Реферат по физикеПро датскогоучёного Ханса Кристиана Эрстеда
Составил ученик 8 «В» класса, школы№ 23, г. Калуги Одирматов Александр Источники: библиотека, Энциклопедии, Интернет.
Ханс, или Ганс Христиан Эрстед1777–1851— датский учёный, физик, исследователь электромагнетизма. Родился 14августа 1777 г.в маленьком городке Рудкебинге, расположенном на датском острове Лангеланд. Егоотец был аптекарем, денег в семье не водилось. Начальное образование братьямХансу Христиану и Андерсу пришлось получать где придётся: городской парикмахеручил их немецкому; его жена — датскому; пастор маленькой церквушки научил их правиламграмматики, познакомил с историей и литературой; землемер научил сложению ивычитанию, а заезжий студент впервые рассказал им о свойствах минералов.Университет в столице Дании Копенгагене был основан ещё в 1478 г., нообщеобразовательная культура его весьма низка. Достаточно сказать, что с началаXVIII века кафедра физики в нём была ликвидирована с той целью, чтобы усилитькурс богословия. В 1794 г.(17 лет) Эрстед в качестве абитуриента выезжает в Копенгаген и целый годготовится к экзаменам, которые затем успешно выдерживает. Во время учёбы Эрстедзанимается практически всеми возможными дисциплинами. Золотая медальуниверситета была присуждена ему за эссе «Границы поэзии и прозы». Онразбрасывался и, казалось, заранее ставил крест на своей научной карьере,предпочитая разносторонность профессионализму. Следующая его работа, такжевысоко оценённая, была посвящена свойствам щелочей, а блестяще защищённаядиссертация, за которую он в 1798 г. получил степень доктора философии, была посвященамедицине По другой версии, званиедоктора философии он получил за свой первый опубликованный труд «Метафизическиеосновы естествознания Канта»: якобы эта работа в расширенном варианте принеслаавтору степень доктора философии. По окончании 3-хлетнего обучения в университетеЭрстед получает звание фармацевта высшей ступени. Впрочем, слово «высший» ни очём не говорит. Физику и химию, эти фундаментальные для естествоиспытателянауки, преподавал в университете по совместительству медицины.Выпускник-фармацевт устраивается временным управляющим одной из модныхстоличных аптек, но сильное желание преподавательской деятельности приводит егок должности адъюнкта (лицо, занимающее младшую ученую должность в академиях и ввузах; помощник академика или профессора.) при университете. Ему поручаетсячтение двух лекций в неделю без оплаты труда. Следовательно, он должен былпродолжать работать в аптеке. Эта работа хоть и отвлекала от науки, нопозволяла использовать оборудование аптеки в качестве исследовательской лаборатории.Три года преподавания в университете не проходят даром. Старательный адъюнктбыл замечен начальством и отправлен в заграничную командировку для повышениянаучной квалификации (в некоторых источниках указывается, что в командировку онедет сразу же после окончания обучения) Однако практически везде указывается,что в Данию он возвращается в 1804 году, следовательно, получается, что онпутешествует по Европе более пяти лет, что неправдоподобно — вряд ли ууниверситета были деньги и желание оплачивать столь длительную поездку. Вданном случае я больше склонна доверять БСЭ, где указано, что Эрстед сталадъюнктом в 1800 году). Сначала Германия, где произошла встречакомандированного учёного с человеком, талант и ум которого оказал глубокоевлияние на его научные интересы. Речь идёт о «гениальном фантазёре» исумасброде, неординарном физике и химике Иоганне Вильгельме Риттере,принципиальном стороннике натурфилософии Шеллинга, идеи которой заключались втом, что будто бы все силы в природе возникают из одних и тех же источников.Эти положения и заинтересовали Эрстеда. Вот что он писал: «Моё твёрдоеубеждение, что великое фундаментальное единство пронизывает природу. После тогокак мы убедились в этом, вдвойне необходимо обратить наше внимание на мирразнообразия, где эта истина найдёт своё единственное подтверждение. Если мы несделаем этого, единство само по себе становится бесплодным и пустымрассуждением, ведущим к неправильным взглядам».Затем Париж, где он слушаетлекции учёных первой величины — физика Шарля, химика Бертолле,естествоиспытателя Кювье. Большое впечатление на молодого учёного производятстуденческие лаборатории Парижской политехнической школы — ведь в родной Даниитаких нет. И вот его вывод: «Сухие лекции без опытов, какие читают в Берлине,не нравятся мне. Все успехи науки должны начинаться с экспериментов».В 1804 г. Эрстед возвращаетсяв Данию. Но с работой в университете у него не все было ладно. Он не мограссчитывать на государственную оплачиваемую должность. Однако после того какЭрстеду было поручено ведать коллекцией физических и химических приборов,принадлежащих королю (встречается также утверждение, что король подаритуниверситету Копенгагена эту коллекцию в 1815 году; впрочем, одно другому непротиворечит), он решается читать частные лекции по физике и химии. «Мои лекциипо химии, — писал начинающий лектор, — привлекают столько слушателей, что невсе могут поместиться в аудитории». Именно этими лекциями Эрстед доказаладминистрации университета своё право на оплачиваемую штатную должность. В 1806 г. он становитсяэкстраординарным профессором физики, в функции которого входила обязанностьэкзаменовать кандидатов по философии, а также преподавать физику и химиюстудентам-медикам и фармацевтам. «Отныне, — писал уже штатный профессор, — яполучил привилегию основать физическую школу в Дании, для которой я надеюсьнайти среди молодых студентов много талантливых людей». После этого назначенияфизика была признана полноправной дисциплиной в Копенгагенском университете. Ичерез сто лет один из воспитанников этого университета Нильс Бор (1855–1962)станет одним из создателей современной физики. В 1812 Эрстед снова выезжает заграницу — в Берлин и Париж. И там он пишет работу «Исследование идентичностиэлектрических и химических сил». Эта работа свидетельствует о том, что авторпродолжает руководствоваться своей философской концепцией. С 1815 г. Эрстед —непременный секретарь Датского королевского общества. Собственно, историяоткрытия, совершенного зимой 1819–1820 учебного года (в одних источниках — 15февраля, в других — ещё в декабре) включает в себя два варианта событий, но обовсём по порядку: Эрстед на лекции в университете демонстрировал нагревпроволоки электричеством от вольтова столба, для чего составил электрическую,или, как тогда говорили, гальваническую цепь. На демонстрационном столенаходился морской компас, поверх стеклянной крышки, которого проходил один изпроводов. Вдруг кто-то из студентов (здесь показания свидетелей расходятся —говорят, это был аспирант, а то и вовсе университетский швейцар) случайнозаметил, что когда Эрстед замкнул цепь, магнитная стрелка компаса отклонилась всторону. Однако существует мнение, что Эрстед заметил отклонение стрелки сам. Впользу стороннего наблюдателя говорит то, что, во-первых, сам Эрстед был занятманипуляциями скручивания проводов, да и к тому же вряд ли бы он, сотни разпроводивший такой опыт, стал живо интересоваться его ходом. Однако предыдущиеисследования Эрстеда и его увлечённость концепцией Шеллинга говорят обобратном. В некоторых источниках даже указывается, что Эрстед якобы всюду носилс собой магнит, чтобы непрерывно думать о связи магнетизма и электричества. Этопредставляется мне ложью, призванной упрочить позицию Эрстеда какпервооткрывателя. В самом деле, если был так озабочен проблемой, почему непопытался раньше целенаправленно поставить опыт с электрической цепью икомпасом? Ведь компас — одно из наиболее очевидных практических использованиймагнита. Тем не менее, нельзя отрицать, что над проблемой связи электричества имагнетизма он задумывался, как впрочем, и над проблемами связи других явлений,между которыми никакой связи не было (напомню, он был приверженцем концепцииШеллинга). Так или иначе, открытие было сделано.Для начала Эрстед повторилусловия своего лекционного опыта, а затем стал их менять. И вот чтообнаружилось. «Если расстояние от проволоки до стрелки не превосходит 3/4дюйма, отклонение составляет 450. Если расстояние увеличивать, то уголпропорционально уменьшается. Абсолютная величина отклонения изменяется взависимости от мощности аппарата». (Используя данное сообщение, А.М. Ампервскоре предложит на его принципе магнитоэлектрический гальванометр, ролькоторого в развитии электрической науки трудно преувеличить.)Дальше началисьвообще чудеса. Экспериментатор решает проверить действие проводников изразличных металлов на стрелку. Для этого берутся проволоки из платины, золота,серебра, латуни, свинца, железа. И о чудо! Металлы, которые никогда необнаруживали магнитных свойств, становились как бы магнитными, когда через нихпротекал электрический ток. Эрстед стал экранировать стрелку от проводастеклом, деревом, смолой, гончарной глиной, камнями, диском электрофора.Экранирование не состоялось. Стрелка упорно отклонялась. Отклонялась дажетогда, когда её поместили в сосуд с водой. Последовал вывод: «Такая передачадействия сквозь различные вещества не наблюдалась у обычного электричества иэлектричества вольтаического».Когда соединительную проволоку Эрстед ставилвертикально, то магнитная стрелка совсем не указывала на неё, а располагаласькак бы по диаметру окружности с центром по оси проволоки. Исследовательпредложил считать действие проволоки с током ВИХРЕВЫМ, так как именно вихрямсвойственно действовать в противоположных направлениях на двух концах одного диаметра.Уже в июне 1820 Эрстед печатает на латинском языке небольшую, всего 4 страницы,работу под заголовком: «Опыты, относящиеся к действию электрического конфликтана магнитную стрелку». В ней учёный пишет резюме: «Основной вывод из этихопытов состоит в том, что магнитная стрелка отклоняется от своего положенияравновесия под действием вольтаического аппарата и что этот эффект проявляется,когда контур замкнут, и он не проявляется, когда контур разомкнут. Именнопотому, что контур оставался разомкнутым, не увенчались успехом попытки такогоже рода, сделанные несколько лет тому назад известными физиками». В этой жеработе он пытается выработать правило, с помощью которого можно было бы заранееопределить направление магнитного действия сил, возникающих в проводнике припрохождении по нему электрического тока. Вот это правило: «Полюс, который видитотрицательное электричество входящим над собой, отклоняется к западу, а полюс,который видит его входящим под собой, отклоняется к востоку». Опыты Эрстедаставили науку в затруднительное положение. Из экспериментов следовало, чтосила, действующая между магнитным полюсом и током в проводнике, направлена непо соединяющей их прямой, а по нормали к этой прямой, т. е.перпендикулярно. Этот факт подвергал сомнению всю ньютонианскую системупостроения мира. Это почувствовали переводчики, переводившие на французский,итальянский, немецкий и английский языки латинский текст датского учёного.Зачастую, сделав буквальный перевод, представлявшийся им неясным, они приводилив примечаниях латинский оригинал. После своего открытия Эрстед стал всемирнопризнанным учёным. Он был избран членом многих наиболее авторитетных научныхобществ: Лондонского Королевского общества и Парижской Академии. Англичанеприсудили ему медаль за научные достижения, а из Франции он получил премию в3000 золотых франков, когда-то назначенную Наполеоном для авторов самых крупныхоткрытий в области электричества. Однако он не стал почивать на лаврах ипродолжил заниматься наукой — в 1822–23 независимо от Ж. Фурье открылтермоэлектрический эффект и создал первый термоэлемент. Изучал сжимаемость иупругость жидкостей и газов, изобрёл пьезометр (устройство, служащее дляизмерения изменения объёма веществ под воздействием гидростатическогодавления), пытался обнаружить электрические эффекты под действием звука.Занимался также молекулярной физикой, в частности, изучал отклонения от закона Мариотта.Эрстед обладал не только научным, но и педагогическим талантом, вёлпросветительскую деятельность: в 1824 создал Общество по распространениюестествознания, в 1829 стал директором организованной по его инициативеПолитехнической школы в Копенгагене. Умер Эрстед в Копенгагене 9 марта 1851.Его хоронили как национального героя.