркы грек, рим жана араб табият таануучулары жана дарыгерлери кайрадан электр балыктары жөнүндө маалымат беришти^[2]. Кээ бир байыркы жазуучулар, мисалы, Плиний Улуу жана Скрибоний Ларгус, электр сом жана электр нурлары тарабынан пайда болгон электрдик разряддардын шал кылуучу таасирин күбөлөндүрүшкөн жана мындай разряддар өткөргүч объектилер боюнча жүрө аларын билишкен^[3]. Подагра же баш оору сыяктуу оорулардан жапа чеккен бейтаптарга күчтүү сокку айыктырат деген үмүттө электр балыктарын колун тийгизүү сунушталган.^[4]

Жер Ортолук деңизиндеги байыркы маданияттар янтарь таякчалары сыяктуу кээ бир нерселерди мышыктын жүндөрү менен сүртүп, жүн сыяктуу жеңил нерселерди тартууга болорун билишкен. Фалес Милеттик биздин заманга чейинки 600-жылдары статикалык электр кайратына бир катар байкоолорду жүргүзгөн. BC, андан сүрүлүү янтарь магниттик кылат деген тыянакка келген - магнетит сыяктуу минералдардан айырмаланып, аларды сүртүүнүн кереги жок.^[5]^[6]^[7]^[8]^[9] Фалес тартылуу магниттик үзүлгө байланыштуу деп туура эмес ойлогон, бирок кийинчерээк илим магнетизм менен электрдин ортосундагы байланышты далилдейт.

Узак убакыт бою электр кайраты жөнүндөгү билим мындай идеялардын чегинен чыккан эмес. 1936-жылы Багдад деп аталган батарейканын ачылышына негизделген, антик заманда гальваникалык элементтерди колдонууну сунуш кылган полемикалык теория бар болсо да, айтылган экспонаттын электрдик мүнөзгө ээ болгон-болбогону так эмес.^[10]

1600-жылы Уильям Гилберт электр кайратынын өзүн («янтарь», башка грек тилинен ἤλεκτρον: [электрон] - янтарь) киргизген жана 1663-жылы магдебургдук бургомист Отто фон Герик күкүрт кислотасынын үстүнө отургузулган электростатикалык машинаны жасаган. тартылуу эффектин гана эмес, ошондой эле түртүү үзүрдүн да байкоого мүмкүндүк берген таяк^[11]. 1729-жылы англиялык Стивен Грей электр тогун алыстыкка өткөрүү боюнча тажрыйбаларды жүргүзүп, бардык материалдар электр тогун бирдей өткөрө бербестигин аныктаган. 1733-жылы француз Шарль Дюфай электр кайратынын эки түрүнүн бар экенин аныктаган: айнек жана чайыр, айнекти жибекке, чайырды жүнгө сүртүү аркылуу ачылган. 1745-жылы голландиялык Питер ван Мушенбрук биринчи электрдик конденсаторду, Лейден банкасын жараткан. Ошол эле жылдары атмосфералык электр кайратынын изилдөө боюнча иштерди орус окумуштуулары – Г.В.Рихман жана М.В.Ломоносов да жүргүзүшкөн.

Электр кайратынын биринчи теориясын электр энергиясын “материалдык эмес суюктук”, суюктук катары караган америкалык Бенжамин Франклин түзгөн (“Электр кайратынын менен эксперименттер жана байкоолор”, 1747). Ошондой эле оң жана терс заряд түшүнүгүн киргизет, чагылганды ойлоп табат жана анын жардамы менен чагылгандын электрдик мүнөзүн далилдейт. Электр кайратынын изилдөө 1785-жылы Кулон мыйзамы ачылгандан кийин так илим категориясына өтөт.

Андан ары 1791-жылы италиялык Галвани «Булчуңдардын кыймылындагы электрдик күчтөр жөнүндө трактатын» басып чыгарып, анда жаныбарлардын булчуңдарында электр тогу бар экенин сүрөттөгөн. Дагы бир италиялык Вольта 1800-жылы биринчи туруктуу ток булагын - туздалган сууга чыланган кагаз менен бөлүнгөн цинк жана күмүш тегерекчелерден турган колонна болгон гальваникалык элементти ойлоп тапкан. 1802-жылы Василий Петров вольттук жааны ачкан.

Орус окумуштуусунун бул ачылышы менен электр лампасынын же ысытуу лампасынын тарыхы башталган. Келечекте электр лампасын жасоого орус инженерлери Павел Николаевич Яблочков жана Александр Николаевич Лодыгин негизги салым кошушту.

Лодыгин көптөгөн эксперименттерден кийин Lodygin жана компаниянын электр жарыгы өнөктөштүгүн түзүп, 1873-жылы өзүнүн системасынын ысытуу лампаларын көрсөткөн. Илимдер академиясы Лодыгинге анын ойлоп табуусу «пайдалуу, маанилүү жана жаңы практикалык колдонууга» алып келгендиги үчүн Ломоносов атындагы сыйлыкты ыйгарды. Ошол эле учурда, Павел Яблочков параллелдүү өз чырак дизайнын иштеп чыккан. 1876-жылы ал өзүнүн системасынын лампочкасына патент алган, ал "Яблочков шамы" деп аталган. Көптөгөн орустар катышкан 1878-жылы Париж көргөзмөсүндө Яблочков шам зор ийгилиги кийин, алар Орусияда ага кызыгып калышты. Лодыгин, тескерисинче, Россияда анын чырактарын кеңири өндүрүштү орното алган жок. Ал Америкага барып, ал жерден өзү ойлоп тапкан лампочка Эдисондун аты менен аталганын билди. Бирок орус инженери өзүнүн приоритеттүүлүгүн далилдей баштаган жок, бирок өзүнүн ойлоп табуусун өркүндөтүүнү уланта берди.

1820-жылы даниялык физик Эрстед эксперименталдык жол менен электромагниттик өз ара аракеттенүүнү ачкан. Ток менен чынжырды жабуу жана ачуу, ал өткөргүчтүн жанында жайгашкан компас ийнесинин термелүүлөрүн көрдү. Француз физиги Ампер 1821-жылы электр менен магнетизмдин ортосундагы байланыш электр тогу болгон учурда гана байкалат, ал эми статикалык электрдикте жок экенин аныктаган. Джоулдун, Ленцтин, Омдун эмгектери электр энергиясы жөнүндөгү түшүнүктү кеңейтет. Гаусс электростатикалык талаа теориясынын негизги теоремасын түзөт (1830).

Эрстед менен Ампердин изилдөөлөрүнүн негизинде Фарадей 1831-жылы электромагниттик индукция кубулушун ачкан жана анын негизинде магниттелген өзөктү катушкага жылдырып, катушканын бурулуштарында токтун пайда болушун аныктоо аркылуу дүйнөдөгү биринчи электр генераторун түзгөн. Фарадей электролиз мыйзамдарын ачкан (1834), электр жана магнит талаасы түшүнүгүн киргизген. Электролиз кубулушунун анализи Фарадейди электрдик күчтөрдүн алып жүрүүчүлөрү кандайдыр бир электрдик суюктуктар эмес, атомдор – заттын бөлүкчөлөрү деген ойго алып келген. "Заттын атомдору кандайдыр бир түрдө электрдик күчтөр менен жабдылган" дейт ал. Фарадейдин электролиз боюнча изилдөөлөрү электрондук теорияны өнүктүрүүдө негизги ролду ойногон. Фарадей ошондой эле дүйнөдөгү биринчи электр кыймылдаткычын - магниттин айланасында ток өткөрүүчү зымды жараткан. Электромагнитизм боюнча изилдөөлөрдүн эң чоң жетишкендиги британиялык (шотландиялык) физик Д.К.Максвелдин электромагниттик кубулуш теориясын иштеп чыгуусу болду. Ал 1873-жылы талаанын электрдик жана магниттик мүнөздөмөлөрүн бириктирген теңдемелерди чыгарган.

Пьер Кюри 1880-жылы пьезоэлектрикти ачкан. Ошол эле жылы Д.А.Лачинов электр энергиясын алыс аралыктарга өткөрүүнүн шарттарын көрсөттү. Герц эксперименталдык түрдө электромагниттик толкундарды каттайт (1888).

1897-жылы Джозеф Томсон электр энергиясынын материалдык алып жүрүүчүсүн – электронду ачкан, анын атомдун түзүлүшүндөгү орду кийин Эрнест Резерфорд тарабынан белгиленген.

20-кылымда кванттык электродинамика теориясы түзүлгөн. 1967-жылы электр энергиясын уйренууге дагы бир кадам ташталды. С.Вайнберг, А.Салам жана С.Глашоу электр алсыз өз ара аракеттенүүнүн бирдиктүү теориясын түзүшкөн.

Теориясы

Электр заряды – бул биринчи кезекте өзүнүн айланасында электр талаасын түзүү жана ал аркылуу башка заряддалган (б.а. электр заряды бар) денелерге таасир этүү жөндөмдүүлүгүнөн көрүнгөн денелердин касиети (бир эле аталыштагы физикалык чоңдук менен аныкталат). Электр заряддары оң жана терс болуп экиге бөлүнөт (кайсы зарядды оң, кайсынысын терс деп айтуу илимде ээн-эркин деп эсептелет, бирок бул тандоо тарыхта мурда эле жасалган жана азыр шарттуу болсо да - ар бирине так аныкталган белги ыйгарылат. айыптардын). Бир эле белгидеги заряды бар денелер түртүшөт, ал эми карама-каршы заряддалган денелер тартылат. Заряддалган денелер кыймылдаганда (өткөргүчтөрдөгү электр тогун алып жүрүүчү макроскопиялык денелер да, микроскопиялык заряддуу бөлүкчөлөр да) магнит талаасы пайда болот жана ошентип, электр менен магнетизмдин (электромагнитизм) байланышын түзүүгө мүмкүндүк берген кубулуштар ишке ашат (Оерстед, Фарадей , Максвелл). Заттын түзүлүшүндө электр заряды денелердин касиети катары заряддалган элементардык бөлүкчөлөргө кайтып келет, мисалы, электрон менен антипротон терс зарядга ээ, ал эми протон менен позитрон оң зарядга ээ.

Электр заряддарын, алардын өз ара аракеттешүүсүн жана алар тарабынан пайда болгон жана аларга таасир этүүчү талааларды изилдөөчү эң жалпы фундаменталдык илим (б.а. электрдик теманы дээрлик толугу менен камтыган, конкреттүү заттардын электрдик касиеттери сыяктуу деталдарды кошпогондо, мисалы электр өткөрүмдүүлүк (ж.б.) электродинамика болуп саналат. Электромагниттик талаалардын, заряддалган бөлүкчөлөрдүн (ж.

Жаратылыштагы жалыгы

Табияттагы электр энергиясынын таң калыштуу көрүнүшү - бул электрдик табияты 18-кылымда түзүлгөн чагылган. Чагылган көптөн бери токой өртүнө себепкер болгон. Версиялардын бирине ылайык, аминокислоталардын алгачкы синтезине жана жер бетинде жашоонун пайда болушуна чагылган себеп болгон (Миллер-Урей эксперименти жана Опарин-Халдан теориясы). Жердин атмосферасы гиганттык конденсатор болуп саналат, анын төмөнкү плитасы (жердин үстү) терс заряддуу, ал эми үстүнкү плитасы (атмосферанын 50 км бийиктикке чейинки катмарлары) оң заряддуу. Жер бети менен атмосферанын жогорку катмарынын потенциалдык айырмасы 400 кВ, жер бетине жакын жерде туруктуулугу 100 В/м болгон туруктуу электр талаасы бар.

Адамдардын жана жаныбарлардын нерв системасындагы процесстер үчүн клетка мембранасынын натрий иондорунун сыйымдуулугунун клетка ичиндеги чөйрөнүн потенциалына көз карандылыгы чечүүчү мааниге ээ. Клетка мембранасындагы чыңалуу жогорулагандан кийин натрий каналы 0,1-1,0 мс даражадагы убакытка ачылат, бул чыңалуунун кескин өсүшүнө алып келет, андан кийин мембранадагы потенциалдар айырмасы өзүнүн баштапкы маанисине келет. Сүрөттөлгөн процесс кыскача нерв импульсу деп аталат. Жаныбарлардын жана адамдардын нерв системасында бир клеткадан экинчи клеткага маалымат 1 мсдей узактыктагы толкундануунун нерв импульстары аркылуу берилет. Нерв жипчеси электролит менен толтурулган цилиндр. Натрий иондоруна мембрананын өткөрүмдүүлүгүнүн убактылуу жогорулашынын таасиринен дүүлүктүрүүчү сигнал амплитудасы азайбастан берилет.

Көптөгөн балыктар өзүн коргоо жана суу астында олжо издөө үчүн электр энергиясын колдонушат. Түштүк Американын электр балыгы 500 вольтко чейин электр разрядын жаратууга жөндөмдүү. Электр рампасынын разряддык күчү 500 Вт жетиши мүмкүн. Акулалар, балыктар жана кээ бир сом балыктар олжо табуу үчүн электр энергиясын колдонушат. Балыктын электр органы бир нече жүз герц жыштыкта иштейт жана бир нече вольттук чыңалуу жаратат. Электр талаасы электр кабылдагычтар тарабынан кармалат. Суудагы объекттер электр талаасын бурмалайт. Бул бурмалоолорго ылайык, балыктар ылай сууда оңой багыт алат.

Эскертүүлөр

↑ Спиридонов О. П. «Универсальные физические постоянные», М., «Просвещение», 1984, с. 52, ББК 22.3 С72
↑ Moller, Peter; Kramer, Bernd (December 1991), "Review: Electric Fish", BioScience, American Institute of Biological Sciences, 41 (11): 794–96 [794], doi:10.2307/1311732, JSTOR 1311732
↑ Bullock, Theodore H. (2005), Electroreception, Springer, pp. 5–7, ISBN 0-387-23192-7
↑ Morris, Simon C. (2003), Life's Solution: Inevitable Humans in a Lonely Universe, Cambridge University Press, pp. 182–85, ISBN 0-521-82704-3
↑ Электричество до Франклина
↑ Stewart, Joseph (2001), Intermediate Electromagnetic Theory, World Scientific, p. 50, ISBN 981-02-4471-1
↑ Simpson, Brian (2003), Electrical Stimulation and the Relief of Pain, Elsevier Health Sciences, pp. 6–7, ISBN 0-444-51258-6
↑ Diogenes Laertius. R.D. Hicks: Lives of Eminent Philosophers, Book 1 Chapter 1 [24]. Tufts University. — «Aristotle and Hippias affirm that, arguing from the magnet and from amber, he attributed a soul or life even to inanimate objects.»
↑ Aristotle. Daniel C. Stevenson: De Animus (On the Soul) Book 1 Part 2 (B4 verso). — «Thales, too, to judge from what is recorded about him, seems to have held soul to be a motive force, since he said that the magnet has a soul in it because it moves the iron.»
↑ Frood, Arran (27 February 2003), Riddle of 'Baghdad's batteries', BBC, retrieved 2008-02-16
↑ Электростатическая машина Герике. Текшерилген күнү 21 -август (баш оона) 2023. Түп булактан архивделген күнү 17 -сентябрь (аяк оона) 2017.

[spiridonov-1] Спиридонов О. П. «Универсальные физические постоянные», М., «Просвещение», 1984, с. 52, ББК 22.3 С72

[2] Moller, Peter; Kramer, Bernd (December 1991), "Review: Electric Fish", BioScience, American Institute of Biological Sciences, 41 (11): 794–96 [794], doi:10.2307/1311732, JSTOR 1311732

[Electroreception-3] Bullock, Theodore H. (2005), Electroreception, Springer, pp. 5–7, ISBN 0-387-23192-7

[morris-4] Morris, Simon C. (2003), Life's Solution: Inevitable Humans in a Lonely Universe, Cambridge University Press, pp. 182–85, ISBN 0-521-82704-3

[5] Электричество до Франклина

[stewart-6] Stewart, Joseph (2001), Intermediate Electromagnetic Theory, World Scientific, p. 50, ISBN 981-02-4471-1

[7] Simpson, Brian (2003), Electrical Stimulation and the Relief of Pain, Elsevier Health Sciences, pp. 6–7, ISBN 0-444-51258-6

[8] Diogenes Laertius. R.D. Hicks: Lives of Eminent Philosophers, Book 1 Chapter 1 [24]. Tufts University. — «Aristotle and Hippias affirm that, arguing from the magnet and from amber, he attributed a soul or life even to inanimate objects.»

[9] Aristotle. Daniel C. Stevenson: De Animus (On the Soul) Book 1 Part 2 (B4 verso). — «Thales, too, to judge from what is recorded about him, seems to have held soul to be a motive force, since he said that the magnet has a soul in it because it moves the iron.»

[10] Frood, Arran (27 February 2003), Riddle of 'Baghdad's batteries', BBC, retrieved 2008-02-16

[11] Электростатическая машина Герике. Текшерилген күнү 21 -август (баш оона) 2023. Түп булактан архивделген күнү 17 -сентябрь (аяк оона) 2017.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]