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가장 중요한 과학적 발견
정전기의 기본 법칙. 과학적 발견의 역사와 본질
전기 현상은 점차 고립되고 재미있는 자연 현상이라는 본래의 특성을 잃어가고 점차적으로 일종의 통일체를 형성하게 되었는데, 이는 기존 이론들이 몇 가지 기본 원리로 다루려고 하는 것이었습니다. 질적 연구에서 양적 연구로 전환해야 할 때였습니다. 이러한 연구 방향은 1859년 상트페테르부르크 학자 F. Epinus(1724-1802)의 작업에서 명확하게 표현됩니다. Aepinus는 그의 수학적 고려를 다음 원칙에 기초합니다. 모든 신체는 자연 상태에서 잘 정의된 양의 전기를 가지고 있습니다. 전기 유체의 입자는 서로 반발하고 일반 물질에 끌립니다. 전기적 효과는 신체의 전기적 유체의 양이 자연 상태에 있어야 하는 것보다 많거나 적을 때 나타납니다. Aepinus는 다음과 같이 가정합니다. "... 나는 여전히 이러한 기능적 종속성을 감히 결정할 수 없습니다. 그러나 다른 기능 중에서 선택해야 하는 경우 이러한 양이 거리의 제곱에 반비례한다고 기꺼이 주장할 것입니다. 이것은 어느 정도 그럴듯하게 가정될 수 있습니다. 왜냐하면 그러한 의존성에 찬성하여 분명히 다른 자연 현상과의 비유가 말하기 때문입니다. Aepinus의 뒤를 이어 Henry Cavendish(1731–1810)가 1771년 그의 논문에서 Aepinus의 가설을 한 가지 변경으로 받아들였습니다. 두 전하의 인력은 거리에 반비례한다고 가정되지만 아직 지정되지 않았습니다. Cavendish는 수학적 추론을 사용하여 결론을 내립니다. 전하 상호 작용의 힘이 역제곱 법칙을 따른다면 "거의 모든" 전하가 도체의 바로 표면에 집중됩니다. 따라서 전하의 상호 작용 법칙을 설정하는 간접적인 방법이 설명됩니다. "전기력 법칙"을 확립하는 데 있어 가장 큰 어려움은 기본전하 사이에 작용하는 힘과 상동운동력이 일치하는 실험적 상황을 찾는 것이었다. 아마도 이 문제에 대한 올바른 접근은 영국의 박물학자 J. Robison(1739-1805)에 의해 먼저 발견되었을 것입니다. Robison이 사용한 실험 방법은 상호 작용하는 전하가 위치하는 구체의 크기가 구체의 중심 사이의 거리보다 훨씬 작을 때 상호 작용하는 전하를 점 전하로 간주할 수 있다는 아이디어에 기반을 두고 있습니다. 영국인이 측정을 수행한 설치는 그의 기본 작업인 "기계 철학 시스템"에 설명되어 있습니다. 이 작품은 그가 사망한 후인 1822년에 출판되었습니다. 측정 오류를 감안할 때 Robison은 다음과 같이 결론지었습니다. "구체 사이의 작용은 중심 사이 거리의 역제곱에 정확히 비례합니다." 그러나 정전기의 기본 법칙에는 Robison이라는 이름이 붙지 않습니다. 사실 과학자는 1801 년에만 얻은 결과에 대해보고했으며 나중에 자세히 설명했습니다. 당시 프랑스 과학자의 작품은 쿨롱. Charles Augustin Coulomb(1736~1806)은 프랑스 남서부의 앙굴렘에서 태어났습니다. Charles가 태어난 후 가족은 파리로 이사했습니다. 처음에 소년은 마자랭 대학으로도 알려진 XNUMX개국 대학에 다녔습니다. 곧 그의 아버지는 파산하여 프랑스 남부의 몽펠리에에 있는 가족을 떠났습니다. 어머니와 아들의 갈등은 Charles가 수도를 떠나 아버지에게 이사했다는 사실로 이어졌습니다. 1757년 XNUMX월, 몽펠리에 왕립 과학 협회 회의에서 젊은 수학 애호가는 그의 첫 번째 과학 작품인 "평균 비례 곡선에 대한 기하학적 에세이"를 읽었습니다. 그 후 Coulomb은 사회 활동에 적극적으로 참여하여 수학 XNUMX 개, 천문학 XNUMX 개 등 XNUMX 개의 회고록을 더 발표했습니다. 1760년 XNUMX월 샤를은 메지에르 공병대에 입학했습니다. 이듬해 XNUMX월 샤를은 학교를 졸업하고 프랑스 서해안의 주요 항구인 브레스트에 배정되었습니다. 그런 다음 그는 마르티니크에 왔습니다. 그곳에서 보낸 XNUMX년 동안 그는 여러 번 중병을 앓았지만 매번 공무로 돌아갔다. 이러한 질병은 눈에 띄지 않았습니다. 프랑스로 돌아온 후 쿨롱은 더 이상 완전히 건강한 사람으로 간주될 수 없었습니다. 이러한 모든 어려움에도 불구하고 Coulomb은 자신의 임무를 매우 잘 수행했습니다. Mont Garnier에서 요새를 건설하는 그의 성공은 승진으로 표시되었습니다. 1770 년 XNUMX 월에 그는 대위를 받았습니다. 당시에는 매우 빠른 승진으로 간주 될 수있었습니다. 곧 Coulomb은 다시 중병에 걸렸고 마침내 프랑스로 이송하라는 요청과 함께 보고서를 제출했습니다. 고국으로 돌아온 후 쿨롱은 부셴에 배정되었습니다. 여기서 그는 서인도 제도에서 복무하는 동안 시작된 연구를 완료합니다. 그의 첫 번째 과학 연구에서 그가 공식화한 많은 아이디어는 여전히 재료의 강도에 관한 전문가들에게 근본적인 것으로 간주됩니다. 1774년 쿨롱은 큰 항구인 셰르부르로 옮겨져 1777년까지 그곳에서 근무했습니다. 그곳에서 Coulomb은 여러 요새의 수리에 종사했습니다. 이 작업은 여가를 위한 많은 시간을 남겼고, 젊은 과학자는 그의 과학적 연구를 계속했습니다. 당시 쿨롱이 관심을 가졌던 주요 주제는 지구 자기장의 정확한 측정을 위한 최적의 자침 제조 방법 개발이었다. 이 주제는 파리 과학 아카데미에서 발표한 대회에서 주어졌습니다. 1777년 대회의 두 우승자가 한 번에 발표되었습니다. 이미 대회에 대한 작업을 제안한 스웨덴 과학자 van Schwinden과 Coulomb입니다. 그러나 과학사에 있어서 가장 큰 관심을 받는 것은 자침에 관한 쿨롱의 회고록의 장이 아니라 화살이 걸려 있는 실의 기계적 성질을 분석하는 다음 장이다. 과학자는 일련의 실험을 수행하고 나사산의 비틀림 각도와 그 매개변수(길이 및 직경)에 대한 비틀림 변형력 모멘트의 일반적인 의존성 순서를 설정했습니다. 비단실과 털의 비틀림에 대한 낮은 탄성은 탄성력의 발생 모멘트를 무시하고 자침이 적위 변화를 정확히 따른다고 가정하는 것을 가능하게 했습니다. 이러한 상황은 Coulomb이 원통형 금속 나사산의 비틀림을 연구하는 자극제가 되었습니다. 그의 실험 결과는 1784년에 완성된 "금속 와이어의 비틀림력과 탄성에 대한 이론 및 실험 연구"라는 작업에 요약되어 있습니다. Coulomb이 1777년 경쟁을 위해 수행한 얇은 금속 실의 비틀림에 대한 연구는 비틀림 균형의 생성이라는 중요한 실제 결과를 가져왔습니다. 이 도구는 다양한 성질의 작은 힘을 측정하는 데 사용할 수 있었고 XNUMX세기에 전례가 없는 감도를 제공했습니다. 가장 정확한 물리적 장치를 개발한 Coulomb은 이에 적합한 응용 프로그램을 찾기 시작했습니다. 과학자는 전기와 자기 문제에 대한 연구를 시작합니다. 전기 분야에서 쿨롱이 얻은 가장 중요한 결과는 움직이지 않는 전하의 상호 작용 법칙인 정전기의 기본 법칙을 확립한 것입니다. 과학자는 다음과 같이 전기의 기본 법칙을 공식화합니다. "같은 성질의 전기에 의해 대전되는 두 개의 작은 공의 반발력은 공의 중심 사이 거리의 제곱에 반비례합니다." Coulomb은 같은 전하의 반발력이 거리에 의존하는 것을 측정하는 것으로 시작하여 수많은 실험을 수행했습니다. 과학자는 전하 사이의 거리가 36:18:172로 관련되고 해당 반발력이 36:144:5751로 관련되는 세 가지 측정 결과를 제공합니다. 즉, 힘은 제곱에 거의 정확히 반비례합니다. 거리의. 실제로 실험 데이터는 이론적 법칙과 다소 다릅니다. Coulomb은 계산에 채택된 일부 단순화 외에도 불일치의 주요 원인을 실험 중 전기 누출로 간주합니다. 인력의 힘을 측정하는 작업은 저울의 움직이는 공이 반대 부호의 다른 전하와 접촉하는 것을 방지하기가 매우 어렵 기 때문에 더 어려운 것으로 판명되었습니다. 그럼에도 불구하고 Coulomb은 종종 두 볼의 인력과 꼬인 실의 반대 힘 사이의 균형을 달성했습니다. 얻어진 실험 데이터는 인력의 힘도 역제곱 법칙을 따르는 것으로 나타났습니다. 그러나 Coulomb도 이러한 결과에 만족하지 않았습니다. M. Gliozzi는 다음과 같이 말합니다. 강철 점의 자기력 이 방법은 매우 효과적임이 밝혀져 현재 "진동 방법"으로 알려져 있습니다. 주어진 장소에서 중력의 힘, 그래서 수평면에서 진동하는 통전 바늘의 진동 주파수는 그것에 작용하는 전기력의 강도에 의존하므로 이 힘은 초당 진동 수에서 찾을 수 있습니다. 이것을 구현하려면 계획에 따르면, 쿨롱은 절연 막대를 진동시켰고, 끝에 작은 수직 전하 판이 장착되어 있고 절연 금속 볼 앞에 위치하며 판 전하와 반대 방향으로 전하를 띠고 수평 직경 중 하나가 되도록 위치합니다. ov는 평형 상태일 때 판의 중심을 통과합니다. 이로써 역제곱 법칙도 완전히 확인됐다"고 말했다. 따라서 쿨롱은 정전기의 기초를 마련했습니다. 그는 기본적 중요성과 응용적 중요성 모두에 대한 실험적 결과를 얻었습니다. 물리학의 역사에서 비틀림 균형에 대한 그의 실험은 물리학자들에게 역학에서 사용되는 양, 즉 힘과 거리를 통해 전하 단위를 결정하는 방법을 제공했기 때문에 매우 중요했습니다. 현상. 저자: Samin D.K.
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