Толкование опытов
Я давно собирался написать об этом интересном, фундаментальном и, можно сказать, единственном в своём роде опыте, который стал такой фундаментальной и популярной ошибкой в физике, что теперь люди просто отказываются думать по другому. Речь идёт об опыте Толмена-Стюарта по наблюдению инерционного тока в металлах, после чего было заявлено, что электрический ток в металлах создают свободные электроны. И хотя множество современных исследований опытов и просто здравый смысл давно показали, что это не так - переубедить "верующих" уже практически невозможно. Хотя я, конечно, попробую это сделать и покажу, что не так в самом первом, основополагающем опыте.
Ричард Толмен
Итак, в начале ХХ-го века электричество уже использовалось повсеместно. Были электрогенераторы, двигатели и даже электронные трубки, в которых использовалась передача тока с помощью электронов от одного проводника к другому и всем, вроде бы, было понятно, как он образуется, передаётся и как его можно использовать, но что является носителем, что такое электрический ток и из чего он состоит было неизвестно. Вернее, многие склонялись к тому, что током является движение каких-то частиц в проводнике и, по аналогии с электронными трубками, на роль этих частиц были предложены электроны. Однако, одно дело предположить и предложить, а другое - доказать это опытным путём.
И вот в 1916 году Толмен и Стюарт придумали и провели опыт, который, по их мнению, доказывал выдвинутые предположения о том, что электрический ток является именно движением электронов. Они прикинули, что электроны обладают массой, а значит инерцией и если их как-то разогнать, то после разгона они продолжат двигаться дальше по инерции. Они придумали довольно оригинальную установку, которая представляла из себя катушку с большим количеством витков медного провода, соединённую с гальванометром.
Раскручивая эту катушку, они раскручивали и разгоняли свободные электроны, находящиеся в металле провода, а после резкой остановки катушки эти электроны, якобы, продолжали своё движение и гальванометр регистрировал электрический ток. Изменяя количество витков и направление вращения, они получали соответствующие изменения силы и направления тока. Формулы тоже не заставили себя ждать и они подтвердили, что в ЭДС дает вклад только сила инерции. Что и очень хотелось доказать. Этот опыт до сих пор является единственным в своём роде, фундаментальным и приводится как доказательство того, что электрический ток это направленное движение электронов и за сотню лет масса учёных даже не заметила того, что из него сделаны ошибочные выводы...
Что тут не так? А вы опишите этот опыт человеку, который плохо разбирается в электронах/электричестве, но хорошо в термодинамике и обычной физике и спросите "что произойдёт с катушкой после резкой остановки?". Ответ будет примерно такой: "ну она нагреется из-за сжатия металла и нагрев будет зависеть от первоначальной скорости вращения и длины провода" - т.е. от той самой силы инерции и полностью согласовываться с формулами, которые вывели для... электрического тока.
"А при чём тут тепло?" - скажет мне тут Электротехник. "Вся сила инерции уже потратилась на электрический ток, а уже он нагрел катушку, когда проходил мимо".
А при том, что в момент торможения не только свободные электроны могут перемещаться в кристаллической решётке проводника, но ещё и сама решётка сжимается под собственной массой, которая теряет кинетическую энергию. Это происходит, когда вы бьёте молотком по гвоздю. Он нагревается. А что такое нагрев и теплота? Правильно - это ЭМ волна, которая тоже распространяется вдоль проводника. В этом месте вспоминаем про элементы Пельтье, которые вырабатывают электрический ток от перепада температур, и крепко задумываемся, что же на самом деле обнаружили Толмен и Стюарт в далёком 1916 году? То что искали или то, что хотели найти?
Во всей этой истории я не понимаю только одного: что заставляло и заставляет людей слепо верить заявлениям авторитетов и даже не пытаться думать самому? Ведь даже обычная радиоантенна постоянно доказывает любому желающему, что электрический ток это ЭМ волна, т.к. она и испускает и принимает именно ЭМ волны, а не потоки электронов, совершая при этом преобразования тока в проводнике.
Ричард Толмен
Итак, в начале ХХ-го века электричество уже использовалось повсеместно. Были электрогенераторы, двигатели и даже электронные трубки, в которых использовалась передача тока с помощью электронов от одного проводника к другому и всем, вроде бы, было понятно, как он образуется, передаётся и как его можно использовать, но что является носителем, что такое электрический ток и из чего он состоит было неизвестно. Вернее, многие склонялись к тому, что током является движение каких-то частиц в проводнике и, по аналогии с электронными трубками, на роль этих частиц были предложены электроны. Однако, одно дело предположить и предложить, а другое - доказать это опытным путём.
И вот в 1916 году Толмен и Стюарт придумали и провели опыт, который, по их мнению, доказывал выдвинутые предположения о том, что электрический ток является именно движением электронов. Они прикинули, что электроны обладают массой, а значит инерцией и если их как-то разогнать, то после разгона они продолжат двигаться дальше по инерции. Они придумали довольно оригинальную установку, которая представляла из себя катушку с большим количеством витков медного провода, соединённую с гальванометром.
Раскручивая эту катушку, они раскручивали и разгоняли свободные электроны, находящиеся в металле провода, а после резкой остановки катушки эти электроны, якобы, продолжали своё движение и гальванометр регистрировал электрический ток. Изменяя количество витков и направление вращения, они получали соответствующие изменения силы и направления тока. Формулы тоже не заставили себя ждать и они подтвердили, что в ЭДС дает вклад только сила инерции. Что и очень хотелось доказать. Этот опыт до сих пор является единственным в своём роде, фундаментальным и приводится как доказательство того, что электрический ток это направленное движение электронов и за сотню лет масса учёных даже не заметила того, что из него сделаны ошибочные выводы...
Что тут не так? А вы опишите этот опыт человеку, который плохо разбирается в электронах/электричестве, но хорошо в термодинамике и обычной физике и спросите "что произойдёт с катушкой после резкой остановки?". Ответ будет примерно такой: "ну она нагреется из-за сжатия металла и нагрев будет зависеть от первоначальной скорости вращения и длины провода" - т.е. от той самой силы инерции и полностью согласовываться с формулами, которые вывели для... электрического тока.
"А при чём тут тепло?" - скажет мне тут Электротехник. "Вся сила инерции уже потратилась на электрический ток, а уже он нагрел катушку, когда проходил мимо".
А при том, что в момент торможения не только свободные электроны могут перемещаться в кристаллической решётке проводника, но ещё и сама решётка сжимается под собственной массой, которая теряет кинетическую энергию. Это происходит, когда вы бьёте молотком по гвоздю. Он нагревается. А что такое нагрев и теплота? Правильно - это ЭМ волна, которая тоже распространяется вдоль проводника. В этом месте вспоминаем про элементы Пельтье, которые вырабатывают электрический ток от перепада температур, и крепко задумываемся, что же на самом деле обнаружили Толмен и Стюарт в далёком 1916 году? То что искали или то, что хотели найти?
Во всей этой истории я не понимаю только одного: что заставляло и заставляет людей слепо верить заявлениям авторитетов и даже не пытаться думать самому? Ведь даже обычная радиоантенна постоянно доказывает любому желающему, что электрический ток это ЭМ волна, т.к. она и испускает и принимает именно ЭМ волны, а не потоки электронов, совершая при этом преобразования тока в проводнике.