Трактат об электричестве и магнетизме
Шрифт:
Этот метод сравнения, по-видимому, окажется полезен при определении удельной индуктивной способности различных диэлектриков, имеющих форму пластин или дисков. Если диск из диэлектрика расположен между A и C и размеры диска значительно больше, чем A, то ёмкость накопителя изменяется и становится равной ёмкости того же самого накопителя с более близкими друг к другу пластинами A и C. Если накопитель с диэлектрической пластиной и с расстоянием x между A и C имеет такую же ёмкость, как тот же самый накопитель без диэлектрика с расстоянием x' между A и C, тогда, если a - толщина пластины
Система из трёх цилиндров, описанная в п. 127, была использована сэром У. Томсоном в качестве накопителя, ёмкость которого может быть увеличена или уменьшена на измеримые количества.
Опыты гг. Гибсона и Барклая (Gibson and Barclay) с этим прибором описаны в Proceedings of the Royal Society, Feb. 2, 1871 и в Phil. Trans., 1871, p. 573. Они нашли для удельной индуктивной способности парафина значение 1,975, если для воздуха эта величина равна единице.
ЧАСТЬ II
ЭЛЕКТРОКИНЕМАТИКА
ГЛАВА I
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК
230. Мы видели в п. 45, что если проводник находится в электрическом равновесии, то потенциал в каждом токе проводника должен быть одним и тем же.
Зарядим два проводника A и B таким образом, чтобы потенциал проводника A был выше, чем потенциал B. Если теперь эти два тела связать посредством металлической проволоки C, касающейся их обоих, то часть заряда, находящегося на теле A перейдёт на B и за короткое время потенциалы A и B уравняются.
231. В это время в проволоке C наблюдаются определённые явления, которые называются явлениями электрического неравновесия (conflict), или электрического тока.
Первое из этих явлений состоит в переходе положительной электризации от A к B и отрицательной электризации от B к A. Этот переход можно осуществить более медленным способом, если взять небольшое изолированное тело и поочерёдно приводить его в соприкосновение с телами A и B. С помощью этого процесса, который мы можем назвать электрическим переносом, последовательные малые порции заряда с каждого тела переносятся на другое. Каждый раз некоторое количество электричества, или состояния электризации, переходит с одного места на другое по некоторому пути в пространство между этими телами.
Поэтому, каково бы ни было наше мнение о природе электричества, мы должны принять, что описанный нами процесс представляет собой ток электричества. Этот ток может быть описан как ток положительного электричества от A к B, или как ток отрицательного электричества от B к A, или как комбинация этих двух токов.
По теории Фехнера (Fechner) и Вебера (Weber), электрический ток рассматривается как комбинация двух токов: тока положительного электричества и в точности равного ему тока отрицательного электричества, движущихся в противоположном направлении через ту же среду. Это крайне искусственное предположение о структуре тока необходимо иметь в виду для
Если, как в п. 36, мы будем считать, что за единицу времени от A к B передаётся P единиц положительного электричества, а от B к A передаётся N единиц отрицательного электричества, то по теории Вебера P=N, т.е. P или N следует принять за численную меру тока.
В противоположность этому мы не будем делать предположений относительно связи между P и N, принимая во внимание лишь результат протекания тока, а именно перенос P+N единиц положительного электричества от A к B Мы, таким образом, будем считать истинной мерой тока величину P+N. Поэтому ток, величину которого Вебер оценил бы в единицу, мы будем считать равным двум.
О постоянных токах
232. В случае тока между двумя изолированными проводниками, имеющими разные потенциалы, процесс быстро заканчивается выравниванием потенциалов этих двух тел, и поэтому ток является, по существу, Переходным Током.
Однако существуют способы, с помощью которых разность потенциалов между проводниками можно поддерживать постоянной. В этом случае ток будет продолжать идти с однородной силой как некоторый Постоянный Ток.
Вольтова батарея
Наиболее удобный способ получить постоянный ток даёт Вольтова батарея.
Для определённости мы опишем Элемент Даниэля.
Раствор сульфата цинка наливается в ячейку из пористой глины, а эта ячейка помещается в сосуд, в котором содержится насыщенный раствор сульфата меди. Кусок цинка погружается в сульфат цинка, а кусок меди - в сульфат меди. К цинку и меди над поверхностями жидкостей припаиваются проводники. Это устройство называется ячейкой, или элементом батареи Даниэля (см. п. 272).
233. Если изолировать элемент, поместив его на непроводящую подставку, и если проволоку, соединённую с медным электродом, привести в соприкосновение с каким-нибудь проводником A, а проволоку, соединённую с цинковым электродом, привести в соприкосновение с другим каким-нибудь проводником B, сделанным из того же металла, что и проводник A, то с помощью чувствительного электрометра можно показать, что потенциал проводника A будет превышать потенциал B на определённую величину. Эта разность потенциалов называется Электродвижущей Силой Элемента Даниэля.
Если теперь отъединить проводники A и B от элемента и соединить их между собой с помощью проволоки, то через неё пройдёт переходный ток в направлении от A к B и потенциалы проводников A и B уравняются. Проводники A и B можно затем снова зарядить от гальванического элемента и повторять описанную процедуру до тех пор, пока элемент будет действовать. Но если проводники A и B соединены проволокой C и в то же время связаны с батареей, как описано выше, то элемент будет поддерживать постоянный ток в проволоке C и также постоянную разность потенциалов между проводниками A и B. Эта разность потенциалов, как мы увидим, не будет равна полной электродвижущей силе элемента, потому что часть этой силы расходуется на поддержание тока через сам элемент.