Как мальчик Хюг сам построил радиостанцию - Фрэнсис Ролт-Уилер

— Заметил ли ты, Хюг, — спросила она, — что доктор Камерон, говоря о батарее, сказал, что она была изобретена благодаря лягушачьим лапкам.

— Он шутил.

— Нисколько; это так же исторически верно, как Джильбертово открытие, что электричество можно возбудить не только янтарем. Это кажется странным, я знаю, но в самом деле лягушачьи лапки повели к открытию электрического тока.

— Правда?

— Правда.

— Как же это было, мисс Фергюсон?

— Это целая история, Хюг. Случилось это очень давно, в 1780 г., менее чем через 40 лет после изобретения лейденской банки Однажды знаменитый итальянский доктор по имени Гальвани, который был профессором физиологии Болонского университета, предпринял ряд опытов для изучения анатомии мускулов и нервов. Он купил на рынке много лягушачьих лапок от лягушек, которые были убиты в то же утро. Ты знаешь, что во Франции и Италии лягушачьи лапки считаются очень вкусным блюдом. И вот вскоре после того, как Гальвани принес домой свою покупку, его позвали обедать, и он повесил свою покупку на медные крючки, прикрепленные к железным перилам балкона. Это было чисто случайно — крючки эти он согнул из медной проволоки, которая валялась тут же.

Пока он обедал, пронеслась сильная гроза с дождем.

Вернувшись, Гальвани с удивлением увидел, что лягушачьи лапки дергались и прыгали, как живые.

Лягушачьи лапки дергались и прыгали, как живые.

— Что? — воскликнул Хюг.

— Да, это так и было. Лапки дергались, как будто бы не были отрезаны за несколько часов перед этим. Гальвани стал наблюдать и заметил, что лапки, которые висели на медных крючках, сокращались каждый раз, когда порыв ветра наталкивал их на мокрое железо перил. Так как Гальвани был в то время занят вопросом, каким образом ощущения переносятся нервами к мозгу, он сделал быстрое заключение, что причина этого в новом виде электричества, которое он назвал «животным электричеством». Многие до сих пор верят в это и называют это гальванизмом или животным магнетизмом[5].

— Вольта, другой итальянский профессор, стал повторять опыт Гальвани. Он был физик и мог объяснить это явление лучше, чем врач. Он доказал, что лягушачьи лапки прыгали вовсе не из-за животного электричества, и что дело было в разнице электричества в медных крючках и в мокрых железных перилах, а мускулы и нервы лягушки являлись только проводниками.

Как видишь, Хюг, это похоже на то, что было с тобой, когда ты почувствовал электрический толчок. Незаключенное в тебе электричество заставило тебя бросить банку, а твои мускулы и нервы перенесли электричество от внутренней жестянки к наружной и обратно.

— Это я понимаю, мисс Фергюсон, но я не понимаю, почему в меди и железе получилось электричество только оттого, что они были мокрые.

— Не знаю почему, но это так. Я только знаю, что когда пластинки из разного металла, или почти любой металл и уголь погружены в раствор соли и кислоты и сверху соединены проволокой, между ними возникает электрический ток.

— Без всякого трения?

— Без всякого трения. Просто так!

— Но почему? Как может явиться электричество из ничего?

— Я же тебе говорю, что я не знаю. Я только могу тебе рассказать дальше о том, что сделал Вольта, насколько припомнила.

После того, как он решил, что электричество возбуждали не лягушачьи лапки, а металлы, Вольта вырезал несколько кружков из меди и железа. Он сделал из них столбик и проложил между кружками кусочки мокрой фланели, чтобы повторить насколько возможно близко условия на залитом дождем балконе Гальвани. Затем, чтобы не было и мысли о том, что «животное электричество» играет здесь какую-нибудь роль, он отложил подальше лягушачьи лапки и соединил медные кружки с железными посредством двух отдельных проволок. Когда он приблизил концы этих двух проволочек друг к другу, между медными и железными кружками явился электрический ток! Он создал первый электрический ток. Этот прибор, который стал знаменитым, носит название Вольтова столба.

Как ни слаб был ток, он показал Вольту, что путь его верен. Теперь надо было найти способ усилить ток.

Он занялся комбинированием разных металлов и, наконец, остановился на меди и цинке.

Потом ему пришло в голову, что быть может какая-нибудь другая жидкость, помещенная между металлами, даст лучшие результаты, чем вода.

Зная, что соленая вода лучший проводник электричества чем пресная, он взял стеклянную банку, налил в нее до половины соленой воды и в раствор погрузил медный и цинковый брусок, стараясь, чтобы электроды не касались друг друга. Когда он соединил верхушки брусков проволокой, он получил гораздо более сильный ток, и проволока стала горячей. Вспомнив об электрических свойствах серы, Вольта решил попробовать применить раствор серной кислоты. Результаты получились блестящие. Ток оказался настолько силен, что явилась маленькая искра.

Так Вольта разработал электрический ток, который в настоящее время творит такие чудеса. Банка с медной и цинковой пластинками, погруженными в раствор кислоты, есть знаменитый Вольтов элемент; несколько таких элементов называются электрической батареей.

Вольтов столб.

— Но я все-таки не понимаю, почему металлы, погруженные в кислоту, производят электричество, мисс Фергюсон?

— Напиши и спроси доктора Камерона, — ответила она, улыбаясь. — Я не знаю. В этом есть что-то химическое, а я никогда не учила химии.

На самом деле, хотя Вольтов элемент или составленная из нескольких таких элементов батарея была в течение более ста лет основой всей электрической работы, причины и действия ее стали известны лишь недавно.

Многие вещества, помещенные в определенный раствор соли и кислоты, дают значительную разность потенциалов[6]. Самым общепринятым примером таких веществ служат цинк и медь. Такие вещества носят название «электродов». Растворы, в которые помещают электроды, называются «электролитами». Обыкновенная соленая вода и слабый раствор серной кислоты были наиболее употребляемыми растворами во время раннего периода развития науки об электричестве.

Электроды различаются по силе; в следующем списке из десяти веществ — цинк, железо, никель, свинец, жесть (олово), медь, ртуть, серебро, платина и углерод — электрический ток может существовать между любыми двумя из них, чем дальше они стоят друг от друга в списке, тем сильнее будет ток.

Цинк и углерод, стоящие в начале и конце списка, имеют наибольшую разность потенциалов. Они широко распространены в настоящее время и входят в состав как «мокрых» (Лекланше) элементов, употребляемых для электрических звонков, так и сухих, какие употребляются для карманных фонариков.

Электролитов много, из них наиболее употребительны растворы серной кислоты, медного купороса, хлористого кальция и хлористого натра (обыкновенная соль; и нашатыря. Последние два употребляются первый в «мокром», второй в «сухом» элементе. Нашатырь в «сухом» элементе употребляется в виде влажной пасты, чтобы он не расплескивался.

Вольтов элемент.

Электрическая батарея, состоящая из нескольких Вольтовых элементов, имеет громадное значение в радио. Без нее ничего бы нельзя было сделать. Все первоначальные опыты с электрическим током были сделаны при ее помощи. Первая удачная радиопередача была сделана при помощи энергии, полученной от батареи из трех элементов, и до настоящего времени батарея необходимая часть аппарата как обыкновенного, так и беспроволочного телеграфа.

Поэтому важно хорошо понять, в чем же состояло открытие, к которому случайно повело подергивание лягушачьих лапок.

Простейший вид Вольтова элемента состоит из медной и цинковой пластинки, погруженных в раствор серной кислоты. Сверху пластинки соединены проволокой. Медный электрод является положительным полюсом, цинковый отрицательным. Ток идет постоянно от меди к цинку.

Как только электроды соединяются и возникает ток, на медной пластинке появляются пузырьки, наполненные газом (водородом). Через некоторое время можно заметить, что цинк начинает разлагаться (или входить в химическое соединение). Очевидно, что ток, идущий от меди к цинку вне раствора, идет также от цинка к меди внутри раствора, чтобы создать цепь. Так как электроды внутри раствора не соединены, значит между ними существует «жидкое пространство», как в лейденской банке Хюга «воздушное пространство». Чтобы ток мог перескочить через это «жидкое пространство», необходимо, чтобы раствор был ионизирован, как был ионизирован воздух между электродами. Эти химические изменения (известные под именем электролиза) при прохождении тока производят физические и атомические изменения Ток разлагает раствор, наэлектризовывает некоторые молекулы состава, ионизирует некоторые атомы, отчего свободные электроны (ток) могут постоянно переходить от цинка к меди.