Электричество до Франклина
Когда в 1740-х годах внимание Франклина впервые привлекло электричество, сведения о нем были чрезвычайно скудны. Было известно, что при натирании некоторых предметов, например стеклянных, эти предметы приобретают таинственное свойство притягивать легкие тела: перья или клочки бумаги. Перо, притянутое неведомой силой к поверхности стекла, почти касалось его, затем происходила совсем удивительная вещь: перо с силой отскакивало от стекла, словно подхваченное неожиданно налетевшим порывом ветра. Было также замечено, что при приближении пальца к натертому стеклу возникала искра. В зависимости от величины искры экспериментатор чувствовал покалывание или же довольно сильный удар. Искра сопровождалась треском.
Вот, собственно, и все. Существовало множество способов вызывать искры, но это разнообразие еще более усложняло разгадку. Был известен целый ряд веществ помимо стекла, например сера, которые вели себя подобным же образом. Итак, множество деталей — и никакого порядка. Ясно было лишь одно: замеченное явление нельзя было объяснить ни магнетизмом, ни тем более земным тяготением. Это была какая-то совершенно новая сила.
Впервые эти явления наблюдал греческий философ Фалес, который описал способность натертого янтаря притягивать предметы. Лишь двадцать веков спустя ученые вернулись к этому вопросу. Уильям Гилберт, придворный врач королевы Елизаветы, показал, что многие другие вещества обладают тем же свойством. Он первый употребил слово «электрика» (от греческого слова «электрон», что означает — янтарь.)
Вслед за Гилбертом важное место в истории науки об электричестве принадлежит немецкому бургомистру Герике, весившему триста фунтов. Он изобрел электрическую машину: круг из серы, вращающийся на оси. Экспериментатор подносил руку к вращающемуся кругу, и таким образом машина получала электрический заряд. Позже, через несколько лет после рождения Франклина, Хоксби заменил серный круг стеклянным. В машине Хоксби железная цепь, подвешенная к вращающемуся шару, передавала заряд ружейному стволу. Другая цепь, спускавшаяся с противоположного конца ствола, передавала заряд экспериментатору.
Эксперименты Франклина с лейденской банкой
Известие об изобретении лейденской банки было настолько ошеломляющим, что оно в мгновение ока облетело Европу, и опыт повторялся повсюду. Для просвещения французского короля опыт был произведен на цепи из ста восьмидесяти взявшихся за руки гвардейцев. При электрическом разряде все 180 человек высоко подпрыгнули, словно собираясь маршировать в воздухе. В парижском монастыре семьсот монахов, взявшись за руки, повторили тот же эксперимент. Подобно вороху желтых листьев, подхваченных ветром, все семьсот монахов разом подскочили. Устраивались общественные демонстрации, и смельчаки из публики рвались на себе испытать действие электрического разряда. Электричество стало самым модным зрелищем сезона. Франклин присутствовал на одной из таких публичных демонстраций в Бостоне. Она пробудила в нем интерес к электричеству.
Осенью 1746 года Франклин выписал из Англии необходимое оборудование и следующей весной приступил к опытам. Он начал работать, имея в своем распоряжении лишь ту скудную информацию, какая изложена выше.
Лейденская банка, которую применял Франклин в опытах, представляла собой обыкновенную закупоренную бутылку с водой. Металлический стержень, пропущенный через пробку, был погружен в жидкость. Некоторые экспериментаторы завертывали бутылку в металлическую фольгу.
Франклин поставил перед собой задачу, решением которой никто до него не занимался: выяснить, какая часть этого с виду простого аппарата из стекла, металла и воды служит резервуаром для электрической энергии. Металлический стержень, вода или бутылка? Или их сочетание? В то время даже если бы кто-нибудь задался таким вопросом, то наверняка не знал бы, как приступить к его решению. Впрочем, и спустя двести лет после Франклина многих подобный вопрос поставил бы в тупик. Последовательный подход Франклина к его решению был гениально простым: «Чтобы узнать, где именно аккумулируется энергия, мы поместили наэлектризованную бутылку на стекло, вынули пробку со стержнем. Затем взяли бутылку в одну руку и поднесли палец другой руки к отверстию в горлышке. Из воды выскочила сильная искра… Это доказывает, что энергия собирается не в стержне».