Как и в других областях науки, теория электричества двигалась в направлении от явлений к принципам. Качественные исследования, первые опыты по электричеству требовали количественной оценки, получения математических зависимостей. Первая попытка математического рассмотрения электрических явлений принадлежит Францу Ульриху Теодору Эпинусу (1721—1802). Немец по происхождению, Эпинус почти всю свою жизнь прожил в России. Он родился в Ро- стоке, учился в университете родного города, затем в Иене. Ученую степень получил за диссертацию «О кривых линиях». В 1755—1757 гг. Эпинус был профессором астрономии при Берлинской Академии наук. Еще при жизни М.В. Ломоносова в 1757 г. Эпинус был приглашен на должность профессора физики в Петербургскую Академию наук и более 40 лет работал в этой должности. В 1765г. Екатерина Великая назначила Эпинуса воспитателем великого князя (впоследствии Павла I). С этого времени научная деятельность Эпинуса практически прекратилась. В 1797г. после восшествия Павла на престол Эпинус получил чин тайного советника. Умер Эпинус, уже будучи в отставке, в Юрьеве. Теория Эпинуса базируется на действии электрических сил на расстоянии, и в этом Эпинус следует Ньютону, считая, что взаимодействуют электрические жидкости. Одновременно Эпинус следует Франклину, разделяя электрическую силу на положительную и отрицательную. Эпинус указывает на сходство и различие магнитных и электрических сил. Свою теорию он развил математически и опубликовал в 1759 г. в сочинении «Теория электричества и магнетизма». Эпинус в этой теории полагает, что каждое тело в своем естественном состоянии обладает определенным количеством электричества, электрические явления проявляются тогда, когда количество жидкой электрической материи больше или меньше того, которое должно быть в естественном состоянии. Электрические силы Эпинус полагает пропорциональными электрическим зарядам, то есть количеству электрической жидкой материи и независящими от расстояния между зарядами. Эпинус был первым, обнаружившим явление электризации проводника от одного только приближения наэлектризованного тела — «электричества через влияние». Важнейшим в науке стало открытие Эпинусом явления электризации турмалина при нагревании, названное впоследствии «пироэлектричеством». Особый кристалл, известный в Европе как «электрический камень», был назван Эпинусом «турмалином». Эпинус провел ряд тончайших экспериментов с турмалином и установил, что при нагревании один конец кристалла заряжается положительно, другой — отрицательно. В настоящее время пироэлектрические явления используются при преобразовании потока излучения в электрический сигнал (в пироэлектрических приемниках излучения). Пироэлектрические приемники применяются в самых различных областях техники, например в системах ночного видения, в которых тепловое излучение объектов преобразуется в электрический сигнал, используемый для создания видимого изображения предметов. Генри Кавендиш (1731—1810) развил теорию Эпинуса, полагая, что сила 166 3. Электричество и магнетизм взаимодействия заряженных тел обратно пропорциональна некоторой степени расстояния между ними и простирается до бесконечного расстояния. Честь установления закона взаимодействия электрических зарядов принадлежит Шарлю Огюстену Кулону (1736—1806), который своими исследованиями создал основы электростатики. Ш.О. Кулон родился во французском городке Ангулеме в семье чиновника. Высшее образование Кулон получил в военно-инженерной школе в Ме- зьере. Научную известность Кулону принесла его первая работа по методам решения задач в области строительной механики. За работы по изучению проблем сухого (внешнего) трения в 1781 г. Кулон получил премию Парижской Академии наук и в том же году был избран членом этой Академии. В 80-е годы Кулон провел исследование кручения тонких металлических нитей. Кулон установил, что сила закручивания нитей зависит от материала нити, прямо пропорциональна углу закручивания и четвертой степени диаметра нити и обратно пропорциональна ее длине. Это исследование позволило Кулону построить тончайший экспериментальный прибор — крутильные весы, служащие для измерения малых сил. Крутильные весы стали основным инструментом в исследованиях Кулона по электричеству и магнетизму. После событий 1789 г. научная работа Кулона практически прекратилась. В последние годы жизни Кулон занимался вопросами народного образования. Свои исследования по электричеству и магнетизму Кулон начал с измерения зависимости силы отталкивания зарядов от расстояния между ними и установил, что силы отталкивания почти в точности обратно пропорциональны квадратам расстояний. Такая же зависимость наблюдалась и в отношении сил притяжения. Аналогичные результаты были получены и другим методом, известным как «метод колебаний». Этот метод основан на зависимости частоты колебаний наэлектризованной на конце стрелки от действующей на нее электрической силы. Кулону удалось установить, что действие магнитных сил также подчиняется закону обратных квадратов. Как и Эпинус, Кулон принял прямо пропорциональную зависимость действующей силы от величины произведения зарядов. Кулон исследовал с помощью изобретенной им «пробной плоскости» — кружка из позолоченной бумаги на изолирующей ручке — распределение электрических зарядов на проводниках. Теоретически, с использованием полученного им закона обратных квадратов, и экспериментально Кулон доказал, что электрические заряды распределяются по поверхности проводника. Установленные законы обратных квадратов при взаимодействии зарядов имели глубоко идущие теоретические последствия. Механика Ньютона естественным образом распространялась на электростатику. Свойства полей ньютоновских сил переносились в электростатику. Леонард Эйлер и Симеон Пуассон (1781—1840) разработали теорию потенциала, распространили ее на электрические и магнитные явления. Мощным инструментом при исследовании электрических и магнитных явлений стал математический анализ. Разработку теории потенциала продолжил Гаусс. На основании закона Кулона Гаусс дал определение количества электричества, в основу которого положено понятие силового взаимодействия единичных точечных зарядов, находящихся на единичном расстоянии.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Начало теории электричества. Эпинус. Кулон» з дисципліни «Історія науки»
