Презентація до семінару "Біля джерел виявлення електричного струму"

Біля джерел виявлення електричного струму. Дослідження Л. Гальвані та А. Вольта.

Біографія Л. Гальвані. Луїджі Гальвані народився 9 вересня 1737 в Болоньї від Домініко і його четвертої дружини Барбари Фоскі. Батьки Луїджі були аристократами, але вони мали достатньо коштів, щоб дати освіту одному з дітей. Луїджі Гальвані хотів отримати церковну, релігійну освіту. В ту епоху це було багато в чому престижно і він 15 років навчався в релігійному інституті, а саме в молитовні Padri Filippini (Oratorio dei Padri Filippini). Надалі він збирався прийняти релігійні обітниці, але батьки переконали його не робити цього і продовжити свою освіту далі. У 1759 закінчив Болонський університет за спеціальністю богослов'я, і тільки після захисту дисертації зацікавився медициною (відбулося під впливом його тестя - відомого лікаря і професора медицини Карло Галеацці.

Біографія Л. Гальвані. Незважаючи на вчений ступінь, Гальвані круто змінив свою професію і знову закінчив Болонський університет, але вже медичне відділення. Луїджі також вступив на факультет мистецтв університету Болоньї. Там же він пройшов медичний курс, в якому вивчав праці Гіппократа, Галена і Авіценни. Крім цього, Луїджі займався медичною практикою, зокрема хірургічною. Це дозволило йому в подальшому зайнятися дослідженням біоелектрики. Магістерська робота Гальвані була присвячена будові людських кісток. Після її успішного захисту в 1762 Гальвані почав викладати медицину. Був одружений на Лючії Галеацці Гальвані. У 1785 році, після смерті свого тестя, Гальвані зайняв його місце керівника кафедри анатомії і гінекології, звідки незадовго до смерті був звільнений за те, що відмовився принести присягу Цизальпінскій республіці, заснованій в 1797 році Наполеоном I. Перші роботи Гальвані були присвячені порівняльній анатомії. У 1771 він почав досліди з вивчення м'язового скорочення і незабаром відкрив феномен скорочення м'язів препарованої жаби під дією електричного струму.

Працюючи в лабораторії, де проводилися досліди з електрикою, Гальвані спостерігав явище, яке було відоме багатьом ще до нього. Воно полягало в тому, що якщо через нерв жаб’ячої ніжки, сполученої дротиком із землею, розряджати кондуктор електричної машини, то спосте-рігалися судорожні скорочення її м’язів. Але одного разу Гальвані помітив, що лапка прийшла в рух, коли з її нервом стикався тільки сталевий скальпель. Найдивовижніше було те, що між електричною машиною і скальпелем не було ніякого контакту.

Це вражаюче відкриття примусило Гальвані здійснити ряд дослідів для виявлення причини спостережуваного явища. В один з осінніх днів 1780 року Гальвані провів експеримент з метою з’ясувати, чи викликає такі ж рухи в лапці електрика блискавки. Для цього Гальвані підвісив на латунних гачках декілька жаб'ячих лапок у вікні, закритому залізними ґратами. І він виявив на протилежність своїм очікуванням, що скорочення лапок відбуваються у будь-який час, поза всякою залежністю від стану погоди.

Присутність поруч електричної машини або іншого джерела електрики виявилася непотрібною. Гальвані встановив далі, що замість заліза і латуні можна використовувати будь-які два різнорідні метали, причому комбінація міді та цинку викликала явище в найбільш виразному вигляді. Скло, гума, смола, камінь і сухе дерево взагалі не давали ніякого ефекту. На жаль, Гальвані дійшов висновку, що в тканинах тіла жаби міститься «тваринна електрика». Тому при з'єднанні провідниками (мідь, залізо) нерва з м'язами відбувається розряд. Лабораторія, в якій Гальвані проводив свої досліди

У результаті його сучасникам поняття «тваринної електрики» стало здаватися набагато реальнішим, ніж електрика якого-небудь іншого походження. Виявлення електричного струму все ще залишалося таємницею. Де ж з'являється струм: тільки в тканинах тіла жаби, тільки у різнорідних металах чи ж в комбінації металів і тканин?

На щастя, історія розпорядилася так, що результати дослідів Гальвані, викладені ним в його знаменитому «Трактаті про електричні сили при м'язовому русі», який побачив світ в 1791 році, потрапили на очі італійському ученому Алессандро Вольта.

Біографія А. Вольта Алессандро Джузеппе Антоніо Анастасіо Джероламо Умберто Во́льта - італійський натураліст, фізик, хімік і фізіолог. Його найважливішим внеском в науку був винахід принципово нового джерела постійного струму, який зіграв визначальну роль в подальших дослідженнях електричних і магнітних явищ. На честь нього названа одиниця різниці потенціалів електричного поля - вольт.

Перші роки життя. Алессандро Вольта народився 18 лютого 1745 р. в Комо (італійська провінція Ломбардія) і був четвертою дитиною в сім'ї падре Філіппо Вольти і його таємної дружини Маддалени, дочки графа Джузеппе Інзагі. Рідне місто видатного фізика і фізіолога (Jean-Baptiste-Camille Corot, 1834) Біографія А. Вольта

За виховання племінника дядько взявся всерйоз: багато латині, історія, арифметика, правила поведінки тощо. Плоди виховних зусиль позначилися негайно і були вражаючими. Юний Вольта змінювався на очах! Він захоплено сприймав знання, ставав все більш комунікабельними і дотепнішим, його все більше цікавило мистецтво, особливо музика. Дитина була дуже вразлива. Десятирічного Вольта потрясли вісті про катастрофу в Лісабоні, і він присягнувся розгадати таємницю землетрусів.

Маленького Сандріно батьки віддали на руки годувальниці, що жила в селі Брунате і "забули" про нього на цілих тридцять місяців. Малюк, що вільно ріс на лоні природи, вийшов жвавим, здоровим, але диким: розповідали, що слово "мама" він вимовив тільки до чотирьох років, а нормально заговорив лише років у сім. Але був веселою, доброю та чуйною дитиною. Велика зміна відбулася в його житті в 1752 році, коли, втративши батька, він виявився в будинку дядька Олександра, соборного каноніка.

Енергія переповнювала Алессандро й одного разу це ледь не призвело до фатальних наслідків. Коли йому було 12 років, хлопчик намагався розгадати "таємницю золотого блиску" в джерелі біля Монтеверді (як виявилося потім, блищали шматочки слюди) і, впавши в воду, потонув! Поблизу не виявилося нікого, хто б міг його врятувати. На щастя, один з селян зумів спустити воду, і дитину відкачали. "Народився вдруге", - говорили про нього.

Дядько, який ставав йому все ближчим, побачивши жадібний інтерес здібного хлопця до наук, прагнув забезпечувати його книгами. У міру їх виходу в будинку з'являлися та вивчалися томи Енциклопедії. Але Алессандро охоче вчився також працювати руками: відвідуючи чоловіка своєї годувальниці, він переймав у нього мистецтво виготовлення термометрів і барометрів, що стало в нагоді. У листопаді 1757 року Алессандро віддають в клас філософії колегії ордена єзуїтів в місті Комо. Але вже в 1761 році дядько, зрозумівши, що Вольту намір завербувати в єзуїти марний, забирає хлопчика з колегії.

У ці роки відбулися події, які відіграли в житті Вольти помітну роль. У 1758 році, як і було передбачено, знову з'явилася комета Галлея. Це не могло не вразити допитливого юнака, думки якого звернулися до праць великого Ньютона. Взагалі хлопець все більш виразно усвідомлював, що його покликання - не гуманітарні, а природничі науки. Він захоплюється ідеєю про пояснення електричних явищ ньютонівської теорії тяжіння, навіть посилає знаменитому паризькому академікові Ж. А. Нолле (1700-1770) свою поему разом з міркуваннями про різні електричні явища.

Але одних міркувань йому мало. Дізнавшись про роботи Бенджамина Франкліна, Вольта в 1768 році, вразивши жителів Комо, встановлює перший в місті громовідвід, дзвіночки якого дзвеніли в грозову погоду.

Плаваючи по озеру на човні, він встановив, що газ, який піднімається з дна від гнилої жердини, чудово горить. Незабаром Вольта вже демонстрував не тільки газові пальники, але і пістолети, в яких замість пороху вибухав газ, що підпалюється електричною іскрою. Чудово, що тоді ж він першим висунув ідею про лінію Павія-Мілан для сигнальної електропередачі на відстань проводами.

Під час дослідів з електричною машиною, які проводились ученими у XVIII столітті, помічали перехід електрики з скляного круга, що натирався, на кондуктор. Багато раз пробували розряджати «лейденську банку» через довгий ланцюг людей, що взялися за руки, але ніхто не висловив ясної думки про можливість тривалого плину електрики провідниками.

Приголомшений Вольта перечитує трактат і знаходить в ньому те, що випало з-під уваги самого автора, – згадку про те, що ефект здригання лапок спостерігався лише тоді, коли лапок торкалися двома різними металами. Вольта вирішує поставити видозмінений дослід, але не на жабі, а на самому собі. «Признаюся, – писав він, – я з невірою і дуже малою надією на успіх приступив до перших дослідів: такими неймовірними здавалися вони мені, такими далекими від всього, що нам досі відомо було про елек трику... Нині я звернувся до дослідів, сам був очевидцем, сам проводив дивну дію і від невіри перейшов, можливо, до фанатизму!».

Відтепер Вольту можна було побачити за дивним заняттям: він брав дві монети – обов'язково з різних металів – і... клав їх собі до рота – одну на язик, іншу – під язик. Якщо після цього монети або кружечки Вольта сполучав дротинкою, він відчував кислуватий смак, той самий смак, але набагато слабкіший, що ми можемо відчути, лизнувши одночасно два контакти батарейки. Прилади , які використовував А. Вольта

Вольта припустив, що причиною явища, яке спостерігав Гальвані, служила присутність двох різних металів. Керуючись цією думкою, він поставив багато дослідів і, нарешті, зробив важливе відкриття, про що і повідомив у 1800 році Лондонському королівському товариству. Вольта писав, що він знайшов нове джерело електрики, яке діє подібно до батареї слабо заряджених «лейденських банок». Проте на відміну від гальванічної батареї його прилад заряджається сам собою і розряджається безперервно. При цьому він дав і опис свого приладу.

А. Вольта демонструє дію побудованої ним гальванічної батареї Першому консулу Франції, майбутньому імператору Наполеону Бонапарту (за рисунком Бертіні)

Вольта влаштував свій прилад так. Він поставив один на один декілька дюжин попарно зібраних цинкових і мідних кружків, розділених папером, змоченим солоною водою. Коли експериментатор торкався однією рукою до нижнього – мідного, а іншою – до верхнього цинкового кружка, то одержував сильний електричний удар.

При цьому прилад не розряджався, і скільки б разів він не торкався кружків, удар повторювався, тобто заряд електрики виникав безперервно. Таким чином, Вольта одержав перше досить могутнє джерело електрики – знаменитий «вольтів стовп», що склав цілу епоху в історії фізики .

Прилади , які використовував А. Вольта. Так було відкрите нове явище – безперервний рух електрики в провіднику, або електричний струм. Створення першого джерела електричного струму зіграло величезну роль в розвитку науки про електрику і магнетизм. Сучасник Вольта французький учений Араго вважав вольтів стовп «найчудовішим приладом, коли небудь винайде ним людьми, не виключаючи телескопу і парової машини».

Відразу слідом за цим Вольта зробив ще один великий винахід: він винайшов гальванічну батарею, пишно названу «короною судин», що складалася з багатьох послідовно сполучених цинкових і мідних пластин, опущених попарно в судини з розбавленою кислотою, – вже досить солідне джерело електричної енергії Можна вважати, що з того дня джерела постійного електричного струму – вольтів стовп і гальванічна батарея – стали відомі багатьом фізикам і знайшли широке застосування в подальших дослідженнях.