электричестве.
Начало развития электротехники
Со 2-й четверти XIX века началось быстрое проникновение электричества
в технику. В 20-х года появились первые электромагниты. Прежде всего
возникает электрический телеграф. Первый электромагнитный телеграф был
изобретен русским изобретателем П. Л. Шиллингом в 1832 г.
Телеграф Шиллинга употреблялся для практических целей. С его помощью
осуществлялась связь между Зимним дворцом и зданием министерства путей
сообщения в Петербурге.
Вскоре появились и другие телеграфные аппараты, отличающиеся от
аппарата Шинлинга. В 1837 г. американец Морзе сконструировал более удобный
телеграфный аппарат.
В телеграфе Морзе при замыкании ключа электрический ток поступал в
обмотку электромагнита, который притягивал висящий маятник с закрепленным
на конце карандашом, При этом конец карандаша касался бумажной ленты,
непрерывно передвигающейся с помощью специального механизма в
горизонтальном направлении перпендикулярно плоскости качания маятника.
3амыкание ключа на короткое время давало на бумажной ленте изображение
точки, а на более длительное - тире. С помощью комбинаций точек и тире
Морзе разработал специальный телеграфный код - азбуку Морзе.
В 1844 г. Морзе построил первую телеграфную линию в Америке между
Вашингтоном и Балтимором. С этого времени началось широкое применение
вершенной конструкции.
Вслед за применением электричества для связи изобретательская мысль
начинает работать над задачей использования его в качестве движущей силы.
Уже в 30-х гг. XIX в. появляются изобретения различных
электродвигателей. Первый электродвигатель, применяемый для практических
целей, был изобретен в 1834 г. петербургским академиком Б. С. Якоби (1801 -
1874). В 1838 г. этот двигатель был применен для приведения в движение
лодки, которая плавала по Неве со скоростью 2 км/ч.
3начительную роль в деле усовершенствования генераторов сыграло
применение электричества для освещения.
Начало применения электричества для освещения относится к 60-м гг.
прошлого столетия, когда дуговая лампа (т. е. электрическая дуга) была
установлена на маяках. Но применение этих ламп встречало большие трудности.
Дело в том, что дуговую лампу нужно было непрерывно регулировать, так как
концы угольных электродов сгорали, расстояние между ними увеличивалось, в
результате этого цепь разрывалась и дуга затухала.
Русский изобретатель Павел Николаевич Яблочков (1847 - 1894) много
думал над усовершенствованием таких дуговых ламп и пришел к новому и
оригинальному решению этой проблемы.
Вместо обычного расположения угольных электродов в дуговой лампе, при
котором расстояние между ними менялось по мере их сгорания, Яблочков
расположил их параллельно рядом, а между ними поместил изолирующую
прокладку, которая сгорала вместе с углем. Эта конструкция получила
название свечи Яблочкова. В 1876 г. Яблочков взял патент на свое
изобретение, и оно быстро получило распространение. «Русский свет» (так
называли изобретение Яблочкова) засиял на улицах, площадях, в помещениях
многих городов Европы, Америки и даже Азии. «Из Парижа, - писал Яблочков,-
электрическое освещение распространилось по всему миру, дойдя до дворца
шаха Персидского и до дворца короля Камбоджи»).
С начала 80-х гг. появилась лампа накаливания. Первым изобретателем
лампы накаливания был русский инженер А. Н. Лодыгин (1847 - 1923). Одна из
конструкций лампы Лодыгина представляла собой стеклянный баллон, внутри
которого в вакууме между двумя медными стержнями помещался угольный
стержень.
Уже в 1873 г. Лодыгин демонстрировал освещение своими лампами одной из
улиц Петербурга. В 1874 г. Лодыгин получил за свое изобретение
Ломоносовскую премию Академии наук.
В 1879 г. американский изобретатель Эдисон создал удачную конструкцию
лампы накаливания, и вскоре она получила распространение во всем мире.
Использование электричества для связи, в качестве движущей силы, для
освещения явилось стимулом создания электрических генераторов, изобретения
трансформаторов и т. д.
Появившаяся вместе с этим новая область техники - электротехника во
второй половине Х1Х в. приобрела важное практическое значение.
Начало развития физики поля
В 30-40-х годах XIX века большой вклад в развитие науки об
электричестве внес Майкл Фарадей – творец общего учения об электромагнитных
явлениях, в котором все электрические и магнитные явления рассматриваются с
единой точки зрения. С помощью опытов он доказал, что действия
электрических зарядов и токов не зависят от способа их получения (до
Фарадея различали "обыкновенное", полученное при электризации трением,
атмосферное, "гальваническое", магнитное, "животное" и др. виды
электричества).
Фарадей впервые ввел представление об электрическом и магнитном полях.
Он отрицал концепцию дальнодействия, по которой следовало, что тела
непосредственно (через пустоту) на расстоянии действуют друг на друга.
Согласно идеям Фарадея, взаимодействие между зарядами и токами
осуществляется посредством промежуточных агентов: заряды и токи создают в
окружающем пространстве электрические (или магнитные) поля, с помощью
которых взаимодействие передается от точки к точке (концепция
близкодействия). В основе его представлений об электрическом поле лежало
понятие силовых линий, которые он рассматривал как механические образования
в гипотетической среде – эфире, подобные растянутым упругим нитям или
шнурам.
Так пустое и неподвижное пространство Ньютона было "заполнено" полем,
распространяющимся от точки к точке с конечной скоростью.
В 1861-73 учение получило свое развитие и завершение в работах Джемса
Клерка Максвелла. Восхищенный новыми идеями Фарадея, Максвелл решил
перевести их на математический язык и тем самым попытаться свести все
законы электричества и магнетизма к системе уравнений, столь же общих, как
и уравнения механики. При этом он, подобно Фарадею рассматривал
электромагнитные явления как некую форму механических процессов в эфире.
Главное новое следствие, вытекающее из этих уравнений – существование
электромагнитных волн, распространяющихся со скоростью света. Уравнения
Максвелла легли в основу электромагнитной теории света. Они настолько
поразили его коллег, что один даже воскликнул: “Не боги ли начертали эти
уравнения, до чего красиво!”
В последней четверти XIX века начался новый этап в развитии
электромагнитной теории, связанный с созданием электронной теории Гендриком
Антоном Лоренцем (1853-!928). ). Эта теория установила атомистическую
структуру электричества, тем самым положив начало учению об электрическом
строении вещества. Уравнения Максвелла получаются из уравнений электронной
теории статистическим усреднением.
Попытки применения законов классической электродинамики к исследованию
электромагнитных процессов в движущихся средах натолкнулись на существенные
трудности. Стремясь разрешить их Альберт Эйнштейн пришел в 1905 году к
теории относительности.
Но это уже несколько другая история.
Ментальные модели электрических явлений современного человека
Здесь описывается, как квалифицированные рабочие во Французской
национальной Электрической компании воспринимают бытовые ситуации,
связанные с домашним электричеством. Данные собраны путем интервьюирования
по поводу функционирования различных известных электроприборов (лампы,
тестера, стиральной машины). Несмотря на то, что испытуемые изучали
электрические явления в школе или на фирме, они редко обращались к теории.
Умственные модели, которыми они пользовались, основывались на их
собственном опыте. Электричество часто рассматривается как субстанция или
жидкость, легко перемещаемая с одного места на другое. Концепция заземления
показывает, что земля воспринимается как огромный резервуар, куда
электричество стекает, после чего теряется.
Каждый включает и выключает лампы, использует бытовые электроприборы,
исправляет повреждения в них или получает удар тока, когда прикасается к
неизолированному проводу. Из этих различных впечатлений создается
представление о феномене электричества. Многие люди используют
электрические машины и аппаратуру в своей рабочей деятельности. Влияет ли
это использование на их понятие "электричество"? Отметим дополнительно, что
представления об электричестве выражаются в словах, которые многозначны,
например, термин "ток" может означать, что электричество связано с чем-то
жидким, текучим, подвижным; термин "разряд "означает, что электричество -
это субстанция, которая может быть переведена из одного места в другое.
Можно предположить, что понятие "жидкой субстанции" - это фундаментальная
основа, на которой строится функциональное понимание электрического
феномена в повседневной жизни и в работе.
Первая группа интервьюированных – 14 человек, были административными
служащими, участвовавшими в одногодичной программе по повышению
квалификации в этой компании. Закончив обучение по этой программе, они
получают право: 1) консультировать клиентов, желающих видоизменить
электрическую установку в квартире или провести электричество в новый дом;
2) руководить небольшой группой техников, которые выполняют эту работу.
Выбранные для исследования лица закончили среднюю школу и некоторые из них
учились в вузе. Все они когда-то изучали основы электричества, однако они
уже многое забыли из того, что знали. Ко времени интервью они еще не
начинали обучения по программе, если не считать двухнедельного курса по
основам электричества для начинающих. В этом курсе были представлены
некоторые понятия из основ по теме "электричество", такие как ток и
напряжение. Испытуемые практиковались в измерениях электрических цепей с
помощью амперметров и вольтметров. Программа по основам электричества
включала тему только постоянного тока. Ничего не было сказано о том, как
устроено электричество в домах. Спустя 18 месяцев после исследования,
проведенного с этими 14 рабочими, в него была включена вторая группа из 15
рабочих. Последние принадлежали к той же популяции, что и первая группа
(служащие государственной компании ЕОР). Они отличались от рабочих первой
группы тем, что уже прошли упомянутый двухнедельный курс по основам
электричества. После этого курса не предполагалось их дальнейшее обучение.
Для того чтобы выявить и интерпретировать представления взрослых об
электричестве, использовался метод клинического интервью, предложенный в
свое время Ж. Пиаже. Проведение такого интервью представляет собой нечто
среднее между свободной беседой и использованием опросника: список вопросов
был подготовлен заранее, однако они не задавались в фиксированном порядке и
в зависимости от ответов испытуемых некоторые из них пропускались. В начале
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9
