Jinsi Hertz alithibitisha kuwepo kwa mawimbi ya sumakuumeme. Mawimbi ya sumakuumeme

Kulingana na nadharia ya Maxwell, oscillations ya sumakuumeme inayotokana na mzunguko wa oscillatory inaweza kuenea katika nafasi. Katika kazi zake, alionyesha kwamba mawimbi haya yanaenea kwa kasi ya mwanga wa 300,000 km / s. Walakini, wanasayansi wengi walijaribu kukanusha kazi ya Maxwell, mmoja wao alikuwa Heinrich Hertz. Alikuwa na mashaka na kazi ya Maxwell na akajaribu kufanya jaribio la kukanusha uenezaji wa uwanja wa sumakuumeme.

Sehemu ya sumakuumeme inayoenea angani inaitwa wimbi la umeme.

Katika uwanja wa sumakuumeme, induction ya sumaku na ukali uwanja wa umeme ziko pande zote za perpendicular, na kutoka kwa nadharia ya Maxwell ilifuata kwamba ndege ya eneo la induction ya magnetic na mvutano iko kwenye angle ya 90 0 kwa mwelekeo wa uenezi wa wimbi la umeme (Mchoro 1).

Mchele. 1. Ndege za eneo la induction ya sumaku na nguvu ()

Heinrich Hertz alijaribu kupinga hitimisho hili. Katika majaribio yake, alijaribu kuunda kifaa cha kusoma mawimbi ya sumakuumeme. Ili kupata emitter ya mawimbi ya sumakuumeme, Heinrich Hertz alijenga kinachojulikana Hertz vibrator, sasa tunaiita antenna ya kusambaza (Mchoro 2).

Mchele. 2. Hertz vibrator ()

Wacha tuangalie jinsi Heinrich Hertz alipata radiator yake au antena ya kupitisha.

Mchele. 3. Mzunguko wa oscillatory wa Hertzian uliofungwa ()

Kuwa na mzunguko wa oscillatory uliofungwa (Mchoro 3), Hertz alianza kusonga sahani za capacitor kwa mwelekeo tofauti na, mwishowe, sahani ziko kwenye pembe ya 180 0, na ikawa kwamba ikiwa oscillations ilitokea katika hili. oscillatory mzunguko, basi ilisafirishwa hii wazi oscillatory mzunguko kwa pande zote. Kama matokeo ya hii, mabadiliko uwanja wa umeme iliunda sumaku inayobadilishana, na sumaku inayobadilishana iliunda moja ya umeme, na kadhalika. Utaratibu huu ulikuja kuitwa wimbi la sumakuumeme (Mchoro 4).

Mchele. 4. Utoaji wa wimbi la sumakuumeme ()

Ikiwa chanzo cha voltage kinaunganishwa na mzunguko wa oscillatory wazi, basi cheche itaruka kati ya minus na plus, ambayo ni malipo ya kuongeza kasi. Karibu na malipo haya, kusonga kwa kasi, shamba la sumaku linalobadilishana huundwa, ambalo huunda shamba la umeme la vortex, ambalo, kwa upande wake, huunda uwanja wa sumaku unaobadilishana, na kadhalika. Hivyo, kulingana na dhana ya Heinrich Hertz, mawimbi ya sumakuumeme yatatolewa. Madhumuni ya jaribio la Hertz lilikuwa kuchunguza mwingiliano na uenezi wa mawimbi ya sumakuumeme.

Ili kupokea mawimbi ya umeme, Hertz alipaswa kufanya resonator (Mchoro 5).

Mchele. 5. Resonator ya Hertz ()

Hii ni mzunguko wa oscillatory, ambayo ilikuwa kondakta iliyofungwa iliyokatwa iliyo na mipira miwili, na mipira hii ilikuwa iko karibu na

kutoka kwa kila mmoja kwa umbali mfupi. Cheche iliruka kati ya mipira miwili ya resonator karibu wakati huo huo wakati cheche iliruka kwenye emitter (Mchoro 6).

Kielelezo 6. Utoaji na mapokezi ya mawimbi ya sumakuumeme ()

Kulikuwa na utoaji wa wimbi la umeme na, ipasavyo, mapokezi ya wimbi hili na resonator, ambayo ilitumika kama mpokeaji.

Kutokana na uzoefu huu ilifuata kwamba mawimbi ya sumakuumeme yapo, yanaeneza, ipasavyo, kuhamisha nishati, na yanaweza kuunda mkondo wa umeme ndani. kitanzi kilichofungwa, ambayo iko katika umbali mkubwa wa kutosha kutoka kwa mtoaji wa wimbi la sumakuumeme.

Katika majaribio ya Hertz, umbali kati ya mzunguko wa oscillatory wazi na resonator ilikuwa karibu mita tatu. Hii ilitosha kujua kuwa wimbi la sumakuumeme linaweza kueneza angani. Baadaye, Hertz alifanya majaribio yake na kugundua jinsi wimbi la sumakuumeme linavyoeneza, kwamba vifaa vingine vinaweza kuingiliana na uenezi, kwa mfano, vifaa vinavyoendesha mkondo wa umeme huzuia wimbi la umeme kupita. Nyenzo ambazo hazipitishi umeme ziliruhusu wimbi la sumakuumeme kupita.

Majaribio ya Heinrich Hertz yalionyesha uwezekano wa kupitisha na kupokea mawimbi ya sumakuumeme. Baadaye, wanasayansi wengi walianza kufanya kazi katika mwelekeo huu. Mafanikio makubwa zaidi yalipatikana na mwanasayansi wa Kirusi Alexander Popov, ambaye alikuwa wa kwanza duniani kusambaza habari kwa mbali. Hii ndio sasa tunaiita redio; iliyotafsiriwa kwa Kirusi, "redio" inamaanisha "kutoa." Usambazaji wa habari bila waya kwa kutumia mawimbi ya sumakuumeme ulifanyika mnamo Mei 7, 1895. Katika Chuo Kikuu cha St. Petersburg, kifaa cha Popov kiliwekwa, ambacho kilipokea radiogram ya kwanza; ilikuwa na maneno mawili tu: Heinrich Hertz.

Ukweli ni kwamba kwa wakati huu telegraph (mawasiliano ya waya) na simu tayari zilikuwepo, na nambari ya Morse pia ilikuwepo, kwa msaada wa ambayo mfanyakazi wa Popov alisambaza dots na dashi, ambazo ziliandikwa na kufutwa kwenye ubao mbele ya tume. . Redio ya Popov, bila shaka, si kama wapokeaji wa kisasa tunayotumia (Mchoro 7).

Mchele. 7. Mpokeaji wa redio wa Popov ()

Popov alifanya masomo yake ya kwanza juu ya mapokezi ya mawimbi ya sumakuumeme si kwa emitters ya mawimbi ya umeme, lakini kwa radi, kupokea ishara za umeme, na alimwita mpokeaji wake alama ya umeme (Mchoro 8).

Mchele. 8. Kigunduzi cha umeme cha Popov ()

Sifa za Popov ni pamoja na uwezekano wa kuunda antenna inayopokea; ni yeye ambaye alionyesha hitaji la kuunda antenna maalum ndefu ambayo inaweza kupokea vya kutosha. idadi kubwa ya nishati kutoka kwa wimbi la sumakuumeme ili mkondo wa umeme unaopishana uingizwe kwenye antena hii.

Wacha tuchunguze ni sehemu gani za mpokeaji wa Popov. Sehemu kuu ya mpokeaji ilikuwa mshirika (tube ya kioo iliyojaa filings za chuma (Mchoro 9)).

Hali hii ya filings ya chuma ina kubwa upinzani wa umeme, katika hali hii mshiriki mkondo wa umeme haukuiruhusu, lakini mara tu cheche ndogo ilipoingia kwa mshirika (kwa hili kulikuwa na mawasiliano mawili ambayo yalitenganishwa), tope ilipigwa na upinzani wa mshirika ulipungua mara mia.

Sehemu inayofuata ya mpokeaji wa Popov ni kengele ya umeme (Mchoro 10).

Mchele. 10. Kengele ya umeme kwenye kipokezi cha Popov ()

Ilikuwa ni kengele ya umeme iliyotangaza kupokea wimbi la umeme. Mbali na kengele ya umeme, mpokeaji wa Popov alikuwa na chanzo mkondo wa moja kwa moja- betri (Mchoro 7), ambayo ilihakikisha uendeshaji wa mpokeaji mzima. Na, kwa kweli, antenna ya kupokea, ambayo Popov aliinua maputo(Mchoro 11).

Mchele. 11. Antena ya kupokea ()

Uendeshaji wa mpokeaji ulikuwa kama ifuatavyo: betri iliunda sasa ya umeme katika mzunguko ambao mshirika na kengele ziliunganishwa. Kengele ya umeme haikuweza kupiga, kwa kuwa mshirika alikuwa na upinzani wa juu wa umeme, sasa haukupita, na ilikuwa ni lazima kuchagua upinzani uliotaka. Wakati wimbi la sumakuumeme lilipogonga antenna ya kupokea, mkondo wa umeme uliingizwa ndani yake, mkondo wa umeme kutoka kwa antenna na chanzo cha nguvu kwa pamoja ulikuwa mkubwa sana - wakati huo cheche iliruka, tope ya mshikamano ikaingia, na mkondo wa umeme ukapita. kifaa. Kengele ilianza kulia (Mchoro 12).

Mchele. 12. Kanuni ya uendeshaji ya mpokeaji wa Popov ()

Mbali na kengele, mpokeaji wa Popov alikuwa na njia ya kuvutia iliyoundwa kwa njia ambayo iligonga kengele na mshiriki wakati huo huo, na hivyo kutikisa mshirika. Wakati wimbi la sumakuumeme lilipowasili, kengele ililia, mshirika alitetemeka - machujo ya mbao yalitawanyika, na wakati huo upinzani uliongezeka tena, mkondo wa umeme uliacha kutiririka kupitia mshirika. Kengele iliacha kulia hadi uteuzi ujao wimbi la umeme. Hivi ndivyo mpokeaji wa Popov alivyofanya kazi.

Popov alisema yafuatayo: mpokeaji anaweza kufanya kazi vizuri kwa umbali mrefu, lakini kwa hili ni muhimu kuunda emitter nzuri sana ya mawimbi ya umeme - hii ilikuwa tatizo la wakati huo.

Usambazaji wa kwanza kwa kutumia kifaa cha Popov ulifanyika kwa umbali wa mita 25, na katika miaka michache tu umbali ulikuwa tayari zaidi ya kilomita 50. Leo, kwa msaada wa mawimbi ya redio, tunaweza kusambaza habari kote ulimwenguni.

Sio tu Popov alifanya kazi katika eneo hili, mwanasayansi wa Italia Marconi aliweza kuanzisha uvumbuzi wake katika uzalishaji karibu duniani kote. Kwa hivyo, wapokeaji wa redio wa kwanza walikuja kwetu kutoka nje ya nchi. Tutaangalia kanuni za mawasiliano ya kisasa ya redio katika masomo yafuatayo.

Bibliografia

Tikhomirova S.A., Yavorsky B.M. Fizikia (kiwango cha msingi) - M.: Mnemosyne, 2012.
Gendenshtein L.E., Dick Yu.I. Fizikia daraja la 10. - M.: Mnemosyne, 2014.
Kikoin I.K., Kikoin A.K. Fizikia-9. - M.: Elimu, 1990.

Kazi ya nyumbani

Ni hitimisho gani la Maxwell ambalo Heinrich Hertz alijaribu kupinga?
Toa ufafanuzi wa wimbi la sumakuumeme.
Taja kanuni ya uendeshaji ya mpokeaji wa Popov.

Mtandao wa portal Mirit.ru ().
Mtandao wa portal Ido.tsu.ru ().
Mtandao wa portal Reftrend.ru ().

Sehemu ya sumakuumeme inayoenea angani inaitwa wimbi la umeme.

Katika uwanja wa umeme, induction ya sumaku na nguvu ya uwanja wa umeme ni pande zote, na kutoka kwa nadharia ya Maxwell ilifuata kwamba ndege ya induction ya sumaku na nguvu iko kwenye pembe ya 90 0 kwa mwelekeo wa uenezi wa wimbi la sumakuumeme (Mchoro 1). .

Mchele. 1. Ndege za eneo la induction ya sumaku na nguvu ()

Mchele. 2. Hertz vibrator ()

Wacha tuangalie jinsi Heinrich Hertz alipata radiator yake au antena ya kupitisha.

Mchele. 3. Mzunguko wa oscillatory wa Hertzian uliofungwa ()

Kuwa na mzunguko wa oscillatory uliofungwa (Mchoro 3), Hertz alianza kusonga sahani za capacitor kwa mwelekeo tofauti na, mwishowe, sahani ziko kwenye pembe ya 180 0, na ikawa kwamba ikiwa oscillations ilitokea katika hili. oscillatory mzunguko, basi ilisafirishwa hii wazi oscillatory mzunguko kwa pande zote. Kama matokeo ya hili, uwanja wa umeme unaobadilika uliunda uwanja wa sumaku unaobadilishana, na uwanja wa sumaku unaobadilishana uliunda moja ya umeme, na kadhalika. Utaratibu huu ulikuja kuitwa wimbi la sumakuumeme (Mchoro 4).

Mchele. 4. Utoaji wa wimbi la sumakuumeme ()

Ili kupokea mawimbi ya umeme, Hertz alipaswa kufanya resonator (Mchoro 5).

Mchele. 5. Resonator ya Hertz ()

Hii ni mzunguko wa oscillatory, ambayo ilikuwa kondakta iliyofungwa iliyokatwa iliyo na mipira miwili, na mipira hii ilikuwa iko karibu na

kutoka kwa kila mmoja kwa umbali mfupi. Cheche iliruka kati ya mipira miwili ya resonator karibu wakati huo huo wakati cheche iliruka kwenye emitter (Mchoro 6).

Kielelezo 6. Utoaji na mapokezi ya mawimbi ya sumakuumeme ()

Kulikuwa na utoaji wa wimbi la umeme na, ipasavyo, mapokezi ya wimbi hili na resonator, ambayo ilitumika kama mpokeaji.

Kutokana na uzoefu huu ilifuata kwamba mawimbi ya sumakuumeme yapo, yanaeneza, ipasavyo, kuhamisha nishati, na inaweza kuunda sasa ya umeme katika mzunguko uliofungwa, ambayo iko katika umbali mkubwa wa kutosha kutoka kwa emitter ya wimbi la umeme.

Mchele. 7. Mpokeaji wa redio wa Popov ()

Mchele. 8. Kigunduzi cha umeme cha Popov ()

Sifa za Popov ni pamoja na uwezekano wa kuunda antenna inayopokea; ni yeye ambaye alionyesha hitaji la kuunda antenna maalum ndefu ambayo inaweza kupokea kiwango kikubwa cha nishati kutoka kwa wimbi la umeme ili mkondo wa umeme unaobadilika uweze kuingizwa kwenye antenna hii.

Wacha tuchunguze ni sehemu gani za mpokeaji wa Popov. Sehemu kuu ya mpokeaji ilikuwa mshirika (tube ya kioo iliyojaa filings za chuma (Mchoro 9)).

Hali hii ya vichungi vya chuma ina upinzani mkubwa wa umeme, katika hali hii mshirika hakupitisha mkondo wa umeme, lakini mara tu cheche ndogo ilipoingia kwenye mshikamano (kwa hili kulikuwa na mawasiliano mawili ambayo yalitenganishwa), tope ya mbao ilipigwa na kuchomwa moto. upinzani wa mshikamano ulipungua mamia ya nyakati.

Sehemu inayofuata ya mpokeaji wa Popov ni kengele ya umeme (Mchoro 10).

Mchele. 10. Kengele ya umeme kwenye kipokezi cha Popov ()

Ilikuwa ni kengele ya umeme iliyotangaza kupokea wimbi la umeme. Mbali na kengele ya umeme, mpokeaji wa Popov alikuwa na chanzo cha moja kwa moja - betri (Mchoro 7), ambayo ilihakikisha uendeshaji wa mpokeaji mzima. Na, bila shaka, antenna ya kupokea, ambayo Popov alimfufua katika baluni (Mchoro 11).

Mchele. 11. Antena ya kupokea ()

Mchele. 12. Kanuni ya uendeshaji ya mpokeaji wa Popov ()

Mbali na kengele, mpokeaji wa Popov alikuwa na njia ya kuvutia iliyoundwa kwa njia ambayo iligonga kengele na mshiriki wakati huo huo, na hivyo kutikisa mshirika. Wakati wimbi la sumakuumeme lilipowasili, kengele ililia, mshirika alitetemeka - machujo ya mbao yalitawanyika, na wakati huo upinzani uliongezeka tena, mkondo wa umeme uliacha kutiririka kupitia mshirika. Kengele iliacha kulia hadi mapokezi mengine ya wimbi la sumakuumeme. Hivi ndivyo mpokeaji wa Popov alivyofanya kazi.

Popov alisema yafuatayo: mpokeaji anaweza kufanya kazi vizuri kwa umbali mrefu, lakini kwa hili ni muhimu kuunda emitter nzuri sana ya mawimbi ya umeme - hii ilikuwa tatizo la wakati huo.

Bibliografia

Tikhomirova S.A., Yavorsky B.M. Fizikia (kiwango cha msingi) - M.: Mnemosyne, 2012.
Gendenshtein L.E., Dick Yu.I. Fizikia daraja la 10. - M.: Mnemosyne, 2014.
Kikoin I.K., Kikoin A.K. Fizikia-9. - M.: Elimu, 1990.

Kazi ya nyumbani

Ni hitimisho gani la Maxwell ambalo Heinrich Hertz alijaribu kupinga?
Toa ufafanuzi wa wimbi la sumakuumeme.
Taja kanuni ya uendeshaji ya mpokeaji wa Popov.

Mtandao wa portal Mirit.ru ().
Mtandao wa portal Ido.tsu.ru ().
Mtandao wa portal Reftrend.ru ().

Majaribio ya Hertz

Nadharia ya umeme na matukio ya sumaku, iliyoundwa na kazi za wanahisabati bora wa nusu ya kwanza ya karne hii na hadi hivi karibuni kukubaliwa na karibu wanasayansi wote, kimsingi walidhani kuwepo kwa maji maalum ya umeme na magnetic yasiyo na uzito ambayo yana mali ya kutenda kwa mbali. Kanuni ya fundisho la Newton la uvutano wa ulimwengu wote - "actio in distans" - ilibaki kuongoza katika fundisho la umeme na sumaku. Lakini tayari katika miaka ya 30 Faraday ya kipaji, akiacha bila kuzingatia swali la kiini umeme na sumaku, walionyesha mawazo tofauti kabisa kuhusu matendo yao ya nje. Kuvutia na kukataa miili iliyo na umeme, umeme kupitia ushawishi, mwingiliano wa sumaku na mikondo na, hatimaye, matukio ya introduktionsutbildning ya Faraday haiwakilishi maonyesho moja kwa moja kwa umbali wa mali asili katika maji ya umeme na magnetic, lakini ni matokeo tu ya mabadiliko maalum katika hali ya kati ambayo kuna hizi inaonekana moja kwa moja kushawishi kila mmoja mashtaka ya umeme, sumaku au makondakta na mikondo. Kwa kuwa vitendo vyote kama hivyo vinazingatiwa kwa usawa katika utupu, na vile vile katika nafasi iliyojaa hewa au jambo lingine, basi katika mabadiliko yanayotokana na michakato ya umeme na sumaku. hewani, Faraday aliona sababu ya matukio haya. Kwa hivyo, kama vile kwa kutokea kwa mitetemo maalum ya etha na upitishaji wa mitetemo hii kutoka kwa chembe hadi chembe, chanzo cha nuru humuangazia kitu chochote kilicho mbali nayo, na ndani yake. kwa kesi hii Ni kupitia tu usumbufu maalum katika kati ya etha sawa na upitishaji wa usumbufu huu kutoka safu hadi safu hufanya vitendo vyote vya umeme, sumaku na sumakuumeme kuenea katika nafasi. Wazo kama hilo lilikuwa kanuni elekezi katika utafiti wote wa Faraday; yeye ni muhimu zaidi na kumpeleka kwenye uvumbuzi wake wote maarufu. Lakini haikuwa upesi na haikuwa rahisi kwamba mafundisho ya Faraday yakawa na nguvu zaidi katika sayansi. Kwa miongo kadhaa, wakati ambapo matukio yaliyogunduliwa na yeye yaliweza kufanyiwa uchunguzi wa kina na wa kina, mawazo ya msingi ya Faraday yalipuuzwa au kuchukuliwa moja kwa moja kuwa hayakubaliki na hayajathibitishwa. Ni katika nusu ya pili tu ya miaka ya sitini ambapo mfuasi mwenye talanta wa Faraday, Karani Maxwell, ambaye alikufa mapema sana, alitokea, ambaye alitafsiri na kuendeleza nadharia ya Faraday, akiipa tabia ya hisabati madhubuti. Maxwell alithibitisha umuhimu wa kuwepo kwa kasi ya mwisho ambayo uhamisho wa madhara ya sasa ya umeme au sumaku hutokea kwa njia ya kati. Kasi hii, kulingana na Maxwell, inapaswa kuwa sawa na kasi ambayo mwanga huenea katikati inayozingatiwa. Ya kati ambayo inashiriki katika uhamisho wa vitendo vya umeme na magnetic haiwezi kuwa tofauti na ether sawa, ambayo inaruhusiwa katika nadharia ya mwanga na joto la mwanga. Mchakato wa uenezi wa vitendo vya umeme na sumaku katika nafasi lazima iwe sawa sawa na mchakato wa uenezi wa mionzi ya mwanga. Sheria zote zinazohusiana na miale ya mwanga zinatumika kikamilifu mionzi ya umeme. Kulingana na Maxwell, jambo la mwanga yenyewe ni jambo la umeme. Mionzi ya mwanga ni mfululizo wa usumbufu wa umeme, mikondo ya umeme ndogo sana, mfululizo msisimko katika ether ya kati. Ni nini mabadiliko katika mazingira yanajumuisha chini ya ushawishi wa umeme wa mwili fulani, sumaku ya chuma, au uundaji wa sasa katika coil fulani bado haijulikani. Nadharia ya Maxwell bado haifanyi iwezekane kufikiria wazi asili ya kasoro inayodhaniwa. Nini uhakika ni kwamba mabadiliko yoyote deformation ya kati inayozalishwa ndani yake chini ya ushawishi wa umeme wa miili inaambatana na kuibuka kwa matukio ya magnetic katika mazingira haya na, kinyume chake, mabadiliko yoyote katika mazingira ya deformations kusababisha yake chini ya ushawishi wa baadhi ya mchakato magnetic, ni akiongozana na msisimko hatua ya umeme. Ikiwa wakati wowote wa kati, umeharibika na umeme wa mwili fulani, nguvu ya umeme inazingatiwa katika mwelekeo unaojulikana, yaani, katika mwelekeo huu mpira mdogo sana wa umeme uliowekwa mahali fulani utaanza kusonga, basi kwa ongezeko lolote. au kupungua kwa deformation ya kati, pamoja na kuongezeka au kupungua kwa nguvu ya umeme katika hatua fulani, nguvu ya sumaku itaonekana ndani yake kwa mwelekeo wa perpendicular kwa nguvu ya umeme - pole ya sumaku iliyowekwa hapa itapokea kushinikiza. mwelekeo perpendicular kwa nguvu ya umeme. Haya ni matokeo yanayofuata kutoka kwa nadharia ya Maxwell ya umeme. Licha ya kupendezwa sana na fundisho la Faraday-Maxwell, lilitiliwa shaka na wengi. Ujumla wa ujasiri sana ulitiririka kutoka kwa nadharia hii! Majaribio ya G. (Heinrich Hertz), yaliyofanyika mwaka wa 1888, hatimaye yalithibitisha usahihi wa nadharia ya Maxwell. G. imeweza, kwa kusema, kutekeleza fomula za hisabati Maxwell, iliwezekana kuthibitisha uwezekano wa kuwepo kwa mionzi ya umeme, au, kwa usahihi, ya umeme. Kama ilivyoelezwa tayari, kulingana na nadharia ya Maxwell, uenezi wa mwanga wa mwanga kimsingi ni uenezaji wa usumbufu wa umeme unaoundwa mfululizo katika etha, kubadilisha mwelekeo wao haraka. Mwelekeo ambao usumbufu kama huo, kama vile deformations, unasisimua, kulingana na Maxwell, ni perpendicular kwa mwanga wa mwanga yenyewe. Kuanzia hapa ni dhahiri kwamba msisimko wa moja kwa moja katika mwili wowote wa mikondo ya umeme hubadilika haraka sana katika mwelekeo, i.e. msisimko katika kondakta wa mikondo ya umeme ya mwelekeo unaobadilishana na wa muda mfupi sana unapaswa kusababisha usumbufu wa umeme katika etha inayozunguka kondakta huyu, kwa kasi. kubadilisha katika mwelekeo wao, i.e. inapaswa kusababisha jambo hilo kwa ubora kabisa sawa na hiyo, miale ya mwanga ni nini. Lakini imejulikana kwa muda mrefu kwamba wakati mwili wa umeme au jarida la Leyden hutolewa, mfululizo mzima wa mikondo ya umeme huundwa katika conductor kwa njia ambayo kutokwa hutokea, kwa njia tofauti katika mwelekeo mmoja au nyingine. Mwili wa kutokwa haupotezi umeme wake mara moja; kinyume chake, wakati wa kutokwa huchajiwa mara kadhaa na umeme mmoja au nyingine kulingana na ishara. Chaji zinazofuatana zinazotokea kwenye mwili hupungua kidogo kidogo kwa ukubwa. Makundi kama hayo yanaitwa oscillatory. Muda wa kuwepo kwa kondakta wa mtiririko wa umeme mara mbili mfululizo wakati wa kutokwa vile, yaani, muda. mitetemo ya umeme, au vinginevyo, muda wa muda kati ya nyakati mbili ambapo chombo cha kutokwa hupokea malipo makubwa zaidi yanayotokea juu yake kwa mfululizo, kinaweza kuhesabiwa kutoka kwa sura na ukubwa wa mwili wa kutokwa na kondakta ambayo kutokwa vile hutokea. Kwa mujibu wa nadharia, muda huu wa oscillations umeme (T) imeonyeshwa na formula:

T = 2π√(LC).

Baadaye, badala ya mipira, G. alitumia karatasi za chuma za mraba (40 cm kila upande), ambazo aliziweka kwenye ndege moja. Kuchaji kwa mipira au karatasi kama hizo kulifanywa kwa kutumia coil ya Ruhmkorff inayofanya kazi. Mipira au karatasi zilishtakiwa mara nyingi kwa sekunde kutoka kwa coil na kisha kutolewa kupitia fimbo ya shaba iliyo kati yao, ikitengeneza. cheche ya umeme kati ya mipira miwili b Na b". Muda wa oscillations ya umeme msisimko katika fimbo ya shaba ilizidi kidogo 100-elfu ya pili. Katika majaribio yake zaidi, kwa kutumia, badala ya karatasi zilizo na nusu ya fimbo ya shaba iliyowekwa kwao, mitungi fupi nene yenye ncha za spherical, kati ya ambayo cheche iliruka, G. alipokea mitetemo ya umeme, ambayo muda wake ulikuwa karibu milioni elfu. ya sekunde. Vile jozi ya mipira, karatasi au mitungi, vile vibrator, kama G. anavyoiita, kwa mtazamo wa nadharia ya Maxwellian, ni kituo kinachoeneza miale ya sumakuumeme angani, yaani, inasisimua mawimbi ya sumakuumeme kwenye etha, kama vile chanzo chochote cha mwanga kinachosisimua mawimbi ya mwanga kuzunguka yenyewe. Lakini miale hiyo ya sumakuumeme au mawimbi ya sumakuumeme hayawezi kuwa na athari kwenye jicho la mwanadamu. Tu katika kesi wakati muda wa kila treni ya umeme. oscillation ingefikia moja tu ya bilioni 392 ya sekunde, jicho la mwangalizi lingevutiwa na oscillations hizi na mwangalizi angeona boriti ya sumakuumeme. Lakini ili kufikia kasi hiyo ya oscillations ya umeme ni muhimu vibrator, kwa ukubwa unaolingana na chembe za kimwili. Kwa hivyo, ili kugundua miale ya sumakuumeme unahitaji njia maalum, tunahitaji, katika usemi unaofaa wa V. Thomson (sasa Lord Kelvin), "jicho la umeme" maalum. "Jicho la umeme" kama hilo lilipangwa na G kwa njia rahisi. Hebu tufikirie kwamba kwa umbali fulani kutoka kwa vibrator kuna conductor mwingine. Usumbufu katika etha iliyosisimuliwa na vibrator inapaswa kuathiri hali ya kondakta huyu. Kondakta huyu atakuwa chini ya mfululizo wa mfululizo wa msukumo, akielekea kusisimua ndani yake kitu sawa na kile kilichosababisha usumbufu huo katika ether, yaani, huwa na kuunda mikondo ya umeme ndani yake, kubadilisha mwelekeo kulingana na kasi ya oscillations ya umeme katika vibrator yenyewe. Lakini misukumo, ikipishana mfululizo, inaweza tu kuchangia kila mmoja wakati ina mdundo kabisa na kile inachosababisha. harakati za umeme katika kondakta kama huyo. Baada ya yote, ni kamba tu iliyounganishwa kwa pamoja inayoweza kutetemeka vizuri kutoka kwa sauti iliyotolewa na kamba nyingine, na hivyo inaweza kuwa chanzo cha sauti huru. Kwa hivyo, kondakta lazima, kwa kusema, apate umeme na vibrator. Kama vile kamba ya urefu na mvutano fulani ina uwezo wa kuzunguka kwa kasi inayojulikana kwa kasi inapopigwa, vivyo hivyo katika kila kondakta msukumo wa umeme unaweza kutoa oscillations ya umeme ya vipindi vyema tu. Kuinama kwa saizi zinazofaa waya wa shaba kwa namna ya mduara au mstatili, na kuacha pengo ndogo tu kati ya ncha za waya na mipira ndogo iliyoibiwa juu yao (Mchoro 2), ambayo moja, kwa njia ya screw, inaweza kukaribia au kuondoka kutoka kwa nyingine. , G. akapokea kama alivyoita; resonator kwa vibrator yake (katika majaribio yake mengi, wakati mipira au karatasi zilizotajwa hapo juu zilitumika kama vibrator, G. alitumia waya wa shaba wa kipenyo cha cm 0.2, iliyopinda kwa namna ya duara yenye kipenyo cha cm 35, kama resonator. )

Kwa vibrator iliyotengenezwa kwa mitungi fupi nene, resonator ilikuwa mduara sawa wa waya, nene 0.1 cm na kipenyo cha cm 7.5. Kwa vibrator sawa, katika majaribio yake ya baadaye, G. alijenga resonator ya sura tofauti kidogo. Waya mbili za moja kwa moja, 0.5 cm dia. na urefu wa cm 50, iko moja juu ya nyingine na umbali kati ya mwisho wao wa cm 5; kutoka ncha zote mbili za waya hizi zinazotazamana, waya nyingine mbili zinazofanana za kipenyo cha 0.1 cm hutolewa perpendicular kwa mwelekeo wa waya. na urefu wa cm 15, ambazo zimeunganishwa na mipira ya mita ya cheche. Haijalishi jinsi msukumo wa mtu binafsi ni dhaifu kutokana na usumbufu unaotokea kwenye etha chini ya ushawishi wa vibrator, wao, hata hivyo, wakikuza kila mmoja kwa vitendo, wanaweza kusisimua mikondo ya umeme inayoonekana tayari kwenye resonator, iliyoonyeshwa katika malezi ya cheche kati ya mipira ya resonator. Cheche hizi ni ndogo sana (zilifikia 0.001 cm), lakini zinatosha kuwa kigezo cha msisimko wa msisimko wa umeme kwenye resonator na, kwa saizi yao, hutumika kama kiashiria cha kiwango cha usumbufu wa umeme wa resonator na. etha inayoizunguka.

Kwa kutazama cheche zinazotokea kwenye kitoa sauti kama hicho, Hertz alichunguza nafasi karibu na vibrator kwa umbali tofauti na pande tofauti. Tukiacha majaribio haya ya G. na matokeo aliyoyapata, tuendelee na utafiti uliothibitisha kuwepo. mwisho kasi ya uenezi wa vitendo vya umeme. Skrini kubwa iliyotengenezwa kwa karatasi za zinki iliunganishwa kwenye moja ya kuta za chumba ambamo majaribio yalifanywa. Skrini hii iliunganishwa chini. Kwa umbali wa mita 13 kutoka kwa skrini, vibrator iliyofanywa kwa sahani iliwekwa ili ndege za sahani zake ziwe sawa na ndege ya skrini na katikati kati ya mipira ya vibrator ilikuwa kinyume na katikati ya skrini. Ikiwa, wakati wa operesheni yake, vibrator mara kwa mara huchochea usumbufu wa umeme katika ether inayozunguka na ikiwa usumbufu huu unaenea katikati sio mara moja, lakini kwa kasi fulani, basi, baada ya kufikia skrini na kutafakari nyuma kutoka kwa mwisho, kama sauti na mwanga. usumbufu, usumbufu huu, pamoja na zile zinazotumwa kwa skrini na vibrator, hutengeneza etha, katika nafasi kati ya skrini na vibrator, hali inayofanana na ile inayotokea chini ya hali kama hiyo kwa sababu ya kuingiliwa kwa mawimbi yanayopingana. , yaani katika nafasi hii usumbufu utachukua mhusika "mawimbi yaliyosimama"(tazama Mawimbi). Hali ya hewa katika maeneo yanayolingana na "nodi" Na "antinodes" ya mawimbi hayo, ni wazi, yanapaswa kutofautiana kwa kiasi kikubwa. Kuweka resonator yake na ndege yake sambamba na skrini na ili kituo chake kiwe kwenye mstari uliochorwa kutoka katikati kati ya mipira ya vibrator ya kawaida kwa ndege ya skrini, G. aliona. kwa umbali tofauti wa resonator kutoka skrini, cheche ndani yake ni tofauti sana kwa urefu. Karibu na skrini yenyewe, karibu hakuna cheche zinazoonekana kwenye resonator, pia kwa umbali sawa na 4.1 na 8.5 m. Kinyume chake, kung'aa ni kubwa zaidi wakati resonator imewekwa kwa umbali kutoka kwa skrini sawa na 1.72 m, 6.3 m na 10.8 m. G. alihitimisha kutokana na majaribio yake kwamba kwa wastani 4.5 m hutenganisha kutoka kwa kila mmoja nafasi hizo za resonator ambayo matukio yaliyozingatiwa ndani yake, yaani, cheche, zinageuka kuwa karibu sawa. G. alipata kitu sawa kabisa na nafasi tofauti ya ndege ya resonator, wakati ndege hii ilikuwa perpendicular kwa skrini na kupita kwenye mstari wa kawaida unaotolewa kwenye skrini kutoka katikati kati ya mipira ya vibrator na wakati. mhimili wa ulinganifu resonator (yaani, kipenyo chake kupita katikati kati ya mipira yake) ilikuwa sawa na hii ya kawaida. Tu na nafasi hii ya ndege ya resonator maxima cheche ndani yake zilipatikana ambapo, katika nafasi ya awali ya resonator, minima, na nyuma. Kwa hivyo 4.5 m inalingana na urefu "mawimbi ya sumakuumeme yaliyosimama" inayotokea kati ya skrini na vibrator katika nafasi iliyojaa hewa (matukio ya kinyume yanayozingatiwa katika resonator katika nafasi zake mbili, i.e., cheche za maxima katika nafasi moja na minima katika nyingine, zinaelezewa kikamilifu na ukweli kwamba katika nafasi moja ya oscillations ya umeme ya resonator ni msisimko ndani yake nguvu za umeme, kinachojulikana kasoro za umeme kwenye etha; katika nafasi nyingine husababishwa kama matokeo ya tukio nguvu za sumaku, yaani wanachangamka deformations magnetic).

Pamoja na urefu wa "wimbi lililosimama" (l) na kwa wakati (T), sambamba na oscillation moja kamili ya umeme kwenye vibrator, kwa kuzingatia nadharia ya malezi ya usumbufu wa mara kwa mara (kama-wimbi), ni rahisi kuamua kasi. (v), ambayo usumbufu kama huo hupitishwa angani. Kasi hii

v = (2l)/T.

Katika majaribio ya G. l= 4.5 m, T= 0.000000028". Kuanzia hapa v= 320,000 (takriban) km kwa sekunde, yaani karibu sana na kasi ya mwanga inayoenea hewani. G. alisoma uenezi wa vibrations umeme katika makondakta, yaani, katika waya. Kwa kusudi hili, sahani ya shaba ya maboksi ya aina hiyo iliwekwa sambamba na sahani moja ya vibrator, ambayo ilikuja waya mrefu iliyopigwa kwa usawa (Mchoro 3).

Katika waya huu, kutokana na kutafakari kwa vibrations vya umeme kutoka mwisho wake wa maboksi, "mawimbi yaliyosimama" pia yaliundwa, usambazaji wa "nodes" na "antinodes" ambazo pamoja na waya G. kupatikana kwa kutumia resonator. G. inayotokana na uchunguzi huu kwa kasi ya uenezi wa vibrations umeme katika waya thamani sawa na 200,000 km kwa pili. Lakini ufafanuzi huu si sahihi. Kulingana na nadharia ya Maxwell, katika kesi hii kasi inapaswa kuwa sawa na kwa hewa, i.e. inapaswa kuwa sawa na kasi ya mwanga katika hewa. (km 300,000 kwa sekunde). Majaribio yaliyofanywa baada ya G. na waangalizi wengine kuthibitisha msimamo wa nadharia ya Maxwell.

Kuwa na chanzo cha mawimbi ya sumakuumeme, kitetemeshi, na njia ya kugundua mawimbi kama hayo, resonator, G. ilithibitisha kwamba mawimbi kama hayo, kama mawimbi ya mwanga, yanaweza kuakisiwa na kuakisiwa na kwamba usumbufu wa umeme katika mawimbi haya ni sawa na mwelekeo. ya uenezi wao, yaani, aligundua ubaguzi katika mionzi ya umeme. Kwa kusudi hili, aliweka vibrator ambayo hutoa oscillations ya umeme haraka sana (vibrator iliyotengenezwa na silinda mbili fupi) kwenye mstari wa msingi wa kioo cha silinda cha kielelezo kilichoundwa na zinki; kwenye mstari wa msingi wa kioo kingine kama hicho aliweka resonator, kama. ilivyoelezwa hapo juu, iliyofanywa kwa waya mbili za moja kwa moja. Kwa kuelekeza mawimbi ya sumakuumeme kutoka kioo cha kwanza hadi kwenye skrini fulani ya gorofa ya chuma, G., kwa msaada wa kioo kingine, aliweza kuamua sheria za kutafakari. mawimbi ya umeme, na kwa kulazimisha mawimbi haya kupita kwenye prism kubwa iliyotengenezwa kwa lami, pia aliamua kukataa kwao. Sheria za kutafakari na kukataa ziligeuka kuwa sawa na kwa mawimbi ya mwanga. Kwa kutumia vioo hivi hivi, G. alithibitisha kuwa miale ya umeme polarized, wakati shoka za vioo viwili vilivyowekwa kinyume na kila mmoja vilikuwa sambamba chini ya hatua ya vibrator, cheche zilizingatiwa katika resonator. Wakati moja ya vioo ilizungushwa kuhusu mwelekeo wa mionzi kwa 90 °, yaani, axes ya vioo ilifanya pembe ya kulia kwa kila mmoja, athari yoyote ya cheche katika resonator ilipotea.

Kwa njia hii, majaribio ya G. yalithibitisha usahihi wa nafasi ya Maxwell. Kitetemeko cha G., kama chanzo cha nuru, hutoa nishati kwenye nafasi inayozunguka, ambayo, kupitia miale ya sumakuumeme, hupitishwa kwa kila kitu kinachoweza kuinyonya, na kubadilisha nishati hii kuwa fomu nyingine inayoweza kufikiwa na hisi zetu. Miale ya sumakuumeme inafanana kabisa kwa ubora na miale ya joto au mwanga. Tofauti yao kutoka kwa mwisho iko tu katika urefu wa mawimbi yanayofanana. Urefu wa mawimbi ya mwanga hupimwa kwa elfu kumi ya milimita, wakati urefu wa mawimbi ya umeme yanayosisimuliwa na vibrators huonyeshwa kwa mita. Matukio yaliyogunduliwa na G. baadaye yalitumika kama somo la utafiti na wanafizikia wengi. Kwa ujumla, hitimisho la G. limethibitishwa kikamilifu na masomo haya. Sasa tunajua, zaidi ya hayo, kwamba kasi ya uenezaji wa mawimbi ya umeme, kama ifuatavyo kutoka kwa nadharia ya Maxwell, inabadilika pamoja na mabadiliko ya kati ambayo mawimbi hayo yanaenea. Kasi hii ni sawia √K, Wapi KWA kinachojulikana mara kwa mara ya dielectric ya kati iliyotolewa. Tunajua kwamba wakati mawimbi ya sumakuumeme yanapoenea pamoja na kondakta, mitetemo ya umeme "hupunguzwa," kwamba wakati miale ya umeme inaonyeshwa, "voltage" yao inafuata sheria zilizotolewa na Fresnel kwa miale ya mwanga, nk.

Imeonekana kwa muda mrefu kuwa ikiwa unafunga sindano ya chuma na waya na kutoa jarida la Leyden kupitia waya huu, basi pole ya kaskazini haionekani kila wakati mwishoni mwa sindano ambapo inaweza kutarajiwa kwa mwelekeo wa kutokwa kwa sasa na. kwa mujibu wa kanuni... Kamusi ya Encyclopedic F.A. Brockhaus na I.A. Efron

Kamusi ya Encyclopedic F.A. Brockhaus na I.A. Efron

E. inaitwa kitu kilichomo katika mwili ambacho hutoa mali maalum kwa mwili huu, husababisha ndani yake uwezo wa kutenda kwa mitambo kwenye miili mingine, kuvutia au, chini ya hali fulani, kuwafukuza, na pia husababisha katika mwili huu yenyewe ... Kamusi ya Encyclopedic F.A. Brockhaus na I.A. Efron

Jina lililopewa na Michael Faraday kwa miili ambayo haifanyi, au, vinginevyo, inaendesha vibaya umeme, kama vile hewa, glasi, resini kadhaa, salfa, nk. Miili kama hiyo pia huitwa vihami. Kabla ya utafiti wa Faraday, uliofanywa katika miaka ya 30... ... Kamusi ya Encyclopedic F.A. Brockhaus na I.A. Efron

Wakati wa kutoa mwili wowote ulio na umeme, capacitor, jarida la Leyden au betri inayojumuisha mitungi kadhaa kama hiyo, mkondo wa umeme unaoonekana kwenye kondakta kupitia ambayo kutokwa hutolewa ina uhakika sana ... ... Kamusi ya Encyclopedic F.A. Brockhaus na I.A. Efron

- (Hertz) maarufu wa Ujerumani. mwanafizikia; jenasi. mnamo 1857, aliyesoma Berlin na Munich, alikuwa msaidizi wa Helmholtz; mwaka 1883 akawa priv. Assoc. katika fizikia ya kinadharia huko Kiel, mnamo 1885 kama profesa katika Shule ya Upili ya Ufundi huko Karlsruhe; tangu 1889...... Kamusi ya Encyclopedic F.A. Brockhaus na I.A. Efron

- (kimwili) nyembamba sana, mnene kidogo na kwa hivyo sio chini ya mvuto, aina za dhahania za dutu; Dutu kama vile vinywaji hapo awali zilizingatiwa kuwa kalori (caloricum), umeme, sumaku, dutu nyepesi, etha ... ... Kamusi ya Encyclopedic F.A. Brockhaus na I.A. Efron

Kulingana na kikundi cha matukio, kwa uelewa na utaratibu ambao uwepo wa nguvu za kuvutia na za kuchukiza huchukuliwa, hizi za mwisho hupata majina tofauti, kama vile: mvuto, umeme, sumaku na ... Kamusi ya Encyclopedic F.A. Brockhaus na I.A. Efron

Kuvutia na kukataa Kulingana na kundi la matukio, kwa uelewa na utaratibu ambao kuwepo kwa nguvu za kuvutia na za kuchukiza huchukuliwa, hizi za mwisho hupata majina tofauti, kama vile: nguvu za mvuto, ... ... Wikipedia

: Ujerumani - Nenda. Chanzo: juzuu ya VIIIa (1893): Ujerumani - Go, p. 559-563 ( · index) Vyanzo vingine: MESBE :

Majaribio ya Hertz.- Nadharia ya matukio ya umeme na sumaku, iliyoundwa na kazi za wanahisabati bora wa nusu ya kwanza ya karne hii na hadi hivi karibuni kukubaliwa na karibu wanasayansi wote, kimsingi walidhani kuwepo kwa maji maalum ya umeme na magnetic ambayo yana mali ya kutenda. kwa mbali. Kanuni ya fundisho la Newton la uvutano wa ulimwengu wote - "action in distans" - ilibaki kuongoza katika fundisho la umeme na sumaku. Lakini tayari katika miaka ya 30 Faraday ya kipaji, akiacha bila kuzingatia swali la kiini umeme na sumaku, walionyesha mawazo tofauti kabisa kuhusu matendo yao ya nje. Kuvutia na kukataa miili iliyo na umeme, umeme kupitia ushawishi, mwingiliano wa sumaku na mikondo na, hatimaye, matukio ya introduktionsutbildning ya Faraday haiwakilishi maonyesho moja kwa moja kwa umbali wa mali asili katika maji ya umeme na magnetic, lakini ni matokeo tu ya mabadiliko maalum katika hali ya kati ambayo kuna hizi inaonekana moja kwa moja kushawishi kila mmoja mashtaka ya umeme, sumaku au makondakta na mikondo. Kwa kuwa vitendo vyote kama hivyo vinazingatiwa kwa usawa katika utupu, na vile vile katika nafasi iliyojaa hewa au jambo lingine, basi katika mabadiliko yanayotokana na michakato ya umeme na sumaku. hewani, Faraday aliona sababu ya matukio haya. Kwa hivyo, kama vile kwa kutokea kwa mitetemo maalum ya etha na upitishaji wa mitikisiko hii kutoka kwa chembe hadi chembe, chanzo cha nuru huangazia kitu kilicho mbali nayo, na katika kesi hii tu kupitia usumbufu maalum katika kati ya etha sawa na. upitishaji wa usumbufu huu kutoka kwa safu athari zote za umeme, sumaku na sumakuumeme huenea katika nafasi hadi safu. Wazo kama hilo lilikuwa kanuni elekezi katika utafiti wote wa Faraday; Ni yeye ambaye muhimu zaidi alimpeleka kwenye uvumbuzi wake wote maarufu. Lakini haikuwa upesi na haikuwa rahisi kwamba mafundisho ya Faraday yakawa na nguvu zaidi katika sayansi. Kwa miongo kadhaa, wakati ambapo matukio yaliyogunduliwa na yeye yaliweza kufanyiwa uchunguzi wa kina na wa kina, mawazo ya msingi ya Faraday yalipuuzwa au kuchukuliwa moja kwa moja kuwa hayakubaliki na hayajathibitishwa. Ni katika nusu ya pili tu ya miaka ya sitini ambapo mfuasi mwenye talanta wa Faraday, Karani Maxwell, ambaye alikufa mapema sana, alitokea, ambaye alitafsiri na kuendeleza nadharia ya Faraday, akiipa tabia ya hisabati madhubuti. Maxwell alithibitisha umuhimu wa kuwepo kwa kasi ya mwisho ambayo uhamisho wa madhara ya sasa ya umeme au sumaku hutokea kwa njia ya kati. Kasi hii, kulingana na Maxwell, inapaswa kuwa sawa na kasi ambayo mwanga huenea katikati inayozingatiwa. Ya kati ambayo inashiriki katika uhamisho wa vitendo vya umeme na magnetic haiwezi kuwa tofauti na ether sawa, ambayo inaruhusiwa katika nadharia ya mwanga na joto la mwanga. Mchakato wa uenezi wa vitendo vya umeme na sumaku katika nafasi lazima iwe sawa sawa na mchakato wa uenezi wa mionzi ya mwanga. Sheria zote zinazohusiana na miale ya mwanga zinatumika kikamilifu mionzi ya umeme. Kulingana na Maxwell, jambo la mwanga yenyewe ni jambo la umeme. Mionzi ya mwanga ni mfululizo wa usumbufu wa umeme, mikondo ya umeme ndogo sana, mfululizo msisimko katika ether ya kati. Ni nini mabadiliko katika mazingira yanajumuisha chini ya ushawishi wa umeme wa mwili fulani, sumaku ya chuma, au uundaji wa sasa katika coil fulani bado haijulikani. Nadharia ya Maxwell bado haifanyi iwezekane kufikiria wazi asili ya kasoro inayodhaniwa. Nini uhakika ni kwamba mabadiliko yoyote deformation ya kati inayozalishwa ndani yake chini ya ushawishi wa umeme wa miili inaambatana na kuibuka kwa matukio ya magnetic katika mazingira haya na, kinyume chake, mabadiliko yoyote katika mazingira ya deformations kusababisha yake chini ya ushawishi wa baadhi ya mchakato magnetic, ni akifuatana na msisimko wa vitendo umeme. Ikiwa wakati wowote wa kati, umeharibika na umeme wa mwili fulani, nguvu ya umeme inazingatiwa katika mwelekeo unaojulikana, yaani, katika mwelekeo huu mpira mdogo sana wa umeme uliowekwa mahali fulani utaanza kusonga, basi kwa ongezeko lolote. au kupungua kwa deformation ya kati, pamoja na kuongezeka au kupungua kwa nguvu ya umeme katika hatua fulani, nguvu ya sumaku itaonekana ndani yake kwa mwelekeo wa perpendicular kwa nguvu ya umeme - pole ya sumaku iliyowekwa hapa itapokea kushinikiza. mwelekeo perpendicular kwa nguvu ya umeme. Haya ni matokeo yanayofuata kutoka kwa nadharia ya Maxwell ya umeme. Licha ya kupendezwa sana na fundisho la Faraday-Maxwell, lilitiliwa shaka na wengi. Ujumla wa ujasiri sana ulitiririka kutoka kwa nadharia hii! Majaribio ya G. (Heinrich Hertz), yaliyofanyika mwaka wa 1888, hatimaye yalithibitisha usahihi wa nadharia ya Maxwell. G. aliweza, kwa kusema, kutekeleza kanuni za hisabati za Maxwell; kwa kweli aliweza kuthibitisha uwezekano wa kuwepo kwa umeme, au, kwa usahihi, miale ya sumakuumeme. Kama ilivyoelezwa tayari, kulingana na nadharia ya Maxwell, uenezi wa mwanga wa mwanga kimsingi ni uenezaji wa usumbufu wa umeme unaoundwa mfululizo katika etha, kubadilisha mwelekeo wao haraka. Mwelekeo ambao usumbufu kama huo, kama vile deformations, unasisimua, kulingana na Maxwell, ni perpendicular kwa mwanga wa mwanga yenyewe. Kuanzia hapa ni dhahiri kwamba msisimko wa moja kwa moja katika mwili wowote wa mikondo ya umeme hubadilika haraka sana katika mwelekeo, i.e. msisimko katika kondakta wa mikondo ya umeme ya mwelekeo unaobadilishana na wa muda mfupi sana unapaswa kusababisha usumbufu wa umeme katika etha inayozunguka kondakta huyu, kwa kasi. kubadilika kwa mwelekeo wao, ambayo ni, inapaswa kusababisha jambo linalofanana kabisa na kile ambacho mionzi ya mwanga inawakilisha. Lakini imejulikana kwa muda mrefu kwamba wakati mwili wa umeme au jarida la Leyden hutolewa, mfululizo mzima wa mikondo ya umeme huundwa katika conductor kwa njia ambayo kutokwa hutokea, kwa njia tofauti katika mwelekeo mmoja au nyingine. Mwili wa kutokwa haupotezi umeme wake mara moja; kinyume chake, wakati wa kutokwa huchajiwa mara kadhaa na umeme mmoja au nyingine kulingana na ishara. Chaji zinazofuatana zinazotokea kwenye mwili hupungua kidogo kidogo kwa ukubwa. Makundi kama hayo yanaitwa oscillatory. Muda wa kuwepo kwa kondakta wa mtiririko wa umeme mara mbili mfululizo wakati wa kutokwa vile, yaani, muda. mitetemo ya umeme, au vinginevyo, muda wa muda kati ya nyakati mbili ambapo chombo cha kutokwa hupokea malipo makubwa zaidi yanayotokea juu yake kwa mfululizo, kinaweza kuhesabiwa kutoka kwa sura na ukubwa wa mwili wa kutokwa na kondakta ambayo kutokwa vile hutokea. Kwa mujibu wa nadharia, muda huu wa oscillations umeme (T) imeonyeshwa na formula:

T = 2 π L C. (\displaystyle T=2\pi (\sqrt (LC)))

Hapa NA inasimama kwa uwezo wa umeme kutoa mwili na L - mgawo wa kujiingiza kondakta kwa njia ambayo kutokwa hutokea (tazama). Idadi zote mbili zinaonyeshwa kulingana na mfumo sawa wa vitengo kamili. Wakati wa kutumia jar ya kawaida ya Leyden, iliyotolewa kwa njia ya waya inayounganisha sahani zake mbili, muda wa oscillations ya umeme, i.e. T, imedhamiriwa katika 100 na hata elfu 10 ya sekunde. Katika majaribio yake ya kwanza, G. alitia umeme mipira miwili ya chuma (kipenyo cha sentimeta 30) kwa njia tofauti na kuwaruhusu kutoka kwa fimbo fupi na nene ya shaba, iliyokatwa katikati, ambapo cheche ya umeme iliundwa kati ya mipira hiyo miwili. zikielekeana ncha za nusu mbili za fimbo. Mtini. 1 inaonyesha mchoro wa majaribio ya G. (kipenyo cha fimbo 0.5 cm, kipenyo cha mpira b Na b′ 3 cm, pengo kati ya mipira hii ni karibu 0.75 cm na umbali kati ya vituo vya mipira. S V S′ sawa na m 1). Baadaye, badala ya mipira, G. alitumia karatasi za chuma za mraba (40 cm kila upande), ambazo aliziweka kwenye ndege moja. Kuchaji kwa mipira au karatasi kama hizo kulifanywa kwa kutumia coil ya Ruhmkorff inayofanya kazi. Mipira au karatasi zilichajiwa mara nyingi kwa sekunde kutoka kwa koili na kisha kutolewa kupitia fimbo ya shaba iliyo katikati yao, na kuunda cheche ya umeme kwenye pengo kati ya mipira hiyo miwili. b Na b′. Muda wa oscillations ya umeme msisimko katika fimbo ya shaba ilizidi kidogo 100-elfu ya pili. Katika majaribio yake zaidi, kwa kutumia, badala ya karatasi zilizo na nusu ya fimbo ya shaba iliyowekwa kwao, mitungi fupi nene yenye ncha za spherical, kati ya ambayo cheche iliruka, G. alipokea mitetemo ya umeme, ambayo muda wake ulikuwa karibu milioni elfu. ya sekunde. Vile jozi ya mipira, karatasi au mitungi, vile vibrator, kama G. anavyoiita, kwa mtazamo wa nadharia ya Maxwellian, ni kituo kinachoeneza miale ya sumakuumeme angani, yaani, inasisimua mawimbi ya sumakuumeme kwenye etha, kama vile chanzo chochote cha mwanga kinachosisimua mawimbi ya mwanga kuzunguka yenyewe. Lakini miale hiyo ya sumakuumeme au mawimbi ya sumakuumeme hayawezi kuwa na athari kwenye jicho la mwanadamu. Tu katika kesi wakati muda wa kila treni ya umeme. oscillation ingefikia moja tu ya bilioni 392 ya sekunde, jicho la mwangalizi lingevutiwa na oscillations hizi na mwangalizi angeona boriti ya sumakuumeme. Lakini ili kufikia kasi hiyo ya oscillations ya umeme ni muhimu vibrator, kwa ukubwa unaolingana na chembe za kimwili. Kwa hivyo, ili kugundua miale ya sumakuumeme, njia maalum zinahitajika; katika usemi unaofaa wa V. Thomson (sasa Lord Kelvin), "jicho la umeme" maalum linahitajika. "Jicho la umeme" kama hilo lilipangwa na G kwa njia rahisi. Hebu tufikirie kwamba kwa umbali fulani kutoka kwa vibrator kuna conductor mwingine. Usumbufu katika etha iliyosisimuliwa na vibrator inapaswa kuathiri hali ya kondakta huyu. Kondakta huyu atakuwa chini ya mfululizo wa mfululizo wa msukumo, akielekea kusisimua ndani yake kitu sawa na kile kilichosababisha usumbufu huo katika ether, yaani, huwa na kuunda mikondo ya umeme ndani yake, kubadilisha mwelekeo kulingana na kasi ya oscillations ya umeme katika vibrator yenyewe. Lakini misukumo, ikibadilishana mfululizo, inaweza tu kuchangia kila mmoja wakati wao ni wa sauti kabisa na harakati za umeme ambazo husababisha kweli katika kondakta kama huyo. Baada ya yote, ni kamba tu iliyounganishwa kwa pamoja inayoweza kutetemeka vizuri kutoka kwa sauti iliyotolewa na kamba nyingine, na hivyo inaweza kuwa chanzo cha sauti huru. Kwa hivyo, kondakta lazima, kwa kusema, apate umeme na vibrator. Kama vile kamba ya urefu na mvutano fulani ina uwezo wa kuzunguka kwa kasi inayojulikana kwa kasi inapopigwa, vivyo hivyo katika kila kondakta msukumo wa umeme unaweza kutoa oscillations ya umeme ya vipindi vyema tu. Kuwa na waya wa shaba ulioinama wa vipimo vilivyofaa kwa namna ya mduara au mstatili, na kuacha pengo ndogo tu kati ya ncha za waya na mipira midogo iliyoibiwa juu yao (Mchoro 2), ambayo moja, kwa njia ya screw; inaweza kukaribia au kusonga mbali na nyingine, G. alipokea, kama alivyotaja resonator kwa vibrator yake (katika majaribio yake mengi, wakati mipira au karatasi zilizotajwa hapo juu zilitumika kama vibrator, G. alitumia waya wa shaba wa kipenyo cha cm 0.2, iliyopinda kwa namna ya duara yenye kipenyo cha cm 35, kama resonator. ) Kwa vibrator iliyotengenezwa kwa mitungi fupi nene, resonator ilikuwa mduara sawa wa waya, nene 0.1 cm na kipenyo cha cm 7.5. Kwa vibrator sawa, katika majaribio yake ya baadaye, G. alijenga resonator ya sura tofauti kidogo. Waya mbili za moja kwa moja, 0.5 cm dia. na urefu wa cm 50, iko moja juu ya nyingine na umbali kati ya mwisho wao wa cm 5; kutoka ncha zote mbili za waya hizi zinazotazamana, waya nyingine mbili zinazofanana za kipenyo cha 0.1 cm hutolewa perpendicular kwa mwelekeo wa waya. na urefu wa cm 15, ambazo zimeunganishwa na mipira ya mita ya cheche. Haijalishi jinsi msukumo wa mtu binafsi ni dhaifu kutokana na usumbufu unaotokea kwenye etha chini ya ushawishi wa vibrator, wao, hata hivyo, wakikuza kila mmoja kwa vitendo, wanaweza kusisimua mikondo ya umeme inayoonekana tayari kwenye resonator, iliyoonyeshwa katika malezi ya cheche kati ya mipira ya resonator. Cheche hizi ni ndogo sana (zilifikia 0.001 cm), lakini zinatosha kuwa kigezo cha msisimko wa msisimko wa umeme kwenye resonator na, kwa saizi yao, hutumika kama kiashiria cha kiwango cha usumbufu wa umeme wa resonator na. etha inayoizunguka. Kwa kutazama cheche zinazotokea kwenye kitoa sauti kama hicho, Hertz alichunguza nafasi karibu na vibrator kwa umbali tofauti na pande tofauti. Tukiacha majaribio haya ya G. na matokeo aliyoyapata, tuendelee na utafiti uliothibitisha kuwepo. mwisho kasi ya uenezi wa vitendo vya umeme. Skrini kubwa iliyotengenezwa kwa karatasi za zinki iliunganishwa kwenye moja ya kuta za chumba ambamo majaribio yalifanywa. Skrini hii iliunganishwa chini. Kwa umbali wa mita 13 kutoka kwa skrini, vibrator iliyofanywa kwa sahani iliwekwa ili ndege za sahani zake ziwe sawa na ndege ya skrini na katikati kati ya mipira ya vibrator ilikuwa kinyume na katikati ya skrini. Ikiwa, wakati wa operesheni yake, vibrator mara kwa mara huchochea usumbufu wa umeme katika ether inayozunguka na ikiwa usumbufu huu unaenea katikati sio mara moja, lakini kwa kasi fulani, basi, baada ya kufikia skrini na kutafakari nyuma kutoka kwa mwisho, kama sauti na mwanga. usumbufu, usumbufu huu, pamoja na zile zinazotumwa kwa skrini na vibrator, hutengeneza etha, katika nafasi kati ya skrini na vibrator, hali inayofanana na ile inayotokea chini ya hali kama hiyo kwa sababu ya kuingiliwa kwa mawimbi yanayopingana. , yaani katika nafasi hii usumbufu utachukua mhusika "mawimbi yaliyosimama"(tazama Mawimbi). Hali ya hewa katika maeneo yanayolingana na "nodi" Na "antinodes" ya mawimbi hayo, ni wazi, yanapaswa kutofautiana kwa kiasi kikubwa. Kuweka resonator yake na ndege yake sambamba na skrini na ili kituo chake kiwe kwenye mstari uliochorwa kutoka katikati kati ya mipira ya vibrator ya kawaida kwa ndege ya skrini, G. aliona. kwa umbali tofauti wa resonator kutoka skrini, cheche ndani yake ni tofauti sana kwa urefu. Karibu na skrini yenyewe, karibu hakuna cheche zinazoonekana kwenye resonator, pia kwa umbali sawa na 4.1 na 8.5 m. Kinyume chake, kung'aa ni kubwa zaidi wakati resonator imewekwa kwa umbali kutoka kwa skrini sawa na 1.72 m, 6.3 m na 10.8 m. G. alihitimisha kutokana na majaribio yake kwamba kwa wastani 4.5 m hutenganisha kutoka kwa kila mmoja nafasi hizo za resonator ambayo matukio yaliyozingatiwa ndani yake, yaani, cheche, zinageuka kuwa karibu sawa. G. alipata kitu sawa kabisa na nafasi tofauti ya ndege ya resonator, wakati ndege hii ilikuwa perpendicular kwa skrini na kupita kwenye mstari wa kawaida unaotolewa kwenye skrini kutoka katikati kati ya mipira ya vibrator na wakati. mhimili wa ulinganifu resonator (yaani, kipenyo chake kupita katikati kati ya mipira yake) ilikuwa sawa na hii ya kawaida. Tu na nafasi hii ya ndege ya resonator maxima cheche ndani yake zilipatikana ambapo, katika nafasi ya awali ya resonator, minima, na nyuma. Kwa hivyo 4.5 m inalingana na urefu "mawimbi ya sumakuumeme yaliyosimama" inayotokea kati ya skrini na vibrator katika nafasi iliyojaa hewa (matukio ya kinyume yanayozingatiwa katika resonator katika nafasi zake mbili, i.e., cheche za maxima katika nafasi moja na minima katika nyingine, zinaelezewa kikamilifu na ukweli kwamba katika nafasi moja ya oscillations ya umeme ya resonator ni msisimko ndani yake nguvu za umeme, kinachojulikana kasoro za umeme kwenye etha; katika nafasi nyingine husababishwa kama matokeo ya tukio nguvu za sumaku, yaani wanachangamka deformations magnetic).

Kulingana na urefu wa "wimbi lililosimama" (l) na kwa wakati (T), sambamba na oscillation moja kamili ya umeme kwenye vibrator, kwa kuzingatia nadharia ya malezi ya usumbufu wa mara kwa mara (kama-wimbi), ni rahisi kuamua kasi. (v), ambayo usumbufu kama huo hupitishwa angani. Kasi hii v = 2 l T. (\mtindo wa maonyesho v=(\frac (2l)(T))) Katika majaribio ya G. l= 4.5 m, T= 0.000000028″. Kutoka hapa v= 320,000 (takriban) km kwa sekunde, yaani karibu sana na kasi ya mwanga inayoenea hewani. G. alisoma uenezi wa vibrations umeme katika makondakta, yaani, katika waya. Kwa kusudi hili, sahani ya shaba ya maboksi ya aina hiyo iliwekwa sambamba na sahani moja ya vibrator, ambayo ilikuja waya mrefu iliyopigwa kwa usawa (Mchoro 3). Katika waya huu, kutokana na kutafakari kwa vibrations vya umeme kutoka mwisho wake wa maboksi, "mawimbi yaliyosimama" pia yaliundwa, usambazaji wa "nodes" na "antinodes" ambazo pamoja na waya G. kupatikana kwa kutumia resonator. G. inayotokana na uchunguzi huu kwa kasi ya uenezi wa vibrations umeme katika waya thamani sawa na 200,000 km kwa pili. Lakini ufafanuzi huu si sahihi. Kulingana na nadharia ya Maxwell, katika kesi hii kasi inapaswa kuwa sawa na kwa hewa, i.e. inapaswa kuwa sawa na kasi ya mwanga katika hewa. (km 300,000 kwa sekunde). Majaribio yaliyofanywa baada ya G. na waangalizi wengine kuthibitisha msimamo wa nadharia ya Maxwell.

Kuwa na chanzo cha mawimbi ya sumakuumeme, kitetemeshi, na njia ya kugundua mawimbi kama hayo, resonator, G. ilithibitisha kwamba mawimbi kama hayo, kama mawimbi ya mwanga, yanaweza kuakisiwa na kuakisiwa na kwamba usumbufu wa umeme katika mawimbi haya ni sawa na mwelekeo. ya uenezi wao, yaani, aligundua ubaguzi katika mionzi ya umeme. Kwa kusudi hili, aliweka vibrator ambayo hutoa oscillations ya umeme haraka sana (vibrator iliyotengenezwa na silinda mbili fupi) kwenye mstari wa msingi wa kioo cha silinda cha kielelezo kilichoundwa na zinki; kwenye mstari wa msingi wa kioo kingine kama hicho aliweka resonator, kama. ilivyoelezwa hapo juu, iliyofanywa kwa waya mbili za moja kwa moja. Kwa kuelekeza mawimbi ya sumakuumeme kutoka kwenye kioo cha kwanza hadi kwenye skrini fulani ya gorofa ya chuma, G., kwa msaada wa kioo kingine, aliweza kuamua sheria za kuakisi mawimbi ya umeme, na kwa kulazimisha mawimbi haya kupita kwenye prism kubwa iliyotengenezwa kwa lami. , pia aliamua kinzani zao. Sheria za kutafakari na kukataa ziligeuka kuwa sawa na kwa mawimbi ya mwanga. Kwa kutumia vioo hivi hivi, G. alithibitisha kuwa miale ya umeme polarized, wakati shoka za vioo viwili vilivyowekwa kinyume na kila mmoja vilikuwa sambamba chini ya hatua ya vibrator, cheche zilizingatiwa katika resonator. Wakati moja ya vioo ilizungushwa kuhusu mwelekeo wa mionzi kwa 90 °, yaani, axes ya vioo ilifanya pembe ya kulia kwa kila mmoja, athari yoyote ya cheche katika resonator ilipotea.

Kwa njia hii, majaribio ya G. yalithibitisha usahihi wa nafasi ya Maxwell. Kitetemeko cha G., kama chanzo cha nuru, hutoa nishati kwenye nafasi inayozunguka, ambayo, kupitia miale ya sumakuumeme, hupitishwa kwa kila kitu kinachoweza kuinyonya, na kubadilisha nishati hii kuwa fomu nyingine inayoweza kufikiwa na hisi zetu. Miale ya sumakuumeme inafanana kabisa kwa ubora na miale ya joto au mwanga. Tofauti yao kutoka kwa mwisho iko tu katika urefu wa mawimbi yanayofanana. Urefu wa mawimbi ya mwanga hupimwa kwa elfu kumi ya milimita, wakati urefu wa mawimbi ya umeme yanayosisimuliwa na vibrators huonyeshwa kwa mita. Matukio yaliyogunduliwa na G. baadaye yalitumika kama somo la utafiti na wanafizikia wengi. Kwa ujumla, hitimisho la G. limethibitishwa kikamilifu na masomo haya. Sasa tunajua, zaidi ya hayo, kwamba kasi ya uenezaji wa mawimbi ya umeme, kama ifuatavyo kutoka kwa nadharia ya Maxwell, inabadilika pamoja na mabadiliko ya kati ambayo mawimbi hayo yanaenea. Kasi hii ni sawia K , (\mtindo wa kuonyesha (\sqrt (K)),) Wapi K kinachojulikana mara kwa mara ya dielectric ya kati iliyotolewa. Tunajua kwamba wakati mawimbi ya sumakuumeme yanapoenea kwenye vikondakta, mitetemo ya umeme "hupunguzwa"; kwamba miale ya umeme inapoakisiwa, "voltage" yake hufuata sheria zilizotolewa na Fresnel za miale ya mwanga, n.k. vifungu vya G. kuhusu jambo linalozingatiwa. , zilizokusanywa pamoja, sasa zimechapishwa chini ya kichwa: H. Hertz, "Untersuchungen über die Ausbreitung der elektrischen Kraft" (Lpts., 1892).

Uwepo wa tofauti viwango vya nishati atomi inathibitishwa na majaribio ya Frank na Hertz. Wanasayansi wa Ujerumani James Frank na Gustav Hertz walipokea tuzo kwa masomo yao ya majaribio ya uwazi wa viwango vya nishati. Tuzo la Nobel mwaka 1925

Majaribio yalitumia tube (Mchoro 6.9) iliyojaa mvuke ya zebaki kwenye shinikizo R≈ 1 mm Hg. Sanaa. na electrodes tatu: cathode, gridi ya taifa na anode.

Elektroni huharakishwa na tofauti zinazowezekana U kati ya cathode na gridi ya taifa. Tofauti hii inayoweza kubadilishwa inaweza kubadilishwa kwa kutumia potentiometer P. Kati ya gridi ya taifa na anode kuna uwanja wa kuchelewesha wa 0.5 V (njia inayowezekana ya kuchelewesha).

Utegemezi wa sasa kwa njia ya galvanometer imeamua G juu ya tofauti inayowezekana kati ya cathode na gridi ya taifa U. Katika jaribio, utegemezi ulioonyeshwa kwenye Mchoro 1 ulipatikana. 6.10. Hapa U= 4.86 V - inafanana na uwezekano wa msisimko wa kwanza.

Kulingana na nadharia ya Bohr, kila moja ya atomi za zebaki inaweza kupokea nishati maalum tu kwa kwenda katika moja ya majimbo ya msisimko. Kwa hivyo, ikiwa hali za utulivu zipo katika atomi, basi elektroni zinazogongana na atomi za zebaki zinapaswa kupoteza nishati. kwa uwazi , katika sehemu fulani , sawa na tofauti ya nishati ya sambamba majimbo ya stationary chembe.

Kutoka kwa uzoefu inafuata kwamba kwa kuongezeka kwa uwezo wa kuongeza kasi hadi 4.86 V, sasa anode huongeza monotonically, thamani yake hupita kwa kiwango cha juu (4.86 V), kisha hupungua kwa kasi na kuongezeka tena. Upeo zaidi unazingatiwa saa na.

Hali iliyo karibu zaidi na ardhi, isiyo na msisimko ya atomi ya zebaki ni hali ya msisimko, ambayo iko umbali wa V 4.86 kwa kipimo cha nishati. Ilimradi tofauti inayoweza kutokea kati ya cathode na gridi ya taifa ni chini ya 4.86 V, elektroni zinazokutana na atomi za zebaki njia yao uzoefu tu migongano elastic nao. Kwa = 4.86 eV, nishati ya elektroni inakuwa ya kutosha kusababisha mgongano wa inelastic, ambapo elektroni hutoa nishati yake yote kwa atomi ya zebaki nishati ya kinetic , kusisimua mpito wa moja ya elektroni za atomi kutoka hali ya kawaida hadi ya msisimko. Elektroni ambazo zimepoteza nishati yao ya kinetic hazitaweza tena kushinda uwezo wa kuvunja na kufikia anode. Hii inaelezea kushuka kwa kasi kwa sasa ya anode katika = 4.86 eV. Kwa maadili ya nishati ambayo ni mafungu ya 4.86, elektroni zinaweza kupata 2, 3, ... migongano ya inelastic na atomi za zebaki. Katika kesi hiyo, wao hupoteza kabisa nguvu zao na hawafikii anode, i.e. kushuka kwa kasi kwa sasa ya anode huzingatiwa.

Hivyo, uzoefu umeonyesha hivyo elektroni huhamisha nishati yao kwa atomi za zebaki katika sehemu , na 4.86 eV ndio sehemu ndogo kabisa inayoweza kufyonzwa na atomi ya zebaki katika hali ya nishati ya ardhini. Kwa hivyo, wazo la Bohr la uwepo wa majimbo yaliyosimama katika atomi lilisimama kwa ustadi mtihani wa majaribio.

Atomi za zebaki, zikiwa zimepokea nishati zinapogongana na elektroni, huenda katika hali ya msisimko na lazima zirudi kwenye hali ya ardhini, zikitoa, kulingana na chapisho la pili la Bohr, quantum ya mwanga na frequency. Na thamani inayojulikana unaweza kuhesabu urefu wa wimbi la quantum ya mwanga:. Kwa hivyo, ikiwa nadharia ni sahihi, basi atomi za zebaki zilizopigwa na elektroni na nishati ya 4.86 eV zinapaswa kuwa chanzo cha mionzi ya ultraviolet na . nini hasa kiligunduliwa katika majaribio.