Учебник - Трактат об электричестве и магнетизме Том 1 - Джеймс К.М. (1238775), страница 19
Текст из файла (страница 19)
На некотором расстоянии от острия результирующая напряженность недостаточна для нарушения изоляции воздуха, так что электрический ток обрывается и в воздухе вокруг острия накапливается электрический заряд. Таким образом, острие окружено частицами воздуха, заряженными электричеством того же рода, что и на острие. Этот заряженный воздух, окружающий острие, приводит к освобождению воздуха у самого острия от части той огромной электродвижущей напряжености, которая была бы при электризации одного лишь проводника. Фактически поверхность наэлектризованного тела теперь уже не имеет острия, так как острие окружено областью заряженного воздуха;теперь уже не граница твердого проводника, а плавная граница этой области может рассматриваться как внешняя наэлектризованная поверхность.
Если бы эта область заряженного воздуха оставалась неподвижной, то наэлектризованное тело сохраняло бы свой заряд, если не на самом себе, то, по крайней мере, в своей окрестности. Однако заряженные частицы воздуха, которым ничто не мешает перемещаться под действием электрической силы, стремятся удалиться от заряженного тела, поскольку оно заряжено электричеством того же рода. Поэтому заряженные частицы стремятся удалиться по направлению гило- а гатаоау, Ехр. Яеа., чо!. 1, 5епса Х!1 апо Х1!1.
76 Глава 1. Оннсанне нвленнй вых линий и приблизиться к тем окружающим телам, которые имеют противоположную электризацию. На место ушедших частиц в область вблизи острия приходят другие, незаряженные частицьь Они уже не защищают частиц у самого острия от чрезмерного электрического натяжения, так что имеет место новый разряд, после чего вновь образовавшиеся заряженные частицы уходят от острия, и так до тех пор, пока тело остается заряженным. Таким образом, получается следующее явление: на острие и вблизи него наблюдается постоянное свечение, вызываемое постоянным разрядом между острием и окружающем его воздухом. Заряженные частицы воздуха стремятся удаляться в одном и том же направлении, вызывая тем самым течение воздуха от острия, состоящее из заряженных частиц, возможно, увлекающих собою незаряженные.
Искусственно способствуя этому течению, мы можем увеличить свечение, а воспрепятствовав образованию течения, можем прервать свечение '. Электрический ветер вблизи острия бывает иногда весьма сильным, однако скорость его быстро падает, и воздух вместе с заряженными частицами переносится далыпе общим движением атмосферы, образуя невидимое электрическое облако.
Когда заряженные частицы приближаются к какой-либо проводящей поверхности, например к стенке, они наводят на этой поверхности заряд противоположного знака и притягиваются к стенке, но поскольку электродвижущая сила очень мала, они могут длительное время оставаться вблизи стенки, не притягиваясь к ней и не разряжаясь. Таким образом, они образуют электрическую атмосферу вокруг проводника, наличие которой иногда обнаруживается электрометрами.
Однако силы взаимодействия больших масс заряженного воздуха друг с другом и с другими телами чрезвычайно малы по сравнению с обычными силами, вызывающими ветер, зависящими от неодинаковости плотности, обусловленной разностью температур. Поэтому совершенно невероятно, чтобы электрическое взаимодействие вносило заметный вклад в движение обычных грозовых облаков. Перемещение электричества из одного места в другое за счет движения заряженных частиц называется Электрической Конвекцией или Конвективным Разрядом, Таким образом, электрическое свечение вызывается постоянным прохождением электричества по воздуху в небольшой области, где натяжение столь велико, что окружающие частицы воздуха заряжаются и непрерывно увлекаются электрическим ветром, являющимся существенной стороной явления. Свечение легче образуется в разреженном воздухе, чем в плотном, и легче при положительном заряде острия, чем при отрицательном.
Это одно из многих отличий положительного электричества от отрицательного, изучение которых необходимо для выявления природы электричества. Однако ни одна из существующих теорий это отличие не учитывает. «См. Р«1ев11еу, «НН1огу о7 Е1ессгсснуг, р. 117 апз 591 н Саъепйнвь, «Е!ес1пса1 йелеагсьеа«, РЛНЕ Тгапе., 1771, 4 4 нлн А«1. ! 25 в «Е!ессг1са! Неыогсуе«о7 1Ие Нопоигау!е Непгу Савенл1М».
Часть П Элечтростатика Электрическая Щепгка 56. Электрическая Щетка — это явление, получающееся при электризации ватупленного острия или небольшого шарика, когда возникает электрическое поле, натяжение которого уменьшается с расстоянием, но не так быстро, как вблизи острия. Явление состоит в последовательности разрядов, разветвляющихся по мере удаления от шарика и заканчивающихся либо в заряженных областях воздуха, либо на других проводниках.
Оно сопровождается звуком, тон которого зависит от интервала между последовательными разрядами. В отличие от случая свечения, никакого потока воздуха не наблюдается. Элекатрическая искра 57. Если натяжение в пространстве между двумя проводниками значительно на всем пути между ними, как, например, в случае двух шаров, расстояние между которыми не велико по сравнению с их радиусами, то разряд, если он реализуется, обычно принимает форму искры, при которой почти весь заряд переносится одновременно. В этом случае, если какая-либо часть диэлектрика не выдержала, то участки, прилегающие к ней по обе стороны в направлении электрической силы, оказываются в состоянии большего натяжения и также не выдерживают, и, таким образом, разряд происходит прямо по диэлектрику, подобно тому как лист бумаги, надорванный с краю, начинает рваться под действием натяжения сначала в месте надрь|ва, а затем случайным образом по тем местам, где бумага слабее.
Точно так же электрическая искра начинается в том месте, где электрическое натяжение впервые преодолеет изоляцию диэлектрика, а затем расходится от этого места на вид весьма нерегулярным образом, проходя по другим слабым местам, например по частицам пыли, взвешенной в воздухе.
Все эти явления существенно различны в разных газах и даже в одном газе при разных давлениях. Некоторые виды электрического разряда в разреженных газах особенно замечательны. В некоторых случаях наблюдается регулярное чередование светящихся и темных слоев, так что, например, при прохождении электричества вдоль трубки, заполненной сильно разреженным газом, видно несколько светящихся дисков, перпендикулярных оси трубки, расположенных через почти одинаковые интервалы вдоль оси и разделенных темными слоями.
С увеличением силы тока появляются дополнительные диски и все диски располагаются теснее. В трубке, описанной г-ном Гассио (Оазз!о1) ', свечение дисков носит голубоватый оттенок на отрицательной стороне, красноватый — на положительной и ярко-красный — в центре. Эти и многие другие явления электрического разряда чрезвычайно важны. Их лучшее понимание, возможно, прольет свет как на природу электричества, так и на природу газов и среды, заполняющей пространство. В настоящий момент, однако, они находятся за пределами математической теории электричества. Элекатрические явления в турмалине 55.
Некоторые кристаллы турмалина и других минералов обладают свойством, которое можно назвать Электрической Полярностью. Пусть кристалл турмалит !птеПестиа! 0ьитсег, Матса, !ббб. Глава П Опнсанне нвленнй тт на находится при постоянной температуре и не обладает никакой видимой электризацией на поверхности. Повысим теперь температуру кристалла, не нарушая его изоляции.
При этом один край кристалла зарядится положительно, а другой— отрицательно. Снимем с поверхности эту видимую электризацию, например, с помощью пламени или иным способом. Если после этого нагреть кристалл еще болыпе, то на нем появится электризация того же знака, что и раньше, а если его охладить, то край, бывший при нагреве положительным, станет отрицательным. Такая электризация наблюдается на концах кристаллографической оси. Некоторые кристаллы заканчиваются шестигранной пирамидой с одного конца и трехгранной — с другого.
В таких кристаллах край с шестигранной пирамидой заряжается положительно, а с трехгранной — отрицательно. Сэр У. Томсон предполагает, что каждый участок такого гемиэдрального кристалла и подобных ему имеет определенную электрическую полярность, величина которой зависит от температуры. Находясь в пламени, каждый участок поверхности электризуется ровно настолько, чтобы точно нейтрализовать во всех внешних точках влияние внутренней полярности. Кристал не будет при этом оказывать никакого внешнего электрического воздействия и не будет стремиться изменить свое состояние электризации. Но при нагреве или охлаждении внутренняя поляризация каждой частицы кристалла меняется и уже не может быть уравновешена поверхностной электризацией, так что возникает результирующее внешнее воздействие. План тракгпагпа 59.
В нижеследующем трактате я предполагаю сначала изложить обычную теорию электрического действия, которая считает, что оно зависит лишь от наэлектризованных тел и их взаимного расположения, и не учитывает каких-либо явлений в разделяющей их среде. Таким образом, мы установим закон обратных квадратов, теорию потенциала и уравнения Лапласа и Пуассона. Затем мы перейдем к зарядам и потенциалам системы заряженных проводников, связанным системой уравнений, коэффициенты которой можно считать определяемыми экспериментально в тех случаях, когда существующие математические методы неприменимы. Из этих уравнений мы найдем механические силы, действующие между различными заряженными телами. Затем мы исследуем некоторые общие теоремы, которыми Грин, Гаусс и Томсон указали условия разрешимости задач о распределении электричества.
Одно нз утверждений этих теорем гласит, что если какая-либо функция удовлетворяет уравнению Пуассона и если на поверхности каждого проводника она принимает значение, совпадающее со значением потенциала этого проводника, то эта функция дает значение истинного потенциала системы в любой точке. Мы выведем также метод нахождения задач, допускающих точное решение. В теореме Томсона полная энергия системы выражается в виде интеграла от определенной величины по всему пространству между заряженными телами, а также в виде интеграла по одним лишь заряженным поверхностям. Тождественности этих двух выражений можно дать физическую интерпретацию. Физическую взаимосвязь'между заряженными телами можно понимать либо как результат состояния разделяющей их средьд либо как результат прямого взаимодействия заряженных тел на расстоянии.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
