Викторианские традиции на современных уроках физики.

В Средние века люди думали, что гром и молния – это наказание Господнее за людские провинности, а в 18 веке они начали серьезно исследовать причину этих явлений. 4 сентября 1821 года Майкл Фарадей впервые обнаружил вращение магнита вокруг проводника с током и вращение проводника с током вокруг магнита, а фактически создал первую модель электродвигателя.

А инженер Джеймс Уимсхёрст (фото 1) был одним из многих, кто продолжал интересоваться статическим электричеством. За восьмидесятые годы 19 века он создал более 90 различных механизмов, способных его получать. Самым известным из них является электрофорная машина (фото 2), до сих пор демонстрируемая на уроках физики в каждой школе.

Джеймс получил классическое образование и до 1853 года работал скромным помощником на металлургическом заводе. История умалчивает, в какой момент Уимсхёрст увлекся изобретательством. Но точно известно, что начинал он не с электрофорной машины. Первым его изобретением стал сигнализатор устойчивости корабля. И только в 1878 году он занялся работой над «машиной влияния» Гольца-Теплера в небольшой домашней лаборатории в Клэпхеме на юго-западе Лондона.

Электрофорная машина, которую также называют генератором Уимсхёрста, — это электростатический генератор, предназначенный для генерирования высокого постоянного напряжения. Первоначально электрофорная машина была создана в 1865 году немецкими физиками Августом Тёплером и Вильгельмом Хольцем (Гольцем). Машина Гольца позволяла получать большую разность потенциалов и была проще в конструкции, но требовала принудительного возбуждения. Уимсхёрст же значительно усовершенствовал эту конструкцию, сделав её более эффективной.

Вместо одного подвижного и одного неподвижного диска он использовал два подвижных, вращающихся навстречу друг другу с одинаковой угловой скоростью. Это позволило значительно увеличить выходное напряжение. Он равномерно распределил множество металлических пластин по окружностям обоих дисков, что способствовало более равномерному распределению заряда.

Интересно, что сам Уимсхёрст не патентовал своё изобретение и не занимался коммерческим производством. Он продолжал работать над машинами даже после выхода на пенсию и создал более 90 устройств, самое крупное из которых имело колёса диаметром 2,1 метра. В 1886 году Уимсхёрст опубликовал книгу «Статическое электричество и машины влияния: как её создать и использовать», а в 1898 году был избран членом Королевского общества и Института инженеров-электриков.

Конструкция его машин была весьма простой и надежной, поэтому большая часть произведенных устройств использовалась в домах зажиточных жителей Великобритании. Мощные искровые разряды, проскакивающие между двумя шариками в темноте, приводили в неописуемый восторг гостей и особенно — детей.

Но было у машины Уимсхерта и другое, более важное применение. В 1895 году Вильгельм Конрад Рентген впервые наблюдал новое излучение, которое позже назвали рентгеновским. Для генерации излучения в них требовалось очень высокое постоянное напряжение от 5 до 100 кВ. Более примитивные машины Гольца-Теплера подходили для такой задачи хуже, чем доработанная версия Уимсхерта.