Charles Coulomb và những khám phá của ông

9

Charles Coulomb và những khám phá của ông

Ứng viên Khoa học Vật lý và Toán học S.R. FILONOVICH

Năm nay đánh dấu kỷ niệm 250 năm ngày sinh của Charles Coulomb. Cái tên này ai đã từng nghiên cứu vật lý đều biết. Thành tựu khoa học chính của Coulomb được coi là sự xác nhận thực nghiệm của định luật “hình vuông” - định luật tương tác của các điện tích đứng yên. Tuy nhiên, Coulomb sở hữu một số nghiên cứu trong các lĩnh vực vật lý khác, tham gia quỹ vàng của khoa học. Chúng tôi xuất bản một bài báo về nhà khoa học xuất sắc người Pháp và các đoạn trích từ các tác phẩm quan trọng nhất của Coulomb, đưa ra ý tưởng về công trình của ông.

Charles Augustin Coulon sinh ngày 14 tháng 6 năm 1736 tại thành phố Angoulême, phía tây nam nước Pháp. Cha anh, người từng cố gắng theo đuổi sự nghiệp quân sự, đã là một quan chức chính phủ vào thời điểm con trai ông chào đời. Mẹ của Coulon xuất thân từ một gia đình danh giá. Charles trải qua thời thơ ấu ở Paris, nơi ông học tiểu học, theo học tại Collection of the Four Nations, được thành lập sau khi kết thúc hoạt động chính trị nổi tiếng của Cardin Mazarin. Trường Cao đẳng Mazarin nổi tiếng với trình độ giảng dạy toán học cao, và rõ ràng, họ đã truyền cho cậu bé Coulon niềm yêu thích môn học này.

Sau khi tốt nghiệp trường Collec, Coulon rời Paris về quê hương của cha mình ở Montpellier. Ở đó, anh tham gia vào công việc của hiệp hội khoa học địa phương và thậm chí còn được nhận vào lớp toán. Tuy nhiên, Coulon không ở lại tỉnh này lâu. Anh hiểu rằng cần phải chọn một loại nghề nào đó để kiếm kế sinh nhai. Sự lựa chọn của Coulomb rơi vào nghề kỹ sư quân sự, nghề này đã mang lại cho anh một vị trí khá cao trong xã hội và phù hợp nhất với khuynh hướng của một người trẻ yêu khoa học.

Để vào Quân đoàn Kỹ thuật Quân sự của Quân đội Pháp, cần phải tốt nghiệp một trường đặc biệt ở Mezières. Vào giữa thế kỷ 18, Trường Kỹ thuật Quân sự Mezieres được coi là một trong những cơ sở giáo dục kỹ thuật cao hơn tốt nhất ở Châu Âu. Sau khi vượt qua kỳ thi tuyển sinh thành công, Coulon được ghi danh vào Trường và trong một năm rưỡi, anh học toán, vẽ, vật lý cơ bản, đồng thời nhận được các ngành khoa học thực tiễn: mộc, chế biến đá và trắc địa. Năm 1761, Coulon tốt nghiệp trường và nhận quân hàm trung úy.

Chẳng bao lâu, Coulon nhận được lệnh được bổ nhiệm tới Martinique, một thuộc địa hải ngoại của Pháp. Ở đó, một kỹ sư trẻ và vẫn còn hoàn toàn thiếu kinh nghiệm đang phụ trách một pháo đài quân sự - công trình phòng thủ chính của hòn đảo. Coulon đã ở Martinique tám năm và được triệu hồi về quê hương sau khi việc xây dựng pháo đài trên thực tế được hợp pháp hóa.

Sau khi trở về Pháp, Coulomb liên tiếp nhận được các nhiệm vụ cho Bouchain, Cherbourg, Besançon, Rochefort, Lille… Và trong suốt thời gian này, tiếp tục làm kỹ sư quân sự, thực hiện nhiều nhiệm vụ kỹ thuật, trong đó có những nhiệm vụ rất rắc rối, Coulomb đã dành thời gian để nghiên cứu trong nhiều lĩnh vực công nghệ và vật lý.

12

Coulomb bắt đầu nghiên cứu kỹ lưỡng các hiện tượng tĩnh điện và tĩnh điện ngay sau khi hoàn thành các thí nghiệm về độ xoắn của các sợi kim loại (hệ thống treo xoắn là một thiết bị lý tưởng cho nghiên cứu định lượng về tương tác yếu). Biện pháp đầu tiên về chủ đề này mang tên “Thiết kế và ứng dụng cân điện dựa trên tính chất của dây kim loại được bọc silicon, tỉ lệ với góc xoắn”. Công trình này, trong đó “định luật Coulomb” đã được chứng minh bằng thực nghiệm, đã kỷ niệm 200 năm thành lập trong quá trình này.

Từ giữa thế kỷ 18, nhiều nhà nghiên cứu đã cố gắng định nghĩa “định luật lực điện”. Một số người trong số họ giả định, bằng cách tương tự với định luật vạn vật hấp dẫn, rằng đây phải là định luật “bình phương nghịch đảo”; Những nỗ lực xác định trực tiếp sự phụ thuộc của lực vào khoảng cách gặp khó khăn do thực tế là sự khác biệt giữa tương tác của các vật chịu tải và lực căng hoặc lực đẩy của các tải trọng “sơ cấp” (nghĩa là chính xác) vẫn chưa được nhận ra. Kết quả là một số nhà thí nghiệm đã rút ra những kết luận sai lầm từ dữ liệu đo lường.

Ưu điểm của các thí nghiệm của Coulomb về điện là chúng đã đo được sự tương tác giữa các chất gây ô nhiễm, mà theo ước tính gần đúng đầu tiên, thực sự có thể được coi là chính xác. Coulomb đã sử dụng thang đo “điện” xoắn đặc biệt, với sự trợ giúp của nó, ông xác định mức độ lực đẩy giữa hai chất gây ô nhiễm bằng nhau và một chiều.

Theo truyền thống thời đó, Coulomb đã mô tả rất cẩn thận cấu trúc của cân và phương pháp tiến hành thí nghiệm.

“Trên một ống trụ thủy tinh ABCD có đường kính và chiều cao 32,5 cm, đặt một tấm thủy tinh có đường kính 35 cm, che kín toàn bộ bình, khoan hai lỗ, đường kính khoảng 4,5 cm, một lỗ ở giữa, một lỗ ở giữa; phía trên có một ống thủy tinh h cao 65 cm… Đầu trên của ống h có một micromet quay, được thể hiện chi tiết trên Hình 2… Tay cầm q (Hình 2, Số 1) tại phần cuối giống như một cây bút vẽ…, trong đó phần cuối của một sợi máy chủ rất mỏng được tăng cường; đầu còn lại của nó được tháo ra bằng kẹp P (Hình 3)… Chiếc kim, có thể nhìn thấy trong Hình 1 (ag), lơ lửng [bằng một sợi chỉ] theo chiều ngang của một chiếc bình lớn, … được làm bằng sợi tơ, cọ xát với supgun hoặc từ ống hút …, ở đầu của nó a được đặt một quả bóng cơm cháy nhỏ có đường kính từ 4,5 đến 4,5 đến 6,8 mm, và ở đầu g - một mảnh giấy nhỏ ngâm nhựa thông thẳng đứng, dùng làm đối trọng với quả bóng a và làm chậm dao động …; trong nắp A, lỗ thứ hai m được tiếp tục; Thông qua nó [bên trong tàu] một hình trụ nhỏ mФt… được đặt, ở cuối của nó có cùng một quả bóng cơm cháy. Xung quanh tàu ở độ cao và có một tủ zQ, được chia cho 360°…"

Trước khi bắt đầu thí nghiệm, Mặt dây chuyền đã lắp đặt một hệ thống treo xoắn sao cho con trỏ io (Hình 2) ở điểm 0, sợi dây không bị xoắn, các quả bóng a và t hơi chạm vào nhau, và quả bóng a nằm