|
|
  |
Главная страница / Архитектура отрасли УНИВЕРСАЛ КАВАЛЛОО научных успехах Кавалло на родине существует вот такая анекдотическая история. (Заметим, что фамилия Кавалло на итальянском языке означает конь, лошадь, и этот факт служил предметом шуток не только коллег-физиков.) "Некий ученый со смешной фамилией Кавалло привязывал поясом себе на живот заряженную лейденскую банку, а от нее тонкий проводник подсоединялся к металлической застежке кошелька, лежащего в небрежно оттопыренном кармане. Изображая пьяницу, весельчак брел на рынок, а там первый же воришка вместо добычи получал электрический удар на радость окружавшей толпе". Так это было или нет, но уже в 1777 г. в Лондоне Т. Кавалло издает свой "Полный трактат по электричеству в теории и практике", выходивший потом несколькими изданиями, а в 1779-м. избирается членом Лондонского королевского общества, т. е. академиком. Совершая творческую поездку по странам Европы, Вольта показал сначала в Париже Лавуазье и Лапласу, а затем в Лондоне Кавалло опыт, который, по его мнению, доказывал, что электричество возникает "от простого испарения воды" и что пары при этом электризуются положительно. Вот описание этого опыта, приведенное в книге Т. Кавалло, и выводы, сделанные им: "Возбуждение электричества посредством превращения воды в пары легко можно приметить, если в металлическую чашку, стоящую на изоляторе и соединенную с чувствительным электрометром, положить несколько горячих угольев и лить на них воду. Очень вероятно, что водяные пары, поднимающиеся из земной поверхности в верхние слои атмосферы, доставляют ей электричество в большом количестве, которое и оказывается в ней в виде молний". Заметим, что вывод о положительном заряде паров, исходящих от горящих угольев, сделан потому, что тигелек, в котором они лежали, заряжался почти всегда отрицательно. Повторяя опыты Вольты и разнообразя их, Т. Кавалло установил, что электризация тигля тем выше, чем более бурное кипение воды, то есть испарение. Тысячи аналогичных опытов делали и другие ученые. Этот опыт вызвал многолетние споры о причинах электризации тигля. А разгадка оказалась простой. Источником электризации явилось трение частичек пара о стенки тигелька. Эффект был большим, если испарялись растворы солей, поскольку тогда в трении участвовали и частички соли. Но в науке и отрицательный результат – тоже результат. Через несколько десятков лет английский конструктор Армстронг предложил паровую электростатическую машину, вид которой представлен на рис. 1. Пар, развивающийся в котле длиной около 1 м и диаметром 0,4 м, под высоким давлением проходит через узкие прорези специального устройства. В результате трения отрицательным электричеством заряжается котел, покоящийся на стеклянных ножках, а водяной пар, заряжаясь положительно, передает свои заряды на специальный кондуктор, установленный также на стеклянной ножке. Машина, как и показал ранее Кавалло, работала на сравнительно высоком давлении (около 10 атм) и соответственно была очень шумной. Широкого применения не XVIII века электрическая наука уже ощущала настоятельную потребность в количественных измерениях при проведении экспериментов. Как известно, самая первая приемлемая конструкция электрометра была предложена Г.В.Рихманом, который измерял электрический заряд по отклонению от заряженной стойки льняной нити. Затем для этих же целей аббат Нолле предложил пользоваться двумя взаимно отталкивающимися нитями. Член Лондонского королевского общества Джон Кантон разработал более приемлемую конструкцию, в которой нити уже не так чувствительно реагировали на движение воздуха или на дыхание экспериментатора, т. к. он подвешивал на концы нитей шарики из пробки или бузины. Вот как в декабре 1753 г. Кантон устраивал свой электрометр: "Подвесьте к потолку на льняных нитях два пробковых шарика величиной с малую горошину каждый так, чтобы они соприкасались друг с другом. Подведите к шарикам снизу возбужденную (электричеством – Б.Х.) стеклянную трубку – тогда шарики разойдутся". Конструкция эта была простой, удобной, перспективной и нашла применение у широкого круга электризаторов, но для работы с таким измерительным прибором нужно было по совету изобретателя подвешивать нити "не ближе трех футов от стенки комнаты", надо было "подсушить воздух в комнате при помощи огня" и т. д. А как быть, например, при исследовании грозовых явлений на открытом воздухе? В 1799 г. Т. Кавалло предложил чрезвычайно простое и весьма эффективное усовершенствование этого измерительного прибора. Пробковый электрометр Кантона он заключил в прозрачный стеклянный сосуд, тем самым поставив последний штрих в конструкции электрометра. Теперь уже ни воздушные течения, ни сырость не оказывали влияния на показания прибора. Прибор назывался электроскопом, если у него не было никакой измерительной шкалы. Если же на приборе была нанесена градусная сетка, по которой можно было измерять величину расхождения нитей, прибор назывался электрометром (рис. 2 и рис. 3.). Различные изобретатели повышали чувствительность прибора: меняли нити на соломинки или золотые полоски, изменялся внешний вид выводного кондуктора и очертания стеклянного сосуда, но в принципе конструкция электрометра оставалась прежней. Электроскопом Кавалло пользовался Вольта. Вот как описывал один из опытов великий физик: "Двадцать пар серебряно-цинковых пластинок показывают на электрометре Кавалло, снабженном конденсатором, свыше 10 или 150". Электрометры Кавалло широко использовались также и в XIX веке, о чем свидетельствует, например, опись физического кабинета МГУ того времени. Т. Кавалло состоял в постоянной научной переписке с Вольтой и поэтому был в курсе всех событий, происходивших на научном фронте. Так, в споре Гальвани с Вольтой о причинах реакции лягушачьих мышц на различные металлы принял сторону Вольты, отвергая "животное электричество". Именно из письма Вольты к Кавалло историки электричества узнали о том, что создатель вольтова столба совершенно справедлапки лягушки от однородной скобы происходит из-за неоднородной структуры замыкающего металла в местах контакта. Кавалло участвовал и в создании устройства, позволившего А. Вольте доказать идентичность гальванического и так называемого "обыкновенного электричества". Дело в том, что электрометры того времени реагировали только на десятки единиц заряда (в современном понимании – "вольт"). На базе электрофора Вольты был создан умножитель электрического заряда, посредством которого от гальванического элемента можно было получать заряды, наблюдаемые на электроскопе. Этот прибор был назван "мультипликатором Кавалло", что означает "умножитель". (Не следует путать его с известным электромагнитным мультипликатором Швейггера.) Конструкция этого мультипликатора послужила основой создания целой серии электрофорных машин, в том числе и дошедшей до наших дней машины Гольца. Кстати, Т. Кавалло одним из первых заметил, что устройства такого рода наэлектризовываются сами собой, без предварительного сообщения им зарядов. Кавалло первым предвосхитил конструкцию электрических проводов. Он предлагал натянутую отожженную медную или латунную проволоку нагревать в пламени свечи или просто куском раскаленного железа, покрывать смолой и обматывать полотняной лентой, также равномерно покрытой смолой. Изолированную таким способом проволоку следовало защищать чехлом из шерсти. Ну чем не основные элементы кабельного изделия: токопроводящая жила, изоляция, защитный покров. Провод предполагалось изготовлять отрезками по 6–9 м, а места соединения отрезков тщательно обматывать промасленным шелком. (Прообраз современной соединительной муфты.) По времени предложение Кавалло можно отнести к середине или ко второй половине 1780-х годов. Всем хорошо известны фамилии братьев Монгольфье, совершивших первый в истории человечества полет на воздушном шаре. Но мало кто знает, что именно Кавалло в 1782 г. удалось опытным путем доказать возможность воздухоплавания. И сделал он это простым способом – мыльные пузыри, наполненные водородом, быстро поднимались к потолку лаборатории (рис. 4). Следует упомянуть еще одно изобретение Т. Кавалло. Правда, оно также не относится к развитию электрической науки. В 1800 г. французский химик Антуан Боме заметил, что серный эфир охлаждает колбу стеклянного термометра сильнее, чем вода в психрометре. Это явление Т. Кавалло применил в созданном им впервые холодильнике. С тех пор легкокипящие жидкости, сжимаемые компрессорами, используются в большей части современных бытовых холодильников и кондиционеров. Таким был вклад в копилку общечеловеческих знаний электризатора со смешной фамилией Кавалло. Главная страница / Архитектура отрасли |