Вклад Франклина в развитие электротехники

 

Содержание

 

Введение…………………………………………………………………….... 1 Биография…………………………………….……………………………. 2 Начало научной деятельности…………………………………………….. 3 Научные  открытия…………….………………………………………….... 3.1. Признание тождества электрических явлений с явлениями молнии и грома ……………………………………………………………… 3.2.Теория электрической жидкости……………….………………..… Заключение…………………………………………………………………... Список использованной  литературы…………………………………...…..

3 4 5 7   8 9 11 12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

 

Описание жизни Бенджамина Франклина представляет собою одну из самых поучительных биографий. Будучи обязан, как и многие другие выдающиеся американцы, своим высоким умственным развитием и общественным положением исключительно самому себе, своей честной, правдивой натуре, своему обширному уму и непоколебимой энергии, Франклин имел счастье оказать своей родине услуги, подобные которым удается оказывать своему отечеству лишь немногим.

Родившийся и выросший в период формирования новой нации  из разнородных элементов, населивших Северную Америку, Франклин принял самое близкое участие в процессах этого формирования и своим нравственным и умственным влиянием придал этим процессам форму, наиболее благоприятную для создания великого народа, каким являются ныне североамериканцы. Важнейшей заслугой Франклина должно быть признано то обстоятельство, что он более чем кто-либо другой содействовал развитию среди своих соотечественников общественной самодеятельности. Он работал не только для своей родины. Многое из того, что он создал в своем отечестве, сделалось достоянием всего цивилизованного мира, а сверх всего этого он оказал бесценные услуги в области, безраздельно принадлежащей всему человечеству - в области науки, своими бессмертными исследованиями относительно электричества. Ниже мы увидим, как много Франклин поработал в этом направлении.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Биография

 

 

Франклин Бенджамин (17.1.1706г., Бостон, – 17.4.1790г., Филадельфия), американский просветитель, государственный деятель, учёный. родился в семье небогатого ремесленника.

С 10 лет работал сначала в мастерской отца, затем в типографии старшего брата. В 1723г. переехал в Филадельфию. В 1724–1726гг. жил в Лондоне. В 1727г. основал в Филадельфии собственную типографию. Отдавая свободное время самообразованию, Франклин стал одним из образованнейших людей своего времени. В 1729–1748гг. издавал "Пенсильванскую газету", в 1732–1758гг. – ежегодник "Альманах бедного Ричарда".

Основал в Филадельфии  первую в английских колониях публичную  библиотеку (1731г.), Американское философское общество (1743г.), Филадельфийскую академию (1751г.), ставшую основой Пенсильванского университета. В 1737–1753гг. был почтмейстером Пенсильвании, в 1753–1774гг. – почтмейстером всех североамериканских колоний. Франклин – один из инициаторов созыва первого конгресса представителей колоний в Олбани (1754г.), которому предложил план объединения колоний. В 1757–1775гг. (кроме 1762–1765гг.) представлял североамериканские колонии в Лондоне. После начала Войны за независимость в Северной Америке 1775–1783гг. вернулся на родину. Был избран во 2-й Континентальный конгресс, участвовал в подготовке Декларации независимости 1776 года. В 1776–1785гг. посланник в Париже. Способствовал укреплению международного положения США. При его содействии и участии были заключены Американо-французский договор 1778г. о союзе и Версальский мирный договор 1783г., по которому Великобритания признала независимость США. В 1785г. избран президентом Законодательного собрания штата Пенсильвания. Участвовал в работе Конституционного конвента по выработке Конституции США 1787г.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Начало научной  деятельности.

 

 

Еще с детских лет  Франклин обнаруживал любовь к точным наукам. Жизнь, так долго заставлявшая его работать для приобретения насущного  пропитания, мешала проявиться этой любви  в систематических научных занятиях. Когда борьба с нуждою была покончена и Франклин завоевал себе вполне обеспеченное положение, общественная деятельность до такой степени захватила Франклина, что он совсем не имел времени для научных занятий. Тем не менее, он не упускал ни одного случая и пользовался всякой свободной минутой для расширения своих познаний в данной области и занятия самостоятельными работами. Дух изобретательности обнаружился во Франклине очень рано. Еще совсем мальчиком в типографии брата он усовершенствовал печатные станки. Позднее он сделал целый ряд улучшений в типографском деле. Склонность к изобретательству проявлялась и во многих других случаях. Во время своего первого пребывания в Лондоне он обратил внимание на недостаточную яркость света уличных фонарей и усовершенствовал используемые в них лампы. Но главным изобретением Франклина в этом роде явились знаменитые печки Франклина, которые долго были в ходу в Америке, пока их не вытеснили унтермарковские печи, и которые уменьшили трату топлива вдвое сравнительно с ранее употреблявшимися в Америке печами. За эту изобретенную Франклином печь коллегии в Кембридже (близ Бостона) и в Яле (в колонии Конектикут) - присвоили ему степень доктора искусств.

Разработал собственную систему  управления временем. Система Франклина работает по принципу «от большего к меньшему». Система «утверждает», что каждое действие человека должно быть согласовано с его жизненными ценностями и направлено на осуществление глобальной жизненной цели. Для того чтобы путь к намеченной цели был более легким и быстрым, главную задачу делят на небольшие подзадачи, а их, в свою очередь, разделяют на несколько мелких заданий. Иными словами, система Б. Франклина построена по типу пирамиды, в нижней части которой располагаются жизненные принципы и глобальные цели, а в средней и верхней — долгосрочные и краткосрочные планы по достижению этих целей.

Занятия Франклина электричеством начались совершенно случайно, что  не помешало ему заявить себя в  этой области таким же выдающимся человеком, как и во всем, за что он ни брался. Поводом к этим занятиям послужило следующее обстоятельство.

 В 1746 году Франклин, в бытность  в Бостоне, встретил там некоего  д-ра Спанса, который показывал  публике "чудеса физического  кабинета". "Кабинет" этот  состоял из крайне плохих инструментов, а сам Спанс был неумелым экспериментатором. Тем не менее, Франклин был крайне поражен и заинтересован не особенно удачными опытами Спанса над электричеством. Когда он вернулся затем в Филадельфию, основанная им публичная библиотека получила в подарок от своего лондонского комиссионера электрическую машину, доставлявшую электричество путем трения стеклянного круга о кожаные подушки. Франклин воспользовался случаем повторить виденные им в Бостоне опыты, и они вышли крайне удачными. По просьбе друзей, видевших эти опыты, Франклин несколько раз повторил свои опыты публично в помещении библиотеки. Филадельфийское общество было так заинтересовано опытами над электричеством, что из Лондона было выписано в Филадельфию несколько электрических машин, и опыты над ними сделались неизбежной принадлежностью салонных вечеров. Франклин отдался изучению тогда еще совершенно неисследованной силы электричества, и открытия его в этой области составили целую эпоху в истории физики.

 Свои наблюдения и вызванные ими соображения Франклин изложил в особой брошюре, экземпляры которой послал и нескольким своим друзьям в Лондоне. Один из них, член королевского ученого общества, представил последнему доклад об открытиях Франклина; доклад этот был оставлен учеными членами общества без всякого внимания. Гордые жрецы науки не могли и мысли допустить, чтобы где-то в глухой колонии, самое название которой не всем им было даже известно, могли быть сделаны открытия первой важности, да еще человеком, не имеющим ни одного ученого диплома. Таким образом, открытия Франклина оставались в течение нескольких лет совершенно неизвестными английским научным сферам. Между тем брошюра Франклина случайно попала в руки одному французскому физику, который, повторив опыты Франклина, убедился в их верности, перевел брошюру на французский язык и снабдил ее предисловием, в котором отзывался об открытиях Франклина в самых восторженных выражениях. Только тогда в английском королевском обществе вспомнили о докладе, посвященном открытиям Франклина, достали его, выслушали на торжественном заседании и убедились, что открытие Франклина действительно имеет первостепенное значение. Вскоре затем брошюра Франклина была переведена на итальянский, немецкий и латинский языки, и о ней заговорила вся ученая Европа. Это наконец побудило патентованных английских ученых познакомиться с подлинным трудом Франклина; они поняли, что товарищество такого "неспециалиста", как Франклин, может сделать им только честь, и поспешили избрать его членом королевского общества, принеся при этом весьма существенную с их точки зрения жертву. Дело в том, что по издавна установившемуся обычаю, лица, которым королевское общество предполагало сделать честь избранием в свои члены, должны были обращаться в общество с просьбою по этому предмету; Франклин, которому намекнули о необходимости последовать такому совету, категорически отказался унизиться до просьбы перед обществом, которое несколько лет не могло собраться ознакомиться с его работами, и тогда члены королевского общества выбрали Франклина в свои сотоварищи, вопреки обычаю, без просьбы с его стороны и присудили ему за его открытия золотую медаль Коплея, которая до сих пор считается высшей наградою, даваемою английским ученым миром за выдающиеся научные труды.

 

 

Научные открытия

 

 

Внимание Франклина как учёного привлекали самые различные явления природы. Он собрал обширные данные о штормовых ветрах (норд-остах) и предложил теорию, объяснявшую их происхождение. При его участии были проведены измерения скорости, ширины и глубины Гольфстрима и это течение (название которому дал Франклин) было нанесено на карту.

Однако основной областью исследований Ф. была физика. Большое  значение для распространения физических идей Ф. в Европе сыграли его письма к П. Коллинсону (член Лондонского королевского общества), который опубликовал их на собственные средства. Ф. занимался измерением теплопроводности различных материалов, изучал явления охлаждения жидкости при испарении, исследовал распространение звука в воде и воздухе и т.д.

Изобрел бифокальные  очки в 1780 году. Бенджамин Франклин взял две пары очков, одни для дальнозоркости, а другие для близорукости, и разрезал линзы этих очков пополам, затем вставил их в оправу: сверху половинки линз для дальнозоркости, а снизу для близорукости, так появились первые бифокальные очки. На данный момент технологии позволяют сделать линзы для бифокальных очков из одного куска стекла, обеспечив различные свойства верхней и нижней частей.

Наибольшее значение имели его работы по электричеству (1747–1753гг.). Франклин объяснил принцип действия лейденской банки, установив, что главную роль в ней играет диэлектрик, разделяющий проводящие обкладки; ввёл общепринятое теперь обозначение электрически заряженных состояний «+» и «-».

Большая заслуга Франклина – установление тождества атмосферного и получаемого с помощью трения электричества и доказательство электрической природы молнии. Обнаружив, что металлические острия, соединённые с землёй, снимают электрические заряды с заряженных тел даже без соприкосновения с ними, Франклин предложил эффективный метод защиты от грозового разряда – молниеотвод.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Признание тождества  электрических явлений с явлениями молнии и грома.

 

 

Наиболее известным  открытием Франклина является установление тождества между явлениями, наблюдаемыми при опытах с электрической машиной, и явлениями грозы - молнией и  громом, иначе говоря, объяснение явлений  грозы электричеством. Впервые мысль о тождестве электрических явлений и грозы была высказана Франклином еще в 1747 году, но наглядно доказал он ее в 1752 году своим знаменитым опытом со змеем. Опыт этот представлял значительную опасность и, как известно, позднее, будучи повторяем в несколько измененном виде, послужил причиною смерти нескольких ученых. Во время сильной грозы Франклин пустил змея, снабженного металлическим острием, от которого шла тонкая металлическая нить, ввитая в бечевку, на которой держался змей; нить эта на земле соединялась с металлическим шаром. Франклин предполагал, что если гроза есть электрическое явление, то металлическое острие змея привлечет к себе атмосферное электричество подобно тому, как такие же острия привлекают электричество электрической машины, будучи помещаемы вблизи последней; затем электричество, сосредоточенное на острие, потечет по металлической нити, представляющей хороший проводник электричества, и сосредоточится в металлическом шаре, который должен играть роль конденсатора (сгустителя электричества). Если все это окажется так, как предположено, то, думал Франклин, имея в руках металлическую заостренную палку и приближая ее к шару, можно будет извлекать из последнего электрические искры подобно тому, как они извлекаются таким же путем из заряженной электрической машины. Опыт вполне оправдал теоретические предположения Франклина: установив свой аппарат во время грозы, как сказано, Франклин в присутствии многочисленной публики извлекал из металлического шара искры в аршин и более длиною и таким образом наглядно показал тождество молнии и грома с искрою и треском, даваемыми электрической машиной.

Франклин немедленно же применил свое открытие к нуждам жизни. Он задался мыслью найти средство предупреждать гибельные последствия удара молнии в высокие здания и изобрел всем известные громоотводы, которые затем быстро распространились повсюду и сделались необходимой принадлежностью для каждого высокого здания. Как известно, идея громоотвода, в высшей степени проста: над зданием возвышается металлический шест, оканчивающийся острием и соединенный металлическим проводником с землею. Грозовое электричество привлекается острием шеста и затем по шесту и проводнику проходит в землю, оставляя здание нетронутым. Это в сущности крайне немудрое приспособление принесло величайшие выгоды человечеству, обеспечив навсегда высокие здания от грозовых ударов, от которых до изобретения громоотводов они страдали весьма нередко, подвергаясь иногда совершенному разрушению.

 

Теория электрической жидкости

 

 

Еще более важной заслугою Франклина в научном отношении является его гипотеза о сущности электрических явлений. В этом отношении Франклин настолько опередил свое время, что понадобилось почти полтора столетия, чтобы мысли его об этом предмете получили должную оценку. Гениальность Франклина, проявившаяся в настоящем случае, тем более изумительна, что он при создании этой гипотезы имел в своем распоряжении лишь то незначительное количество фактических данных из области электричества, какое было собрано наукою к середине XVIII века. Франклин, исходя из явлений электрического притяжения и отталкивания, предложил гипотезу одной невесомой и чрезвычайно тонкой жидкости, отталкивающей свои собственные частицы и притягивающей частицы материи. По учению Франклина, все тела обладают определенным количеством этой жидкости, находящейся в скрытом виде (подобно скрытой теплоте), которое и обусловливает их среднее состояние; но как только это количество увеличивается или уменьшается, тела наэлектризовываются положительно или отрицательно. Таким образом, два рода электрических явлений, заставлявшие предполагать существование двух родов электричества ("стеклянное" и "смоляное" электричества учебников), по теории Франклина, являются результатом излишка или недостатка единственной электрической жидкости.

Гипотеза Франклина  не получила в свое время господства в науке, будучи вытеснена гипотезою  Дюфея и Симмера, в силу которой  признавалось существование двух чрезвычайно  тонких жидкостей, находящихся вместе и в разных количествах во всех телах, где они взаимно нейтрализуются, образуя так называемую среднюю, или нейтральную жидкость. Эта последняя сама по себе не обладает никакими особенными свойствами, и содержащие ее тела находятся в среднем, или нейтральном состоянии; но если, посредством трения, химических действий или каких-либо других причин, средняя жидкость будет разложена, то обе входящие в состав ее элементарные жидкости отделятся друг от друга и тотчас же обнаружат электрические явления.