Учебник - Трактат об электричестве и магнетизме Том 1 - Джеймс К.М. (1238775), страница 74
Текст из файла (страница 74)
Если затем вынуть тело из сосуда, оно окажется горячим и будет таким в течение некоторого времени, продолжая испускать тепло. Различие между этими явлениями заключается в том, что тела способны поглощать и испускать тепло, в то время как у них нет соответствующего свойства по отношению к электричеству. Нельзя нагреть тела, не передав ему определенноро количества тепла, зависящего от массы и теплоемкости тела. Но электрический потенциал тела может быть сделан сколь угодно большим с помощью описанного выше способа, без передачи другому телу какого-нибудь электричества.
245. Предположим сиона, что мы нагрели тело, а затем поместили его в замкнутый сосуд. Внешняя часть сосуда будет сначала иметь температуру окружающим тел, но скоро оиа нагреется и будет оставаться горячей, пока тепло не покинет внутреннее тело. Невозможно выполнить соответствующий электрический эксперимент. Невозможно так наэлектризовать тело и так поместить его в закрытый сосуд, чтобы внешняя часть сосуда сначала не проявляла никаких признаков электризации, а затем стала бы наэлектризованной, Именно такого рода явление под именем абсолютного электрического заряда безуспешно искал Фарадей. ' РИН.
Мои., Оес., 1851. Часть 11, Заектрокииематика Тепло может быть скрыто в глубине тела и не оказывать внешнего воздействия, но невозможно изолировать какое-либо количество электричества так, чтобы предотвратить его от постоянной индуктивной связи с равным количеством электричества противоположного знака. Поэтому в электрических явлениях нет ничего такого, что соответствовало бы теплоемкости тела. Это непосредственно следует из принятой в настоящем трактате точки зрения, по которой электричество удовлетворяет тому же условию непрерывности, что и несжимаемая жидкость.
Поэтому невозможно сообщить какому-либо веществу объемный электрический заряд, загоняя внутрь этого тела добавочное количество электричества 1см, п, 61, 1!1, 329, 334). ГЛАВА 111 ЭЛЕКТРОДВИЖУЩАЯ СИЛА МЕЖДУ СОПРИКАСАЮЩИМИСЯ ТЕЛАМИ Потенциалы различных веществ, находящихся в контакте 246. Если мы определим потенциал пустотелого проводящего сосуда как потенциал воздуха внутри этого сосуда, то мы можем найти этот потенциал с помощью электрометра, как было описано в части 1, п.
22!. Если взять теперь два полых сосуда, сделанные из различных металлов, скажем медный и цинковый, и привести их в соприкосновениедруг с другом, а затем измерить потенциалы воздуха внутри каждого из сосудов, то окажется, что потенциал воздуха внутри цинкового сосуда будет положительным по сравнению с потенциалом воздуха внутри медного сосуда. разность потенциалов зависит от природы внутренних поверхностей сосудов и принимает наибольшее значение, если цинк имеет яркую поверхность, а медь покрыта окислом.
Отсюда вытекает, что когда два различных металла находятся в контакте, возникает, вообще говоря, электродвижущая сила, действующая от одного из них к,другому так, что в результате потенциал одного из металлов превышает потенциал другого на определенную величину. В этом состоит Вольтова теория Контактного Электричества. Если мы примем определенный металл, скажем медь, за стандарт и если потенциал железа, приведенного в контакт с медью, имеющей нулевой потенциал, равен 1, а потенциал цинка, приведенного в контакт с медью, имеющей нулевой потенциал, равен с, то потенциал цинка в контакте с железом, находящимся под нулевым потенциалом, будет равен 2 — У, если среда, окружающая металлы, остается той же самой. Из этого результата, справедливого для любых трех металлов, следует, что разность потенциалов любых двух металлов, находящихся в контакте при равной температуре, равна разности потенциалов тех же металлов, когда они порознь находятся в контакте с третьим металлом.
Поэтому если образовать цепь из любого числа металлов, находящихся прн одинаковой температуре, то сразу же пос- Глава !1!. Электродвижущля еи. и между еоприклалющимися телами 299 ле того, как потенциалы металлов примут должные значения, установится электрическое равновесие, и в цепи не будет тока. 247. Если, однако, цепь состоит из двух металлов и электролита, то, по теории Вольта, электролит стремится уравнять потенциалы металлов, с которыми находится в контакте.
Поэтому электродвижущая сила при соединении двух металлов уже не уравновешивается, и существует постоянный ток. Энергия этого тока обеспечивается химическим действием, которое имеет место между электролитом и металлами. 248. Однако электрический ток может быть создан без химического воздействия, если мы можем каким-нибудь другим способом произвести выравнивание потенциалов двух металлов, находящихся в контакте.
Так, например, в эксперименте сэра У. Томсона ' медная воронка находится в контакте с вертикальным цинковым цилиндром, и, когда медные опилки пропускаются через воронку, они отделяются друг от друга и от воронки вблизи от середины цинкового цилиндра, а затем падают в помещенный снизу изолированный приемник. В результате приемник оказывается заряженным отрицательно, и, по мере того как опилки продолжают сыпаться в приемник, величина заряда все возрастает. В то же время цинковый цилиндр с расположенной в нем медной воронкой приобретает все более и более возрастающий положительный заряд.
Если бы теперь цинковый цилиндр был соединен проволокой с приемником, по проволоке пошел бы положительный ток от цилиндра к приемнику. Струя медных опилок, в которой все частицы заряжены по индукции отрицательно, образует отрицательный ток, текущий от воронки к приемнику, или, другими словами, положительный ток, текущий от приемника к воронке. Поэтому положительный ток проходит через воздух (носителями этого тока являются опилки) от цинка к меди, а через металлическое соединение — от меди к цинку точно так же, как в обычных вольтовых устройствах. Но в рассматриваемом случае сила, поддерживающая ток,— это не химическое действие, а тяготение, которое заставляет опилки падать, несмотря на электрическое притяжение между положительно заряженной воронкой и отрицательно заряженными опилками.
249. Замечательное подтверждение теории контактного электричества дает оттерытие, сделанное Пельтье (РеШег). Он установил, что при прохождении электрического тока через соединение двух металлов это соединение нагревается, если ток течет в одном направлении, и охлаждается, если ток течет в другом направлении. Следует помнить, что прохождение тока через металл всегда сопровождается выделением тепла, поскольку ток испытывает сопротивление. Поэтому эффект охлаждения для проводника в целом должен быть всегда меньше, чем эффект нагревания, Поэтому следует различать образование тепла в каждом металле, вызванное обычным сопротивлением, и образование или поглощение тепла в месте соединения двух металлов, Первое из этих двух явлений мы назовем образованием тепла электрическим током из-за трения, и в этом случае, как мы видели, выделяемое тепло пропорционально квадрату силы тока и не зависит от направления тока. Второе явление мы можем назвать эффектом Пельтье, в этом случае тепло меняет свой знак с изменением направления тока.
т ХогГл ВгИлл Вео1ем, р, 353; Ргос. Код. Бес., о'ппе 20, 1884. 300 Часть 11. Заектрокииеиатика Полное количество теплоты, выделяемое на некотором участке сложного проводника, составленного из двух металлов, может бьггь выражено соотношением где Н вЂ” количество теплоты, у — механический эквивалент единицы количества теплоты, !т' — сопротивление проводника, С вЂ” ток и ! — время, Коэффициент П характеризует эффект Пельтье, Численное значение П равно количеству тепла, поглощенного в месте соединения при прохождении единичного тока за единицу времени.
Но произведенное тепло эквивалентно механической работе, совершаемой против электрических сил в проводнике, т. е, равно произведению тока на вызывающую его электродвижущую силу. Таким образом, если Š— это внешняя электродвижущая сила, заставляющая ток течь по проводнику, то ,/Н = СЕ!== КСтг — УПС1, откуда Е ==НС вЂ”,/П. Из этого соотношения вытекает, что внешняя электродвижущая сила, требуемая для того, чтобы провести ток через составной проводник, оказывается меньше на величину УП, чем значение электродвижущей силы, полученное при учете только сопротивления.
Таким образом, величина .е!П представляет собой электродвижущую контактную силу в месте соединения, действующую в положительном направлении. Это приложение механической теории теплоты к определению локальной электродвижущей силы, принадлежащее сэру У. Томсону ', имеет большое научное значение, потому что обычный способ подключения. электродов гальванометра или электроскопа с помощью проволок к двум точкам составного проводника оказался бы бесполезным из-за действия контактных сил в точках соединения проволок с частями составного проводника. С другой стороны, применяя тепловой метод, мы знаем, что единственным источником энергии является электрический ток, и что в определенном участке цепи током не совершается никакой работы, кроме нагревания этого участка проводника.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
