Chúng ta đang sống trong một thời đại dùng rất nhiều điện lực. Điện được dùng trong cuộc sống hàng ngày: lò điện, quạt máy, bàn ủi, tủ lạnh, vô tuyến truyền thanh và truyền hình. . . Điện lực còn được dùng trong các nhà máy để chế tạo biết bao vật dụng cần thiết, từ vật nhỏ như cái đinh đến vật lớn như con tầu thủy xuyên đại dương. Chúng ta thử tưởng tượng nếu ngày hôm nay không có điện, cuộc sống chung quanh sẽ ra sao? Con người đã chế ngự được một thứ năng lượng và dùng nó để làm cho cuộc sống tiện lợi hơn. Nhưng sự chế ngự năng lượng này đòi hỏi nhiều thế kỷ tìm kiếm của các nhà khoa học, là những người đã khảo cứu một cách vô vị lợi để đưa Nhân Loại tới tình trạng khoa học tiến bộ như ngày nay. Vậy điện lực được tìm kiếm dần dần như thế nào? 600 năm trước Tây Lịch tại Hy Lạp, nhà triết học kiêm toán học lừng danh Thalès de Milet đã khảo cứu mọi hiện tượng và sự vật chung quanh. Một hôm khi đang ngồi làm việc, ông thấy trên bàn có miếng hổ phách (amber), ông liền cầm miếng đó lên ngắm nghía, lấy áo đánh cho thật bóng rồi đặt vào chỗ cũ. Bỗng nhiên Thalès sửng sốt, ông thấy các vụn gỗ bám vào miếng hổ phách. Tại sao có sự kỳ lạ này? Thalès phân vân. Ông đánh bóng lại miếng hổ phách và đặt gần các vụn gỗ, kết quả vẫn như trước. Thalès kết luận rằng khi sát mạnh miếng hổ phách thì miếng này hút được các vụn gỗ. Ông tự hỏi liệu các thứ khác với vụn gỗ có bị hút không? Thalès liền thử lại với lông chim, vụn vải nhỏ và được các kết quả tương tự. Công cuộc khảo sát của Thalès chỉ tới đó. Ông Thalès chỉ tìm thấy rằng khi sát mạnh cục hổ phách bằng miếng da thì cục hổ phách đã hút các vật nhẹ, trái với trường hợp cục hổ phách không được chà sát. Trải qua 22 thế kỷ tới năm 1600, Sir William Gilbert là người đầu tiên khảo cứu về điện học và từ học. Gilbert nhớ lại các điều nhận xét của Thalès khi trước. Ông tự hỏi các chất khác với hổ phách liệu có tính chất khi sát mạnh, hút các vật nhẹ như hổ phách không? Gilbert liền thử với nhiều chất liệu và tìm thấy lưu huỳnh, thủy tinh, si có tính chất tương tự. Ông đặt tên cho sức hút bí ẩn này là điện lực (électricité), suy từ chữ Hy Lạp Elektra là hổ phách. Trong tác phẩm De Magnete, Gilbert đã trình bày tất cả vật chất đã được ông dùng trong các thí nghiệm và xếp loại theo thứ tự các chất có sức hút lớn. Trong việc nghiên cứu về điện lực và từ lực, Gilbert đã phát minh ra được một điện nghiệm kế (électroscope) dùng để khám phá các vật có chứa điện lượng rất nhỏ. Các điều quan sát cẩn thận và được ghi chép đầy đủ của Sir William Gilbert đã là căn bản cho các công cuộc khảo cứu điện học sau này. Tác phẩm De Magnete được phổ biến rất chậm chễ tại châu Âu nhưng cũng làm cho các nhà khoa học của lục địa này phải chú ý tới các điều bí ẩn đã được mô tả trong sách. Năm 1660, Otto Von Guericke, Thị Trưởng miền Magdeburg nước Đức, ngoài việc điều hành chính quyền còn chuyên tâm tới Khoa Học. Ông Von Guericke đã phát minh ra một máy hút không khí để tạo nên khoảng chân không. Ông còn làm rất nhiều thí nghiệm lừng danh về áp suất không khí. Tác phẩm De Magnete khiến ông Von Guericke phải nghiền ngẫm, suy nghĩ. Von Guericke làm lại các thí nghiệm của Sir William Gilbert và thấy rằng nếu cứ chà xát các mảnh lưu huỳnh hay thủy tinh để có điện lực thì quả là một công việc phiền phức. Ông liền làm một quả cầu bằng lưu huỳnh, xuyên qua tâm bằng một trục có tay quay rồi đặt quả cầu vào một giá gỗ. Khi quay thật nhanh và dùng một găng tay bằng da đặt vào mặt quả cầu lưu huỳnh, Von Guericke đã lấy được một số điện lượng lớn gấp bội thứ của Sir William Gilbert, thứ điện này có ngay tại chỗ bị chà xát và không lưu động nên được gọi là tĩnh điện (static electricity). Như thế Von Guericke đã chế tạo được chiếc máy tĩnh điện đầu tiên. Von Guericke còn khám phá ra rằng khi một vật nào tiếp xúc với quả cầu lưu huỳnh thì vật đó cũng có tính chất hút các vật nhẹ nghĩa là có chứa điện lượng. Ông còn chứng minh rằng điện được truyền đi trong các thanh kim loại. Otto Von Guericke thực sự đã góp một phần đáng kể vào môn điện học nhất là máy tĩnh điện của ông giúp cho các nhà khoa học sau này có thể khảo cứu điện lực dễ dàng hơn. Tới đầu thế kỷ 18 tại nước Anh, Stephen Gray là người đã giúp thêm vào sự hiểu biết về điện học. Gray rất nghèo, không đủ tiền mua sách vở và dụng cụ thí nghiệm nên phải nhờ một người bạn tên là Granvil Wheler, là người giàu có lại ưa thích Khoa Học và quý mến những người có chí. Điện học đã ám ảnh Wheler cũng như Gray và khiến cho hai người trở nên đôi bạn tâm giao. Vào một buổi chiều mùa đông năm 1729, Gray và Wheler nối một khúc thủy tinh với một quả cầu ngà bằng một sợi chỉ dài rồi chà xát khúc thủy tinh, họ nhận thấy các lông tơ dính vào quả cầu ngà, như vậy điện lượng đã được truyền đi qua sợi chỉ. Gray đã thấy rằng vài chất có tính cách dẫn điện, có chất lại không. Những chất kể sau này được gọi là chất cách điện (insulator). Gray còn cho biết kim loại là chất dẫn điện tốt (conductor). Các phòng thí nghiệm của thời kỳ đầu thế kỷ 18 thường được trang bị một máy tĩnh điện của Von Guericke. Khi cần thí nghiệm, việc phải quay máy để chế tạo điện lực trở nên một vấn đề phiền phức. Nhiều người tự hỏi liệu có cách chứa điện nào để điện lượng sẵn sàng khi cần đến? Qua nhiều năm, các nhà vật lý đã nhận thức rằng không khí ẩm ướt khiến cho tĩnh điện lấy được từ máy bị mất mát đi rất nhiều. Pieter Van Musschenbroek (1692/1761), Giáo Sư tại trường Đại Học Leyde, Hòa Lan, cho rằng sự mất điện như vậy do bởi không khí đã dẫn điện. Theo ý ông, muốn tránh bị mất điện nên bao bọc vật chứa điện bằng chất cách điện. Musschenbroek liền treo một chai đầy nước bằng một sợi kim loại xuyênqua nút chai và sợi này được buộc vào một đoạn ống thép, treo nằm ngang do hai sợi chỉ. Musschenbroek cho rằng khi nạp điện, điện lượng sẽ truyền vào nước và chai thủy tinh sẽ che chở cho số điện lượng đó. Rồi ông chạm một tay vào đoạn ống thép và tay kia vào chai thủy tinh, ông đã thấy bị giật mạnh. Thí nghiệm của Musschenbroek được làm lại tại nhiều nơi, nhất là tại nước Pháp do tu sĩ Jean Antoine Nollet (1700/1770), Giáo Sư Triết Học Thiên Nhiên của Hoàng Gia. Trước mặt nhà Vua, Nollet đã thực hiện sự phóng điện vào một hàng vệ binh tay nắm tay. Chính Nollet đã đặt tên cho dụng cụ của Musschenbroek là chai Leyde và từ năm 1744, chai Leyde là một thứ tụ điện thô sơ nhất. Chai Leyde bằng thủy tinh, được bọc ngoài bằng các lá thiếc mỏng, cổ chai bằng gỗ có gắn một cây đinh xuyên qua. Khi quay máy tĩnh điện rồi cho tiếp xúc với cây đinh, chai Leyde như vậy được tiếp điện và chứa điện cho đến khi nào dùng tới. Vào thời kỳ đó thứ tụ điện này được phổ biến rất nhiều tại châu Âu. Trong phòng thí nghiệm, đôi khi các nhà khoa học còn làm cho khán giả phải kinh ngạc bằng cách dùng chai Leyde để “lấy điện từ đầu mũi người ngồi riêng biệt tại mỗi nơi”. Chai Leyde đã trở thành một đồ vật dùng làm trò quỷ thuật đối với người thường nhưng với nhà khoa học, loại bình chứa điện này đã giúp họ tìm ra các phát minh quan trọng khác. Mãi tới năm 1750, chai Leyde mới được miền đất Bắc Mỹ biết đến. Tại nơi đây, chưa có một phòng thí nghiệm do chính quyền mở ra, chưa có một hội khoa học nào cũng như một trường đại học nào. Tuy nhiên Tân Thế Giới vẫn có nhiều nhà khảo cứu và phát minh. Những người này mua sách báo và vật dụng khoa học từ châu Âu và thường phổ biến các kết quả của công cuộc tìm kiếm qua sách báo của nước Anh. Trong số các nhà khoa học của châu Mỹ, có nhà vật lý danh tiếng miền Philadelphia: ông Benjamin Franklin. Franklin đã mua được một chai Leyde từ châu Âu rồi sau rất nhiều thí nghiệm về điện với dụng cụ này, ông đi tới nhận xét rằng tia điện phát ra từ chai tụ điện giống như các lằn chớp trên trời trong những ngày giông tố. Ông tự hỏi phải chăng sấm chớp cũng là một thứ điện nhưng với một cường độ lớn gấp bội? Nếu như thế phải làm sao nghiệm thử giả thuyết này. Franklin liền làm một chiếc diều khá lớn, phất bằng lụa rồi vào một buổi chiều mây đen kéo tới mù mịt, ông cùng đứa con trai William đem diều ra thả. Chiếc diều theo gió mạnh lên cao vùn vụt, chẳng mấy chốc đã tới tầng mây đen thấp nhất. Franklin buộc tại cuối sợi dây diều chiếc chìa khóa bằng kim loại. Mười phút sau sấm sét rền trời rồi mưa xuống. Franklin đưa tay gần chiếc chìa khóa thì thấy có tia lửa bật ra và ông cảm thấy bị điện giật. Như vậy sợi dây diều ngấm nước đã truyền điện từ trên mây xuống và khi ông đưa tay gần chiếc chìa khóa bằng đồng, điện đã truyền qua người ông. Franklin liền sai William mang chai Leyde ra, rồi đặt chiếc đinh nơi cổ chai gần chiếc chìa khóa đồng, tức thì các tia lửa bật ra và chai Leyde đã đầy điện. Thật là may mắn cho Franklin đã không bị thiệt mạng trong thí nghiệm táo bạo này vì sau đó 10 năm, nhà vật lý người Nga tên là Richmann thuộc trường Đại Học St. Petersburg khi thực hiện lại thí nghiệm này đã bị sét đánh chết. Từ cuộc thí nghiệm về sấm chớp, Benjamin Franklin kết luận rằng điện có mặt tại khắp nơi. Khi một vật có quá nhiều điện lượng, vật này dễ làm mất số điện lượng đó và Franklin gọi vật đó chứa điện dương. Trái lại khi một vật không có đủ số điện lượng thông thường, vật này dễ nhận thêm điện lượng mới, vật đó chứa điện âm. Franklin cho phổ biến công cuộc khảo cứu của ông trên một tờ báo khoa học tại nước Anh vì thời bấy giờ châu Mỹ còn là một thuộc địa của nước Anh. Ngoài lý thuyết về điện, Benjamin Franklin còn phát minh ra cột thu lôi. Để trắc nghiệm, ông đã can đảm dựng ngay một cột thu lôi trên nóc nhà của mình. Sau nhiều ngày giông bão, căn nhà của ông vẫn không sao nên dân chúng trong vùng Philadelphia cũng bắt chước ông thực hiện dụng cụ này. Franklin đã tả rõ lợi ích của cột thu lôi trong cuốn lịch The Poor Richard Almanach. Công cuộc khảo cứu của Benjamin Franklin đã là một bước tiến của lịch sử điện học nhưng còn một khám phá rất lớn lao: sự nhận xét về điện của Galvani. Luigi Galvani là Giáo Sư danh tiếng về Cơ Thể Học tại trường Đại Học tỉnh Bologne, nước Ý. Ông Galvani có một phòng thí nghiệm khá đủ tiện nghi để vừa dạy học, vừa tìm tòi nghiên cứu. Một hôm Galvani giảng một bài trong đó dùng tới một con nhái đã lột da. Do tình cờ con vật được đặt trên chiếc bàn mặt kim loại. Khi giảng tới sự phức tạp của các đường gân và các bắp thịt, Galvani lấy xiên đâm vào đùi con nhái. Bỗng nhiên chân nhái co giật lại. Galvani hết sức ngạc nhiên. Thử lại mấy lần, ông đều thấy như vậy. Sau vài ngày tìm hiểu, Galvani thấy rằng chân nhái co giật khi đầu xiên đâm vào và chạm tới mặt bàn kim loại. Một ngày khác, Galvani dùng một móc đồng phơi khô một đôi chân nhái phía trên thanh sắt bao lơn. Galvani nhận thấy gió thổi, đưa đi đưa lại đôi chân con vật và cứ mỗi khi đôi chân này chạm vào thành bao lơn thì lại co giật. Ông ngẫm nghĩ về hiện tượng kỳ lạ này và cố gắng tìm lời giải đáp. Bỗng dưng, một ý tưởng hiện ra trong óc ông: điện! Galvani kết luận rằng có điện tại mọi vật, ngày cả trong đôi chân nhái. Thứ điện này được ông gọi là “điện của sinh vật”. Galvani liền viết một bài báo nói về sự tìm kiếm của mình. Cả châu Âu phải sửng sốt về điều tìm thấy mới lạ này và điện của sinh vật trở nên đầu đề cho các câu chuyện khoa học thời bấy giờ. Ngày nay chúng ta biết rằng Galvani đã nhầm lẫn ở chỗ gọi điện của sinh vật và ông ta không tìm ra điện ở đâu mà có. Tuy nhiên điều nhận xét của Galvani đã mở đường cho công việc chế tạo điện bằng kim loại và hóa chất sau này.HDung

---

Phan Đình Trung @ 23:42 21/12/2010
Số lượt xem: 229