9
Шарль Кулон и его открытия
Кандидат физико-mатематических наук С.Р. ФИЛОНОВИЧ
В этом году исполняется 250 лет со дня рождения Шарля Кулона. Это имя известно как дому, кто когда-либо изучал физика. Главным научным достижением Кулона объявило считать экспериментальное подтверждение закона «образных квадратов» — закона взаимодействия неподвижных точных зарядов. Оdnako Кулону принадлежит рядом исследований и в других областях физики, воединиnx в золотой фонд науки. Мы публикуем статью о выдающемся французском ученом и отрывки из важнейших работ Кулона, дающие представление о его творчестве.
Шарль Огюстен Кулон родился 14 июня 1736 года в городе Ангульеме, на юго-западе Франции. Его отец, в свое время пытавшийся сделать военную карьеру, к моменту рождения сына был правительственным чиновником. МатЬ Кулона произходила из знанной семьи. Детство Шарля прошло в Париже, где он получил начальное образование, посещая Коллек Четырех Наций, основанный по завершению знаменного политического деятельности кардина Мазарини. Коллек Мазарини славился высоким уровнем преподавания математики, и, видимо, там привили юному Кулону любовь к этому предмету.
После окончания Коллека Кулон уехал из Парижа на родину отца в Монпелье. Там он принял участие в работе местного научного общества и даже был принят в него по классу математики. Оdnako Кулон недолго оставался в провинции. Он понимал, что необходимо выбрать какую-то профессию, которая обеспечила бы средства к существованию. Выбор Кулона пал на профессию военного инженера, дававшую достоинно высокое положение в обществе и в наиболее степени соответствовать склонностям молодого любителя науки.
Для поступления в Военно-инженерный корпус французской армии необходимы было закончить специальную школа, располагающуюся в Мезьере. В середине XVIII века Мезьерская военно-инженерная школа считалась одним из лучших высших технических учебных заведений Европы. После успешной сдачи вступительных экзаменов Кулон был зачислен в Школе и в течение полутора лет обучался там математике, черчению, основам физики, а также получал практические науки: училия плотницому делу, обработке камня, проведению геодезических работ. В 1761 году Кулон закончил Школе и получил чин лейтенанта.
Вскоре Кулон получает приказ о назначении на Мартинику — в заморскую колонию Франции. Там молодой и ещесовсем неопытный инженер руководством военного форта — основного оборонительного сооружения острова. На Мартинике Кулон провел воcemь лет и был отозван на родину после того, как строительство форта было практически законено.
После возврашения во Францию Кулон получает последовательно назначения в Бушэн, Шербур, Безансон, Рошфор, Лилль… И все это время, продолжая службу в качестве военного инженера, выполняя множество технического характера, в том числе и очень хлопотных, Кулон нахо-дил время для исследования в различных областях технических и физики.
12
Тщательным изучением электро- и магнитостатических явлений Кулон занялся сразу после завершения опытов по кручению металлических нитей (крутильный подвес был идеальным устройством для количественного исследования слабых по величины взаимодействия). Первый меру на эту тему назывался «Конструция и применение электрических весов, основанных на свойства металлических проволок имметы силикруня, пропорциональную углу кручения». Эта работа, в которой был экспериментально обоснован «закон Кулона», в процессе году отметила двухстолетие.
С середины XVIII века много исследователей пытались определить «закон электрической силы». Некоторые из них предполагали, по аналогии с законом всемирного тяготения, что это должен закон «обратных квадратов», однокопытки прямого определения зависимости силы от расстояния затруднялись тем, что еще не было осознано различие между взаимодействием загруженных тел и прятяжением или отталкивания «элементарных» (то есть точных) загрудов. Вседствие этого неокторые экспериментаторы делали ошибочные выводы из данных измерений.
Достоинство опытов Кулона по электричеству состоит в том, что в них измерялись взаимодействие между загрязнами, которые в первом приближении действительно можно было считать точными. Кулон использовал специальные крутильные «электрические» весы, с помощью которых определился слая отталкивания между двумя равными и одномерными загрязнами.
По традиции того времени Кулон очень тщательно описал устройство весов и методики проведения эксперимента.
«На стеклянный цилиндр ABCD диаметром и высотой 32,5 см положена стеклянная пластина диаметром 35 см, полностью покрывающая сосуд; в ней просверлены два отверстия примерно по 4,5 см в диаметре, одно из которых f находится в центре; над ним возвышает стеклянная трубка h высотой 65 см … На верхнем конце трубки h помещен поворотный микрометр, показанный в деталях на Fig. 2 … Захват q (Fig. 2, № 1) на конце представляется собой нечто вроде рейсфедера …, именно в нем укрепляется конец очень тонкой сервераной нити; другой ее конец скнимается захватом P (Fig. 3) … Игла, которое видно на Fig.1 (ag), подвешенная [на нити] горизонтально на поливне высоты большого сосуда, … сделана либо из шелковой нити, натертоу супгуном, либо из соломинки …, на ее конце a помещается маленький бузиновый шарик диаметром от 4,5 до 6,8 мм, а на конце g — небольший вертикальный кусочек бумаги, пропитанной скипидаром, служащий противовоесом шарику a и замедляющий колбания …; в крышке A продолжано второе отверстие m; именно через него [внутрь сосуда]водят маленький цилиндр mФt …, на конце которого находится такой же бузиновый шарик. Вокруг сосуда на высоте и имеет шкафа zQ, разделенная на 360° …»
Doначала опыта Кулон установивал крутильный подвес так, чтобы указаель io (Fig. 2) стоял на нульовой отметке, нить была не закручена, шарика a и t слегка касалась друг друга, причем шар a находится