Научная онлайн-встреча «Электричество – друг или враг?» состоялась 25 ноября в рамках научно-просветительского проекта для школьников «Энергия разума». Проект реализуется Информационным центром по атомной энергии (ИЦАЭ) Ростова-на-Дону совместно с городским Информационно-методическим центром образования.

О том, как человек открыл электричество, что это за явление, откуда оно берётся и как используется в повседневной жизни, рассказал Олег Усольцев, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Международного исследовательского института интеллектуальных материалов Южного федерального университета.

Начал спикер с того, что в природе электричество встречается не только в молниях, но и даже в животных, например, в электрическом угре. Эти подводные обитатели используют электроэнергию не только для защиты или охоты, но и для ориентирования. Оказалось, что угри — не единственный живой «источник электроэнергии»: этим свойством обладают ещё около 250 видов рыб.

Человек же познакомился с электричеством намного позже угря. Первый «эксперимент» с электричеством прошёл примерно в 600 году до нашей эры. Люди обнаружили, что некоторые предметы могут притягивать или отталкивать лëгкие объекты — например, перья. И человек решил попробовать натереть тканью янтарную палочку, которая начала притягивать к себе перья. Именно опыт с янтарной палочкой и стал первым связанным с электричеством экспериментом.

«Кстати, “янтарь” на греческий переводится как “электрон”» — вот вам и происхождение этого слова» — пояснил Олег.

Об электричестве надолго забыли, пока в 1799 году Алессандро Вольта не изобрёл свой «вольтов столб», который состоял из медных и цинковых пластин, погружëнных в кислоты — этакий прототип современной батарейки. В 1834 году Борис Семëнович Якоби изобрëл электродвигатель. Но люди всё ещё плохо понимали, как вообще работает электричество, пока Джозеф Томсон в 1897 году не открыл электрон — отрицательно заряженную элементарную частицу, «частицу электричества». Движение электронов (или любых других заряженных частиц) и есть электрический ток.

В 1899 году сербский учëный Никола Тесла изобрëл несколько видов двигателей на переменном токе. Следующим прорывом в области освоения электричества стало открытие фотоэффекта, природу которого объяснил Альберт Эйнштейн.

«Знаете ли вы, за что Эйнштейн получил Нобелевскую премию? Нет, не за сформулированную им теорию относительности, как многие думают. Именно за объяснение фотоэффекта. Это явление заключается в том, что свет, падающий на атом, взаимодействует с его электронами. Если энергия излучения достаточно высока, электрон «вырывается» из ядра и отправляется навстречу свободной жизни. Таким образом, мы можем превратить энергию света в электрическую энергию! Самым понятным примером использования фотоэффекта являются солнечные батареи — кремниевые пластины, на которые падает свет и выбивает из атомов электроны, которые текут по проводам — это и есть ток» — рассказал спикер.

Одно из наиболее распространённых и близких каждому применений солнечных батарей — подпитка калькуляторов. Многие видели небольшую пластинку на своём карманном калькуляторе — это не что иное, как маленькая солнечная батарея.

Также спикер отметил, что с электричеством связано ещё множество удивительных открытий и изобретений — это и первые компьютеры и суперкомпьютеры (их вычислительные мощности поражали инженеров того времени, сейчас же они не дотягивают даже до уровня смартфонов), и первый спутник, отправленный на орбиту, и транзисторы (их изобретатель, Джон Бардин, получил Нобелевскую премию по физике в 1956 году), которые составляют основу всей современной электроники — словом, без электричества уровень развития человечества было бы намного ниже.

Но не только повсеместно используемые приборы используют электричество: сейчас учёные огромное внимание уделяют изучению элементарных частиц и нанотехнологий — человеческим глазом такие маленькие частицы и структуры невозможно увидеть, поэтому используются микроскопы (оптические и электронные).

Но иногда и этого недостаточно, поэтому используют синхротроны — это огромные (до нескольких километров в периметре) приборы, формирующие вокруг себя целые научные центры. Суть такова: при очень быстром движении электронов по кольцевой орбите генерируется тормозное, или синхротронное излучение очень высокой энергии, которое можно использовать, чтобы «просвечивать» самые разные образцы — прямо как в рентгеновском кабинете. Синхротроны сейчас используются во всех отраслях науки: не только в физике и химии, но и даже в искусстве и археологии.

«Хотите узнать, что скрывается под слоем краски на картине известного художника или прочитать записи жителей города Помпеи? Синхротрон вам в помощь. Конечно, это очень дорогие и востребованные установки, поэтому, чтобы попасть туда, нужно заполнить огромное количество документов и немало подождать, но результаты того стоят. Я уверен, что за синхротронами будущее» — подвёл итог учëный.

Проект «Энергия разума» создан, чтобы познакомить школьников с различными областями науки и техники и сформировать у них широкую картину современной научной жизни. Для школьников подготовлен цикл научных встреч с учёными и деятелями науки, а также викторины и интеллектуальные игры.