Text
                    полный
КУРСЪ ФИЗИКИ
По сочиненіямъ ЖАМЕНА и ВЮЛЫ1ЕРА,
ПЕРЕВЕДЕНЪ И СОСТАВЛЕНЪ
II. ФОІІ Ь-БОО.ІІлІІ Ь.
ТОМЪ III.
САНКТПЕТЕРБУРГЪ и МОСКВА.
ИЗДАНІЕ КНИГОПРОДАВЦА и ТИПОГРАФА М. О. ВОЛЬФА.
1867.

Дозволено цеисурою. С. Петербургъ, 4 Февраля 1867 года. Въ типографія М. О. Вольфа. (Свб., Караванная, № 24).
СТАТИЧЕСКОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО, Фиаикл. III 1

СОРОКЪ ПЯТАЯ ЛЕКЦІЯ. Общія явленія электричества. Различіе между проводниками и непроводниками электричества. — Два рода электричества. — Раздѣленіе электричества треніемъ. — Гипотеза электрическихъ жидкостей. Еще древнимъ было извѣстно, что если потереть янтарь объ шерстя- ную матерію, то онъ пріобрѣтаетъ свойство притягивать къ себѣ легкія тѣла: вотъ все, что они знали о явленіи, получившемъ впослѣдствіи обшир- ное развитіе, и только этимъ ограничивались свѣдѣнія объ электричествѣ до XVI вѣка, когда Жильбертъ, повторивъ тѣ же опыты надъ стекломъ, сѣрой, смолой ит. п., замѣтилъ, что свойство, пріобрѣтаемое янтаремъ отъ тре- нія, не принадлежитъ ему исключительно, но что оно можетъ быть сооб- щено довольно многочисленному классу тѣлъ. Общія явленія. — Опытъ производится такимъ образомъ: берутъ тол- стую стекляную, сургучную, смоляную или сѣрную палочку за одинъ ко- нецъ, быстро натираютъ по ея длинѣ шерстяною матеріею или мѣхомъ кошки, затѣмъ приближаютъ палочку къ столу, на которомъ разсыпаны древесные опилки, бородки перьевъ или вообще кусочки какихъ-нибудь легкихъ тѣлъ, тогда мы увидимъ, что тѣла эти сначала притягиваются къ натертому тѣлу, а послѣ прикосновенія отталкиваются отъ него, отскакивая во всѣ стороны. Если натертую палочку приблизить къ лицу, то мы почувствуемъ сла- бое щекотаніе, какъ будто на лицо падаетъ паутина. Если палочка имѣетъ значительные размѣры и была сильно натерта, то дѣйствіе ея усиливается: лицо ощущаетъ легкіе уколы, при этомъ слышенъ трескъ и въ темнотѣ 1»
4 СОРОКЪ ПЯТАЯ видны искры, перескакивающія между лицомъ и болѣе приближенными къ нему частями палочки, послѣ чего эти части теряютъ свойства, пріобрѣ- тенныя ими черезъ натираніе и приходятъ въ обыкновенное состояніе. Обративъ вниманіе на всѣ эти дѣйствія, мы приходимъ къ тому за- ключенію, что тѣла эти пріобрѣтаютъ свойства совершенно отличающіяся отъ тѣхъ, которыя мы до сихъ поръ изучали; они ихъ получаютъ отъ тре- нія и теряютъ черезъ прикосновеніе съ нашими органами или съ другими тѣлами, находящимися въ естественномъ состояніи; обыкновенно говорятъ, что тѣла эти наэлектризованы; а причину, развивающую эти явленія, на- зываютъ электричествомъ *). Замѣтимъ, что слова эти ничего намъ не объясняютъ, но они употребляются только для выраженія новаго состоянія матеріи и неизвѣстной причины этого состоянія. Замѣтимъ также, что если существуетъ значительный классъ тѣлъ, спо- собныхъ электризоваться, то съ другой стороны существуетъ еще болѣе многочисленный классъ тѣлъ, повидимому, неспособныхъ пріобрѣтать это свойство отъ тренія; сюда принадлежатъ металлы, камни, различныя части животныхъ и растеній. По этой причинѣ полагали, что всѣ тѣла раздѣ- ляются на два обширные класса ; первый классъ составляютъ тѣла, спо- собныя электризоваться, которыя и назвали электризуемыми^ъторой классъ составляютъ тѣла совершенно не приходящія въ электрическое состояніе отъ тренія, а потому ихъ назвали неэлектріізуемыми>ігЪлат. Какъ ни естественнымъ кажется подобное раздѣленіе, но вскорѣ была открыта при- чина этого различія въ свойствахъ тѣлъ, которая показала, что такого рѣз- каго различія въ тѣлахъ вовсе не существуетъ. Различіе между проводниками и непроводниками электри- чества. — Въ 1727 году Грей, электризуя пустую стекляную трубку, закрылъ отверстіе ея пробкою; онъ замѣтилъ, что каждый разъ, при на- тираніи трубки, пробка пріобрѣтала свойство притягивать къ себѣ легкія тѣла; при непосредственномъ же натираніи, пробка этого свойства не имѣла. Грей предположилъ, что пробка получала и сохраняла электрическія свой- ства только вслѣдствіе сообщенія со стекломъ. Желая распространить эти результаты, Грей привязалъ къ пробкѣ пеньковую веревку, длиною около 233 метровъ, которую онъ расположилъ горизонтально, поддерживая ея ’) Слово электричество происходитъ отъ греческаго слова электронъ (»*Агхт-(іог), что въ переводѣ значитъ янтарь, въ которомъ раньше всего были замѣчены свойства при- тягивать къ себѣ легкія тѣла послѣ натиранія. Ѳалесъ за 600 лѣтъ до Р. X. упоминаетъ уже объ этомъ явленіи.
ЛЕКЦІЯ. 5 толковыми лентами, подвѣшенными къ потолку комнаты; при каждомъ на- тираніи стекляной трубки онъ замѣчалъ электрическія притяженія на всемъ протяженіи веревки до самаго отдаленнаго конца. Изъ зтого опыта можно вывести во-первыхъ то, что электричество передается веревкою на раз- стояніе, въ этомъ смыслѣ и говорится, что пенька проводника электриче- ства; во-вторыхъ, что въ толковыя ленты, поддерживавшія веревку, элек- тричество не переходило, потому что иначе оно перешло бы въ потолокъ и, разсѣявшись по всѣмъ направленіямъ, совершенно уничтожилось бы. Когда въ опытѣ Грея одна изъ лентъ порвалась и была замѣнена латунной проволокой, то веревка болѣе не обнаруживала притяженій; слѣдовательно проволока составляла выходъ, чрезъ который электричество, при своемъ движеніи по веревкѣ, терялось. Итакъ, если есть тѣла, проводящія электри- чество, какъ пенька, металлы, то точно также существуютъ тѣла, которыя не проводятъ его, они называются изоляторами или уединителями, къ нимъ принадлежитъ шолкъ, стекло, сѣра и т. п. Составляя перечень проводниковъ, мы увидимъ, что въ него входятъ всѣ неэлектризуемыя тѣла; съ другой стороны окажется, что всѣ электри- зуемыя тѣла суть изоляторы. Вникая въ это обстоятельство, не трудно убѣдиться, что иначе и быть не можетъ. Дѣйствительно, чтобы тѣло могло наэлектризоваться, не обходимо, чтобы въ немъ отъ тренія нетолько могло развиться электричество, но чтобы электричество это не могло также исче-. эать во время своего развитія;, отсюда слѣдуетъ, что электризуемыя тѣла должны быть вмѣстѣ съ тѣмъ худыми проводниками электричества. Въ про- водникахъ же на оборотъ : какъ только отъ тренія въ нихъ разовьется электричество, оно тотчасъ же переходитъ въ руку и теряется въ землѣ; поэтому, если тѣла эти при натираніи не обнаруживаютъ электричества, то это значитъ, что они только не въ состояніи его удержать; 'для того же, чтобы узнать, можетъ ли въ нихъ развиться электричество, ихъ должно изолировать отъ руки, посредствомъ стекляной . ручки. Взявъ эту предо- сторожность, мы найдемъ, что всѣ тѣла, какъ проводники, такъ не про- водники электричества, при треніи объ шерстяную матерію, электризуются. Итакъ, совершенно неэлектризующихся тѣлъ не существуетъ; всѣ тѣл- могутъ электризоваться, но существуютъ проводники и непроводники электричества, т. е. тѣла, теряющія и сохраняющія электричество, разви- ваемое въ нихъ отъ тренія. Раздѣливъ тѣла на проводники и непроводники электричества, замѣ- тимъ, что мы не знаемъ тѣлъ, безусловно проводящихъ и безусловно не- проводящихъ электричество; можно сказать, что всѣ тѣла имѣютъ свой-
6 СОРОКЪ ПЯТАЯ ство проводить электричество, но въ весьма различной степени, такъ что они могутъ быть расположены въ рядъ по степени ихъ проводимости, на- чиная съ лучшихъ проводниковъ и кончая тѣми, которые, имѣя прово- димость наименьшую, составляютъ изолирующія тѣла. Такимъ образомъ составлена приложенная здѣсь таблица. Замѣтимъ при этомъ, что проводимость тѣлъ зависитъ часто отъ состоянія самаго тѣла. Такъ, напримѣръ, сѣра и стекло непроводники электричества, когда они находятся въ сплошныхъ массахъ; но будучи обращены въ порошокъ, они дѣлаются проводниками. Древесный уголь и алмазъ непроводники, тогда какъ антрацитъ, пережжоный уголь и коксъ хорошіе проводники. Темпе- ратура тѣла также имѣетъ вліяніе на проводимость его; такъ вода и паръ проводятъ электричество, а ледъ, при низкой температурѣ, его не прово- дитъ. Большая часть тѣлъ дѣлается проводниками при температурѣ крас- наго каленія; таковы, напримѣръ, стекла, кристаллы, газы, огни и т. п. Таблица тѣлъ въ порядкѣ убывающей проводимости ихъ. Проводники : Металлы. Растенія. Пережженый уголь. Животныя. Графитъ. Пламя. Кислоты. Пары воды. Соляные растворы. Разрѣженный воздухъ. Минералы съ металлич. блескомъ. Стекляный порошокъ. Вода. Сѣрный цвѣтъ. Снѣгъ. Непроводники : Ледъ. Сухой воздухъ и газы. Фосфоръ. Пергаментъ. Известь. Сухая бумага. Мѣлъ. Перья. Плауновое сѣмя. Волосы, шерсть. Каучукъ. Шолкъ. КамФора. Алмазъ. Мраморъ. Слюда. Летучія масла. Стекло. Фарфоръ. . Гагатъ. Сухое и нагрѣтое дерево. Воскъ.
ЛЕКЦІЯ. 7 Жирныя масла. Терпентинъ. Сѣрнистый углеродъ. Гутта-перча. Сѣра. Смолы. Амбра. Шеллакъ *). Если мы дотронемся рукою иди проводникомъ сообщеннымъ съ землей до какой-нибудь точки наэлектризованнаго тѣла, то точка эта передастъ проводнику свое электричество въ видѣ искры, и электричество уйдетъ по проводнику въ землю; но въ ней оно не будетъ чувствительно, потому что разойдется по всему громадному пространству земли: по этой-то причинѣ землю называютъ общимъ резервуаромъ. Такимъ сообщеніемъ съ землею отнимаютъ электричество отъ тѣхъ точекъ тѣла, къ которымъ прикасаются, и тѣло приводятъ въ естественное состояніе, или, какъ говорятъ, его разряжаютъ. Произведя этотъ опытъ съ проводниками и непроводниками электри- чества, мы получаемъ различныя дѣйствія. Если тѣло непроводникъ, то разряжается только та точка его, къ которой прикасаются, другія же точки не разряжаются; если же наэлектризованное тѣло проводникъ электри- чества, то достаточно прикоснуться къ одной его точкѣ, чтобы отнять у него все электричество и привести всѣ части его въ естественное состояніе; приэтомъ получается длинная искра, перескакивающая съ трескомъ, по- хожимъ на выстрѣлъ. Зная свойства проводниковъ и непроводниковъ, мы, при изученіи дѣйствія электричества, можемъ отнять, передать или удержать электри- чество на электрическихъ приборахъ. Чтобы наэлектризовать какое-нибудь *) Нѣкоторые физики раздѣлаютъ тѣла иа проводники, т. е. такія тѣла, которыя почти мгновенно проводятъ электричество; полупроводники, которые проводятъ электри- чество, хотя въ очепъ короткое, по измѣримое время, иапр. въ нѣсколько секундъ, и непроводники или изолаторы, не проводящіе электричества. При такомъ дѣленіи къ полупроводникамъ относятся слѣдующія тѣла: Алкоголь. Эфпръ. Стекляный порошокъ. Сѣрный цвѣтъ. Суховое дерево. Мраморъ. Бумага. Солома. Остальныя тѣла относятъ къ тѣмъ же группамъ, въ которыхъ они помѣщены въ текстѣ.
8 СОРОКЪ ПЯТАЯ тѣло, должно соединить его съ приборомъ, развивающимъ электричество, помощію металлическаго стержня, или цѣпи, а чтобы это электричество удержать на тѣлѣ, то тѣло это должно помѣстить на непрово'димыхъ под- ставкахъ, приготовляемыхъ обыкновенно изъ стекла съ поверхностью покрытой шеллакомъ; вмѣсто стекляныхъ подставокъ можно взять толковые шнурки, прикрѣпивъ ихъ къ потолку. При этомъ надо обратить вниманіе на слѣ- дующее обстоятельство, способствующее исчезновенію электричества: воз- духъ есть изолирующее тѣло только въ сухомъ состояніи; влажный же воз- духъ дѣлается проводникомъ, а потому электричество черезъ него быстро исчезаетъ. Кромѣ того, такъ какъ лакъ покрывающій стекляныя подставки есть тѣло гигроскопическое, то на него сгущаются пары воды изъ влаж- наго воздуха, и подставки перестаютъ задерживать электричество; вслѣд- ствіе этого приборы передъ употребленіемъ необходимо нѣсколько нагрѣть, обтереть подставки ихъ сухой нагрѣтой толковой матеріею и помѣ- стить проводники на нѣкоторое время подъ стекляные колпаки, вмѣстѣ съ веществами, поглощающими влажность, каковы: хлористый кальцій, сѣрная кислота и т. п. Два рода электричества. — Обратимся снова къ явленіямъ при- тяженія и отталкиванія. Подвѣсимъ на Рис. 1. стекляную подставку А (рис. 1) бузинный шарикъ, на тонкой шолковинкѣ, и прикоснемся къ нему какою-нибудь наэлектри- зованною. палочкою. Отъ при- косновенія шарикъ наэлектри- зуется точно такъ же, какъ пеньковая веревка получила элек- тричество отъ натертой стекля- ной трубки, въ опытѣ Грея; и такъ какъ шарикъ этотъ изоли- рованъ толковой нитью, то онъ сохранитъ это электричество, въ чемъ легко убѣдиться, прибли- зивъ къ шарику древесные опилки, которые онъ тотчасъ же притянетъ. Доказавъ, что электрическій маятника наэлектризованъ, приблизимъ къ нему снова ту же палочку; те- перь шарикъ отталкивается отъ нея очень сильно, и это отталкиваніе бу- детъ продолжаться до тѣхъ поръ, пока на каждомъ изъ обоихъ тѣлъ не останется достаточнаго количества электричества. Опытъ всегда полу-
’ ЛЕКЦІЯ. 9 чается одинъ и тотъ же, возмемъ ли мы стекляную палочку, или палочку сѣры, сургуча, смолы и т. п., поэтому можно вообще сказать, что если одно наэлектризованное тѣло электризуетъ другое, то послѣ наэлектризо- ванія тѣла эти взаимно отталкиваются. Возьмемъ теперь палочки стекляную и смоляную и, наэлектризовавъ каж- дую изъ нихъ треніемъ объ шерстяную матерію, прикоснемся къ шарику сначала стекляною палочкою и, наэлектризовавъ его такимъ образомъ, бу- демъ приближать къ нему послѣдовательно то стекляную палочку, то смоляную: шарикъ будетъ 'отталкиваться первою, какъ мы видѣли это въ предыдущемъ опытѣ, а ко второй онъ будетъ притягиваться. Если же мы первоначально прикоснемся къ шарику смоляной палочкой, то онъ послѣ наэлектризованія будетъ отталкиваться отъ стекляной и притягиваться смо- ляной. Этотъ опытъ показываетъ намъ, что обѣ палочки производятъ про- тивоположныя дѣйствія, и что слѣдовательно треніе возбудило на стеклѣ и на смолѣ два различныя электричества; иначе говоря, надо различать два рода электричества, стекляное и смоляное; затѣмъ изъ результатовъ опытовъ— произведенныхъ раньше, мы выводимъ слѣдующій основной законъ: тѣла наэлектризованныя одноименнымъ электричествомъ взаимно отталки- ваются; наэлектризованныя же разноименнымъ электричествомъ взаимно притягиваются. Этотъ важный законъ открылъ Дю-Фай въ 1733 году. Раздѣленіе двухъ электрнчествъ треніемъ. — Обратимся те- перь къ тому опыту, посредствомъ котораго мы получили электричество. При треніи одного тѣла объ другое, одно изъ нихъ электризуется, но опытъ показываетъ, что и дру- гое тѣло также электризуется. Для доказательства берутъ два кружка А и В (рис. 2), изъ которыхъ одинъ стекляный, а другой металлическій, имѣющій на поверхности своей наклеенный кусокъ шерстяной матеріи; оба кружка снаб- жены стекляными ручками. Потеревъ одинъ круяздкъ объ другой, быстро ихъ разжимаютъ и приближаютъ одинъ за другимъ къ электрическому маятнику, который предвари- тельно наэлектризованъ стеклянымъ электричествомъ. Сте- кляный кружокъ отталкиваетъ шарикъ, а шерстяной при- тягиваетъ его. Если же бузинный шарикъ предварительно наэлектризованъ смолянымъ электричествомъ, то онъ оттал- кивается сукномъ и притягивается стеклянымъ кружкомъ. Рис. 2. А Итакъ, если потереть одно тѣло объ другое, то оба они электризуются, при- чемъ на одномъ получается стекляное, а на другомъ смоляное электричество,
10 СОРОКЪ ПЯТАЯ такъ что невозможно получить одно изъ нихъ, не получивъ въ то же время и другое; это общій законъ, выведенный изъ всѣхъ частныхъ слу- чаевъ. Изъ этого закона вытекаетъ важное слѣдствіе: одно и то же вещество не можетъ получить всегда одного рода электричества если его натирать различными тѣлами, потому что, если стекло и смола электризуются шерстью, одно стеклянымъ, а другое смолянымъ электричествомъ, то не- обходимо, чтобы шерсть въ первомъ случаѣ электризовалась смолянымъ, а во второмъ стеклянымъ электричествомъ. Подобно шерсти, стекло и смола сами не всегда должны электризоваться однимъ родомъ электричества, если ихъ натирать различными тѣлами, что и на самомъ дѣлѣ оказывается; а это доказываетъ намъ необходимость измѣнить тѣ названія, которыя мы дали различнымъ родамъ электричества. Мы дальше будемъ называть- положительнымъ электричествомъ то, которое возбуждается на стеклѣ при натираніи его шерстью, и отрицательнымъ то, которое развивается на смолѣ отъ тренія ея шерстью; причемъ для краткости будетъ положи- тельное электричество означать Е, а отрицательное — Е. Въ пополненіе всего сказанаго, слѣдовало бы опредѣлить условія, имѣю- щія вліяніе на распредѣленія обоихъ родовъ электричества на двухъ тѣ- лахъ при ихъ взаимномъ треніи; но этотъ вопросъ весьма сложенъ. Все что удалось до сихъ поръ сдѣлать, это—только составить таблицу, въ кото- рой тѣла расположены въ такомъ порядкѣ, что каждое тѣло, при треніи объ другое, написанное въ таблицѣ ниже него, электризуется положитель- нымъ электричествомъ, при треніи же объ тѣло, написанное выше него, электризуется отрицательно. Въ слѣдующей таблицѣ расцоложены тѣла въ этомъ порядкѣ въ двухъ столбцахъ; первый столбецъ представляетъ рядъ Юнга, составленный, имъ изъ розысканій Лихтенберга *), второй рядъ Фаредэ **). Полированное стекло. Кошачій и медвѣжій мѣхъ. Волосы. Фланель. Шерсть. Слоновья кость. Перья. Бородка пера. Бумага. Горный хрусталь. Дерево. Флинтгласъ. *) ТЬ. Уоип^. Ьесіигев оп паіигаі рЫІоворНу. ЬсіпДоп, 1807. Ѵоі. И. **) Гагадеу. Ехрегітепіаі гевеагсЬев іп еіесігісііу агі. 2141. Ро^еп<1огП'’0 Аппа- Іеп. Вб. ЬХ.
ЛЕКЦІЯ. 11 Воскъ. Сургучъ. Матовое стекло. Металлы. Смола. Шолкъ. Сѣра. Хлопчатая бумага. Полотно. Бѣлый шолкъ. Дерево. Лакъ. Желѣзо, мѣдь, латунь, олово, серебро, платина. Сѣра. Эта.таблица, однако, далеко не перечисляетъ всѣхъ условій, которыя опредѣляютъ распредѣленіе двухъ электричествѣ. Множество обстоятельствъ,, иногда, повидимому, очень ничтожныхъ, имѣютъ большое вліяніе на ре- зультатъ. Чтобы въ томъ убѣдиться, достаточно указать на различныя явленія при треніи стекла. Кантонъ взялъ длинную стекляную цилиндриче- скую трубку, и уничтожилъ на половинѣ ея полировку; натеревъ всю трубку вдоль шерстяною матеріею, онъ затѣмъ нашелъ, что полированныя части наэлектризовались положительнымъ электричествомъ, а матовыя, въ то же время, отрицательнымъ. Два кружка изъ одного и того же стекла при треніи другъ объ друга электризуются различными родами электри- чества, если одинъ кружокъ предварительно нагрѣть, а другой охладить. Даже два кружка изъ одного и того же стекла при взаимномъ треніи электризуются то такъ, то иначе; и вообще замѣчено, что при треніи однородныхъ тѣлъ другъ объ друга они могутъ электризоваться, при чемъ то изъ нихъ, которое сильнѣе нагрѣвается, дѣлается отрицательнымъ; это всегда обнаруживается при треніи маленькой поверхности объ большую, также при треніи длинной шелковой ленты, перпендикулярно къ ширинѣ другой подобной же ленты. Что касается до количества двухъ возбуждаемыхъ электричествѣ, то здѣсь существуетъ замѣчательный законъ. Если два какіе-нибудь изолиро- ванные кружка, находящіеся въ естественномъ состояніи, потереть другъ объ друга, то по раздѣленіи ихъ окажется, что они наэлектризовались противоположными электричествами; но если затѣмъ ихъ соединить такъ, чтобы всѣ натертыя ихъ части пришли въ соприкосновеніе, то каждый изъ нихъ получаетъ постепенно половину электричества отъ другаго, уступая ему половину своего, такъ что, наконецъ, оба они приходятъ въ есте- ственное состояніе, въ которомъ находились до натиранія. Итакъ, оба воз- бужденныя электричества имѣютъ такое свойство и находятся въ такомъ количествѣ, что раздѣлившись они производятъ отталкивательныя и при-
12 СОРОКЪ ПЯТАЯ тягательныя дѣйствія, но соединившись они уничтожаютъ дѣйствіе другъ друга. Поэтому говорятъ, что эти количества противоположныхъ электри- чествъ равны, такъ какъ они взаимно уничтожаются; правильнѣе было бы назвать ихъ' экивалвнтными, потому что равенство можетъ быть только между однородными веществами. Все, что мы до сихъ поръ открыли посредствомъ опытовъ, можетъ быть выражено въ пяти основныхъ законахъ, которые составляютъ глав- ныя начала всѣхъ электрическихъ дѣйствій, и которые дадутъ намъ воз- можность понять явленія, описанныя ниже. Законы эти слѣдующіе: 1) Натертыя тѣла притягиваютъ къ себѣ легкія тѣла, т. е. они элек- тризуются. 2) Есть тѣла, передающія электричество, и тѣла, удерживающія его на себѣ, т. е. есть проводники электричества и непроводники, или изо- латоры. 3) Существуетъ два рода электричествъ; тѣла взаимно притягиваются или отталкиваются, смотря потому, наэлектризованы ли они одноименнымъ или разноименнымъ электричествомъ. 4) Треніе возбуждаетъ на обоихъ трущихся тѣлахъ экивалентныя ко- личества противоположныхъ электричествъ. 5) Экивалентныя количества разноименныхъ электричествъ, соединив- шись, уничтожаютъ дѣйствіе другъ друга (нейтрализуются). До сихъ поръ мы ограничивались только изложеніемъ тѣлъ электри- ческихъ явленій, которыя намъ показываетъ опытъ, не примѣняя никакой теоріи для ихъ объясненія. Въ самомъ дѣлѣ, въ этихъ дѣйствіяхъ столько неизвѣстнаго и загадочнаго, что для объясненія причины приходится со- здавать гипотезы; такъ какъ составленная для этого гипотеза объясняетъ довольно просто всѣ Факты, то мы и изложимъ ея, не потому чтобы она была доказана, но потому что она принята Физиками; разсматривая же ее какъ гипотезу, мы, конечно, не будемъ имѣть никакихъ неудобствъ. Гипотеза двухъ электрическихъ жидкостей. — I. Предпола- гается, что всѣ тѣла въ естественномъ состояніи заключаютъ въ себѣ не- опредѣленное количество тонкой и невѣсомой матеріи, которую называ- ютъ нейтральною электрическою жидкостью. II. Жидкость эта сложная; она состоитъ изъ двухъ родовъ частицъ: положительныхъ и отрицательныхъ; когда онѣ соединены, то тѣло, со- держащее ихъ, находится въ естественномъ состояніи; когда же суще- ствуетъ ббльшій или мёньшій излишекъ частицъ того или другаго рода, то тѣло болѣе или менѣе наэлектризовано положительно или отрицательно.
ЛЕКЦІЯ. 13 III. Обѣ жидкости могутъ проходить съ большей быстротой черезъ нѣкоторыя тѣла, называемыя проводниками, но они остаются неподвиж- ными на частицахъ изоляторовъ или непроводниковъ, не переходя съ од- ной ихъ точки на другую. IV. При треніи одного тѣла объ другое, нейтральная жидкость разла- гается; положительныя частицы переходятъ въ одну сторону, отрицатель- ныя въ другую, и тогда оба тѣла электризуются противоположными элек- тричествами; если же тѣла послѣ тренія соединяются, то они приходятъ въ естественное состояніе, потому что обѣ жидкости соединяются для со- ставленія нейтральнаго электричества.' V. Предполагается, что частицы одного наименованія взаимно оттал- киваются, и что жидкости разноименныя взаимно притягиваются, вслѣд- ствіе сродства, по которому онѣ стремятся къ соединенію, и которое можетъ быть преодолѣно треніемъ. Но когда треніе ихъ раздѣлило, жидкости одноименныя отталкиваются другъ отъ друга, а разноименныя притягиваются. ч/ Такова гипотеза Симмера. Мы скоро увидимъ, что этою гипотезою легко объясняется больігіаТГ'Часть электрическихъ дѣйствій, къ изложенію которыхъ мы теперь приступимъ.
СОРОКЪ ШЕСТАЯ ЛЕКЦІЯ. Законы электрическихъ дѣйствій. Доказательство законовъ притяженія и отталкиванія двухъ электри- чествъ. — Опыты Кулона. — Приборъ Еольрауша. Зная въ чемъ заключаются эіектрическія дѣйствія, обратимся теперь къ изученію тѣхъ законовъ, которымъ они подчиняются. При этомъ мы встрѣтимъ большія затрудненія, потому что тѣ силы, которыя намъ при- дется измѣрять, очень слабы и, кролѣ того, еще значительно уменьшаются во время опытовъ, потому чіо тѣла довольно быстро теряютъ сообщенное имъ электричество. Не смотря, однако, на зто, Кулонъ придумалъ очень точный способъ сравненія этихъ силъ. Представимъ себѣ очень тонкую проволоку, укрѣпленную неподвижно за верхній конецъ и имѣющую на нижнемъ концѣ горизонтальную уединенную стрѣлку съ бузиннымъ шари- комъ на одномъ концѣ. Если мы прикоснемся къ шарику наэлектризован- нымъ тѣломъ, то онъ оттолкнется отъ этого тѣла, и вмѣстѣ съ нимъ стрѣлка отклонится отъ первоначальнаго положенія на какой-нибудь уголъ; въ то же время проволока будетъ стремиться къ раскручиванію, и такимъ образомъ явится сила, стремящаяся возвратить шарикъ въ первоначаль- ное положеніе. Слѣдовательно, мы можемъ уравновѣсить электрическое отталкиваніе скручиваніемъ, и такъ какъ скручивающая сила пропорціо- нальна углу скручиванія, то можно сравнить между собою электрическія силы, сравнивая углы, на которые закручивается проволока для равновѣсія. Крутительные вѣсы Кулона. — Крутительные вѣсы, устроенные для этой цѣли Кулономъ *), состоятъ изъ большаго стеклянаго цилиндра *) Соиіоп. Мёшоігез Де ГАсиІешіе. Р.ігіз, 1785.
СОРОКЪ ШЕСТАЯ ЛЕКЦІЯ. 15 /рис. 3), на верхней крышкѣ котораго поднимается вертикальная стекля ная трубка, съ металлическою оправою входитъ микрометръ. Къ центру осно- ванія микрометра прикрѣпляется про- волока Л, имѣющая въ нижней части тонкую стрѣлку изъ шеллака съ бу- зиннымъ шарикомъ В на концѣ. На другомъ концѣ стрѣлки, для равно- вѣсія, утвержденъ бумажный кружокъ, покрытый лакомъ. Такъ какъ отъ про- волоки й зависитъ чувствительность прибора, то она должна быть очень тонка. Въ одномъ изъ опытовъ Ку- лона, была взята такая тонкая се- ребряная проволока, что 1 метръ ея вѣсилъ только 1 сантиграммъ, для скру- чиванія ея на 1° требовалась сила, приложенная къ шарику В, равная ’/»зоо милигр., вслѣдствіе этого, про- тиводѣйствіе ея скручиванію было весьма слабо и совершенно соотвѣт- ствовало силѣ электрическихъ отталки- ваній. Противъ шарика В, на ци- линдрической палочкѣ шеллака, помѣ- щаютъ другой бузинный шарикъ, со- наверху, въ отверстіе этой оправы Гпс. 3. вершенно равный первому и устанавливаемый неподвижно па одномъ мѣстѣ. Передъ началомъ опыта вынимаютъ изъ вѣсовъ неподвижный шарикъ, поворачиваютъ микрометръ до тѣхъ поръ, пока стрѣлка не помѣстится противъ нуля .дѣленія на кольцѣ, наклеенномъ на цилиндрѣ, затѣмъ, по- ворачивая крышку на трубкѣ и удерживая въ покоѣ микрометръ, помѣ- щаютъ нуль дѣленія ноніуса микрометра также на нулѣ дѣленія крышки, наконецъ, осторожно вставляютъ на свое мѣсто неподвижный шарикъ, такъ чтобы оба шарика слегка касались другъ друга. Уставивъ приборъ, электризуютъ головку длинной булавки уединен- ной смоляной ручкой и вводятъ ее въ вѣсы сквозь отверстіе Е. Какъ только булавка прикоснется къ одному изъ шариковъ, оба они наэлектри- зовываются и отталкиваются; стрѣлка удаляется, скручивая проволоку и послѣ нѣсколькихъ колебаній останавливается въ какомъ-нибудь положеніи
16 СОРОКЪ ШЕСТАЯ въ это время скручивающая сила находится въ равновѣсіи съ электриче- скимъ отталкиваніемъ. При наблюденіи шарика замѣчается, что разстояніе между ними постепенно уменьшается, это происходитъ отъ потери элек- тричества, быстрота же этой потери зависитъ отъ степени влажности воздуха. Чтобы потерю электричества сдѣлать очень медленною, въ ци- линдрѣ вѣсовъ, за нѣсколько дней до опытовъ, помѣщаютъ тѣла, погло- щающія влажность, каковы, напр., хлористый кальцій и т. п. Законы электрическихъ отталкиваній. — Предположимъ, что оба шарика наэлектризованы однороднымъ электричествомъ, и мы хотимъ измѣрить ихъ отталкиваніе на различныхъ разстояніяхъ. Въ опытѣ Кулона начальный уголъ отклоненія, опредѣленный по дѣленіямъ на большомъ ци- линдрѣ, былъ 36", въ это время и проволока была скручена также на 36°. Затѣмъ, при поворачиваніи верхняго микрометра въ сторону противо- положную отклоненію, чтобы заставить шарики сблизиться, оказалось, что для того, чтобы уголъ между шариками сдѣлался 18°, пришлось повернуть микрометръ па 126°. При этомъ проволока скрутилась, во-первыхъ, отъ движенія верхняго микрометра на 126°, а во-вторыхъ, отъ отклоненія стрѣлки въ обратную сторону на 18°; такъ что все скручиваніе равня- лось суммѣ этихъ угловъ, т. е. 126°18° = 144°. Послѣ этихъ измѣ- реній, продолжали поворачивать микрометръ въ ту же сторону, до тѣхъ поръ, пока шарики не сблизились между собою до 8°,5, при этомъ уголъ скручиванія проволоки по микрометру былъ 567°, а слѣдовательно все закручиваніе равнялось 567° 8°,о ~ 575°,5. Всѣ эти результаты мы напишемъ въ слѣдующей таблицѣ, въ одномъ столбцѣ которой помѣ- стимъ углы отклоненія шариковъ, а въ другомъ скручиваніе проволоки: Углы отклоненія. Скручиваніе проволоки. 36° 18° 8",5 36° 144° 575°,5 Изъ этой таблицы видно, что углы отклоненія относятся между собою почти какъ 4:2:1; въ то же время скручиванія проволоки относятся между собою почти какъ 1:4:16, потому что ®6 = 36, і^= 36 и = 35,9. 14 16 Слѣдовательно, опыты Кулона показываютъ, что скручиванія проволоки обратно пропорціональны квадратамъ угловъ отклоненія.
ЛЁКЦІЙ. і? Прежде нежели мьі примемъ окончательно это положеніе, обратимся къ вычисленіямъ. Представимъ себѣ горизонтальный разрѣзъ крутитель- ныхъ вѣсовъ; ОР (рис. 4) начальное положеніе стрѣлки, когда она на- ходилась въ покоѣ, и слѣдовательно Р мѣсто по- . ложенія неподвижнаго шарика. Пусть ОХ будетъ положеніе стрѣлки послѣ отталкиванія, слѣдовательно X. уголъ Ж)Р =« будетъ угломъ отклоненія; если / \ черезъ А означимъ уголъ, на который повернутъ / \ микрометръ, то скручиваніе проволоки будетъ А -|- а. I Обозначимъ черезъ Г силу, съ которою шарики, Х/// / наэлектризованные однороднымъ электричествомъ, от- ѴХ/ / / талкиваются на единицу разстоянія, то сила, съ ко- ----- торою они отталкиваются на разстояніе РХ, по из- \ ложенному нами закопу, будетъ: ц} Е (ПО* Разложимъ эту силу на двѣ: одну параллельно касательной М№, а другую по направленію радіуса; послѣдняя не оказываетъ никакого влія- нія на отклоненіе стрѣлки, а потому остается одна сила, дѣйствующая параллельно М№; величина ея равна -^.совРЫМ, она и будетъ удерживать въ равновѣсіи проволоку. Означивъ черезъ Е ра- діусъ круга, а слѣдовательно и половину длины стрѣлки, получимъ Р» =• 2Н . 8Іп кромѣ того, уголъ РХМ — ^-, поэтому величина силы электрическихъ отталкиваній параллельная М№ будетъ Е » -------. СОЯ 7,. а 2 4К2 віп8 - 2 И такъ какъ эта сила приложена къ радіусу К, то моментъ вращенія стрѣлки равенъ Е а „ Е а --------. СО8. т-К =-------- . СО8 7' а 2------------------------а 2 4К1 зіп* - 4К. віп* - 2 2 Но когда шарикъ отталкивается электрической силой,то онъ въ то же время будетъ стремиться возвратиться въ первоначальное положеніе, вслѣдствіе про- тиводѣйствія скручивающейся проволоки; припомнимъ,что уголъ скручиванія мы назвали черезъ А -|- а, называя черезъ К коэфиціентъ скручиванія Физика. Ш. 2
18 СОРОКЪ ШЕСТАЯ проволоки, въ обыкновенномъ смыслъ этого слова, т. о. силу, которая, бу- дучи приложена къ плечу рычага, длина котораго принята за единицу, уравновѣшиваетъ скручиваніе на единицу угла, тогда вслѣдствіе равновѣ- сія, мы имѣемъ: ---?--- . С08 5 = К (А 4- а). а 2 XI- 4В. біп’ - Уголъ скручиванія А-}-а, долженъ быть при этомъ выраженъ въ частяхъ радіуса, принятаго за единицу, по какъ атого здѣсь не сдѣлано, то мы должны раздѣлить его на нѣкоторый уголъ ®, дуга котораго равна радіусу, а потому о — 57°17'45" *). Опредѣливъ а и А непосредствен- нымъ измѣреніемъ, мы можемъ написать ?і1к = (А + “)ВІПІ ' Первая часть этого равенства есть величина постоянная, и если предъ- идущій законъ вѣренъ, то и вторая часть равенства должна быть постоян- ною. Въ розысканіяхъ Кулопа получились слѣдующія численныя ве- личины. по опытамъ. по вычисленіямъ. а А -}- а (А+«) 8Іп | • (апо- а- а 36° 36° 3,614 36° 18 144 3,568 18°6' 8 ,5 575 ,5 3,169 9°4' Числа третьяго столбца должны получиться равными, между тѣмъ, они идутъ нѣсколько уменьшаясь; четвертый столбецъ показываетъ, что вели- чины угла а въ опытахъ получились меньше вычисленныхъ изъ перваго наблюденія, когда А — о и а — 36°. Причина неточности, какъ мы за- мѣтили, происходитъ отъ потери электричества черезъ воздухъ, черезъ что величина Е постепенно уменьшается, слѣдовательно, если бы потери электричества пе происходило, то получились бы въ третьемъ столбцѣ рав- ныя числа, а потому мы принимаемъ слѣдующій закончу отталкиваніе двухъ равныхъ шариковъ, наэлектризованныхъ при ихъ взаимномъ при- косновеніи, обратно пропорціонально квадратамъ разстояній между центрами этихъ шариковъ. —- - ♦) Если возьмемъ длину дуги, равную радіусу п проведемъ отъ концовъ этой дуги радіусы, то пе трудно вычислить, что дуга эта составляетъ — части вееіі окружности а слѣдовательно, раздѣловъ 360° па 2л, получимъ уголъ, дуга котораго равна радіусу; уголъ этотъ у= 57’17'45''.
ЛЕКЦІЯ. ІЙ Законъ электрическихъ отталкиваній Етенъ *) вывелъ другимъ Спосо- бомъ. Къ одному концу горизонтальной стрѣлки изъ шеллака, вращаю- щейся только въ вертикальной плоскости, прикрѣпленъ вызолоченный бу- зинный шарикъ, а къ противоположному концу мѣдный крючокъ. Въ опре- дѣленномъ разстояніи надъ бузиннымъ шарикомъ былъ установленъ дру- гой точно такой же шарикъ. По сообщеніи .электричества обоимъ шари- камъ, подвижной шарикъ отталкивался и отклонялся внизъ; его снова при- водили въ горизонтальное положеніе, подвѣшивая на крючекъ гири. Вели- чиною груза, приводившаго стрѣлку въ равновѣсіе, измѣрялась отталкива- тельная сила шариковъ на установленномъ разстояніи. Затѣмъ произво- дили второй опытъ на другомъ разстояніи шариковъ и сравнивали между собою вѣсъ гирь при двухъ этихъ опытахъ. Здѣсь точно также получили, что вѣсы грузовъ, необходимыхъ для возстановленія равновѣсія, обратно пропорціональны квадратамъ разстояній между центрами шариковъ. При этихъ опытахъ, однако, получается погрѣшность болѣе, нежели при опытахъ съ крутительными вѣсами, потому что для возстановленія равно- вѣсія здѣсь требуется больше времени, и, слѣдовательно, потеря электри- чества здѣсь больше. Законъ электрическихъ притяженій. — Для нахожденія за- кона притяженій между двумя шариками, наэлектризованными противопо- ложными электричествами, въ крутительныхъ вѣсахъ между шариками помѣщаютъ шелковинку, чтобы воспрепятствовать соприкосновенію ихъ между собою. Сначала заряжаютъ подвижной шарикъ отрицательнымъ электриче- ствомъ, потомъ отклоняютъ этотъ шарикъ отъ первоначальнаго положенія на уголъ с, поворачивая на тотъ же уголъ микрометръ; затѣмъ наэлек- тризовываютъ неподвижный шарикъ положительно, прикасаясь къ нему головкой изолированной булавки. Тотчасъ же обнаруживается притяженіе, подвижной шарикъ приближается къ неподвижному, и уголъ между ними уменьшается, положимъ, что онъ сдѣлался теперь — а, тогда уголъ скру- чиванія будетъ с — а. Если мы предположимъ, что разстояніе между шариками пропорціо- нально дугѣ а, и что притяженіе обратно пропорціонально квадрату раз- стоянія, то называя, какъ и прежде, черезъ Г величину силы на еди- . р . ' ницѣ разстоянія, мы имѣемъ - силу, стремящуюся сблизить шарики до ') Е^еп. Ро^епЯ. Аппаісп. Ві. V. Г
20 СОРОКЪ ШЕСТАЯ прикосновенія. Если черезъ К назовемъ силу, скручивающую проволоку на единицу угла, то К (с — а) будетъ сила, отклоняющая шарики на уголъ с — а. Такъ какъ подвижный шарикъ остается въ равновѣсіи, то и силы, отталкивающая и притягивающая, будутъ равны, поэтому Іт = К(с-а) откуда | = а2(с—а). Первая часть послѣдняго равенства есть величина постоянная, поэтому и вторая часть должна быть величиною постоянною, т. е. на какой бы мы уголъ с не удалили подвижной шарикъ отъ неподвижнаго, всегда должна получиться такая величина для угла с — а, чтобы произведеніе а2 (с — а) было одно и то же. Опыты показываютъ, что дѣйствительно послѣднее произведеніе почти одно и то же, отсюда заключаемъ, что притягательная сила между двумя шариками, наэлектризованными разнородными электричествами, обратно пропорціональна квадратамъ разстоянія между ихъ центрами, т. е. тотъ же законъ, что и для электрическихъ притяженій. р Какъ мы выше видѣли, для равновѣсія необходимо, чтобы было равно а2 (с— а), что возможно только тогда, когда с имѣетъ величину достаточно большую. Въ самомъ дѣлѣ, если а увеличивается, то а2 (с — а) сначала также увеличивается, потомъ уменьшается, принимая наибольшую величину, когда производная этого выраженія будетъ равна нулю, т. е. когда 2а (с — а)—а2 = 0, откуда находимъ, что наибольшая величина а2(с— а) будетъ при а = 2/3с. Подставляя это въ нашу Формулу, имѣемъ Слѣдовательно, если а дать такую величину, что 4/2Г с3 будетъ больше Г Г то равновѣсіе все еще можетъ быть; если же 4/2Г с3 меньше —, равно- вѣсіе невозможно и подвижной шарикъ совершенно притянется къ непо- движному. Для воспрепятствованія ихъ, соединенію и протягиваютъ въ вѣ- сахъ шелковую нить. Способъ колебаній. — Чтобы убѣдиться въ справедливости этихъ законовъ, Кулонъ *) произвелъ новый рядъ, совершенно другаго рода опы- *) СопІошЬ. Мётоігев <іе ГДеаДешіе. Рагів, 1785.
ЛЕКЦІЯ. 21 товъ, основанныхъ на законахъ колебанія маятника.' Небольшой металличе- скій уединенный шаръ А былъ наэлектризованъ (рис. 5). Противъ шара былъ помѣщенъ маятникъ ВС, со- 5 стоящій изъ длинной некрученой шелко- винки, на концѣ которой привѣшена была горизонтальная гуммилаковая стрѣлка за \ / середину С, съ бузиннымъ шарикомъ В на концѣ; шарикъ В былъ наэлектризованъ электричествомъ разноименнымъ съ А; затѣмъ, повернувъ стрѣлку на нѣкоторый уголъ, заставили ея ко- лебаться. Если законъ обратныхъ отношеній квадратамъ разстояній справедливъ, то дѣйствіе электричества шара А на внѣшнюю точку шарика В должно быть то же самое, какое было бы если бы все электричество было сосре- доточено въ центрѣ шара А. Съ другой стороны, такъ какъ стрѣлка ко- ротка и амплитуды колебаній малы, то можно предположить, что напра- вленія силы, производящей движеніе, остаются всегда параллельными другъ другу при всѣхъ положеніяхъ стрѣлки, такъ что стрѣлка колеблется какъ математическій маятникъ; поэтому, если разстояніе маятника до А равно А, то, называя время одного колебанія черезъ і, силу дѣйствующую на шарикъ В черезъ /, получимъ: <=.Ѵ2- Удаливъ маятникъ отъ А на разстояніе А', найдемъ время одного ко- лебанія другое і', сила дѣйствующая положимъ _/*, то теперь взявъ отношеніе ихъ, имѣемъ: Но опытъ показываетъ, что времена колебаній і и С пропорціональны разстояніямъ А и А' между центрами шаровъ А и В, поэтому наконецъ іг : і'* = й9 : А'* или і: і' = А : А', т. е. времена колебаній стрѣлки, при различныхъ ея разстояніяхъ, прямо пропорціональны разстояніямъ между центрами шаровъ. Кулонъ опредѣлилъ для различныя разстоянія А времена 15-ти коле- баній стрѣлки; мы выписываемъ здѣсь времена одного'колебанія
22 СОРОКЪ ШЕСТАЯ I а По наблюденію: По вычисленію: 3 1,333" 1,333 6 2,733 2,666 9 4,000 3,647 Изъ этого видно, что въ началъ опыта вычисленія совершенно схо- дятся съ наблюденіями, но затѣмъ величины, полученныя изъ наблюденій, превосходятъ вычисленныя величины, т. е. притяженія ослабѣваютъ бы- стрѣе чѣмъ бы слѣдовало. Причина этихъ несогласій происходитъ опять- таки вслѣдствіе потери электричества. Когда Кулонъ при концѣ опыта установилъ стрѣлку снова на разстояніи 3, то получилъ притягательную силу равную 0,9 той, которая была вначалѣ. Поэтому, чтобы сравнять послѣдній опытъ съ первымъ, должно величину і, найденную въ послѣд- немъ опытѣ, помножить на- Ѵщэ; тогда послѣднее число будетъ 3,800, черезъ что получается почти совершенное согласіе опыта съ вычисленіемъ. Такимъ образомъ, сила, съ которою притягиваются и отталкиваются электричества, сосредоточенныя въ одной точкѣ, обратно пропорціональна квадратамъ ихъ разстояній. Вліяніе количествъ электричества. — Предъидущіе опыты по- казываютъ только зависимость электрическихъ притяженій и отталкиваній отъ разстояній; но мы должны также найти зависимость этихъ силъ отъ количества электричества, находящагося на тѣлахъ. Для нахожденія этой зависимости, электризуютъ прикасающіеся шарики крутительныхъ вѣсовъ, и послѣ' отталкиванія ихъ уменьшаютъ уголъ между ними, положимъ, до 28°. Пусть полное скручиваніе проволоки, т. е. А-|-« при этомъ будетъ 148°. Затѣмъ къ неподвижному шарику прикасаются другимъ уединеннымъ ша- рикомъ, совершенно равнымъ первому; теперь электричество, находившееся на одномъ шарикѣ, раздѣлится поравну на обоихъ шарикахъ, такъ что въ неподвижномъ шарикѣ останется только половина первоначальнаго ко- личества электричества. Удаливъ шарикъ, которымъ мы прикасались, за- мѣтимъ, что бтталкиваніе уменьшилось и, чтобы разстояніе между шари- ками сдѣлать снова 28°, придется, какъ нашелъ Кулонъ, уменьшить скручи- ваніе проволоки А -р- а до 72’, что составляетъ почти половину 148°. Потомъ разряжаютъ неподвижный шарикъ, прикасаясь къ нему какимъ- нибудь проводникомъ, тогда подвижной шарикъ прикоснется къ неподвиж- ному.Послѣ прикосновенія,подвижной шарикъ снова наэлектризуется и каждый И?ъ нихъ будетъ содержать около половины первоначальнаго количества эдек-
ЛЕКЦІЯ. 23 тричества; поэтому, шарики снова отталкиваются, и если опять сдѣлать а = 28°, то найдемъ для А = 6°, такъ что А + “ = 34°, что почти рав- няется половинѣ 72°. Слѣдовательно, скручиваніе проволоки, уравновѣшивающее электриче- ское отталкиваніе, при вдвое меньшемъ количествѣ электричества, въ од- номъ изъ шариковъ, уменьшается вдвое; при вдвое же меньшемъ количе- ствѣ электричества въ обоихъ шарикахъ уменьшается вчетверо. Отсюда слѣдуетъ, что вообще электрическое отталкиваніе пропорціонально произведенію количествъ электричества, находящагося на обоихъ ша- рикахъ. Итакъ, общій законъ электрическихъ отталкиваній и притяженій можно выразить такъ: когда двѣ матеріальныя точки наэлектризованы, то происходящее между ними притяженіе или отталкиваніе прямо про- порціонально произведенію количествъ электричествъ и обратно про- порціонально квадратамъ разстояній. Зная основной законъ, мы можемъ опредѣлить математически взаимное дѣйствіе какихъ угодно наэлектризованныхъ тѣлъ, если извѣстно распре- дѣленіе электричествъ въ этихъ тѣлахъ и положеніе тѣлъ; тогда, по зако- намъ механики, отыщемъ какъ величину, такъ и направленіе равнодѣй- ствующей силы. Измѣреніе количествъ электричества помощію крутитель- ныіъ вѣсовъ. — Законы электрическаго притяженія и отталкиванія, да- ютъ возможность опредѣлить отношеніе, между различными количествами электричества, находящагося на подвижномъ и неподвижномъ шарикахъ вѣсовъ Кулона, а также опредѣлить абсолютное количество этихъ элек- тричествѣ' на каждомъ шарикѣ. Чтобы сравнить между собою количества электричествъ, которыя были сообщены одному и тому же неподвижному шарику при двухъ различ- ныхъ опытахъ, неподвияшый шарикъ вынимаютъ изъ вѣсовъ и наэлектри- зовываютъ; пусть количество электричества, имъ полученнаго, будетъ е. Въ это же время электризуютъ подвижной шарикъ В, тѣмъ же родомъ элек- тричества, прикасаясь къ нему наэлектризованнымъ тѣломъ и, отклонивъ стрѣлку для избѣжанія соприкосновенія между шариками, вставляютъ непо- движный шарикъ на свое мѣсто. Какъ только неподвижный шарикъ установленъ, подвижной отталки- вается; по мы уменьшимъ разстояніе между ними до угла а1 скрутивъ для этого проволоку на уголъ А. Если черезъ Е обозначимъ количество электричества, сообщенное ша-
24 СОРОКЪ ШЕСТАЯ рику В, то по предъидущему, величина электрическаго отталкиванія на единицѣ разстоянія будетъ Г — Е . е — 4Е . К віи \ I- Вынувъ неподвижный шарикъ изъ вѣсовъ, разряжаютъ его и затѣмъ наэлектризовываютъ другимъ количествомъ электричества, положимъ е'; помѣстивъ его на свое мѣсто, дѣлаютъ уголъ отклоненія а', причемъ скру- чиваніе пусть будетъ А', тогда Г' = Е . е' = 4Е . К зіп откуда, раздѣляя второе равенство на первое, имѣемъ: , , ,ч 8Іп . іаіщ € __/А \ 2 ° 2 е а / . а , « ’ 81П 2 . - что выражаетъ отношеніе количествъ электричества въ неподвижномъ ша- рикѣ при двухъ опытахъ. Выраженіе это можно упростить, если при обо- ихъ опытахъ сдѣлаемъ одинъ и тотъ же уголъ отклоненія стрѣлки, тогда а = а' и отношеніе приметъ видъ: е' А' + а е А + а" Если до помѣщенія неподвижнаго шарика, мы отклонимъ стрѣлку на уголъ а, поворачиваніемъ микрометра, а по установкѣ будемъ сохранять между шариками тотъ же уголъ, скручивая для этого проволоку, то у насъ будетъ е’__А’ е А ' Послѣдній способъ гораздо проще предъидущаго и въ то же время даетъ болѣе точные результаты, потому что здѣсь не можетъ имѣть ни- какого вліянія не математически точныя дѣленія на большомъ цилиндрѣ вѣсовъ, по которымъ опредѣляется величина «, такъ какъ при этомъ черта дѣленія служитъ только замѣткой, по которой должно каждый разъ уста- новить стрѣлку. Опредѣляя отношеніе количествъ электричества, мы принимали, что въ подвижномъ шарикѣ количество электричества Е остается во все время опыта неизмѣннымъ; но, какъ намъ извѣстно, электричество постепенно исчезаетъ, а потому мы сейчасъ покажемъ, какъ уничтожить вліяніе этой погрѣшности. Чтобы сравнить между собою количества электричества подвижнаго шарика при различныхъ отталкиваніяхъ его ръ двухъ опытахъ, шарикъ
ЛЕКЦІЯ. 25 этотъ должно электризовать всякій разъ прикосновеніемъ къ одному и тому же, наэлектризованному тѣлу при чемъ онъ получитъ всегда одну и ту же часть его электричества. Положимъ, что при одномъ опытѣ под- вижной шарикъ получилъ количество электричества Е, тогда количество электричества тѣла, которое его наэлектризовало, можетъ быть выражено черезъ сЕ; въ вѣсы, вмѣсто неподвижнаго шарика, помѣщаютъ это тѣло и изъ наблюденія надъ ихъ отталкиваніемъ получаютъ с. Е . Е = 4В . К. .(А+и). віп “. (апр- » 2 ° 2 Если при другомъ опытѣ количество электричества подвижнаго шарика назовемъ Е', то количество электричества наэлектризовавшаго его тѣла будетъ сЕ'; наблюдая отталкиваніе ихъ, найдемъ с . Е'. Е' — 4В. К +“ '. віп у 2 ° 2 откуда Е' \/+ и"Г’ в Е * (А' + «')8Іп| . (аіщ -2 Зная отношеніе Е' къ Е, не трудно опредѣлить отношеніе ег къ е. Для этого стоитъ только, при обоихъ опытахъ съ шариками, дать стрѣлкѣ до отталкиванія одинъ и тотъ же уголъ а, тогда при. количествѣ е элек- тричества неподвижнаго шарика имѣемъ: е.Е = 4В.К.А8Іп^.іап^’ а при е' е'Е' = 4Е . К. — віп . іапс ? = е1. ЕВ, о 2 ° 2 ’ взявъ отношеніе втораго къ первому: е'В__А1 е А или ®_' — 1 е В ' А Это и выражаетъ отношеніе между количествами электричества е и е'. Формула Ее = 4К . віп . (апр- . К Л 4 у служитъ также для опредѣленія абсолютнаго количества электричества. Положимъ, напримѣръ, что надо найти абсолютное количество электри- чества 2е неподвижнаго шарика. Прикоснемся къ нему подвижнымъ ціа-
26 СОРОКЪ ШЕСТАЯ рикомъ, который пусть будетъ совершенно ему равенъ, тогда каждый изъ нихъ будетъ имѣть количество электричества е; наблюдая при этомъ скру- чиваніе проволоки А, когда отклоненіе стрѣлки «, имѣемъ е*— 4Й. 8Іп 5 . іап§; . К - 2 = 2 ? Остается выразить это количество электричества е въ принятыхъ едини- цахъ, для чего К надо выразить въ миллиметрахъ, а коэфиціентъ скру- чиванія Т въ миллиметрахъ и миллиграммахъ. Для этого поступаютъ по способу Кулона,' изложенному въ І-мъ томѣ (стр. 180). Къ нижнему концу проволоки привѣшиваютъ тѣло, имѣющее опредѣленную геометрическую Фигуру и извѣстный вѣсъ, напримѣръ, ме- таллическій кружокъ, приготовленный по возможности правильнѣе и замѣ- чаютъ время одного колебанія, которыя дѣлаетъ этотъ кружокъ подъ вліяніемъ скручиванія проволоки. Положимъ, что время это I; затѣмъ вы- числяютъ моментъ инерціи кружка, принимая миллиграммъ за единицу вѣса, а миллиметръ за единицу длины. Положимъ, что этотъ моментъ инерціи будетъ К,, тогда К=^ будетъ коэфиціентъ скручиванія проволоки, т. е. сила, выраженная въ единицахъ; при этомъ каждая изъ этихъ единицъ въ 1 секунду сооб- щаетъ массѣ 1 миллиграмма скорость 1 миллиметра, которая будучи при- ложена къ плечу рычага, длиною въ 1 миллиметръ, уравновѣшиваетъ скру- чиваніе, когда конецъ этого плеча описалъ дугу также 1 миллиметра, а слѣдовательно, уголъ скручиванія ф = 57°17'45". Подставивъ это выраженіе для К въ послѣднее равенство, мы изъ уравненія е =\/'4К . ніп— . . К получимъ е, выраженное въ единицахъ, изъ которыхъ каждая равна та- кому количеству электричества, сосредоточеннаго въ одной точкѣ, кото- рое, дѣйствуя отталкивательно на равное себѣ количество электричества, сосредоточеннаго въ другой точкѣ, находящейся отъ нея на разстояніи 1 миллим., имѣетъ такую оттадкивательную силу, что, приложивъ ее къ массѣ миллиграмма, она сообщила бы ей въ 1 секунду скорость 1 миллим. Если для какихъ-нибудь крутительныхъ вѣсо'въ“мы разъ опредѣлили величину К, въ принятыхъ единицахъ, то измѣреніе абсолютнаго коли- чества электричества дѣлается значительно проще, потому что тогда при- дется только электризовать подвижной щарикъ, прикасаясь имъ постоянно
ЛЕКЦІЯ. 27 къ одному н тому же неподвижному шарику и наблюдать скручиваніе А, всегда при одномъ и томъ же углѣ отклоненія стрѣлки а. Положимъ, что 2е и 2е' означаютъ количества электричества неподвижнаго шарика при двухъ опытахъ, и оба раза стрѣлкѣ данъ былъ до прикосновенія шарика одинъ и тотъ же уголъ отклоненія а, тогда е’ __А, гдѣ А и А' скручиванія проволоки при двухъ опытахъ, въ которыхъ по- движной шарикъ удерживается на одномъ и томъ же разстояніи а отъ неподвижнаго. Опредѣливъ разъ навсегда величину А'=М при е' — 1, абсолютное количество электричества е будетъ е=Ѵ/й = т\/а.' Величину М не трудно вычислить, если только извѣстно количество электричества 2Е, которое надо сообщить неподвижному шарику, чтобы стрѣлка при отклоненіи имѣла моментъ вращенія равный единицѣ, т. е. такой моментъ вращенія, какой имѣетъ единица силы (вышеопредѣленная), при дѣйствіи на разстояніи одного миллим. отъ оси вращенія. Если, кромѣ того, извѣстенъ уголъ скручиванія п, уравновѣшивающій этотъ моментъ вращенія, то' искомый уголъ скручиванія М получится изъ пропорціи: Е2 : 1 — п : М, М : — Е2 ’ потому что электрическое отталкиваніе пропорціонально квадрату электри- чества, распространившагося на обоихъ шарахъ, а происшедшій чрезъ скручиваніе, моментъ вращенія пропорціоналенъ углу скручиванія. Такъ какъ предъидущее Е2 ' п . 9 а ‘ СОЗ . о 4 К. 8іп’. — выражаетъ моментъ вращенія стрѣлки, когда она получаетъ отклоненіе я и на каждомъ шарикѣ находится количество электричества равное Е, то изъ равенства Е2 = 4Е 8Іп -2- . м 2 а 2 получимъ величину количества электричества Е, при которомъ стрѣлка имѣетъ моментъ вращенія равный единицѣ. Скручиваніе п, уравновѣшивающее единицу момента вращенія полу-
28 СОРОКЪ ШЕСТАЯ чается изъ слѣдующаго разсужденія. Если уголъ скручиванія равенъ <?, то моментъ вращенія, происходящій отъ скручиванія, равенъ К; такъ какъ скручивающая сила пропорціональна углу скручиванія, то моментъ вра- щенія при скручиваніи п равенъ 1, если К - =1 р откуда 71 = 4 ?• Изъ этого значенія п и опредѣленнаго выше значенія Е, получимъ М и затѣмъ мы можемъ опредѣлить абсолютное количество электричества е. Абсолютное количество электричества приходится опредѣлять очень рѣдко; обыкновенно же встрѣчается надобность опредѣлить только отно- сительное количество электричества при двухъ опытахъ. Крутительные вѣсы Кулона очень удобны въ томъ случаѣ, когда желаютъ сравнить между собою количества электричества въ различныхъ тѣлахъ; но при очень малыхъ количествахъ электричества приборъ этотъ дѣлается неточнымъ, потому что при этомъ шарики отталкиваются слабо и удаляются на очень малое разстояніе, такъ что всѣ величины, которыя придется намъ измѣрить, будутъ слишкомъ малы..Удлиннигь стрѣлку или сдѣлать тоньше проволоку также неудобно, потому что тогда при малѣй- шемъ движеніи воздуха будетъ происходить колебаніе стрѣлки. Поэтому для увеличенія чувствительности, надо сдѣлать небольшое измѣненіе въ кру- тительныхъ вѣсахъ, предложенное Дельманомъ *), а для полученія еще большей чувствительности, надо поступать по указанію Кольрауша **). Дельманъ, вмѣсто шеллаковой стрѣлки на металлической проволокѣ, взялъ тонкую металлическую стрѣлку на стекляной нити и вмѣсто неподвижнаго шарика помѣстилъ въ стекляной сосудъ горизонтальную металлическую перекладину, укрѣпленную къ вертикальнымъ стѣнкамъ сосуда. При на- электризованіи перекладины и стрѣлки одноименнымъ электричествомъ, про- исходитъ между ними отталкиваніе по всей длинѣ. --.Дщпфаушъ далъ прибору слѣдующее устройство. Тонкій горизонталь- ный серебряный брусокъ аа (рис. 6), замѣняющій неподвижный шарикъ, прикрѣпленъ двумя ножками ЪЪ, изъ шеллака, къ стекляной вертикальной трубкѣ с, проходящей черезъ середину дна сосуда дд. Стекляная трубка с- проходитъ сквозь другую стекляную трубку, прикрѣпленную посредствомъ *) СеІІшапп. Репй. Апп. Вй. ЬѴ шій ЬХХХѴІ. КоЫгаивсіі Ро^епй. Апп. Вй. 1.ХХІІ ипй, ЬХХІѴ,
ЛЕКЦІЯ. 29 Мѣдной оправы къ дну сосуда, такъ что она посредствомъ рукоятки рычага Псі можетъ внутри этой трубки двигаться съ слабымъ треніемъ только въ вертикальной плоскости. Въ трубку с вставлена вторая подвижная трубка к, которую также можно приподнять или опустить посредствомъ проволокъ и рукоятокъ наподобіе НИ. По оси трубки к проходитъ проволока тт, образующая въ верхней части спи- раль; эта проволока служитъ провод- никомъ электричества къ бруску аа, такъ какъ, поднявъ трубку к, мы мо- жемъ заставить ея прикоснуться къ этому бруску. Нѣсколько ниже аа находится коль- цо кк, раздѣленное на градусы; центръ этого кольца расположенъ на оси ин- струмента, какъ разъ противъ конца стекляной нити і. Наружныя стѣнки прибора сдѣла- ны изъ латуни, а верхъ покрытъ зер- кальнымъ стекломъ И, которое под- держиваетъ вертикальную трубку съ кругомъ и микрометромъ р; стекляная нить г идетъ по оси этой трубки. Гори- зонтальная серебряная стрѣлка на концѣ нити і можетъ быть опущена въ среднюю изогнутую часть бруска аа. Когда указатель микрометра на- Рас. 6. ходится на 0 дѣленія, то стрѣлка прибора прилегаетъ всей своей дли- ной къ горизонтальному бруску аа; если же стрѣлка повернется на 90° и мы помѣстимъ ее въ изогнутую часть бруска аа, то нить больше вра- щаться не можетъ. Разстояніе между стрѣлкой и брускомъ около 0,5 милли- метра, но приподымая брусокъ аа вмѣстѣ съ трубкою с можно заставить стрѣлку прикоснуться къ бруску. Для измѣренія количества электричества, поворачиваютъ микрометръ до тѣхъ поръ, пока стрѣлка не расположится перпендикулярно къ бруску аа, затѣмъ брусокъ аа и проводникъ т приподнимаютъ до ихъ прикосно-
30 СОРОКЪ ШЕСТАЯ венія и къ проводнику т прикасаются наэлектризованнымъ тѣломъ. Вслѣдствіе взаимнаго прикосновенія проволоки т со стрѣлкой и брускомъ аа, электричество распространяется по всѣмъ этимъ тремъ тѣламъ; опу- стивъ брусокъ аа и проводникъ т, тѣла эти разобщаютъ и помѣщаютъ указатель микрометра на 0 дѣленія. Вслѣдствіе отталкиванія отъ бруска аа, стрѣлка повертывается на нѣкоторый уголъ, величину котораго опредѣ- ляютъ по раздѣленному кольцу, наблюдая стрѣлку черезъ верхнее стекло прибора, посредствомъ трубки д. Если бы сопротивленіе воздуха здѣсь не дѣйствовало, то скручиваніемъ нити, при опредѣленномъ углѣ отклоненія стрѣлки, было бы уравновѣшено только электрическое отталкиваніе между брускомъ аа и стрѣлкой, но сравнительные опыты съ этимъ приборомъ, когда въ немъ находился воз- духъ и когда онъ былъ удаленъ, показали, что воздухъ имѣетъ вліяніе на величину угла отклоненія, а потому въ найденномъ углѣ надо ввести по- правку отъ движенія воздуха. Опредѣленіе количества электричества по замѣченному углу скру- чиванія- здѣсь не такъ просто, какъ въ крутитсльныхъ вѣсахъ Кулона: тамъ надо замѣтить уголъ отклоненія стрѣлки при электрическихъ отталки- ваніяхъ, когда указатель микрометра помѣщенъ на 0 дѣленія, а затѣмъ полагая безъ чувствительной ошибки, что электричество сосредоточено въ центрѣ шариковъ, легко опредѣлить разстояніе, на которое шарики оттолк- нулись, а изъ него вычисляется сила отталкиванія на единицѣ разстоянія, которая, какъ мы видѣли, пропорціональна произведенію количествъ электри- чества на обоихъ шарикахъ. Употребляя же приборъ Кольрауша, мы не знаемъ какъ распредѣляется электричество въ брускѣ и стрѣлкѣ и въ ка- кой именно точкѣ оно сосредоточено; вѣроятно даже, что эта точка имѣетъ различныя положенія при различныхъ углахъ, между брускомъ и стрѣлкой. Но если при каждомъ опытѣ мы будемъ скручивать на столько, чтобы уголъ отклоненія стрѣлки былъ всегда одинъ и тотъ же, напр. 10°, то мы можемъ по крайней мѣрѣ положить, что распредѣленіе электричества на стрѣлкѣ и брускѣ при всякомъ опытѣ остается однимъ и тѣмъ же и, слѣ- довательно, точка, въ которой сосредоточивается все электрическое дѣй- ствіе, не будетъ измѣнять своего положенія. Положимъ, что при прикосновеніи бруска къ стрѣлкѣ, они вмѣстѣ по- лучили количества электричества е, то по раздѣленіи ихъ на стрѣлку перей- детъ извѣстная часть а . е всего электричества, а на брускѣ останется ко- личество электричества (1 — а) е. Если для того, чтобы уголъ отклоненія стрѣлки былъ ^.0°, надо дать нити скручиваніе А, то электрическое оттад-
ЛЕКЦІЯ. 31 киваніе, а также и количество электричества измѣрится этимъ скручива- ніемъ А, и вмѣстѣ съ тѣмъ оно пропорціонально произведенію количествъ электричества въ стрѣлкѣ и брускѣ, такъ какъ электричества теперь дѣй- ствуютъ всегда на одномъ и томъ же разстояніи. Поэтому измѣряемое ко- личество электричества е пропорціонально корню квадратному изъ вели- чины скручиванія А. Такъ какъ наблюденія съ приборомъ Ко.іьрауша сложнѣе, нежели съ крутительными вѣсами Кулона, то и употребленіе прибора не имѣло бы большихъ выгодъ; но Кольраушъ показалъ, что для каждаго прибора по- средствомъ ряда опытовъ легко найти, какъ велико должно быть скручи- ваніе А, чтобы сдѣлать уголъ отклоненія стрѣлки равнымъ 10°, если, вслѣдствіе одного только электрическаго отталкиванія, получается какой- нибудь другой уголъ отклоненія. Наконецъ, слѣдуетъ опредѣлить разъ на- всегда скручиванія, необходимыя для того, чтобы дать стрѣлкѣ какое-нибудь произвольное положеніе при какомъ-нибудь количествѣ электричества. Когда это извѣстно, то для каждаго замѣченнаго угла отклоненія, посредствомъ простыхъ дѣйствій, можно вычислить скручиваніе А, необходимое для того, чтобы привести уголъ отклоненія стрѣлки къ 10°. Если такое количество элек- тричества, которое производитъ отклоненіе на 10°, назовемъ единицею, то количество е электричества, при которомъ для ’отклоненія на тѣ же 10° потребуется скручиваніе А, будетъ: е = \/А. V ю Кольраушъ къ своему прибору придаетъ таблицы, по которымъ можно произвесть это вычисленіе, а по немъ въ таблицѣ можно найти для каж- даго угла отклоненія соотвѣтствующее количество электричества. Подобныя же таблицы могутъ быть составлены и для другихъ приборовъ.
СОРОКЪ СЕДЬМАЯ ЛЕКЦІЯ. О потерѣ электричества. Вліяніе воздуха. — Вліяніе изолирующей поддержки. — Вліяніе сы- рости, сгущающейся на поверхности поддержекъ. Опытъ показываетъ, что всѣ тѣла, будучи наэлектризованы, мало-по- малу теряютъ электричество и приходятъ въ естественное состояніе. Эта потеря происходитъ отъ двухъ причинъ: во-1-хъ, отъ несовершенства изолирующихъ поддержекъ, и во-2-хъ, отъ проводимости воздуха. Такихъ веществъ, которыя совершенно были бы лишены способности проводить электричества, мы не знаемъ; такъ называемые изолаторы—только очень дурные проводники электричества, въ чемъ легко убѣдиться, прикасаясь къ наэлектризованному тѣлу стрѣлкой, приготовленной изъ смолы, стекла или сѣры. Черезъ нѣсколько времени стрѣлка эта наэлектризуется, причемъ въ точкѣ прикосновенія къ наэлектризованному тѣлу окажется наибольшее скопленіе электричества, по мѣрѣ же удаленія отъ этой точки количество электричества уменьшается. По этой причинѣ наэлектризованное тѣло всегда теряетъ большую или мёньшую часть своего электричества черезъ под- ставку. Воздухъ, окружающій проводники, дѣйствуетъ такъ же, какъ и изо- латоры. Если воздухъ сухъ, то частицы его, прикасающіяся къ поверх- ности наэлектризованнаго тѣла, сами наэлектризовываются и затѣмъ тот- часъ же отталкиваются отъ него; заступившія ихъ новыя частицы воздуха точно также отымаютъ часть электричества и удаляются и т. д. Если же воздухъ влаженъ, то онъ дѣлается хорошимъ проводникомъ и тотчасъ же отнимаетъ все электричество наэлектризованнаго тѣла. Когда потеря электричества происходитъ разомъ отъ обѣихъ причинъ, явленіе дѣлается болѣе сложнымъ; поэтому при изученіи одной причины, другую стараются уменьшить, и если можно то даже совсѣмъ уничтожить.
ЛЕКЦІЯ. 33 Кулонъ достигъ этого, взявъ такія изолирующія поддержки, которыя имѣли проводимость одинаковую съ проводимостію сухаго воздуха. Чтобы узнать, удовлетворяетъ ли этому условію какой-нибудь изола- торъ, Кулонъ укрѣплялъ на немъ неподвижный шарикъ своихъ крутитель- ныхъ вѣсовъ и, наэлектризовавъ его, измѣрялъ уменьшеніе отталкиватель- ной силы въ продолженіе каждой минуты; потомъ онъ бралъ двѣ изоли- рующія поддержки, совершенно подобныя первой, и, поддерживая на обѣихъ разомъ тотъ же шарикъ, снова повторялъ опытъ. Если потеря увеличивалась, то это значило, что каждая изъ изолирующихъ поддержекъ отнимала больше электричества, нежели воздухъ; если же потеря не измѣнялась, то это показывало, что потеря черезъ каждую изъ изолирующихъ поддержекъ совершенно равна потерѣ черезъ воздухъ, и, слѣдовательно, если испы- туемое тѣло поддерживается такимъ изолирующимъ веществомъ, то по- теря электричества его будетъ совершенно такая же, какая была бы, если бы тѣло находилось въ воздухѣ безъ всякой изолирующей подставки. Изъ подобнаго рода опытовъ, Кулонъ нашелъ, что стекло худо изоли- руетъ тѣла въ сухомъ воздухѣ и совершенно не изолируетъ ихъ въ воз- духѣ влажномъ, что шолкъ долженъ предпочитаться стеклу, и что изъ всѣхъ тѣлъ тонкій шеллакъ лучшій изоляторъ. Поэтому, для изолирую- щихъ тѣлъ онъ бралъ шеллаковыя палочки, діаметромъ 1-го миллиметра и 2-хъ или'3-хъ сантиметровъ длины, которые, по его мнѣнію, вполнѣ уеди- няли бузинные шарики вѣсовъ, такъ что потеря происходила только че- резъ воздухъ, которую онъ п измѣрялъ. Законъ потери электричества черезъ воздухъ. — Два совер- шенно равные шарика были наэлектризованы простымъ прикосновеніемъ, вслѣдствіе этого, подвижной шарикъ былъ оттолкнутъ, но еГо снова при- ближали надлежащимъ скручиваніемъ проволоки. Въ опытѣ Кулона въ 6 ча- совъ 50 минутъ отклоненіе стрѣлки было 20°, а скручиваніе 160°. Тотчасъ послѣ сдѣланнаго наблюденія, было уменьшено скручиваніе на 30°, вслѣдствіе этого шарики немедленно удалились; но такъ какъ они теряли электричество, то отклоненіе постепенно уменьшалось, и въ 6 ча- совъ 53 мин. оно сдѣлалось опять 20°, въ это время скручиваніе прово- локи было 160° — 30° = 130°. Затѣмъ снова уменьшили скручиваніе про- волоки и продолжали это до тѣхъ поръ, пока шарики имѣли достаточную отталкивательную силу. Въ первомъ изъ этихъ опытовъ потеря скручиванія была 30° въ продол- 30° жепіе 3-хъ минутъ, слѣдовательно, приблизительно -у или 10° въ 1 минуту. Физика. III. 3
34 СОРОКЪ СЕДЬМАЯ Съ другой стороны все отталкиваніе равнялось 160° въ началѣ и 130° въ концѣ перваго опыта, среднее между ними будетъ 145°. Итакъ, можно сказать, что отношеніе между уменьшеніемъ отталкивательной силы и сред- іо нимъ отталкиваніемъ равно -77=-. 1 145 Отыскивая такимъ же образомъ величины.этихъ отношеній во всѣхъ послѣдующихъ своихъ опытахъ, Кулонъ *) нашелъ это отношеніе почти постояннымъ, а потому мы можемъ вывести слѣдующій Физическій законъ: Отношеніе между уменьшеніемъ отталкивательной силы въ продолженіе 1 минуты и средней отталкивательной силой, есть величина постоянная. Надо замѣтить, что это отношеніе измѣняется ежедневно, съ измѣне- ніемъ количества водяныхъ паровъ въ воздухѣ и, слѣдовательно, съ измѣ- неніемъ проводимости воздуха. Это и дѣйствительно видно изъ приложеной здѣсь таблицы, въ которой отношеніе остается постояннымъ только при опытахъ, произведенныхъ въ продолженіе очень малыхъ промежутковъ вре- мени, и увеличивается съ гигрометрическимъ состояніемъ дня. ВРЕМЯ. ПОТЕРЯННАЯ ОТ- ТАЛКППАТЕЛЬПАЯ СПЛА. СРЕДНЯЯ ОТТАЛ- КПВАТЕЛЬПАЯ СИЛА. ОТНОШЕНІЕ СИЛЫ, ПОТЕРЯННОЙ ВЪ ПРО- ДОЛЖЕНІЕ I лпт. къ СРЕДНЕЙ СИЛЪ. ч. м. с. 0 0 5 45 30 5 53 20 150 0,0178 лУ мая Гигрометръ «ао 6 2 30 6 12 15 20 20 130 110 0,0164 0,0185 6 33 20 75 0,0180 6 51 20 60 0,0185 28 мая Гигрометръ 75° 6 32 30 6 38 15 20 140 ' 0,0250 6 44 30 6 53 20 20 120 100 0,0253 0,0238 7 3 20 80 0,0250 7 17 20 60 0,0236 7 43 40 2 іюля 7 49 20 90 0,0514 Гигрометръ 7 57 20 20 70 0,0526 80" 8 9 10 20 50 0,0333 8 17 30 20 35 0,0526 11 53 45 22 іюня 11 53 45 20 90 0,0740 Гигрометръ 11 39 45 20 70 0,0909 87° 21 5 20 50 0,0769 21 16 15 20 28 0,0741 ») СочІотЬ Иётоігез бе ГАсабетіе бе Рагіз. 1785.
ЛЕКЦІЯ. 35 Теперь мы выразимъ законъ, выведенный изъ опыта въ математической -Формѣ. Назовемъ черезъ А уголъ скручиванія въ какой-нибудь моментъ времени, черезъ А — &А тотъ же уголъ по прошествіи очень малаго про- межутка времени оі, то — представитъ потерю скручиванія въ единицу А + А — <ГА А <5А тг времени, а среднее скручиваніе, будетъ----------. = А-—Итакъ, от- . ЭА . ЭА ношеніе — къ А------— будетъ величиною постоянною, положимъпоэтому: <1А /л <1А\ „ <1А ь но, переходя къ предѣлу, — дѣлается производной съ противнымъ зна- комъ въ отношеніи выражаемомъ А въ функціи отъ времени, а потому; называя эту производную черезъ А' имѣемъ: А' = — р А или ЙА ' а по интегрированіи А = Аое-‘^і^.........................(1) -гдѣ р—постоянное отношеніе, найденное изъ опытовъ. При і=О, А-выра- зитъ уголъ начальнаго скручиванія и какъ при этомъ условіи изъ (1) А = А0, то Ао и будетъ начальное скручиваніе. Изъ уравненія (1) видно, что со- храняя постоянно одинаковое ' разстояніе между шариками, скручиваніе уменьшается въ геометрической прогрессіи въ то время, когда время і возрастаетъ въ ариѳметической прогрессіи. Замѣтимъ еще, что такъ какъ углы скручиванія А, Ао пропорціональны •отталкивательнымъ силамъ Г, Ео, дѣйствующимъ между шариками, то можно написать: Г = Гое-”‘. Кромѣ того, такъ какъ разстояніе между обоими шариками сохраняется однимъ и тѣмъ же, то отталкивательныя силы Г, Ро прямо пропорціо- нальны произведенію количествъ электричествъ Е, Ео и Е', Е'о, находя- щихся на каждомъ изъ шариковъ, поэтому ЕЕ' = ЕОЕ'О в-”' и какъ шарики совершенно равны, то Е —Е' и ЕО=Е'О и предъидущее уравненіе приметъ видъ: 3*
36 СОРОКЪ СЕДЬМАЯ Е2 = Е20 е-»‘, откуда , Е = Еоеі............................(2) Итакъ, двѣ Формулы (1) и (2) могутъ намъ служить для вычисленія угла скручиванія и для опредѣленія количества электричества, на каждомъ шарикѣ черезъ какое угодно время; для облегченія же вычисленій мы мо- жемъ взять логарифмы обѣихъ частей равенства, и тогда изъ уравненія (1) 1о§- А = 1о§- Ао — рі 1о§- е, или 1о§- А = 1о§- Ао — рі М, а изъ Формулы (2) Е = кщ Ео—у М, гдѣ М — модуль табличныхъ логариѳмъ. Опыты Матеуччн. — Надо замѣтить, что, не смотря на важность предъидущихъ разысканій, они не рѣшаютъ вполнѣ вопроса. Дѣйствительно, потеря электричества въ газахъ можетъ зависѣть отъ множества случай- ныхъ обстоятельствъ, вліяніе которыхъ необходимо опредѣлить. Такъ, во- 1-хъ, можетъ произойти разница, возьмемъ ли мы для опыта положительное или отрицательное электричество; во-2-хъ, она можетъ зависѣть отъ взятыхъ для опыта тѣлъ хорошихъ и худыхъ проводниковъ; въ-3-хъ, она можетъ измѣняться съ природою газовъ, въ срединѣ которыхъ происходитъ эта по- теря; въ-4-хъ, съ температурою газовъ; въ-5-хъ, со степенью ихъ влажности; въ-6-хъ, съ ихъ давленіемъ; наконецъ въ-7-хъ, она можетъ зависѣть отъ вида, величины и разстоянія окружающихъ тѣлъ. Чтобы задача была рѣ- шена вполнѣ, необходимо знать всѣ эти обстоятельства и принять ихъ въ разсчетъ, тогда какъ въ опытахъ Кулона этого не было сдѣлано, и самые опыты были произведены только для частнаго случая. Мы обязаны различ- нымъ ученымъ, и въ особенности Матеуччи, многочисленнымъ опытамъ, которыя разъяснили различные оттѣнки' вопроса, не разрѣшивъ однакожъ его вполнѣ. . Біо *), производя сравнительные опыты надъ потерею электричествъ положительнаго и отрицательнаго, нашелъ, что законъ потери остается одинъ и тотъ же, будетъ ли тѣло наэлектризовано положительно или отри- ') Віоі. Тгаііс/Іе рЬузідие. Т. II.
ЛЕКЦІЯ. 37 цательно; но Фаредэ получилъ другіе результаты, а именно, отрицательное электричество исчезаетъ скорѣе, нежели положительное. Противорѣчіе этихъ результатовъ объяснено опытами Матеуччи, которые показали, что оба электричества исчезаютъ одинаково, когда они слабы, но при очень силь- номъ заряженіи тѣла, отрицательное электричество теряется быстрѣе поло- жительнаго. Уже это одно доказываетъ, что если законъ Кулона прила- гается къ одному роду электричества, то онъ не можетъ быть справедли- вымъ для другаго рода. Желая по возможности упростить явленія, Матеуччи*) производилъ опытъ въ закрытыхъ вѣсахъ, въ срединѣ газа, доведеннаго до абсолютной су- хости, помощію безводной фосфорной кислоты. Онъ замѣтилъ, что при этомъ условіи потеря сдѣлалась очень медленной, и въ различныхъ газахъ, взя- тыхъ при одинаковой температурѣ и подъ одинаковымъ давленіемъ, была со- вершенно одинакова. Кромѣ того, Матеуччи нашелъ, что потеря не измѣ- няется, возьмемъ ли мы шарики стекляные, смоляные или металлическіе, и что, слѣдовательно, потеря электричества не зависитъ отъ проводимости тѣлъ-, это обстоятельство было указано еще Кулономъ., / Измѣняя температуру и степень влажности воздуха въ вѣсахъ, Мате- уччи нашелъ, что потеря дѣлается быстрѣе какъ съ увеличеніемъ темпе- ратуры, такъ и съ увеличеніемъ влажности. Но результаты получались столь запутанными, что вліяніе температуры и влажности не можетъ быть выражено какимъ-нибудь закономъ. Затѣмъ было приступлено къ изслѣдованію частнаго случая, потери электричества въ совершенно сухомъ воздухѣ, при неизмѣняемой темпе- ратурѣ. При этомъ былъ употребленъ способъ Кулона, т. ё. оттолкнутый, вслѣдствіе наэлектризованія, подвижной шарикъ приблизили на опредѣленное угловое разстояніе къ неподвижному, причемъ проволока получила опре- дѣленное скручиваніе; потомъ скручиваніе уменьшили до 10“ и ожидали пока стрѣлка возвратится въ первоначальное положеніе. Въ слѣдующей •таблицѣ собраны результаты подобныхъ опытовъ, которые производились для 36“, 26° и 18° отклоненія. Первые столбцы каждаго ряда показываютъ скручиваніе проволоки, вторые то время, черезъ которые стрѣлка возвра- тилась въ первоначальное положеніе, наконецъ третьи заключаютъ въ себѣ, величины, найденныя для коэфиціента р. *) Майеиссі. Аипаіез йе СЬетіе еі <3е Иіуеідие. ІИ вегіе. Т. XXXVIII.
38 СОРОКЪ СЕДЬМАЯ УДАЛЕНІЕ = 36°. УДАЛЕНІЕ = 26°. УДАЛЕНІЕ = 18°. СКРУЧИ- ВАНІЕ. ВРЕМЯ. р- СКРУЧИ- ВАНІЕ. ВРЕМЯ. Р- СКРУЧИ- ВАНІЕ. ВРЁМЯ. р- 0 0 М. С. 0 0 м. с. 0 0 м. с. 150+36 0, 0 » 200 4-26 0, 0 » 200+18 0, 0 » 140+36 10,30 0,00526 190+26 5,55 0,00815 1904-18 4,30 4,35 0,01089 130+36 11, 0,00531 1804-26 5, 5 0,00938 1804-18 0,01132 120+36 10,15 0,00612 1704-26 5,37 0,00926 170+18 4,40 0,01177 110-1-36 10,55 0,00628 1604-26 5,36 0,00977 160+18 4,10 0,01332 100+36 11,50 - 0,00616 1504-26 6, 4 0,00915 150+18 4,45 0,01299 1404-26 6,31 • 0,00927 140+18 4,10 0,01496 130+26 6,25 0,00994 1304-18 4,10 • 0,01594 120+26 6,28 0,01054 120+18 4,20 0,01665 110+26 6,32 0,01122 1104-18 4,35 0,01729 1004-26 6,34 0,01204 100+18 4,35 0,01869 . 50+18 30,10 0,01882 40+18 9, 5 0,01667 Изъ этой таблицы видно, что время, въ которое терялось одина- ковое скручиваніе 10°, было почти равно въ каждомъ изъ опытовъ, а слѣдовательно, шарики въ равное время теряютъ равныя коли- чества электричества, какова бы ни была степень ихъ наэлектризованія; это не сходится съ закономъ Кулона, а слѣдовательно, при вычисленіи коэфиціента р, т. е. отношенія потери скручиванія въ продолженіе 1 ми- нуты, къ среднему скручиванію, окажется, что коэфиціентъ этотъ уве- личивается съ увеличеніемъ степени заряженія, что и показываетъ третій столбецъ таблицы, въ которомъ эти величины вообще больше. Изъ этого однако же не слѣдуетъ, что законъ Кулона совершенно не- справедливъ, и что его должно замѣнить послѣднимъ; но это только по- казываетъ, что оба они представляютъ эмпирически и приблизительно не- прерывный ' ходъ потери электричества при различныхъ обстоятельствахъ, въ предѣлахъ возможнаго заряженія. Что же касается до общаго закона, который бы заключалъ въ себѣ всѣ случаи, то онъ неизвѣстенъ. Разсма- тривая внимательно послѣдній широкій столбецъ предъидущей таблицы, который полнѣе остальныхъ, мы найдемъ въ немъ подтвержденіе только что сказаннаго. Дѣйствительно, мы замѣчаемъ, что для послѣднихъ пяти опы- товъ, когда скручиваніе уменьшается отъ 138° до 58°, коэфиціентъ р сначала возрастаетъ, а потомъ уменьшается, и что если мы возьмемъ из- мѣненія скручиванія только отъ 138° до 58°, то мы получимъ для р ве- личины очень близкія между собою. Слѣдовательно, между этими предѣ- лами, законъ Кулона можетъ быть приложенъ, но для заряженій болѣе сильныхъ онъ несправедливъ.
ЛЕКЦІЯ. 39 Матеуччи производилъ также опыты надъ потерею электричества въ воздухѣ, заключавшемъ въ себѣ различное, но всегда извѣстное, коли- чество водяныхъ паровъ; онъ нашелъ, что въ этихъ случаяхъ законъ Ку- лона прилагается для среднихъ заряженій, но какъ только заряженія пе- реходятъ извѣстные предѣлы, онъ становится неточнымъ. Изъ всего этого слѣдуетъ, что законъ Кулона удовлетворяетъ явленіямъ при тѣхъ только условіяхъ, при которыхъ самъ Кулонъ дѣлалъ свои опыты, а потому онъ можетъ быть примѣненъ только въ этихъ исключительныхъ случаяхъ; во- обще же ко всѣмъ изучаемымъ нами явленіемъ его приложить нельзя. Кулонъ упустилъ еще одно весьма важное обстоятельство. Онъ пола- галъ, что сосѣдство двухъ шаровъ не имѣетъ никакого вліянія на потерю электричества каждаго изъ нихъ, а вслѣдствіе этого заключилъ, что най- денный имъ законъ выражаетъ вообще потерю электричества изолирован- нымъ тѣломъ во всѣхъ возможныхъ .случаяхъ; но опыты Матеуччи пока- зали, что потеря зависитъ отъ разстоянія между шариками. Три ряда опытовъ, которые мы выше описали, были произведены въ однѣхъ и тѣхъ же вѣсахъ, съ одними и тѣми же шариками, но при различныхъ разстоя- ніяхъ между ними. Эта разница въ разстояніяхъ значительно измѣнила результаты; такъ при углѣ скручиванія 10° получились слѣдующія величины; Угловое разстояніе Воемя между шариками. * 36" 10 м- 3 сек- 26 6 30 18' 4 30 Отсюда видно, что потеря зависитъ отъ разстоянія между шариками, т. е. отъ ихъ взаимнаго вліянія другъ на друга, и изъ того, что найдено въ вѣсахъ для шариковъ, находившихся въ этихъ исключительныхъ обстоя- тельствахъ, еще ничего нельзя заключить о проводникѣ, помѣщенномъ въ какихъ-нибудь другихъ условіяхъ. Вліяніе давленія. — При уменьшеніи давленія газа, внутри кото- раго находятся наэлектризованные проводники, происходятъ другаго рода особенности, къ изученію которыхъ мы теперь приступимъ. Если проводники заряжены сильнымъ электричествомъ, то они не сохраняютъ всего получен- наго ими электричества, и въ первый моментъ времени теряютъ очень большое количество электричества, которое въ разрѣженномъ газѣ быстро исчезаетъ, но, достигнувъ опредѣленнаго предѣла наэлектризованія, потеря дѣлается очень медленною и тѣмъ медленнѣе, чѣмъ слабѣе давленіе газа. Матеуччи доказалъ это слѣдующимъ образомъ:
40 СОРОКЪ СЕДЬМАЯ Онъ вынулъ изъ крутительныхъ вѣсовъ неподвижный шарикъ вмѣстѣ съ его поддержкой и, уединивъ его, помѣстилъ подъ колоколъ пневмати- ческой машины. Воздухъ былъ разряженъ до опредѣленнаго давленія; послѣ чего шарикъ былъ наэлектризованъ посредствомъ проводника, пропущен- наго черезъ колоколъ, причемъ наблюдалось, чтобы заряженіе было всегда одинаково. Тотчасъ послѣ этого подъ колоколъ впускали воздухъ, шарикъ помѣщали въ вѣсы, въ которыхъ отталкиваніемъ опредѣляли степень на- электризованія шарика въ разрѣженномъ воздухѣ. Изъ этихъ опытовъ нашли, что заряженіе электричествомъ тѣмъ слабѣе, чѣмъ совершеннѣе пустота, такъ что степень заряженія прямо пропорціональна давленію воздуха, во время заряженія. Ниже мы увидимъ, что при сильномъ заряженіи, электричество дѣйствительно уходитъ черезъ разряженный воздухъ и даетъ любопытныя явленія. Положимъ пока, что мы уже доказали быструю потерю электри- чества, и проводникъ разрядился до опредѣленнаго предѣла; посмотримъ, какъ теряется въ разряженномъ воздухѣ оставшееся электричество. Для этого Матеуччи устроилъ крутительные вѣсы подъ колоколомъ, изъ-подъ котораго можно было разрѣжать воздухъ и электризовать шарики помощію подвижнаго проводника. Когда воздухъ былъ разрѣженъ, шарики наэлек- тризованы и достигли предѣльнаго заряженія, то, наблюдая послѣдова- тельныя уменьшенія разстоянія между шариками, замѣтили, что потеря тѣмъ медленнее, чѣмъ больше разрѣженъ воздухъ. Приведемъ примѣръ изъ одного опыта. Воздухъ имѣлъ давленіе 757 миллиметровъ; шарики были наэлектризованы до того, что скручиванія въ началѣ опыта было 38°. Послѣ 4-хъ часовъ и 5 минутъ, шарики прикоснулись. Затѣмъ, умень- шили давленіе до 400 миллим. и опять наэлектризовали до начальнаго удаленія на 38°, и послѣ 14 часовъ, разстояніе между шариками было еще 13°. При еще большемъ уменьшеніи давленія, шарики оставались на разстояніи еще продолжительнѣе, откуда слѣдовало бы заключить, что въ со- вершенной пустотѣ потеря электричества будетъ нуль. Но въ этомъ слу- чаѣ й предѣльное заряженіе будетъ также нуль или по крайней мѣрѣ весьма слабо. Потеря черезъ подставки. — Когда употребляемыя подставки не изолируютъ тѣло совершенно, то черезъ нихъ непремѣнно будетъ потери электричества, и можно заняться также нахожденіемъ закона потери, черезъ несовершенный изоляторъ. Вопросъ этотъ однако вообще еще не разраг ботанъ, по причинѣ его сложности; Кулонъ только доказалъ, что подставка, совершенно не изолирующая сильно наэлектризованное тѣло, можетъ изо-
ЛЕКЦІЯ. 41 лировать тѣло слабо наэлектризованное; онъ старался также обыскать от- ношеніе, существующее между длинами подставокъ и степенью заряже- нія, которое они въ состояніи изолировать. Для этого онъ оставилъ въ своихъ вѣсахъ шеллаковую стрѣлку, поддерживающую подвижной шарикъ, который ею вполнѣ изолированъ; но шеллаковую поддержку неподвижнаго шарика онъ замѣнилъ толковой нитью въ 15 дюймовъ длины. Зарядивъ однимъ и тѣмъ же электричествомъ оба шарика и поддерживая между ними одно и то же разстояніе, Кулонъ опредѣлилъ отношеніе, потери скру- чиванія въ продолженіе 1 минуты, къ среднему скручиванію. При этомъ оказалось, что отношеніе это гораздо больше такого же отношенія, найден- наго въ тотъ же день, когда неподвижный шарикъ былъ совершенно изо- лированъ; это доказываетъ, что часть электричества теряется черезъ шел- ковину. При продолженіи опыта отношеніе это постепенно уменьшается и наконецъ дѣлается равнымъ тому, которое получилось при совершен- номъ изолированіи обоихъ шариковъ; а изъ того слѣдуетъ, что шелковинка, черезъ которую теряется сильное электричество, можетъ удержать слабое. Результаты опытовъ Кулона помѣщены въ слѣдующей таблицѣ: ВРЕМЯ. УМЕНЬШЕНІЕ СКРУЧИВАНІЯ. СРЕДНЕЕ СКРУЧИ- ВАНІЕ. ОТНОШЕНІЕ. ч. м. с. 10, 0, 0 10, 2,30 30 165 0,0714 10, 8, 0 40 130 0,0556 іи я я . . . . 10 13 0 20 10*29'30 40 70 0,0345 і 10,50,30 20 40 0,0238 11, 7, 0 10 25 0,0244 7,34, 0 7,36,40 . 20 170 0,0435 7,41,30 20 150 0,0345 7,48,20 20 130 0,0228 29 мая . . . . 7,55,45 20 110 0,0232 8,27,30 20 90 . 0,0189 8,25, 0 20 70 0,0164 8,42,50 15 ' 52 0,0173 9, 5, 0 14 38 0,0177 Отсюда видно, что шелковинка въ 15 д. была не совершеннымъ изо- латоромъ при сильныхъ заряженіяхъ и сдѣлалась совершеннымъ изолято- ромъ, когда скручиваніе дошло до 40°, 28-го мая, и до 70° на слѣдую- щій день; такъ какъ во второмъ рядѣ опытовъ воздухъ былъ худшимъ проводникомъ, нежели въ первомъ, то, слѣдовательно, та же тѣмъ лучшій изоляторъ электричества, чѣмъ суше воздухъ, а шелковинка это происюѵ
42 СОРОКЪ СЕДЬМАЯ дитъ отъ влажности, сгущающейся на поверхности изолирующихъ под- держекъ. Если принять законъ Кулона, то можно доказать, что совер- шенное изолированіе начинается тогда, когда длины изолирующихъ под- держекъ, пропорціональны квадратамъ заряженій тѣлъ. Въ началѣ опыта оба шарика, которые должны быть совершенно равны,, прикасаясь получаютъ электрическое заряженіе, равное Ео, и найденное при этомъ скручиваніе Ао, поэтому а0=ке%............................(1)г гдѣ К постоянное число, величина котораго зависитъ отъ единицы, взя- той для измѣренія заряженій; принявъ самую величину К за единицу, имѣемъ АО=Е’О...........................(2) По прошествіи времени і, подвижной шарикъ, совершенно изолиро- ванный, сохраняетъ заряженіе Е, которое можно вычислить по закону Кулона, по Формулѣ Е = Еое 2............................(3); но въ это же время, неподвижной шарикъ, будучи не совершенно уеди- неннымъ, имѣетъ заряженіе только Е' меньше Е; скручиваніе же А, кото- рое при этомъ наблюдается, всегда пропорціонально Е и Е', поэтому А = ЕЕ'; виѣсто Е беремъ равное ему изъ (2) имѣемъ А — Ео Е' е 2 ’ а вмѣсто Ео беремъ, его величину изъ (1), находимъ для Е': А У. Слѣдовательно, мы можемъ вычислить оставшееся въ неподвижномъ шарикѣ заряженіе по прошествіи времени і, когда изолированіе становится совер- шеннымъ; это и сдѣлалъ Кулонъ, сначала для шелковинки длиною въ 15 дюймовъ; затѣмъ онъ повторилъ тотъ же опытъ, подвѣсивъ неподвижной шарикъ на шелковиникѣ вчетверо длиннѣйшей, т. е. въ 60 дюймовъ, и опредѣлилъ время і' и скручиваніе А', при которыхъ изолированіе сдѣ- лалось совершеннымъ; во второмъ случаѣ онъ нашедъ А' А” Е" =Т7= е * И А,'
ЛЕКЦІЯ. 45 и замѣтилъ, что Е/; равнялся удвоенному Е; слѣдовательно, количество электричествъ, которыя могутъ быть изолированы однородными шелко- винками, прямо пропорціональны корнямъ квадратнымъ изъ ихъ длинъ. Кулонъ сравнивалъ также изолирующія способности различныхъ ве- ществъ. Сравнивая между собою количество электричества, которыя уеди- няетъ шеллаковая нитка и одинаковой съ ней длины и толщины шелко- вина, онъ нашелъ, что шолкъ проводитъ электричество въ десять разъ- лучше шеллака.
СОРОКЪ ОСЬМАЯ ЛЕКЦІЯ. О распредѣленіи электричества. Опытное, изслѣдованіе распредѣленія электричества на поверхности тѣлъ. — Свойство остріевъ. Приступимъ теперь къ изученію распредѣленія электричества въ тѣ- лахъ, т. е. разсмотримъ, проникаетъ ли оно во всю массу тѣла или рас- предѣляется только по поверхности его, а также имѣетъ ли вліяніе на это распредѣленіе видъ, природа проводника и близость другаго проводника. Распредѣленіе свободнаго электричества по поверхности тѣлъ. — Помѣстимъ въ крутительныхъ вѣсахъ, какъ это сдѣлалъ Ку- лонъ *), вмѣсто неподвижнаго шарика, наэлектризованный шаръ А и из- мѣримъ величину производимаго имъ отталкиванія. Затѣмъ вынемъ шаръ А изъ вѣсовъ и прикоснемся къ нему совершенно подобнымъ, но не на- электризованнымъ шарикомъ В, тогда половина электричества шара А перейдетъ на В, а потому, помѣстивъ шаръ А снова въ крутительные вѣсы, мы получимъ отталкиваніе вдвое слабѣе. Потомъ будемъ произво- дить подобные же опыты, прикасаясь къ шару А послѣдовательно дру- гими шарами В', В", В"'.;. приготовленными изъ различныхъ проводи- мыхъ веществъ; нѣкоторые изъ этихъ шаровъ пусть будутъ массивные, другіе полые, т. е. состоящіе только изъ очень тонкой оболочки, но по- верхности всѣхъ этихъ шаровъ совершенно равны А, тогда мы получимъ совершенно тѣ же результаты, какъ и при первомъ опытѣ. Если же по- верхность шара В не будетъ равна А, то величина отталкивательной силы его будетъ другая. Отсюда мы заключаемъ, что распредѣленіе элек- тричества не зависитъ ни отъ природы, ни отъ массы проводника, но только отъ поверхности его, а изъ этого естественно предположить, что *) СоиІотЬ. Мётоігез бе ГАсайетіе бе Рагіз. 1786, 1787, 1788.
СОРОКЪ ОСЬМАЯ ЛЕКЦІЯ. 45- электричество не проникаетъ во внутрь, но собирается только на поверх- ности. Этотъ выводъ легко подтвердитъ непосредственными опытами. Возьмемъ уединенный металлическій шаръ А (рис. 7) съ двумя плотно прилегающими, къ нему полушарными оболочками В и С, снабженныя стекляными ручками. Наэлектризуемъ шаръ съ надѣтыми оболочками, и за- тѣмъ обѣ оболочки снимемъ одно- временно. При поднесеніи обо- лочекъ къ электрическому маят- нику обнаруживается, что обѣ они наэлектризованны, тогда какъ шаръ А находится въ естествен- номъ состояніи. То же самое доказывается на другомъ, болѣе простомъ, при- борѣ. Уединенный мѣдный шаръ (рис. 8) внутри пустой, имѣетъ на по- верхности своей отверстіе В. Шаръ этотъ на- электризовываютъ и прикасаются ко внутреннимъ стѣнкамъ его небольшимъ уединеннымъ проб- нымъ кружкомъ С. По вынутіи кружка не ока- зывается на немъ никакихъ слѣдовъ электриче- ства; но если кружкомъ слегка прикоснуться къ внѣшней поверхности шара или къ бокамъ от- верстія, то онъ тотчасъ же наэлектризовывается. Въ послѣднее время Фаредэ *) повторилъ тотъ же опытъ помощію слѣдующаго прибора. На уединяющей подставкѣ укрѣплено ме- таллическое кольцо (рис. 9), къ которому при- крѣпленъ коническій полотняный мѣшечекъ. По- средствомъ толковой нити, идущей по оси ко- нуса, мѣшечекъ можно вывернуть. Наэлектри- зовавъ приборъ, прикасаются къ нему пробнымъ кружкомъ, причемъ оказывается, что внѣшняя Рпс. -8. 11"?, РодапйогіГз Аппа- *) Рага'іау. Ехрегітеігн ггвжсв а іп еіег’гісйу, аГ. 1170 Іеп. В<1. ХЬѴІ.
-46 СОРОКЪ ОСЬМАЯ поверхность его наэлектризована, а внутренняя нѣтъ. Затѣмъ мѣшокъ выворачиваютъ за нитку и снова Рис. 9. испытываютъ, тогда оказывается, что электричество перешло на новую на- ружную поверхность, а во внутрен- ней. поверхности исчезло. . Вотъ еще старый, но интересный опытъ. На толстую стекляную труб- ку наклеиваютъ конецъ длинной поло- сы, вырѣзанной изъ листоваго олова (рис. 10); къ другому концу этой ленты прикрѣпляютъ двѣ небольшія шелковинки съ бузинными шариками на концахъ. Ленту наэлектризовыва- ютъ, вслѣдствіе чего шарики расхо- дятся; затѣмъ вращая трубку, навиваютъ на нея ленту, тогда электричество, находившееся прежде на обѣихъ по- верхностяхъ ленты, постепенно переходитъ съ тѣхъ ча- стей, которыя при наматываніи расположились внизу и ско- пляется на тѣхъ оборотахъ, которыя не покрылись дру- гими, вслѣдствіе этого степень заряженья этихъ частей ленты увеличивается и шарики расходятся сильнѣе. При развертываніи ленты шарики снова сближаются. Электрическая плотность. — Напряженіе. — Всѣ приведенныя нами опыты показываютъ, что электри- чество распредѣляется только по поверхности уединенныхъ проводниковъ; поэтому, если два тѣла, имѣющія одинако- вую поверхность, имѣютъ на себѣ различныя количества электричества, то каждая единица поверхности одного тѣла будетъ содержать въ себѣ во столько разъ больше элек- тричества противъ каждой единицы поверхности другаго -тѣла, во сколько разъ количество электричества перваго тѣла больше ко- личества электричества втораго. Если же, наоборотъ, два тѣла не одинако- выхъ поверхностей имѣютъ одинаковыя количества электричества, то каж- дая единица поверхности большаго тѣла имѣетъ во столько разъ меньше электричества противъ каждой единицы поверхности меньшаго тѣла, Во сколько разъ его поверхность больше поверхности малаго тѣла. Чтобы вы- разить это различіе короче, количество электричества- на единицѣ поверх- ности назвали электрической плотностію. Слѣдовательно, если тѣло,
ЛЕКЦІЯ. 47 имѣющее поверхность з, содержитъ въ себѣ количество <3 электричества, то при равномѣрномъ распредѣленіи электричества, электрическая плот- ность на этомъ тѣлѣ будетъ Электричество, скопившееся на поверхности тѣла, образуетъ тонкій слой, состоящій изъ частицъ взаимно отталкивающихся; вслѣдствіе этого оттал- киванія, частицы, съ одной стороны, стремятся проникнуть во внутренность проводника, а съ другой — удалиться въ воздухъ и производятъ на воз- духъ давленіе, подобно тому, какъ газъ, заключенный въ сосудъ, произво- дитъ давленіе на удерживающія его стѣнки. Это усиліе, производимое элек- тричествомъ, называется напряженіемъ электричества. Оно пропорціонально числу скопившихся частицъ, т. е. электрической плотности и отталкива- тельной силѣ, которую производитъ все электричество на отдѣльную ча- стицу; вычисленія показываютъ, что отталкивательная сила сама пропор- ціональна плотности электричества; откуда слѣдуетъ, что напряженіе элек- тричества въ какой-нибудь точкѣ, 'пропорціонально квадрату плотно- сти электрическаго слоя. Законъ распредѣленія элёктричества. — Если проводникъ элек- тричества будетъ шаръ, то очевидно, что электричество, вслѣдствіе одного только симметричнаго вида шара, распредѣляется равномѣрнымъ слоемъ на всѣхъ точкахъ поверхности его. Но если проводникъ имѣетъ какую-ни- будь другую Форму, то, можетъ быть, что электричество на однѣхъ ча- стяхъ будетъ находиться въ бблыпемъ количествѣ, нежели на другихъ; для узнанія этого мы должны обратиться къ опыту. Кулонъ *) придумалъ способъ, посредствомъ котораго мы можемъ не только доказать неравно- мѣрность распредѣленія электричества въ различныхъ точкахъ поверхности одного и того же тѣла, но и отыскать отношеніе этого распредѣленія. Мы изложимъ здѣсь способъ Кулона. На концѣ тонкой и длинной палочки изъ шеллака укрѣпляютъ кру- жокъ изъ мишуры, который Кулонъ назвалъ пробнымъ кружкомъ; кру- жокъ этотъ прикладываютъ къ тѣмъ точкамъ проводника, степень заряже- нія' которыхъ хотятъ изслѣдовать. Если этотъ кружокъ очень малъ и если поверхность, къ которой прикасаются,’.-;не очень искривлена, то можно предположить, что испытуемая поверхность совершенно закрывается по- верхностію кружка, и, слѣдовательно, все электричество съ закрытой круж- комъ поверхности проводника, перейдетъ на верхнюю поверхность, т. е. і) СоиІотЬ. Мётоігѳв йе ГАсайетіе. Рагіз, 1787.
48 СОРОКЪ ОСЬМАЯ на кружокъ. Снимая пробный кружокъ, мы вмѣстѣ съ нимъ возьмемъ весь- электрическій слой, находившійся до опыта на тѣхъ частяхъ, къ которымъ мы прикасались. , Если затѣмъ этотъ кружокъ помѣстить въ крутительные вѣсы на мѣсто неподвижнаго шарика, противъ стрѣлки, шарикъ которой былъ предвари- тельно наэлектризованъ опредѣленнымъ количествомъ того же рода элек- тричества, то мы можемъ измѣрить отталкиваніе А на разстояніи а по скручиванію нити, оно и будетъ пропорціонально количеству снятаго элек- тричества, т. е. пропорціонально электрическому напряженію этой части тѣла. Потомъ повторяютъ тотъ же опытъ, прикасаясь къ другой части проводника, измѣряютъ величину втораго скручиванія А' на томъ же раз- стояніи а; тогда отношеніе А къ А' покажетъ отношеніе между электри- ческимъ напряженіемъ тѣхъ точекъ, къ которымъ мы прикасались. Чтобы не было сомнѣнія относительно точности этого положенія, Ку- лонъ произвелъ опытъ, посредствомъ котораго прямо доказалъ, что вели- чины скручиванія дѣйствительно пропорціональны степени наэлектризованія тѣхъ частей, къ которымъ прикасались. Для, этого онъ взялъ наэлектризо- ванный шаръ и, прикоснувшись къ нему въ одномъ мѣстѣ пробнымъ круж- комъ, помѣстилъ этотъ кружокъ въ вѣсы противъ наэлектризованнаго по- движнаго шарика и затѣмъ измѣрилъ скручиваніе А, при удаленіи шари- ковъ на 20°. Вслѣдъ затѣмъ, онъ прикоснулся къ наэлектризованному шару другимъ совершенно равнымъ, уединеннымъ, но не наэлектризованнымъ шаромъ; по раздѣленіи ихъ, въ каждомъ шарѣ осталась только половина электрическаго напряженія. Производя снова опытъ посредствомъ пробнаго кружка, Кулонъ нашелъ, что притомъ же удаленіи шариковъ на 20°, скручиваніе равнялось половинѣ А. Убѣдившись въ точности этого закона, надо еще умѣть вводить поправки, происходящія отъ потери электричества проводниками. Положимъ, что мы хотимъ сравнить электрическое напряженіе какихъ-нибудь двухъ точекъ а и Ь, мы должны прикоснуться къ а и измѣрить величину скручиванія А; все это мы успѣемъ сдѣлать въ продолженіи 3-хъ минутъ. Потомъ надо тотъ же опытъ' произвесть съ точкою Ъ, измѣрить скручиваніе В и употребить на это еще 3 минуты; но такъ какъ опыты съ а и Ъ были произведены не одновременно, то количество электричества на Ъ успѣетъ уменьшиться и отношеніе А къ В будетъ больше того, которое получи- лось бы, если бы опытъ съ обѣими точками былъ произведенъ въ одно время. Чтобы уничтожить погрѣшность, Кулонъ послѣ опыта съ Ъ возвра- щается къ а, черезъ тѣ же три минуты, и получаетъ новое скручиваніе А'
ЛЕКЦІЯ. 49 и полагаетъ, что среднее между А и А' составляетъ то скручиваніе, ка- кое нашли бы для а, если бы мы прикоснулись къ этой точкѣ въ одно время съ Ъ. Взявъ эту предосторожность, мы можемъ считать способъ Кулона очень точнымъ, а потому и обратимся къ тѣмъ результатамъ, ко- торые онъ получилъ въ различныхъ случаяхъ. Распредѣленіе электричества въ продолговатой полоскѣ. — Кулонъ изслѣдовалъ распредѣленіе электричества на стальной полоскѣ дли- ною въ 11 дюймовъ, шириною въ 1 дюймъ и толщиною въ */2 линіи; пробный кружокъ онъ въ этомъ случаѣ замѣнилъ прямоугольной пластин- кой длиною въ 3 линіи и шириною въ 1 дюймъ, такъ чтобы ее можно было прикладывать разомъ по всей ширинѣ испытуемой полоски, въ какомъ угодно разстояніи отъ ея концовъ. Опыты производились сначала надъ среднею частію полоски, потомъ надъ частями находящимися на 1 дюймъ отъ концовъ, затѣмъ надъ самыми концами и наконецъ, пробная пластинка была приложена къ полоскѣ такъ, что составила продолженіе ея. Резуль- таты этихъ опытовъ помѣщены въ слѣдующей таблицѣ. ПОЛУЧЕННОЕ СКРУЧПВАПІЕ. СРЕДНЕЕ СКРУЧИВАНІЕ. ОТНОШЕНІЕ. ВЪ СРЕДИНЪ. НА КОНЦАХЪ. Среднпа 370 я я я 1 дюймъ отъ конца. . 440 360 440,0 1,22 Средина 350 350 417,5 1,20 1 дюймъ отъ конца. . 395 335 395,0 1,18 ' Средппа 320 я я я Среднее 1,20 Конецъ 400 Среднпа 195 195 *395,0 2,02 Конецъ 390 190 390,0 ' 2,05 Средина 185 185 370,0 2,00 Конецъ 350 я я » Среднее 2,02 Средина 305 За концомъ .... 1175 295 1175,0 3,98 Средина 285 285 1156,0 4,05 За концомъ .... 1137 Я" я я Среднее 4,01 Изъ таблицы видно, что напряженіе электричества почти постоянное и можетъ быть принято за единицу, начиная отъ середины полоски и до 1 дюйма отъ конца, но затѣмъ оно увеличивается и наконцѣ дѣлается 2,02. Что касается до третьяго ряда опытовъ, когда пробная Пластинка Физика. ПІ. 4
50 СОРОКЪ ОСЬМАЯ прикладывалась по продолженію полоски, то должно замѣтить, что въ этомъ случаѣ пробная пластинка получила на обѣихъ сторонахъ напряженіе элек- тричества, равное напряженію самой полоскѣ, тогда какъ будучи прило- жена плашмя къ поверхности, она пріобрѣтала электричество только на одной сторонѣ, поэтому результаты послѣдняго ряда надо раздѣлить на 2. Итакъ, напряженіе на концѣ полоски равно 2, т. е. двойному напряже- нію на серединѣ. Кулонъ, кромѣ того, замѣтилъ, что съ увеличиваніемъ длины полоски, напряженіе электричества все-таки остается постояннымъ до 1 дюйма отъ конца, а на концѣ оно равно 2. Слѣдовательно, если проведемъ ординаты и отложимъ на нихъ длины пропорціональныя элек- трическимъ напряженіямъ, то, соединивъ концы этихъ ординатъ кривою, мы найдемъ, что кривая эта совпадетъ съ прямою горизонтальною, почти на всемъ протяженіи полоски, и только у концовъ она обращается въ на- клонную, причемъ длина поднятой части кривой остается всегда одна и та же, какова бы ни была длина полоски. Распредѣленіе электричества на кругахъ,' цилиндрахъ и остріяхъ. —Подобное увеличеніе электрическаго напряженія на концахъ продолговатой полоски, замѣчается также на краяхъ пластинокъ всѣхъ видовъ;-такъ, въ опытахъ Кулона *), металлическій кружокъ, діаметромъ въ 10 дюймовъ, далъ слѣдующіе результаты: Разстояніе отъ краевъ въ дюймахъ. 5,0 (центръ) 4,0 3,0 2,0 . 0,5 0,0 Напряженіе электричества. 1,000 1,001 1,005 1,170 2,070 2,900 Подобныя же явленія наблюдаются въ удлиненныхъ призмахъ и ци- линдрахъ. Такъ напр., Кулонъ произвелъ опыты съ цилиндромъ, основа- ніе котораго имѣло 2 дюйма въ діаметрѣ, а высота цилиндра 30 дюймовъ; цилиндръ этотъ оканчивался полушаріями. Онъ нашелъ слѣдующія ци®ры, выражающія напряженіе электричества на серединѣ и концахъ его: *) СоиІошЪ. Мётоігея йе ГАсайешіе. Рагіэ, 1788. Віоі. Тгаій йе РЬузіцае, і. II. Віеяа. ВеіЬипвяеІесігісіаь Вй. I. ’
ЛЕКЦІЯ. 51 Въ срединъ....................... 1,00 въ 2-хъ дюймахъ отъ концовъ. . . . 1,25 въ 1-мъ дюймъ отъ концовъ .... 1,80 . на концахъ............................ 2,30 Риссъ *) произвелъ розысканія надъ напряженіемъ электричества въ кубѣ. Выразивъ черезъ 1 напряженіе электричества на средней точкѣ по- верхности куба, онъ нашелъ, что по діагонали поверхности къ углу, на- пряженіе электричества увеличивается отъ 1 до 2,97; на перпендикулярѣ, проведенномъ отъ средней точки къ ребру, отъ 1 до 2,03. На серединѣ ребра, напряженіе, опредѣленное пробнымъ кружкомъ, было 2,42, а на углѣ 4,22. Изъ всѣхъ полученныхъ результатовъ можно вывести слѣдующее об- щее заключеніе: на всѣхъ плоскихъ частяхъ проводниковъ напряженіе электричества слабо; на поверхностяхъ, имѣющихъ незначительные радіусы кривизны, или на ребрахъ брусьевъ оно увеличивается, и если провод- никъ оканчивается остріемъ, болѣе и болѣе утончающимся, то электриче- ское напряженіе, постепенно возрастая, на остріѣ дѣлается безконечно большимъ. Эта особенность тонкихъ остріевъ объясняетъ намъ рядъ очень важныхъ явленій, на которыя мы укажемъ ниже. Распредѣленіе электричества на прикасающихся шарахъ.— Кулонъ произвелъ рядъ весьма интересныхъ опытовъ надъ распредѣле- ніемъ электричества на каждой единицѣ поверхности тѣлъ, наэлектризо- ванныхъ прикосновеніемъ. Для этой цѣли можно употребить два способа: 1) берутъ нѣсколько уединенныхъ металлическихъ шаровъ и располагаютъ ихъ такъ, чтобы они прикасались между собою по линіи центровъ; по- томъ, наэлектризовавъ ихъ прикосновеніемъ, раздвигаютъ шары на значи- тельное разстояніе, чтобы они не могли больше имѣть вліянія -другъ на друга, и затѣмъ уже опредѣляютъ напряженіе электричества на единицѣ поверхности каждаго шара пробнымъ кружкомъ. 2) Одинъ изъ шаровъ помѣщаютъ на мѣсто неподвижнаго шарика крутительныхъ вѣсовъ, и, опредѣливъ количество помѣщающагося на немъ электричества, прика- саются къ нему другимъ шаромъ и снова опредѣляютъ количество остав- шагося въ немъ электричества; разность между первымъ и вторымъ, чи- сломъ покажетъ количество электричества, перешедшаго на второй шаръ, а раздѣливъ оставшееся число на число единицъ поверхности неподвиж- *) Кіезз. АЫіашІІ. <1ег Вѳгііпег Асабетіѳ. 1811. 4*
52 СОРОКЪ ОСЬМАЯ наго шара, узнаютъ среднее напряженіе электричества на каждой еди- ницѣ поверхности его; наконецъ, раздѣливъ количество электричества вто- раго шара на число единицъ его поверхности, находятъ среднее напря- женіе электричества на каждой единицѣ поверхности этого' шара. Такимъ образомъ, при шарахъ одинаковаго діаметра, расположенныхъ на одной прямой линіи, -которые были наэлектризованы прикосновеніемъ другъ къ другу и затѣмъ изслѣдованы въ крутительныхъ вѣсахъ, Кулонъ *) нашелъ слѣдующее среднее напряженіе электричества: При двухъ шарахъ напряженіе электричества на обоихъ шарахъ было совершенно равно. При трехъ шарахъ напряженіе крайнихъ шаровъ было одинаковое;, напряженіе же средняго шара составляло только 0,746 напряженія край- нихъ шаровъ. Въ рядѣ шести шаровъ было найдено слѣдующее напряженіе: Нумеръ шара 1 2 3 4 5 6 Напряженіе электричества 100 67 64 64 67 100. Слѣдовательно, напряженіе на обоихъ крайнихъ шарахъ одинаково, затѣмъ оно уменьшается къ серединѣ, сначала быстро, а потомъ медленно. При рядѣ въ двѣнадцать шаровъ получались слѣдующіе результаты. Нумеръ шара 1 2... 6 7 ... 11 12 Напряженіе электричества 100 67 59 59 67 100. При рядѣ въ 24 шара: Нумеръ шара 1 2........12, 13........23 24 Напряженіе электр. 100 61 57 57 61 100. Для двухъ шаровъ различныхъ діаметровъ, Кулонъ, послѣ наэлектри- зованія ихъ при взаимномъ прикосновеніи, нашелъ, что напряженіе элек- тричества на маломъ шарѣ всегда было больше большаго. Называя черезъ 1 напряженіе электричества большаго шара, напряженіе электричества ма- лаго шара было слѣдующее: Отношеніе діаметровъ Среднее напряженіе шаровъ. ’ на маломъ шарѣ. 1: 2 , . 1,08 . , , ' 1:4 " . 1,30 ' ' 1 8 1,65. ( При двухъ шарахъ, радіусы которыхъ относились между собою какъ 1:48,' Кулонъ нашелъ напряженіе электричества малаго шара равнымъ почти 2. ♦) СоиІошЪ, Мётоігез йе ГАсайешіе. Рагіз, 1787. ' • 1 1 '
ЛЕКЦІЯ. 53 Затѣмъ Кулонъ произвелъ опыты съ маленькими шарами, заставляя ихъ прикасаться къ большому шару такъ, чтобы центры всѣхъ шаровъ находились на одной прямой линіи и затѣмъ наэлектризовывалъ ихъ при- косновеніемъ. Когда два шара прикасались къ третьему, имѣвшему діаметръ вчетверо больше ихъ, то получилось слѣдующее напряженіе электричества: Па крайнемъ На среднемъ Па большомъ, маленькомъ шарѣ, маленькомъ шарѣ. 100 23 . 48 При 24 шарахъ, прикасавшихся къ большому, напряженіе было: Нумеръ шара 24 23 ... 12 ... 2 1 большой шаръ. Напряженіе электричества - 100 67 59 48 27 46. Математическая теорія. — Разобравъ нѣкоторые изъ опытовъ Ку- лона, мы не можемъ болѣе сомнѣваться въ томъ, что электричество рас- предѣляется на поверхности проводниковъ неравномѣрно. Доказавъ это на опытѣ, мы должны это же вывести теоретически, и вмѣстѣ съ тѣмъ вы- числить напряженіе электричества на каждомъ элементѣ поверхности про- водника, имѣющаго опредѣленную геометрическую Фигуру. Это и состав- ляетъ предметъ математической теоріи электричества, предложенной Пуас- сономъ *). По причинѣ большой сложности вычисленій, мы не помѣщаемъ здѣсь этой теоріи, но укажемъ только на тѣ начала, на которыхъ осно- вывается эта теорія и изложимъ главные результаты ея.. Первые опыты. Кулона доказываютъ, что электрическія притяженія и отталкиванія прямо пропорціональны количествамъ содержащагося въ нихъ электричества и обратно пропорціональны квадратамъ разстояній. Пуассонъ' принялъ этотъ законъ въ основаніе своей теоріи. Кромѣ того, Пуассонъ замѣчаетъ, что если въ наэлектризованномъ проводникѣ свободное элек- тричество находится въ равновѣсіи, то непремѣнно дѣйствіе всего этого электричества на внутреннюю частицу равно нулю, потому что въ про- тивномъ случаѣ на каждое изъ неразложенныхъ электричествъ этой ча- стицы дѣйствовало бы притяженіе и отталкиваніе и заставило бы ихъ раз- дѣлиться, а потому и равновѣсіе не могло бы существовать. Приложимъ это разсужденіе къ частному случаю, именно къ шару. Вообразимъ себѣ во внутренности шара однородные шаровидные кон- центрическіе слои одноименнаго электричества. Вслѣдствіе законовъ при- *) Роівзоп. Мёшоігез бе І'Асабешіе. Рагів, 1811.
54 СОРОКЪ ОСЬМАЯ тяженія въ шарѣ, они не будутъ имѣть никакого дѣйствія на электриче- скія частицы, находящіяся подъ ними, а будутъ отталкивать только ча- стицы электричества, лежащія надъ ними; изъ зтого слѣдуетъ, что каж- дый слой будетъ оттолкнутъ отъ центра къ поверхности, слоями, лежа- щими глубже него, такъ что всѣ слои перейдутъ на поверхность, и внутри массы шарообразнаго проводника свободнаго электричества остаться не можетъ. Пуассонъ доказываетъ, что то же самое произойдетъ во всякомъ проводникѣ, какова бы ни была его Форма, и такимъ образомъ объясняетъ- тѣ явленія, которыя получаются на опытѣ. Понятно, что въ проводникѣ, имѣющемъ Форму шара, электрическій слой только тогда не будетъ дѣйствовать на внутреннюю частицу, когда, напряженіе электричества во всѣхъ точкахъ поверхности шара одно и то же. Если проводникъ имѣетъ Форму эллипсоида, то и здѣсь также притя- женіе или отталкиваніе на внутреннюю частицу, производимое тонкимъ слоемъ, заключающимся между двумя подобными и подобно расположен- ными эллипсоидальными поверхностями, должно быть равно нулю; поэтому, для равновѣсія электричества въ эллипсоидѣ необходимо, чтобы электри- чество заключалось между внѣшней оболочкой тѣла и подобной распо- ложенной поверхностію, вписанной во внутренней части проводника на очень маломъ разстояніи отъ перваго; откуда слѣдуетъ, что у концевъ осей напряженіе электричества должно быть пропорціонально ихъ дли- намъ. Это и подтверждается опытами Кулона. Изъ этого видно, что математическая теорія указываетъ намъ, какъ- электричество должно распредѣлиться на поверхности тѣла; она объясняетъ причину' одинаковаго распредѣленія электричества на всѣхъ точкахъ шара и вычисляетъ ѣъ эллипсоидѣ отношенія между электрическими напряженіями, на концахъ осей. Она точно также прилагается и къ болѣе сложнымъ случаямъ, потому что вычисленіе всегда можетъ опредѣлить, каково должно быть напряженіе электричества въ каждой точкѣ, чтобы общее дѣйствіе его на внутреннюю частицу равнялось нулю. Сравнимъ теорети- ческіе выводы Пуассона съ нѣкоторыми опытами Кулона, о которыхъ мы еще не говорили. Если два равные шара С и С' находятся въ прикосновеніи другъ съ другомъ, то, изучая помощью пробнаго кружка напряженіе электричества на различныхъ точкахъ каждаго изъ шаровъ, оказывается, что въ точкѣ В (рис. 11), напряженіе электричества равно нулю; отъ В до точки Е, находящейся на угловомъ разстояніи 20°, напряженіе электричества очень слабо; отъ точки Е къ точкѣ Сг, лежащей на 90° отъ В, напря-
ЛЕКЦІЯ. 55 женіе электричества быстро увеличивается, а отъ Сг до точки Э, противо- положной точкѣ прикосновенія, хотя и продолжаетъ увеличиваться, но не- значительно. Кулонъ изслѣдовалъ съ большою точностью этотъ слу- чай; затѣмъ онъ произвелъ опыты съ двумя неравными прикасаю- щимися шарами, которыхъ ра- діусы Н и В' относились между собою какъ 1 : 2, и опредѣ- лилъ сравнительное напряженіе электричества различныхъ точекъ маленькаго шара, начиная отъ точки прикосновенія до противоположнаго конца центральной линіи. Пуассонъ вычислилъ отношенія напряженій въ этихъ же точкахъ; и мы помѣщаемъ здѣсь сравнительную таблицу результатовъ опытовъ и вычисленій. Шары равные. Угловое разстояніе отъ точки прикосновенія. Напряженіе электричества: Наблюденія. Вычисленія. 20° 0,000 0,000 30° 0,208 0,170 60° 0,799 0,745 90° 1,000 1,000 180° 1,057 1,140 30° Шары неравные. Е=1, В'=2. 0,000 0,000 60° 0,588 0,556 90° 1,000 1,000 180° 1,333 1,353. При послѣднемъ опытѣ, когда шары были неравны, Кулонъ сравнилъ также электрическое состояніе двухъ шаровъ, прикладывая пробный кру- жокъ сначала къ одному шару, а потомъ къ другому, въ точкахъ, нахо- дящихся на разстояніи 90° отъ точки ихъ прикосновенія; приэтомъ онъ нашелъ, что напряженіе электричества на маленькомъ шарѣ -больше, не- жели на большомъ; отношеніе это получилось какъ 1,25 •; 1; по вычисле- ніямъ же, отношеніе это нашли равнымъ 1,24 : 1. Такъ близко сходятся между собою математическія вычисленія съ опытами.
56 СОРОКЪ ОСЬМАЯ ЛЕКЦІЯ. Мы выше показали, каково было среднее напряженіе электричества въ опытахъ Кулона, при наэлектризованіи, двухъ прикасающихся шаровъ раз- личныхъ діаметровъ. Пуассонъ приложилъ свои вычисленія также и къ этому случаю и получилъ числа, очень мало различающіяся отъ чиселъ, полученныхъ Кулономъ. Для сравненія, помѣщаемъ здѣсь еще разъ вы- воды изъ опытовъ Кулона и рядомъ съ ними выводы, найденные Пуассо- номъ; приэтомъ, если напряженіе электричества большаго шара выразимъ черезъ 1, то для малаго шара оно будетъ: Среднее напряженіе Отношеніе діаметровъ. на маленькомъ шарѣ: Опыты. Вычисленія. 1 : 2 1,08 . 1,16 1 : 4 1,30 1,32 1:8 1,65 1,44 Изъ этого видно, что и здѣсь получилось только незначительное разно- гласіе между опытами и вычисленіями. Точно также вычисленія, согласно съ опытами, показываютъ, что хотя въ послѣднемъ случаѣ напряженіе электричества малаго шара и больше напряженія большаго, но' количество электричества въ большомъ шарѣ больше, нежели въ маленькомъ.
СОРОКЪ ДЕВЯТАЯ ШЩЯ. Объ электро-статическоіг индукціи или электричествѣ черезъ вліяніе. Электризованіе черезъ вліяніе. — Дѣйствіе вліянія на тѣла уже на- электризованныя.— Искры.— Свойство остріевъ. — Электризованіе че- резъ вліяніе производитъ движеніе легкихъ тѣлъ. Наэлектризованное тѣло, находясь въ нѣкоторомъ разстояніи отъ дру- гихъ тѣлъ, производитъ въ нихъ или разложеніе электричества, или измѣ- неніе въ распредѣленіи ихъ свободнаго электричества: это дѣйствіе назы- вается электро-статическою индукціею или дѣйствіемъ черезъ вліяніе. Дѣйствіе черезъ вліяніе на ненаэлектризованный провод- никъ. — Возьмемъ приборъ Рисса *), состоящій изъ латуннаго цилиндра аЬ (рис. 12) съ полушарными концами, и съ стекляною ручкою, пере- двигаемою вверхъ и внизъ по вертикальному штативу у) подъ цилиндромъ точно такимъ же образомъ можетъ двигаться горизонтальный стекляный кругъ <7, подъ которымъ находится уединенный металлическій шаръ е. На цилиндрѣ подвѣшены три бузинные шарика на тонкихъ проволокахъ трехъ сантим. длины; одинъ шарикъ на верху при Ъ, другой внизу при а, а третій по серединѣ цилиндра на подвижномъ кольцѣ, такъ что онъ мо- жетъ быть поднятъ или опущенъ вдоль цилиндра. Ось цилиндра находится противъ центра шара, и шаръ къ стекляному кругу, а также стекляный кругъ къ цилиндру не прикасаются. Наэлектризуемъ шаръ е положитель- нымъ электричествомъ, тотчасъ же шарики въ а и Ь отклонятся и пока- жутъ электрическое заряженіе въ этихъ точкахъ. Чтобы узнать родъ этихъ электричествъ, приближаютъ къ а и Ъ электрическій маятникъ, наэлек- тризованный предварительно извѣстнымъ родомъ электричества, и по при- ’) Віевв, Ро^епйогй',в Ашшіеп. Вй. ХХХѴП. ВеіЬип^веІекШсійИ. Вй. I.
58 СОРОКЪ • ДЕВЯТАЯ Рпс. 12. тяженію й отталкиванію шариковъ, можно убѣдиться, что въ Ь находится-|-Е, а въ а — Е; опуская же и поднимая средній шарикъ вдоль всего цилин- дра, оказывается, что между-|-Е и—Е, нѣсколько ближе къ концу а, суще- ствуетъ сѣченіе, находящееся въ нейтральномъ состояніи, это сѣче- ніе называютъ среднею линіею или безразличнымъ поясомъ, отъ котораго, по мѣрѣ приближенія къ концамъ, электричество ста- новится сильнѣе, и на концахъ достигаетъ наибольшей величины, но съ противоположными зна- ками. Если отнять у е электриче- ство, сообщивъ его съ землей, то шарики тотчасъ же опускают- ся, и цилиндръ" аЪ приходитъ . въ естественное состояніе. Если этотъопытъпроизводится во влаж- номъ воздухѣ,' то можетъ слу- читься, что шарики послѣ сообщенія шара е съ землею останутся нѣ- сколько отклоненными; это происходитъ оттого, что раздѣленныя электри- чества въ а и Ъ исчезаютъ во время опыта въ воздухъ, и какъ—Е исче- заетъ быстрѣе нежели -|-Е, то послѣ разряженія е, на аЬ остается изли- шекъ -|- Е; но это обстоятельство происходитъ уже отъ постороннихъ причинъ, вліяніе которыхъ мы всегда можемъ ослабить. Теорія двухъ электричествъ очень просто объясняетъ эти явленія; дѣй- ствительно, положительное электричество ё притягиваетъ къ себѣ отрица- тельныя частицы нейтральнаго электричества тѣла аЬ, и отталкиваетъ по- ложительныя, черезъ это электричества раздѣляются: — Е собирается въ а, а-(-Е въ Ъ, гдѣ они и задерживаются воздухомъ. Ясно, что наибольшія заряженія противоположными электричествами должны находиться на кон- цахъ, а отъ нихъ болѣе и болѣе ослабѣвать, дѣлаясь наконецъ равными нулю на безразличномъ поясѣ, который остается въ естественномъ состоя- ніи. Такъ какъ эти электричества поддерживаются на разстояніяхъ только дѣйствіемъ электричества въ е, то они должны соединиться и нейтрализо- вать другъ друга, какъ только раздѣляющая ихъ сила прекратитъ свое вліяніе, т. е. когда шаръ е самъ разряжается.
ЛЕКЦІЯ. 5» Во все время дѣйствія шара &, раздѣленныя электричества въ аЬ стремятся -соединиться, вслѣдствіе ихъ взаимнаго притяженія: отсюда слѣ- дуетъ, что разложеніе происходитъ не полное и что равновѣсіе достигается тогда, когда сила, стремящаяся соединить раздѣленныя электричества, бу- детъ равна дѣйствію е, производящему ихъ раздѣленіе. Оба электричества, хотя и въ равныхъ количествахъ, не могутъ рас- предѣлиться на аЪ симметрически отъ середины къ концамъ и напряже- ніе электричества должно быть больше въ а, нежели въ Ъ, потому что сила притяженія, собирающая — Е въ а, по причинѣ меньшаго разстоя- нія отъ е больше, нежели отталкивательная сила, удаляющая 4-Е въ Ъ; изъ этого мы выводимъ, во-1-хъ, что безразличный поясъ долженъ нахо- диться ближе къ а, нежели къ Ъ, что и подтверждается опытомъ, и во- 2-хъ, что потеря -|- Е должна происходить медленнѣе, нежели — Е, вслѣд- ствіе чего при продолжительномъ опытѣ, наконецъ, на проводникѣ остается одно только положительное электричество. Кромѣ того, легко понять, что если измѣнимъ Форму проводника аЪ, или его разстояніе отъ е, то и рас- предѣленіе электричества на немъ измѣнится. Если, напр., будемъ посте- пенно увеличивать длину аЬ, то взаимное притяженіе обоихъ раздѣленныхъ на его поверхности электричествъ въ то же время уменьшится; и такъ какъ это притяженіе ограничиваетъ разложеніе, то на аЪ соберется тѣмъ болѣе электричества, чѣмъ больше его длина. Возвратимся къ первоначальному опыту. Когда вліяніе е на аЪ обна- ружится, то соединимъ конецъ Ъ проводника аЪ съ землею, посредствомъ металлическаго стержня. Въ этомъ случаѣ мы вмѣсто одного проводника аЪ имѣемъ общій проводникъ, состоящій изъ аЪ, металлическаго стержня и земли. Конецъ а этого очень большаго проводника окажется наэлектри- зованнымъ отрицательно, Ъ также .отрицательно, но нѣсколько слабѣе, без- различный же поясъ будетъ на неопредѣленномъ разстояніи, и, вслѣдствіе весьма большой длины всего проводника, заряженіе, какъ мы только что вывели, сдѣлается сильнѣе, что обнаружитъ шарикъ въ а, который откло- нится теперь значительно сильнѣе, именно въ тотъ моментъ, когда мы Ь сообщимъ съ землею. Если затѣмъ сообщающій стержень отнять, то ничего не измѣнится ни въ количествѣ отрицательнаго электричества, находящагося въ аЬ, ни въ распредѣленіи его на различныхъ точкахъ; но если потомъ удалимъ шаръ е или разрядимъ его, то электричество свободно распространится по проводнику аЬ, который такимъ образомъ зарядится черезъ вліяніе элек- тричествомъ противоположнымъ е. Итакъ, мы доказали три различныя явле-
<50 СОРОКЪ ДЕВЯТАЯ нія: 1) развитіе двухъ противоположныхъ электричествъ на концахъ ци- линдра, подверженнаго вліянію заряженнаго проводника; 2) возвращеніе этого проводника въ естественное состояніе послѣ прекращенія этого влія- нія; 3) постоянное заряжаніе аЪ электричествомъ противоположнымъ е, когда сначала сообщается проводникъ аЪ съ землею, потомъ уничтожаютъ это сообщеніе и наконецъ удаляютъ или разряжаютъ е. Въ нашихъ опытахъ мы сообщили цилиндръ аЪ съ землею, прикасая къ точкѣ Ъ, наиболѣе удаленной отъ е; но, не измѣняя общаго результата опыта, можно сообщить съ землею всякую другую часть аЪ и даже са- мую точку а. Вліяніе всегда будетъ одинаково; безразличный поясъ бу- детъ точно также на весьма большомъ разстояніи, всѣ точки цилиндра аЪ и сообщающаго его съ землею проводника будутъ заряжены отрицательно; отнявъ же этотъ проводникъ, цилиндръ аЪ удержитъ въ -себѣ электриче- ство, которое при удаленіи или разряженіи шара е свободно распростра- нится по всей поверхности его. Для полноты всего сказаннаго надо еще прибавить, что если наэлек- тризованное тѣло е находится въ отдаленіи отъ аЪ или какого-нибудь дру- гаго проводника, то его электричество распредѣлится на немъ свободно, причемъ напряженіе въ каждой точкѣ будетъ зависѣть только отъ вида поверхности его. Но какъ только е дѣйствуетъ на аЪ и раздѣляетъ его электричества, то аЪ въ свою очередь дѣйствуетъ на электричество е, и такъ какъ — .Е тѣла аЪ находится ближе къ е, нежели Е, то дѣйстві- емъ — Е въ а, Е въ & собирается къ точкамъ ближе расположеннымъ къ а; черезъ что на е распредѣленіе электричества измѣнится противо- дѣйствіемъ аЪ, и въ е и а другъ противъ друга скопятся два противопо- ложныя электричества. Дѣйствіе черезъ вліяніе на наэлектризованный проводникъ.— Рис. 13. Мы разсматривали до сихъ поръ только тотъ случай, когда про- водникъ, подверженный вліянію наэлектризованнаго проводника, самъ находился въ естественномъ состояніи; но это былъ только частный случай дѣйствія электро- статической индукціи; для того же, чтобы изложить всѣ явленія индукціи, надо еще изслѣдовать взаимное дѣйствіе двухъ провод-
ЛЕКЦІЯ. 61 никовъ, когда оба они наэлектризованы одноименными или разноименными электричествами, при этомъ должно брать проводники эти различныхъ Формъ и помѣщать ихъ на различныхъ разстояніяхъ. Кулонъ употребилъ только сферическіе равные и неравные проводники. Онъ помѣстилъ ихъ на приборѣ, на которомъ удобно измѣрить разстояніе между шарами (рис. 13), дви- гая изолирующія подставки шаровъ въ пазахъ рамы, съ дѣленіями; родъ электричества шаровъ опредѣляли, дотрогиваясь до различныхъ точекъ пробнымъ кружкомъ, который затѣмъ изслѣдовали. Первый и самый простой изъ этихъ опытовъ Кулона состоялъ въ томъ, что два неравные шара были сдвинуты до прикосновенія и затѣмъ заря- жены положительнымъ электричествомъ. Мы видѣли уже, что въ это время въ точкѣ прикосновенія свободнаго электричества не. находится. Потомъ маленькій шаръ В былъ отодвинутъ и тотчасъ же взаимное вліяніе измѣ- нило въ нихъ напряженіе электричества. Въ В' (рис. 14) обнаружилось отрицательное элек- рис. 14. тричество въ части обращенной къ А и // \ ' М * ѵ в'уѵ / •’и ! с'і положительное на про- І+і • Г 'г \ ’ /Г тивоположной части. Увеличивая разстояніе между шарами, маленькій шаръ достигаетъ наконецъ опредѣленнаго поло- женія В", при которомъ въ немъ обнаруживается только положительное электричество, но при этомъ части, обращенныя къ А, находятся въ есте- ственномъ состояніи, точно также какъ было при прикосновеніи шаровъ. Когда шаръ былъ отодвинутъ до В'" и дальше, то онъ оказался заряжен- нымъ положительно, хотя и неравномѣрно во всѣхъ частяхъ. Итакъ, надо предположить, что вліяніе сначала увеличивалось до разстоянія АВ', за- тѣмъ оно уменьшалось, и когда шаръ В достигаетъ положенія В", то въ- немъ находится то же количество свободнаго электричества и распредѣлен- наго почти такъ же, какъ и при прикосновеніи его съ А. Кулонъ измѣрилъ разстояніе отъ А до В" и нашелъ, что оно зависитъ отъ разности между діаметрами шаровъ; чѣмъ разность эта меньше, тѣмъ и разстояніе это должно быть меньше, такъ что когда шаръ В увеличится до того, что сдѣлается равнымъ А, то разстояніе это будетъ нуль. Измѣренія, получен- ныя Кулономъ, могутъ быть подтверждены- математической теоріею. Второй опытъ болѣе общій, состоялъ въ томъ, что каждый шаръ былъ отдѣльно наэлектризованъ однимъ и тѣмъ же электричествомъ; черезъ это одинъ изъ нихъ, положимъ Вы былъ заряженъ слабѣе, нежели при взаим-
62 СОРОКЪ ДЕВЯТАЯ номъ прикосновеніи шаровъ. Всегда есть положеніе В {рис. 15), при ко- торомъ все электричество скопляется у С, переходя сюда съ части В, обращенной къ шару А. Когда разстояніе между шарами уменьшится до В', то вліяніе усиливается, такъ что начинается разложеніе находящагося въ шарѣ нейтраль- наго электричества; — Е его ско- пляется въ В', а + Е удаляется въ С' и соединяется съ находя- Рис. 15. щимся здѣсь положительнымъ электричествомъ шара. Поэтому здѣсь по- является безразличный поясъ, расположенный между В' и В'. Наконецъ, въ третьемъ опытѣ два шара были заряжены произволь- ными количествами противоположныхъ электричествъ. Между этими элек- тричествами всегда происходитъ притяженіе, а потому они скопляются на сторонахъ обращенныхъ другъ къ другу, причемъ существуетъ такое раз- стояніе В {рис. 16), на которомъ все электричество переходитъ съ точки С на противоположную сторону. Съ приближеніемъ шара В къ А, происходитъ второстепенное раз- Рис. 16. И* ложеніе, такъ что въ С' обна- руживается -|- Е, а въ В' уси- лится — Е, и такъ какъ количе- ство отрицательнаго электриче- ства значительно больше, нежели положительнаго, то положеніе безразлич- наго пояса будетъ между центромъ и стороною С'. Кулонъ удовольствовался только наблюденіемъ этихъ общихъ явленій индукціи, не выражая ихъ числами. Изъ всего же сказаннаго мы видимъ, что въ двухъ тѣлахъ, наэлектризованы ли они оба или только одно изъ нихъ, въ частяхъ болѣе приближенныхъ другъ къ другу накопляются противоположныя электричества, если только разстояніе между тѣлами довольно мало (исключая одного случая, когда они первоначально находи- лись въ прикосновеніи), и если тѣла прикоснутся, то должно произойти соединеніе электричествъ. Мы скоро увидимъ, что при достаточномъ сбли- женіи этихъ тѣлъ между ними перескакиваетъ искра. Вникнувъ во всѣ явленія электро-статической индукціи, не трудно замѣтить, что они составляютъ только распространеніе случаевъ распре- дѣленія электричества на проводникахъ, которые мы разбирали выше, съ тою лишь разницею, что тамъ мы изслѣдовали состояніе равновѣсія
ЛЕКЦІЯ. 63 электричествъ на одномъ тѣлѣ, а здѣсь разбирали случаи равновѣсія между электрическими дѣйствіями на нѣсколькихъ тѣлахъ, находящихся въ небольшомъ разстояніи другъ отъ друга. Поэтому, и на эти явленія можетъ быть распространена математическая теорія Пуассона о распре- дѣленіи электричества на одномъ тѣлѣ, и на основаніи этой теоріи можно вывести аналитически законы равновѣсія электричества черезъ вліяніе. Вотъ главныя основанія этой теоріи. «Если нѣсколько наэлектризованныхъ проводниковъ находятся въ нѣко- торомъ разстояніи другъ отъ друга, и электрическое состояніе ихъ остается постояннымъ, то равнодѣйствующая дѣйствій всѣхъ внѣшнихъ электриче- скихъ слоевъ этихъ проводниковъ на какую-нибудь точку внутри одного изъ тѣлъ должна быть равна нулю. Потому что если бы эта равнодѣй- ствующая не была нулемъ, то неразложенное электричество, находящееся въ разсматриваемой внутренней точкѣ, тотчасъ же разложилось бы и тѣмъ измѣнилось бы электрическое состояніе, а слѣдовательно нарушило бы по- стоянство электрическаго состоянія, которое мы вначалѣ предположили». Переводя это основное положеніе въ вычисленіе, Пуассону удалось не только объяснить всѣ общія случаи электро-статической индукціи, но для многихъ случаевъ найти и численныя условія. Анализъ пришелъ ко мно- гимъ заключеніямъ, которыя еще до сихъ поръ не были подтверждены точными опытами. Дѣйствіе электричества черезъ вліяніе на худые провод- ники. — Мы послѣдовательно разберемъ три случая дѣйствія электриче- ства черезъ вліяніе на худой проводникъ: 1) когда наэлектризованное тѣло дѣйствуетъ съ разстоянія; 2) при кратковременномъ прикосновеніи; 3) при продолжительномъ прикосновеніи. " I. Матеуччи подвѣсилъ на некрученной шелковинкѣ, внутри стеклянаго колпака съ высушеннымъ воздухомъ, маленькія стрѣлки изъ сѣры, смолы и шеллака, затѣмъ приблизилъ къ нимъ наэлектризованное тѣло А; стрѣлки тотчасъ же притянулись къ нему совершенно такъ же, какъ магнитныя стрѣлки притягиваются къ желѣзному бруску, колеблясь передъ нимъ въ ту и другую сторону. Пока продолжается вліяніе, ближайшія къ наэлек- тризованному тѣлу концы стрѣлокъ обнаруживаютъ признаки электричества противоположнаго тѣлу, а противоположные концы имѣютъ электричество однородное съ тѣломъ. Какъ только наэлектризованное тѣло А удаляютъ, стрѣлки приходятъ въ естественное состояніе. Принимая во вниманіе медленность, съ которою электричества распро- страняются въ худыхъ проводникахъ, надо согласиться, что, не смотря на
64 СОРОКЪ ДЕВЯТАЯ тѣ же дѣйствія, какъ и въ хорошихъ проводникахъ, способъ электриче- скаго распредѣленія здѣсь не можетъ быть такой же, какъ и въ первомъ случаѣ, т. е., что оба электричества здѣсь не могутъ раздѣлиться и мгно- венно перейти на противоположные концы стрѣлокъ, поддерживаясь въ раз- дѣльности среднею линіею, пока продолжается вліяніе, и затѣмъ тотчасъ же соединиться, когда вліяніе прекращается. Поэтому, здѣсь надо мекать другаго объясненія. Для этого предположимъ, что мы имѣемъ рядъ очень мелкихъ и очень сближенныхъ между собою проводниковъ А, В, О, В (рис. 17). Какъ Рис. 17. Л в с в в только мы помѣстимъ передъ А тѣло, наэлектризованное, напр., отрица- тельно, соединенныя электричества тотчасъ разлагаются по всей длинѣ ряда; каждый конецъ, обращенный къ тѣлу, наэлектризуется положительно, и каждый противоположный конецъ отрицательно, и какъ электричества противоположныхъ наименованій, находящіяся другъ противъ друга на небольшихъ разстояніяхъ сосѣднихъ проводниковъ, взаимно притягиваются, то дѣйствіе всего ряда тѣлъ на положительное и отрицательное электриче- ство концовъ А и Е ослабнетъ. Теперь понятно, что если каждая частица худаго проводника дѣйствуетъ какъ каждый отдѣльный проводникъ А,В,С... то результатъ, полученный Матеуччи, объясняется очень просто, и_ нѣтъ никакой необходимости предполагать, чтобы электричества мгновенно про- ходили по стрѣлкѣ. Такимъ образомъ и объясняютъ это явленіе, и, слѣ- довательно, частицы тѣлъ получаютъ два электрическіе полюса, или, какъ говорятъ, они пріобрѣтаютъ полярность. II. Когда наэлектризованное тѣло А прикасается къ непроводнику, то сначала произойдетъ только что разобранное нами дѣйствіе; но черезъ нѣсколько времени распредѣленіе электричествъ начинаетъ измѣняться. Электричество всѣхъ частицъ наименованія, противоположнаго съ А, при- тягивается имъ, а одноименное электричество, будучи оттолкнуто, посте- пенно переходитъ черезъ вещество, которое никогда не бываетъ без- условнымъ непроводникомъ, и вскорѣ точки, прикасающіяся къ тѣлу А, окажутся наэлектризованными положительно, если само' тѣло А отрица- тельно, а болѣе удаленныя части имѣютъ отрицательное электричество. Если затѣмъ удалить тѣло А, то снова совершается соединеніе электри- чествъ, такъ же медленно, какъ совершалось разложеніе. Это подтверж-
ЛЕКЦІЯ. 65 дается опытомъ Эпинуса *), который Матеуччи послѣ повторилъ и допол- нилъ. На смоляную пластинку кладутъ тѣло, заряженное отрицательно; черезъ минуту его снимаютъ и заряженнымъ электрическимъ маятникомъ доказываютъ, что тѣ точки смолы, которыя прикасались къ тѣлу, наэлек- тризовались положительно; а точки, расположенныя на кольцеобразной по- верхности, окружающей ихъ, наэлектризовались отрицательно. Матеуччи произвелъ другой, болѣе точный опытъ. Онъ приготовилъ столбъ, состоящій изъ наложенныхъ другъ на друга и плотно сдавлен- ныхъ тонкихъ пластинокъ слюды. Концы этого столба онъ вдѣлалъ въ ме- таллическія оправы и одну изъ нихъ соединилъ проводникомъ съ электри- ческой машиной, а другую съ землею. Черезъ нѣсколько времени онъ снялъ оправы и раздѣлилъ пластинки; по испытаніи этихъ пластинокъ, оказалось, что всѣ онѣ были наэлектризованы отрицательно на тѣхъ сто- ронахъ, которыя были обращены къ электрической'машинѣ, заряженной положительно; противоположныя стороны оказались положительными. Слѣ- довательно, въ каждой изъ пластинокъ слюды произошло разложеніе элек- тричества, которое и сохранилось послѣ опредѣленнаго дѣйствія. Надо при этомъ замѣтить, что хотя бы происходило прикосновеніе, но отъ ин- дуктирующаго тѣла электричество не передается непроводнику, подвер- женному индукціи. Слѣдующій опытъ доказываетъ, что передача элек- тричества не происходитъ даже и тогда, когда къ наэлектризованному непроводнику, прикасается проводникъ, подверженный его индукціи. Нати- раютъ смоляную поверхность, которая такимъ образомъ электризуется от- рицательно, потомъ на эту поверхность кладутъ металлическую пластинку; въ послѣдней происходитъ разложеніе электричествъ черезъ вліяніе, но на нее не переходитъ электричество прикасающейся къ ней смоляной по- верхности, потому что, дотрогиваясь до верхней поверхности пластинки, мы получаемъ отрицательную искру; если же затѣмъ поднять пластинку за изолирующую ручку, то оказывается, что она заряжена положитель- нымъ электричествомъ, т. е. электричествомъ противоположнымъ смоляной поверхности. III. Всѣ эти дѣйствія, происходящія при прикосновеніи, наблюдаются только тогда, когда прикосновеніе происходило очень непродолжительно; если же опытъ продолжается дольше, то тогда между заряженнымъ тѣломъ и непроводникомъ происходитъ прямое электрическое сообщеніе. Такъ изо- лирующія части электрической машины, при продолжительномъ дѣйствіи ея, *) Аеріішв. Кіева, КеіЬііп^аеІееіпсіШі. Вй. I, § 179. Фшшкд. III. 5
І56 Сорокъ девятая принимаютъ положительное электричество на всемъ протяженіи; точно также и пластинки слюды въ опытѣ Матеуччи, при болѣе продолжитель- номъ дѣйствіи электричества машины, наконецъ, оказались наэлектризо- ванными положительно на обѣихъ сторонахъ. Изъ этого видно, что черезъ болѣе или менѣе продолжительное время, всѣ изолирующія тѣла проводятъ электричество, но со скоростію, обратно пропорціональною ихъ изолирую- щей способности. Фаредэ и Матеуччи *) доказали, что эта медленная передача совер- шается не только но поверхности худыхъ проводниковъ, но и черезъ всю ихъ массу. Къ электрической машинѣ прикасаются смоляной палочкой, большая часть которой черезъ нѣсколько времени пріобрѣтаетъ положи- тельное электричество; потомъ натираютъ эту палочку шерстяною мате- ріею, и она оказывается наэлектризованной отрицательнымъ электричествомъ; затѣмъ оставляютъ палочку въ покоѣ, и испытавъ ее, черезъ нѣсколько времени находятъ, что она потеряла все свое электричество, а послѣ того дѣлается наэлектризованною положительнымъ электричествомъ. Это объясняется тѣмъ, что положительное электричество машины проникло въ массу тѣла; отъ тренія тѣло на поверхности своей пріобрѣло отрицатель- ное электричество; но иоложйтельное электричество, переходя на поверх- ность сначала нейтрализовало отрицательное электричество поверхности, а потомъ наэлектризовало поверхность положительно. Это же самое можетъ быть доказано другимъ опытомъ. Кубъ изъ спермацета или стеариновой кислоты продолжительно электризуется машиной, и затѣмъ его моютъ въ алькоголѣ, который отнимаетъ у него все электричество съ поверхности; но черезъ нѣсколько времени электричество переходитъ изнутри, и поверх- ность оказывается снова наэлектризованной. Сообщеніе электричества черезъ прикосновеніе.—Искра.— Изучивъ явленія электростатической индукціи, мы можемъ теперь объяс- нить болѣе сложныя явленія. Мы видѣли, что при приближеніи провод- ника, находящагося въ естественномъ состояніи, къ наэлектризованному тѣлу, тѣло передаетъ ему непосредственно часть своего электричества въ видѣ искры. Но хотя результатъ дѣйствія проводника будетъ дѣйстви- тельно таковъ, какъ будто электричество ему передалось, на самомъ же дѣлѣ здѣсь происходитъ другое явленіе. Приблизимъ шаръ В къ проводнику А (рис. 16, стр. 62); вліяніемъ А, отрицательное электричество въ В скопится въ точкахъ, находящихся ') Аішаіев Де еііетіе еі Де РЬуні^ие. III аегіе, і. XXVII, р. 133.
ЛЙЙцй. Й7 ближе къ А, а положительное электричество соберется на противополож- ной сторонѣ.. Слѣдовательно, А и В заряжены противоположными элек- тричествами, напряженіе которыхъ будетъ увеличиваться по мѣрѣ умень- шенія разстоянія между ними. Итакъ, въ частяхъ тѣлъ А и В, лежащихъ другъ противъ друга, на- ходятся противоположныя электричества, стремящіяся каждое отдѣльно удалиться въ воздухъ, вслѣдствіе чего еще болѣе увеличивается между ними притяженіе и стремленіе къ соединенію. Съ другой стороны, намъ извѣстно, что изолирующая способность ве- щества быстро уменьшается съ его толщиною; слѣдовательно, противо- дѣйствіе воздуха, при достаточномъ сближеніи тѣлъ, наконецъ, сдѣлается меньше возрастающаго стремленія электрическихъ частицъ къ соединенію; тогда они вдругъ сходятъ съ поверхности тѣлъ и соединяются раньше прикосновенія ихъ. Вслѣдствіе этого явленія и образуется искра и сопро- вождающій ее трескъ. Послѣ этой искры и прикосновенія, часть положительнаго электричества А, эквивалентная количеству отрицательнаго электричества, бывшаго на В, сдѣлается нейтральнымъ, и на В останется часть положительнаго электри- чества, равная тому, какая уничтожилась въ А. Слѣдовательно, выходитъ то же самое, какъ бы это же количество электричества перешло изъ А въ В черезъ сообщеніе; но теперь мы знаемъ, что въ дѣйствительности раздѣленія электричествъ между двумя тѣлами не происходитъ, и что электризованіе черезъ сообщеніе было приготовлено индукціей на разстоя- ніи и искра составляетъ Физическое доказательство соединенія двухъ про- тивоположныхъ этектричествъ черезъ воздухъ. Это объясняетъ намъ множество частностей. Такъ, если хорошій про- водникъ, приближаемый къ источнику электричества, будетъ уединенъ, то подучается яркая и короткая искра; искра эта значительно удлиняется и сопровождается большимъ трескомъ, если проводникъ сообщенъ съ зем- лею, потому что въ послѣднемъ случаѣ масса электричества, скопивша- гося на тѣлѣ черезъ вліяніе до соединенія будетъ больше. Точно также замѣчается, что чѣмъ шире сближаемыя поверхности, тѣмъ сильнѣе является искра, потому что количество электричествъ, раздѣленныхъ вліяніемъ, уве- личивается съ размѣромъ сближенныхъ тѣлъ. Всѣ эти явленія измѣнятся, когда тѣло, приближаемое къ источнику электричества, будетъ худымъ про- водникомъ. Извѣстно, что въ этомъ случаѣ дѣйствіе индукціи совершается иначе, и что здѣсь является полярность во всѣхъ частицахъ этого тѣла. Хотя точно также и здѣсь, на частяхъ болѣе приближенныхъ къ наэлек 5*
68 - СОРОКЪ ДЕВЯТАЯ тризованному тѣлу, скопляется противоположное ему электричество; но оно располагается на каждомъ элементѣ, а потому разрядить зти части должна не одна искра, а цѣлый рядъ маленькихъ искорокъ, идущихъ къ каждой точкѣ: это на самомъ дѣлѣ такъ и бываетъ. Если, напр., но смоляной по- верхности водить послѣдовательно проводниками, наэлектризованными по- ложительнымъ и отрицательнымъ электричествомъ, то при этомъ слышенъ очень слабый, но частый трескъ, и въ то'чкахъ прикосновенія сообщается положительное и отрицательное электричество. Эти электричества можно обнаружить, если перемѣшать порошокъ сурика съ сѣрнымъ цвѣтомъ и затѣмъ осторожно посыпать эту смѣсь на смоляную поверхность, тогда сурикъ притягивается къ отрицательнымъ частямъ, а сѣра къ положитель- нымъ; эта разница происходитъ оттого, что при перемѣшиваніи, между сѣрой и сурикомъ совершается треніе, отъ котораго сѣра электризуется отрицательно, а сурикъ положительно. Полученные такимъ образомъ ри- сунки называются Лихтенберговыми фигурами, которыя имѣютъ очень разнообразный видъ. Намъ остается еще узнать, съ какой стороны выходитъ искра и къ какой точкѣ она направляется. Этотъ вопросъ не можетъ быть разрѣшенъ теоретически, а на опытѣ искра видна мгновенно и въ одно и то же время во всѣхъ точкахъ проходимаго ею пространства, такъ что получается свѣт- лая линія, имѣющая на концахъ одинаковый видъ. Относительно треска, сопровоадающаго искру, точно также трудно прямо рѣшить вопросъ, но полагаютъ, что онъ происходитъ отъ движенія воздуха. Свойство остріевъ,. — Изучая распредѣленіе электричества на про- водникахъ, мы видѣли, что напряженіе электричества дѣлается безконечно- большимъ на концахъ остріевъ, вслѣдствіе чего электричество должно истекать въ воздухъ. Это дѣйствительно и подтверждается опытомъ, потому что, помѣстивъ на электрической машинѣ заостренный проводникъ, замѣ- чается, что все электричество исчезаетъ въ то же самое время, какъ ма- шина его развиваетъ, такъ что машина постоянно остается разряженною. Чтобы видѣть, какъ происходитъ это электрическое истеченіе, надо смотрѣть на остріе въ темнотѣ. Тогда видно, что на остри является свѣт- лая кисть, выходящая изъ самаго острія и вытягивающаяся въ видѣ сія- нія, блескъ котораго постепенно уменьшается; кромѣ того, бываетъ слы- шенъ глухой шумъ и при приближеніи къ острію руки, ощущается слабое колотье, какъ бы происходящее отъ большаго числа слабыхъ искръ. Блескъ этой кисти увеличивается и направленіе ея измѣняется, если передъ острі- емъ проводить рукою или металлическимъ проводникомъ; это происходить
ЛЕКЦІЯ. 69 оттого, что проводникъ подвергается въ этомъ случаѣ вліянію электриче- ства острія, а потому, дѣйствуя на остріе съ своей стороны, увеличиваетъ его заряженіе и истеченіе электричества. Оба рода электричествъ; однако, не даютъ одинаковыхъ результатовъ; кисть, получаемая отъ положительнаго острія, бываетъ широкая, пурпуро- ваго цвѣта, отъ отрицательнаго.же острія получается только свѣтящаяся точка, которая не расширяется и не вытягивается. Но разность эта съ увеличеніемъ напряженія электричества исчезаетъ. Если къ электрической машинѣ, электризующейся положительно, при- близить проводникъ, на концѣ заостренный, то послѣдній заряжается че- резъ вліяніе отрицательнымъ электричествомъ, напряженіе котораго безко- нечно большое, и которое поэтому истекаетъ къ машинѣ, а потому ма- шина больше не заряжается; отсюда слѣдуетъ, что къ наэлектризованному тѣлу достаточно направить остріе, чтобы привести его въ естественное состояніе. Мы увидимъ много приложеній этого свойства. До сихъ поръ дѣйствіе остріевъ объяснялось безъ затрудненія; но есть нѣкоторыя дѣйствія, объясненіе которыхъ не такъ просто. Когда изъ острія, сообщающагося съ источникомъ электричества, происходитъ разсмотрѣнное нами истеченіе, то, проводя надъ этимъ остріемъ рукою, мы чувствуемъ движеніе воздуха, которое назвали электрическимъ вѣтромъ; этотъ вѣ- теръ на столько силенъ, что отклоняетъ въ сторону пламя свѣчи и даже можетъ совершенно затушить свѣчу; слѣдовательно, при движеніи элек- тричества, въ то же время движется и воздухъ и въ объясненіи этого явленія мнѣнія физиковъ раздѣляются. Нѣкоторые полагаютъ, что электрическое напряженіе есть дѣйстви- тельно давленіе, производимое электричествомъ на слой воздуха, окружаю- щій проводники. Поэтому они полагаютъ, что истекающее электричество гонитъ передъ собою воздухъ совершенно такъ, какъ будто онъ выбрасы- вается изъ отверстія; но это уподобленіе электрическаго напряженія да- вленію газовъ не подтверждается никакимъ Фактомъ, а потому мы его не при- нимаемъ. Тѣ же явленія можно объяснить безъ введенія новой гипотезы слѣдующимъ образомъ. Въ прикосновеніи съ наэлектризованнымъ проводни-і комъ, частицы воздуха электризуются и отталкиваются, затѣмъ онѣ замѣ-! щаются новыми частицами, которыя электризуются въ свою очередь и от- талкиваются подобно первымъ. Отъ этого движенія происходитъ электриче- скій вѣтеръ. Ниже мы увидимъ, что послѣднее объясненіе подтверждается на опытѣ съ электрическою мельницею.
СОРОКЪ ДЕВЯТАЯ 70 Электризованіе черезъ вліяніе производить движеніе лег- кихъ тѣлъ. — Первое электрическое явленіе, которое мы изучали, со- стояло въ притяженіи легкихъ тѣлъ; тогда мы объяснили это просто, го- воря, что дѣйствія, происходящія между электричествами, увлекаютъ самую матерію. Теперь мы возвратимся къ этому явленію и объяснимъ при- чину его. Первый и самый простой случай, къ которому мы должны обратиться, это тотъ, когда электрическій маятникъ худой проводникъ. Когда онъ за- ряженъ какимъ-нибудь электричествомъ, то электричество это пристаетъ къ частицамъ его поверхности, которыя оно оставить не можетъ; если къ такому маятнику приблизить тѣло, наэлектризованное такимъ же или про- тивоположнымъ электричествомъ, то электричества маятника отталкиваются или притягиваются, и частицы, къ которымъ электричество пристало, уда- ляются или приближаются къ наэлектризованному тѣлу. Когда электриче- скій маятникъ (худой проводникъ) находится въ естественномъ состояніи, то въ немъ сначала происходитъ полярное разложеніе, о которомъ мы го- ворили выше, каждая частица на части приближенной къ индуктирующему тѣлу, получаетъ противоположное ему электричество, а на части удален- ной одноименное съ нимъ электричество; всѣ онѣ притягиваются отдѣльно, а ихъ сумма, т. е. маятникъ, приближается къ индуктирующему тѣлу и прикасается къ нему. Но когда произошло прикосновеніе, то нѣтъ непосредственнаго оттал- киванія, потому что маятникъ, какъ не проводникъ, принимаетъ въ точ- кахъ прикосновенія электричество, противоположное электричеству индук- тирующаго тѣла, и если опытъ производится въ вѣсахъ Кулона, надо скру- тить проволоку на значительное число градусовъ, чтобы преодолѣть .это притяженіе. Но по прошествіи извѣстнаго времени, маятникъ наконецъ зарядится электричествомъ одного наименованія съ индуктирующимъ тѣ- ломъ и тогда онъ оттолкнется. Когда электрическій маятникъ будетъ уединенный проводникъ, то надо различать три случая: первый, когда онъ самъ заряженъ электричествомъ, противоположнымъ индуктирующему тѣлу; второй, когда онъ заряженъ тѣмъ же электричествомъ, какъ и тѣло, и третій, когда онъ находится въ естественномъ состояніи.. Если тѣло А (рис. 18) заряжено положительнымъ электричествомъ, а маятникъ В отрицательнымъ, то электричества будутъ притягиваться и распредѣляться неравномѣрно на поверхностяхъ обоихъ тѣлъ, скопляюсь на сторонахъ, обращенныхъ другъ къ другу. Это дѣлается мгыоденно, ц тогда
ЛЕКЦІЯ. 71 электрическіе слои, заключающіеся между воздухомъ, удерживающимъ ихъ, и тѣломъ, въ которое они проникнуть не могутъ, стремятся сблизиться и не могутъ иначе достигнуть это- го, какъ увлекши съ собой и маятникъ В. Какъ только нач- нется движеніе, распредѣленіе электричествъ измѣняется: влія- ніе увеличивается, скопленіе про- Рис. 18. тивоположныхъ электричествъ усиливается на болѣе сближенныхъ частяхъ и притяженіе увеличивается какъ отъ сближенія тѣлъ, такъ и вслѣдствіе ббльшаго скопленія электричествъ. Но когда совершилось прикосновеніе, шарикъ В принимаетъ положительное электричество и отталкивается, какъ это мы сейчасъ увидимъ. Пусть А и В (рис. 19), индуктирующее тѣло и маятникъ, заряжены одинаковыми электричествами: эти электричества сначала оттолкнутся и начнутъ собираться на болѣе удаленныхъ частяхъ обоихъ проводниковъ. Когда они такимъ образомъ рас- рис. ю. положатся, то удерживаемыя воз- духомъ, они не могутъ сойти съ шаровъ, между тѣмъ оттал- киваніе продолжается и электри- чество увлекаетъ шарикъ В и двигаетъ его отъ А. Положимъ теперь, что маятникъ приближенъ силою къ А, въ положеніе В'; вслѣдствіе болѣе сильнаго вліянія, произойдетъ разложеніе нейтральнаго электричества, и въ I)' будетъ отрицательное элек- тричество, которое будетъ притянуто, а въ С' — положительное, которое отталкивается. Количество послѣдняго будетъ больше, нежели перваго, но, съ другой стороны, и разстояніе его отъ индуктирующаго тѣла больше, а потому всегда найдется такое положеніе, при которомъ притяженіе и от- талкиваніе сдѣлаются равными, и маятникъ останется въ равновѣсіи. Если изъ этого положенія маятникъ хотя немного приблизить къ тѣлу, то оттал- киваніе измѣняется въ притяженіе. Опытъ совершенно подтверждаетъ это важное слѣдствіе, потому что, если мы прикоснемся къ маятнику, проводящему электричество наэлектри- зованной стекляной палочкой, то онъ тотчасъ оттолкнется; приближая же палочку медленно, мы увидимъ, что онъ сперва болѣе и болѣе поднимается въ противную сторону, но разстояніе его отъ палочки уменьшается и вскорѣ онъ бросается къ стеклу, послѣ чего отталкивается сильнѣе преяіняго,
72 СОРОКЪ ДЕВЯТАЯ ЛЕКЦІЯ. Намъ остается разобрать еще тотъ случай, когда маятникъ находится въ естественномъ состояніи; здѣсь, черезъ вліяніе наэлектризованнаго тѣла, нейтральное электричество маятника разлагается и раздѣленныя электричества переходятъ на обѣ стороны маятника; хотя оба они въ одинаковой пропорціи, но болѣе близкое электричество притягивается сильнѣе, нежели другое от- талкивается, а потому оно увлекаетъ шарикъ къ наэлектризованному тѣлу. Чтобы не оставить ничего безъ объясненія, надо еще замѣтить, что при каждомъ приближеніи наэлектризованной смоляной палочки къ легкимъ тѣ- ламъ, послѣднія, прикоснувшись къ ней, не тотчасъ же отъ нея отталки- ваются; это потому, что только при самомъ прикосновеніи къ смолѣ они заряжаются положительно въ точкѣ соединенія и отрицательно въ противо- положной части. Слѣдовательно, надо нѣкоторое время, иногда довольно продолжительное, чтобы они черезъ прикосновеніе получили отрицательное электричество смолы. Эта теорія электричества черезъ вліяніе уничтожаетъ все, что остава- лось необъяснимымъ въ первыхъ электрическихъ явленіяхъ, и въ то же время она распространяетъ и пополняетъ вопросъ объ электрическомъ распредѣленіи. Она намъ указываетъ также причину погрѣшности въ опы- тахъ Кулона съ крутительными вѣсами, произведенныхъ имъ для нахожде- нія законовъ электрическихъ притяженій и отталкиваній. Тамъ полагалось, что электрическое распредѣленіе на поверхности шариковъ не измѣнялось съ измѣненіемъ разстоянія между ними. Это не совсѣмъ вѣрно; но по- грѣшностію въ результатахъ опытовъ Кулона можно пренебречь, потому что Кулонъ имѣлъ осторожность взять очень маленькіе шарики и удержи- вать ихъ на довольно большомъ разстояніи, такъ что, сравнительно съ разстояніемъ, ихъ можно было разсматривать какъ точки. Но не то же самое будетъ, когда взятые шарики велики, когда они значительно сбли- жены и когда они заряжены различнымъ количествомъ электричества; въ этомъ случаѣ неравномѣрность распредѣленія даетъ большія погрѣшности и притягательныя и отталкивательныя силы стэновятся уже не обратно пропорціональными квадратамъ разстояній, какъ это и доказали Гаррисъ и Дэви. Но это измѣненіе дѣйствіи происходитъ все-таки не отъ неточности основныхъ законовъ, но только потому, что электричества дѣйствуютъ въ болѣе сложныхъ случаяхъ, и, слѣдовательно, равнодѣйствуіощая дѣлается уже не пропорціональною элементарнымъ дѣйствіямъ,
ПЯТИДЕСЯТАЯ ЛЕКЦІЯ. Электроскопы и электрическія машины. Электроскопъ съ золотыми листочками.— Электроскопъ Бонненбергера и Рисса. — Электрометры.— Электрическія машины: обыкновенная, Ванъ Марума, Наирна, Армстронга. — Источники статическаго элек- тричества. Электроскопы. До сихъ поръ во всѣхъ нашихъ изслѣдованіяхъ, какъ для изслѣдованія, наэлектризовано ли тѣло или нѣтъ, такъ и для изслѣдо- ванія природы электричества въ тѣлѣ, мы употребляли самый грубый элек- троскопъ—электрическій маятникъ. Крутительные вѣсы какъ электроскопъ, когда надо только обнаружить слѣды электричества, неудобны; поэтому электрическій маятникъ подвергался послѣдовательнымъ измѣненіямъ, че- резъ что совершенно удалились отъ его первоначальнаго вида. Представимъ себѣ стекляный сосудъ съ мѣд- нымъ дномъ (рис. 20) и съ маталлическимъ стержнемъ, оканчивающимся шаромъ наверху; если къ нижнему концу стержня мы подвѣсимъ на мѣдныхъ кольцахъ двѣ льняныя нитки, какъ это сдѣлалъ Нолле, или два подвижные бузин- ные шарика, какъ устроилъ Ковалло, или двѣ тонкія соломенки по системѣ Вольта, или, нако- нецъ, двѣ полоски, вырѣзанныя изъ листоваго зо- лота, которыми замѣнилъ другія тѣла Боне, то получимъ электроскопъ съ нитками, съ шари- ками, съ соломенками и съ золотыми листочками. Въ настоящее время преимущественно употреб- ляется электроскопъ Боне, и для приданія ему ббльшей чувствительности, верхнюю часть со- суда покрываютъ снаружи шеллакомъ, высуши- Рис. 20.
74 ПЯТИДЕСЯТАЯ ваютъ внутренность негашеной известью и иногда на мѣдномъ осно- ваніи, противъ золотыхъ листочковъ, утверждаютъ двѣ небольшія металли- ческія колонны, сообщающіяся съ землей, о назначеніи которыхъ мы сейчасъ скажемъ. Изъ зтого устройства видно, что стекляный сосудъ составляетъ изо- лирующую подставку; кромѣ того, онъ сохраняетъ сухость внутренняго воз- духа и уничтожаетъ дѣйствіе движущагося воздуха на приборъ. Когда электризуютъ внѣшній шаръ, золотые листочки отклоняются, а металличе- скія колонны увеличиваютъ отклоненіе, такъ какъ въ нихъ отъ индукціи развивается электричество, противоположное пластинкамъ. Электроскопъ никогда не заряжаютъ непосредственнымъ прикосновеніемъ къ нему наэлектризованнаго тѣла, но только черезъ вліяніе. Тѣло наэлектри- зованное положительно, напр. стекляную палочку, приближаютъ къ ша- рику электроскопа;—Е притягивается этой палочкой, а -|- Е отталкивается и идетъ въ золотые листочки которые поэтому и расходятся. Если въ это время прикоснуться къ шарику электроскопа рукою, то положительное элек- тричество его удаляется въ зе,млю, пластинки снова сближаются, и въ мѣд- номъ стержнѣ остается только одно отрицательное электричество на шарѣ. Если затѣмъ, не удаляя наэлектризованной палочки, отнять руку, то стер- жень снова дѣлается уединеннымъ, и если потомъ удалить палочку, то электричество, находившееся въ шарикѣ, сдѣлается свободнымъ, и золотые листочки снова расходятся, зарядившись теперь отрицательно. Приблизимъ теперь къ шарику' электроскопа какое нибудь тѣло, на- электризованное отрицательно, то оно оттолкнетъ свободное -|- Е электро- скопа на золотые листочки, черезъ что расходимость ихъ увеличится; если же мы приблизимъ тѣло, наэлектризованное положительно, то получимъ обратное дѣйствіе, и листочки сойдутся. Слѣдовательно, на приборѣ этомъ легко обнаружить также родъ электричества. Надо при этомъ замѣтить, что изъ этихъ двухъ дѣйствій только одно имѣетъ значеніе, это расхожденіе листочковъ, а сближеніе ихъ будетъ и тогда, когда приближаемое тѣло вовсе не наэлектризовано. Дѣйствительно, при приближеніи руки къ шарику электроскопа, заряженнаго послѣ пер- ва.то опыта отрицательно, на концѣ руки накопляется вслѣдствіе вліянія -|-Е, а оно съ своей стороны, дѣйствуя вліяніемъ на—Е пластинокъ, собираетъ его на шарикѣ, черезъ что листочки сходятся. Слѣдовательно, тѣло, нахо- дящееся въ естественномъ состояніи, заставляетъ золотые листочки элек- троскопа сблизиться, а потому по ихъ сближенію еще нельзя заключить о томъ, заряжено ли приближаемое тѣло, или нѣтъ.
ЛЕКЦІЯ. 75 Когда сближеніе листочковъ произошло вслѣдствіе приближенія къ элек- троскопу тѣла, наэлектризованнаго положительно, то сближеніе это можетъ преобразоваться въ отклоненіе. Дѣйствительно, приближая къ электроскопу натертую стекляную палочку, мы получимъ сначала отклоненіе листоч- ковъ; приближая болѣе, листочки сближаются; при дальнѣйшемъ прибли- женіи произойдетъ новое разложеніе, а потому листочки наэлектризуются положительно и снова разойдутся. Тѣ же явленія, но въ обратномъ порядкѣ, будутъ происходить при медленномъ удаленіи палочки, т. е. листочки сна- чала сблизятся, прикоснутся и затѣмъ снова разойдутся. Поэтому при испы- таніи тѣла, заряженнаго положительно, не всегда легко замѣтить первое дѣйствіе—сближеніе листочковъ, которое одно даетъ возможность убѣдиться въ томъ, что тѣло наэлектризовано положительно и часто замѣчаютъ только второе дѣйствіе — расхожденіе, а это вводитъ насъ въ ошибку. Чтобы избѣжать подобной ошибки, надо всегда сдѣлать два опыта, зарядивъ сна- чала электроскопъ положительно, а потомъ отрицательно. Бонненбергеръ устроилъ очень чувствительный электроскопъ, который основанъ на притяженіи между разнородными и отталкиваніи между одно- родными электричествами. На листъ бумаги наклеиваютъ съ одной стороны листъ Фальшиваго золота (мѣдь), а съ другой Фальшиваго серебра (цинкъ); затѣмъ высѣ- каютъ изъ этого листа кружки, которые потомъ накладываютъ одинъ на другой такъ, чтобы цинки всѣхъ кружковъ были обращены въ одну сто- рону. Полученный такимъ образомъ столбъ помѣщаютъ въ Стекляную трубку, внутренній діаметръ которой равенъ діаметру кружковъ и, сжавъ ихъ плотно, надѣваютъ на концы трубки мѣдныя оправы, такъ чтобы ниж- няя плоскость каждой оправы прикасалась къ послѣднему кружку. При подобномъ устройствѣ столба, какъ мы увидимъ въ статьѣ «динамическое электричество», на одной оправѣ всегда будетъ положительное электриче- ство, а на другой отрицательное. Бонненбергеръ помѣстилъ въ стекляномъ цилиндрическомъ сосудѣ два такіе вертикальные столба въ обратномъ порядкѣ, такъ что верхній ко- нецъ одного столба обнаруживалъ всегда положительное электричество, а верхній конецъ другаго — отрицательное; между ними онъ помѣстилъ не- большую полоску листоваго золота, подвѣшенную къ металлическому стер- жню, верхній конецъ котораго оканчивался мѣднымъ шаромъ, какъ и въ электроскопѣ Бона.. Золотой листочекъ, будучи притягиваемъ въ обѣ сто- роны съ одинаковою силою, остается въ равновѣсіи. Но. если онъ. полу- чцтъ малѣйшее количество электричества, то будетъ притягиваться къ
76 ПЯТИДЕСЯТАЯ мѣдной оправѣ, имѣющей противоположное электричество и въ то же время оправа другаго столба будетъ его отталкивать. Беренсъ *) расположилъ въ электроскопѣ оба столба горизонтально, такъ что оси ихъ находились въ одной прямой линіи; между столбами остав- ленъ былъ промежутокъ, по срединѣ котораго и помѣщался золотой ли- сточекъ; обращенные другъ къ другу концы столбовъ имѣли противопо- ложное электричество. Рискъ**), по примѣру Фехнера, взялъ только одну подобную трубку и далъ электроскопу слѣдующее устройство. Къ дну деревяннаго ящика {рис. 21), закрываемаго съ одной стороны дверцами, прикрѣплена стекля- ная трубка 2К, такъ что ось ея имѣетъ направленіе параллельное дну. На металлическихъ опра- вахъ, закрывающихъ трубку, на- ходятся шарниры д, на кото- рыхъ могутъ вращаться изогну- тыя проволоки длі. По серединѣ верхняго дна ящика, параллельно длинной сторонѣ, имѣется щель, длиною въ 8 сантиметровъ, ко- торая обложена стекляными бру- сками, такъ что между ними ос- тается щель 8 меллиметровъ ши- рины. Въ зту щель пропущены концы изогнутыхъ проволокъ и на нихъ надѣваютъ круглыя латунныя пла- стинки к И 2, которыя по произволу можно сблизить меяіду собою. Кру- гомъ щели, на верхнемъ днѣ ящика, сдѣлана выемка, діаметромъ въ 12 сантим., въ которую вставляютъ стекляный колпакъ. Въ верхнее отвер- стіе колпака укрѣпляется шеллакомъ мѣдный стержень съ мѣднымъ шаромъ г или съ такимъ же кругомъ; къ нижнему концу этого стержня привѣшенъ золотой листочекъ. Риссъ помѣстилъ еще параллельно трубки 2К латун- ный стержень іі, двигая его въ ту или другую сторону, можно сильнѣе или слабѣе нажать оправы на металлическія поверхности кружковъ. ») ВеЬгепв. біІЬегів Аппаіеп. В<і. ХХШ Кіеве. Сіе Ьеііге ѵоп <1ег КеіЬші&веІекСгіеіШ, В<1. I, р. 18. Ветііи, 1858,
ЛЕКЦІЯ. 77 Въ этомъ приборѣ конецъ К трубки К2 имѣетъ положительное, а ко- нецъ 2 — отрицательное электричество, слѣдовательно и на кружкѣ к на- ходится положительное, а на г отрицательное электричество. Въ к и г оба электричества должны быть равносильны; если же этого не будетъ, то стержнемъ іі нажимаютъ немного оправу К или 2. Если тѣло, приближен- ное къ шарику г, имѣетъ самые слабые слѣды электричества, то золотой листокъ уже отклоняется въ ту или другую сторону, смотря по роду элек- тричества тѣла. Многіе физики старались обратить электроскопъ въ электрометръ, съ которымъ можно было бы не только обнаружить присутствіе электричества въ тѣлѣ, но и измѣрять напряженіе электричества въ проводникахъ. Сос- сюръ нашелъ, что расходимость пластинокъ въ электроскопахъ пропорціо- нальна заряженію ихъ, если только онѣ не расходятся болѣе 30°. Поэтому, если намъ приходится измѣрять только слабое заряженіе, то мы должны взять стекляный четыреугольный сосудъ, чтобы уничтожить погрѣшность отъ преломленія; затѣмъ за соломенками расположить дугу съ дѣле- ніями и наблюдать электрометръ черезъ отверстіе, находящееся передъ приборомъ. Для раздѣленія дуги. Соссюръ поступалъ такимъ образомъ: за- рядивъ приборъ, онъ измѣрялъ расхожденіе соломенокъ, потомъ къ ша- рику электроскопа прикасался совершенно равнымъ ему шарикомъ, кото- рый отнималъ отъ него половину электричества, и новое разстояніе между соломенками соотвѣтствовало половинѣ заряженія. Повторивъ нѣсколько разъ то же прикосновеніе и дѣлая каждый разъ измѣренія, строили кривую, абсциссы которой соотвѣтствовали отклоненіямъ, а ординаты заряженіямъ. Надо замѣтить, что приборъ этотъ какъ электрометръ не точенъ, а потому употребляется рѣдко. Кулонъ построилъ другой электрометръ, который представляетъ тѣ же крутительные вѣсы, но меньшихъ размѣровъ и большей чувствительности. Горизонтальная шеллаковая стрѣлка съ пробнымъ кружкомъ подвѣшена была не на проволокѣ, а на некрученой шелковинкѣ. Наконецъ, вмѣсто подвиж- наго шарика, противъ пробнаго кружка находился горизонтальный метал- лическій стержень, проходившій черезъ стѣнку сосуда. При электризованіи этого стержня стрѣлка отталкивалась и по дѣленіямъ опредѣляли уголъ отталкиванія. Этотъ приборъ заряжаютъ какъ и предъидущій. Приборы Дельмана и Кольрауша, какъ мы выше видѣли, также служатъ электрометрами; но Кольраушъ, кромѣ того, устроилъ синусъ электрометръ, очень точный для сравненія напряженія электричествъ. Описаніе устрой-
78 ПЯТИДЕСЯТАЯ ства и употребленія этого прибора можно найти въ приведенныхъ въ вы- носкѣ источникахъ *). Обыкновенная электрическая машина. — При электрическихъ розысканіяхъ, ббльшею частію, источниками электричества служатъ элек- трическія машины; изложивъ тѣ начала, на которыхъ основывается устройство электрическихъ машинъ, мы можемъ приступить къ ихъ описанію * **). Обыкновенно встрѣчающаяся въ Физическихъ кабинетахъ электрическая машина, Рамздена, состоитъ изъ стеклянаго круга (рис. 22), съ метал- Рис. 22. лическою осью, поддерживаемою деревянными подставками ЕДі?; посред- ствомъ рукоятки М, стекляный кругъ можетъ быть приведенъ въ враще- ніе, причемъ онъ натирается двумя парами подушекъ, изъ которыхъ одна КоЫгаиасЬ. Ро^епЯогй'а Аппаіеп. Вй. ЬХХХѴШ А ДѴйПпег, ЬеЬгЬиеЬ Йег Ехре- гітепіаірЬузік. Ьеіргщ, 1865. 2 Вапйез, 2 АЫеіІппе, 8- 677 671. *•) Для желающихъ познакомиться съ исторіею электрическихъ машинъ, рекомен- дуемъ лексиконъ Геллера, подъ заглавіемъ: Ркуяікаіібскы ІѴогіегЬиск; 6’еЛ/егз, статья (леяскіскіе д.ег Еіекітіптшаскіпе.
лекція. 79 пара А утверждена вверху, а Другая А>— внизу. При натираніи, кругъ электризуется положительнымъ электричествомъ. Разсмотримъ, какимъ образомъ достигается сильное заряженіе стекля- наго круга. Если подушки уединены, то онѣ заряжаются отрицательно, и послѣ опредѣленнаго раздѣленія электричества -|- Е на стеклѣ а — Е, на подушкахъ, мы достигнемъ предѣла заряженія, который уже невозможно перейти; предѣлъ этотъ наступитъ тогда, когда стремленіе обоихъ элек- тричествъ къ соединенію сдѣлается равнымъ раздѣляющему ихъ дѣйствію тренія. Но мы тотчасъ же нарушимъ равновѣсіе, если отнимемъ электри- чество отъ подушекъ; тогда, продолжая натираніе, мы произведемъ новое разложеніе, черезъ что количество и напряженіе электричества стеклянаго круга увеличится. Изъ этого видна необходимость для усиленія заряженія круга, поддерживать подушки въ постоянномъ сообщеніи съ землею. Для этой цѣли вдоль подставокъ, съ внутренней ихъ стороны, распо- лагаютъ мѣдную полосу, къ которой внизу за крючекъ придѣлывается цѣпь, сообщающаяся съ землею. Каждая подушка соединена съ этой полосой. Подушка состоитъ изъ плоскаго деревяннаго бруска, обтянутаго съ внутренней стороны кожею, подбитою конскимъ волосомъ и дли про- водимости покрытою оловяннымъ листомъ. Для постояннаго и равномѣр- наго надавливанія подушекъ, между нижнею стороною подушки и под- ставками Е помѣщается упругая мѣдная пружина. Подобныя подушки развиваютъ очень мало, электричества, а потому ихъ натираютъ муссивнымъ золотомъ (двусѣрнистымъ оловомъ), потому что опытъ показалъ, что вещество это сильно электризующее; муссивное золото обращаютъ въ очень тонкій порошокъ, который промываютъ, высу- шиваютъ, и затѣмъ, чтобы онъ лучше приставалъ къ подушкамъ, при- бавляютъ къ нему немного сала. Иногда подушки натираютъ амальгамою; наиболѣе употребительныя амальгамы помѣщены въ слѣдующей таблицѣ: АМАЛЬГАМЫ. Сингера. Кавалло. Киииейера. I. II. Олово . . . 1 ч. или 2 ч. Олово ... 1 ч. Олово ...1ч. Цинкъ . . . 2 » 3 » Цинкъ... 1 (иногда) Цинкъ . . . 1 » Ртуть . . . 6 » 7 » Ртуть ... 3 ч.или4ч. Ртуть . . . 2 » Эти амальгамы также обращаютъ въ порошокъ, которымъ и натираютъ подушки; амальгамы производятъ дѣйствіе болѣе сильное, нежели муссив- ное золото, но за то менѣе продолжительное.
80 ПЯТИДЕСЯТАЯ Развивъ въ стекляномъ кругѣ наибольшее количество электричества, т. е. пропорціональное поверхности круга, надо собрать это электричество на проводникѣ, который въ данное время могъ бы разомъ отдать все это электричество; для этой цѣли устраиваютъ на машинѣ кондукторы. Это два соединенные между собою полые латунные цилиндра НК и II'К7, поддерживаемые стекляными ножками 8. Концы кондукторовъ, обращен- ные къ стекляному кругу, имѣютъ металлическія вилки Р,Р', Форма ко- торыхъ напоминаетъ букву II. Вѣтви этихъ вилокъ обхватываютъ стекля- ный кругъ, но не прикасаются къ нему и имѣютъ на внутренней сто- ронѣ мѣдныя острыя шпилки, обращенныя къ стеклу. Кондукторы заряжаются черезъ вліяніе стеклянаго круга, и на вилкахъ собирается отрицательное электричество; положительное электричество уда- ляется къ болѣе отдаленнымъ частямъ кондукторовъ и на каждомъ изъ нихъ получается средняя линія; Такъ какъ электричество не можетъ оста- ваться на остріяхъ вилки, то оно переходитъ съ нихъ на стекло, и, сое- динившись съ положительнымъ электричествомъ стекла, нейтрализуетъ его. Слѣдовательно, при этомъ, во-первыхъ, стекло переходитъ въ естествен- ное состояніе и снова электризуется треніемъ, а во-вторыхъ, кондукторы теряютъ отрицательное электричество и заряжаются однимъ положитель- нымъ на всемъ пространствѣ, наиболѣе же сильно на концахъ К,К'. Слѣдя за движеніемъ стеклянаго круга, мы въ точности поймемъ дѣй- ствіе прибора. Возьмемъ одну точку стекла, находящуюся, напримѣръ, сначала внизу противъ подушекъ А*; при треніи она заряжается, по- томъ она поднимается наверхъ, вслѣдствіе вращенія рукоятки; проходя между вѣтвями вилки Р, она разряжается. -Продолжая движеніе, она снова заряжается въ А положительнымъ электричествомъ; противъ второй вилки Р, снова разряжается и приходитъ опять къ нижней подушкѣ; такимъ образомъ, снова начинается рядъ тѣхъ же явленій во все время дѣйствія. Чтобы по возможности уменьшить потерю электричества черезъ воз- духъ, въ то время, когда стекло двигается отъ подушекъ, гдѣ оно заря- жается, до вилки, гдѣ оно разряжается, кругъ въ этомъ мѣстѣ закрывается съ обѣихъ сторонъ тэфтой, уединяющей электричество отъ влажнаго воз- духа. Для этой же цѣли, передъ дѣйствіемъ машины, части ея нагрѣва- ютъ, подставки кондукторовъ натираютъ шелковымъ платкомъ, высушен- нымъ передъ огнемъ, безъ этого электричество исчезаетъ, по мѣрѣ своего развитія. Не смотря на всѣ эти предосторожности, электрическая машина въ сырую погоду дѣйствуетъ слабо; когда же воздухъ сухъ, то нѣтъ ни- какой нужды въ этихъ предосторожностяхъ.
ЛЕКЦІЯ. 81 Въ Физическихъ кабинетахъ часто встрѣчается машина съ однимъ кон- дукторомъ; въ этомъ случаѣ, стекляный кругъ располагается въ той же плоскости, въ которой находится кондукторъ, и вилка дѣлается прямою; одна пара подушекъ находится съ боку и сообщается съ мѣднымъ ша- ромъ на стекляной подставкѣ; здѣсь на мѣдномъ шарѣ накопляется отри- цательное электричество, а потому для заряженія кондуктора шаръ этотъ сообщается цѣпью съ землею. Машина Фанть-Маруіиа. — Чтобы удобно было по произволу со- брать положительное или отрицательное электричество, надо измѣнить кон- струкцію описанной нами машины. Фанъ-Марумъ далъ, для этой цѣли, машинѣ слѣдующее устройство (рис. 23). На одномъ концѣ очень удли- ненной оси находит- ся стекляный кругъ; этотъ конецъ покрытъ также толстымъ сло- емъ шеллака, и, для равновѣсія, противо- положный конецъ оси, около рукоятки, снаб- женъ противовѣсомъ въ видѣ невысокаго ци- линдра; подставка А для оси деревянная, не изолирующая. По- душки находятся на стекляныхъ ножкахъ ВВ; ихъ можно оста- вить изолированными или сообщить съ зе- Рвс. 23. млею, повернувъ дугу ЪЪ такъ, чтобы концы ея прикасались къ по- душкѣ, какъ показано на рисункѣ, тогда черезъ дугу ЪЬ и ножку А, отрицательное электричество уходитъ въ землю. На изолирующей под- ставкѣ С находится полый латунный шаръ, около 20 сантим. въ діа- метрѣ, который, вмѣстѣ съ дугою (кі, представляетъ кондукторъ; въ отвер- стіе кондуктора вставляется мѣдный стержень съ шарикомъ с. Дуга М, вмѣстѣ съ маленькимъ шарикомъ, къ которому она укрѣплена, можетъ вращаться, такъ что изъ вертикальнаго положенія, въ которомъ она нахо- Физіікл. III. 6
82 ПЯТИДЕСЯТАЯ дится на рисункѣ, можетъ быть помѣщена въ горизонтальное и прика- саться къ подушкамъ. На концахъ дуги ЛЛ находится вилка, которая представлена Рис. 24. отдѣльно на рИС_ 24. Два полые латунные цилиндра ее', соеди- йены стержнемъ у. Часть цилиндровъ, обхватывающихъ стекло, і| разрѣзана пополамъ и внутри ихъ находятся острія. Съ этой машиной можно дѣйствовать двоякимъ образомъ: яе 1) сообщаютъ подушки съ землею, помощію дуги ЪЪ, а дугу | М помѣщаютъ вертикально; въ этомъ случаѣ, кондукторъ заря- жается положительнымъ электричествомъ, какъ и въ обыкно- венной машинѣ, а отрицательное электричество уходитъ въ землю. 2) Со- общаютъ подушки съ кондукторомъ дугою сИ, а дугу 66 располагаютъ вертикально; въ этомъ случаѣ, положительное электричество идетъ въ землю, а кондукторъ заряжается отрицательнымъ электричествомъ подушекъ. Машина Наириа. — Машина Наирна {рис. 25) даетъ въ одно время о§а. 'электричества. Она состоитъ изъ стеклянаго цилиндра, вра- Рис. 25. щающагося на оси посредствомъ рукоятки М. Съ обѣихъ сторонъ цилин- дра расположены кондукторы, на одномъ изъ нихъ ВА находится подушка С, а на другомъ РЕ острія. Оба кондуктора помѣщены на изолирую- щихъ вояжахъ. При вращеніи цилиндра, на кондукторѣ ВА собирается отрицательное электричество, а на РЕ—положительное, при сообщеніи одного изъ цилиндровъ съ землею мы получаемъ только одного рода электричество. Машина Армстронга. — Случайно замѣченное явленіе, которое бьис затѣмъ вполнѣ изслѣдовано’, подало мысль построить совершенно особаго рода
ЛЕКЦІЯ. 83 машину. Въ 1840 году, въ Сегиллѣ, въ Англіи, машинистъ, желая облег- чить •грузъ предохранительнаго клапана пароваго котла, взялся одною ру- кою за рычагъ клапана, и когда другая рука случайно прикоснулась къ струѣ пара, то онъ получилъ сильный ударъ, сопровождавшійся появле- ніемъ искры между рукой и рычагомъ. Явленіе это было изслѣдовано Армстронгомъ и Пэтинсономъ *); они нашли, что выходящій паръ имѣлъ положительное электричество, а ко- телъ— отрицательное. Для изслѣдованія этого явленія, Армстронгъ вы- пускалъ паръ изъ котла посредствомъ широкой стекляной трубки съ уеди- неннымъ краномъ на концѣ. Когда паръ не имѣлъ выхода, то не было и электризованія; но при выпусканіи, паръ обнаруживалъ положительное электричество, а въ кранѣ оказывалось отрицательное; самый же котелъ оставался въ естественномъ состояніи. Изъ этого видно, что раздѣленіе электричествъ совершается не во внутренности котла, во время кипѣнія воды, но въ томъ мѣстѣ, гдѣ выходящій паръ производитъ треніе о стѣнки крана. Армстронгъ обратилъ паровикъ въ электрическую машину; но раньше описанія устройства этой машины, мы обратимся къ болѣе подробному изученію этого явленія. Мы замѣтили уже, что паръ, при выходѣ изъ отверстія, электризуется. Фарадэ **) нагрѣлъ этотъ паръ до того, что онъ не осаждалъ влаги, и тогда электризованіе уничтожилось. Фарадэ для свои пилъ къ маленькому паровому котлу трубку съ ша.- ромъ {рис. 26). Когда паръ проходилъ черезъ шаръ, въ которомъ была вода, то онъ получалъ капельки воды, и тогда электричество развивалось очень сильно Изъ этого заключили, что не паръ, а водяныя капли электризовались при треніи о стѣнки трубки. Это заключеніе подтвердилось многими опытами. Струя сухаго пара, выбрасываемаго въ атмосферу, не электризуется; но если она влажная или содержитъ въ себѣ пыли, то трубка и струя электризуются противоположными электричествами. Когда въ паровомъ котлѣ была дистиллированная вода, то выходная трубка получала отрицательное электричество, а струя пара поло- жительное; помѣщая въ шарѣ растворы различныхъ солеіі, въ чистой водѣ, напр. поваренную соль, глауберовую соль или немного сѣрной, или борной кислоты, приборъ Фарадэ подучалъ іѣ же дѣйствія; но когда, вмѣсто про- *) Агтзігоп^. РЫІоаорЬіеаІ Ма^агіп. Ѵоі. XVII, XVIII. Ш Зегіе. 18-10. Ро^епйогіГа Аппаіеп. Вй. ЫІ. Раіііпаоп. ВЫІоеорЬ. Ма^агіп. Ѵоі. XIII. 1840. *•) Рагайау. Ехрегішепіаі гезеагскез. 8ег. XVIII. Ро^епй. Аппаіеп. Вй. ХЬ. 6» опытовъ прикрѣ- Рис. 26.
84 ПЯТИДЕСЯТАЯ водимыхъ веществъ, въ воду шара наливали тер- пентинное масло, оливковое масло, жиръ, воскъ, Рис. 27. Рис. 28. ворвань, клещевинное масло, тогда пары элек- тризовались отрицательно, а трубка положитель- но. 'Фарадэ доказалъ, что электризованіе зави- ситъ также отъ вещества выходной трубки, такъ слоновая кость не производитъ никакого дѣйствія, металлы очень сильное дѣйствіе и наи- болѣе сильное дѣйствіе производитъ самшитовое дерево. Форма выходнаго отверстія имѣетъ большое вліяніе на степень электризованія; Фарадэ нашелъ очень удобнымъ отверстіе, представленное на (рис. 27), а Армстронгъ далъ особую Форму отверстію (рис. 28), кото- Рис. 29 рую онъ и примѣнилъ къ своей гидро-электрической машинѣ. Форма отверстія играетъ роль . въ томъ от- ношеніи, что при движеніи по прямому каналу, паръ имѣетъ слабое треніе о стѣнки; двигаясь же по ка- налу Фарадэ иди Арм- стронгъ, онъ ударяется въ преграды, черезъ что треніе его увеличивается. Чтобы еще бо.іѣе увеличить треніе пара, Армстронгъ устроилъ нѣсколько такихъ выпуск- ныхъ отверстій, изъ кото- рыхъ варъ выходитъ разомъ- Машина Армстронга пред- ставлена на рис. 29; она состоитъ изъ пароваго кот- ла высокаго давленія, въ который наливается дистил- лированная вода. Котелъ
ЛЕКЦІЯ. 85 помѣщается на массивныхъ стекляныхъ ножкахъ. Когда паръ достигнетъ большой упругости, его выпускаютъ на пластинку, охлаждая предвари- тельно выпускныя трубки водой; при этомъ паръ сгущается въ капельки, которыя и выходятъ въ отверстія. Котелъ электризуется отрицательно, а положительное электричество со- бирается на изолированной латунной гребенкѣ. Дѣйствіе гидро-электриче- ской машины очень сильно. Въ Политехническомъ институтѣ, въ Лондонѣ, такая машина, имѣющая 2 метра длины и 46 выходныхъ трубокъ, произ- водитъ постоянный рядъ искръ, длиною въ 60 сантиметровъ. Опыты сь электрическою машиною. — Съ электрическою ма- шиною производятъ различные опыты. Мы опишемъ здѣсь нѣкоторые изъ этихъ опытовъ; объясненіе же ихъ понятно изъ предъидущаго. Если встать на скамейку съ стекляными ножками и положить руку на кондукторъ машины, то производящій опытъ получаетъ всѣ свойства заряженнаго кондуктора. Волоса его поднимаются, и вслѣдствіе отталки- ванія расходятся, а при прикосновеніи къ нему проводникомъ получается искра. На основаніи притяженія и отталкиванія легкихъ тѣлъ основанъ элек- трическій звонъ. На металлическомъ крючкѣ подвѣшиваютъ къ кондук- мѣдный брусокъ АВ {рис. 30), къ которому Рис. 30. Рис. 31. тору электрической машины привѣшаны три колоколь- чика; крайніе С и Е на цѣ- почкахъ, а средній В на шелковинкѣ, послѣдній со- общенъ съ землею цѣпью. Колокольчики С и Е элек- тризуются и притягиваютъ къ себѣ изолированные шел- ковинкой металлическіе ма- ятники, которые ударяются въ колокольчики, произво- дятъ звонъ и, наэлектризо- вавшись, отталкиваются къ среднему колокольчику и снова производятъ звонъ; здѣсь электричество ихъ уничтожается, и они снова притягиваются къ С и Е и т. д. Приборъ, представленный на рис. 31, придуманъ Вольтою, чтобы доказать движеніе, которое, по его мнѣнію, имѣетъ градъ между двумя различно наэлектризованными параллельными тучами. Одну тучу пред-
86 . ПЯТИДЕСЯТАЯ ставляетъ кругъ А, электризующійся машиною, а другую металлическое дно В, сообщенное съ землею; градины замѣненъ! шариками изъ бузин- ной сердцевины; при электризованіи круга А, шарики двигаются вверхъ и внизъ. Такимъ же точно образомъ устраивается электрическая пляска, въ которой шарики замѣнены Фигурками. Укажемъ еще на нѣкоторые свѣтовые опыты. На поверхность стекла наклеиваютъ ряды маленькихъ металлическихъ пластинокъ, составляя изъ нихъ различные рисунки. Первая пластинка получаетъ электричество отъ машины, которое мгновенно передается по всей длинѣ, образуя при каж- домъ перерывѣ искру. Приборъ этотъ называется электрическою иллюми- націею. На рис. 32 представленъ блестящій шаръ; точно такимъ же об- разомъ приготовляютъ блестящія трубки. Иногда на стекляный листъ наклеиваютъ маленькія пря- мыя ленты листоваго олова, которыя безъ пере- рыва идутъ отъ верхняго шарика, сообщающа- гося съ электрической машиной до нижняго, со- общеннаго съ землею. Па Листѣ рисуютъ какую- нибудь Фигуру, и по контуру этой Фигуры но- жомъ перерѣзываютъ проводимыя линіи. При прохожденіи электричества получается огненное изображеніе Фигуры. Об-ь источникахъ, статическаго элек- тричества. — До сихъ поръ мы раздѣляли оба электричества только треніемъ одного тѣла о другое; но это не есть единственный способъ возбужденія электричества; всякое меха- ническое дѣйствіе: давленіе, раскалываніе, дѣленіе тѣлъ, въ состояніи также развить электричество; кромѣ того, электричество возбуждается отъ химическихъ дѣйствій, отъ теплоты, отъ прикосновенія. 1) Давленіе. Либесъ взялъ деревянный кругъ, покрытый тэфтою, и нажалъ на него уединенный латунный кругъ; по раздѣленіи ихъ, онъ на- шелъ, что металлъ наэлектризовался отрицательно, а таѳта — положи- тельно. Это явленіе не можетъ быть приписано тренію, потому что при треніи двухъ поверхностей металлъ получаетъ положительное электриче- ство. Круги серебряные, мѣдные, цинковые и т. п. даютъ тѣ же ре- зультаты, которые получаются съ латунными кругами. Беккерель, на осно- ваніи опытовъ, нашелъ, что всякое тѣло при давленіи о другое разнород- ное съ нимъ тѣло, разлагаетъ нейтральное' электричество, и тѣмъ силь- нѣе, чѣмъ съ ббльшимъ усиліемъ произведено давленіе; но при этихъ
ЛЕКЦІЯ. 87 опытахъ, особенно съ хорошими проводниками, необходимо послѣ давле- нія быстро раздѣлять тѣла, иначе электричество ихъ исчезаетъ. Родъ электричества, получаемаго каждымъ тѣломъ, зависитъ отъ природы обоихъ сдавливаемыхъ тѣлъ. Напримѣръ, пробка получаетъ отрицательное электри- чество съ минералами, имѣющими стекловидную поверхность, а положитель- ное при сдавливаніи съ каменнымъ углемъ, янтаремъ, мѣдью, цинкомъ, се- ребромъ, апельсинной коркой, каучукомъ. Температура имѣетъ здѣсь также вліяніе; напримѣръ, нагрѣтый исландскій шпатъ при сдавливаніи съ проб- кой получаетъ отрицательное электричество; нагрѣтый пробковый кружокъ электризуется отрицательно при сдавливаніи съ другимъ холоднымъ проб- ковымъ кружкомъ. Влажность поверхностей препятствуетъ раздѣленію электричествъ отъ давленія; поэтому передъ опытомъ должно тѣла вы- сушить. Гаи открылъ другой способъ электризованія тѣлъ давленіемъ *): сдав- ливая между пальцами кристаллъ исландскаго шпата, онъ нашелъ его на- электризовавшимся положительно. Это же явленіе замѣчено во многихъ кристаллахъ. Замѣчательно, что кристаллы, наэлектризовавшіеся давле- ніемъ, сохраняютъ это электричество очень долгое время. Исландскій шпатъ, съ которымъ Гаи дѣлалъ свои первые опыты, оставался наэлектри- зованнымъ въ продолженіе 11 дней. Бразильскій топазъ сохраняетъ элек- тричество только нѣсколько часовъ; корундъ, шпинель, изумрудъ, въ те- ченіе 5 или 6 часовъ; аррагонитъ (составъ его одинаковъ съ исландскимъ шпатомъ) 1 часъ; горный хрусталь, алмазъ отъ 15 до 20 минутъ. Эта продолжительность сохраненія электричества въ кристаллахъ объясняется тѣмъ, что электричество проникаетъ во внутрь массы ихъ, такъ что, опустивъ кристаллъ въ воду, онъ все-таки остается наэлектризованнымъ. Гаи воспользовался продолжительностію сохраненія электричества ис- ландскимъ шпатомъ и устроилъ электроскопъ, состоящій изъ горизонталь- ной стрѣлки, вращающейся на остріѣ, на одномъ концѣ которой при- крѣпленъ кусочекъ исландскаго шпата, а на другомъ — противовѣсъ, Исландскій шпатъ наэлектризовываютъ положительно, сдавливая его между пальцами, и затѣмъ не трудно узнать родъ электричества, приближаемаго къ нему тѣла. 2) Дѣленія тѣлъ. Если поскоблить ножемъ какое-нибудь тѣло, не проводящее электричество, напримѣръ: сѣру, смолу, воскъ и т. п., то, *) Аппаіеа йе Сіісшіе еі йе Рііувіоие, П эёгіе, Т. У, рпі>е 72.
88 ПЯТИДЕСЯТАЯ насыпавъ полученныя частицы на электроскопъ, найдемъ ихъ наэлектри- зованными положительно. 3) Раскалыванія тѣлъ. Если приклеимъ мастикою на обѣ стороны толстой пластинки слюды по рукояткѣ, за которыя будемъ раздѣлять пластинки слюды, то одна изъ отдѣленныхъ частей окажется наэлектризо- ванною положительно, а другая отрицательно; раздѣляя снова каждую изъ частей, мы получаемъ то же явленіе. Беккерель * * ***)) доказалъ, что этимъ же свойствомъ обладаютъ нѣкоторые другіе минералы: топазъ, талькъ, сѣрно- кислая известь, сѣрнокислый баритъ. Свинцовый блескъ и колчеданы, хо- рошо проводящіе электричество, этого свойства не имѣютъ. Электриче- ство возбуждается также при простомъ разъединеніи прикасающихся ме- жду собою тѣлъ. Такъ, если расплавленную сѣру налить въ коническій стекляный стаканъ и, пока она не застыла, вставить въ массу сѣры стекляный стержень, то, вынимая сѣру по охлажденіи ея, за стекляную ручку, мы найдемъ на стаканѣ отрицательное электричество, а на сѣрѣ положительное. 4) Теплота. Нѣкоторые кристаллы, при нагрѣваніи, пріобрѣтаютъ электрическую полярность.' Если подвѣсить кристаллъ турмалина подъ стеклянымъ колоколомъ и подставить подъ него металлическую пластинку, нагрѣваемую лампою, то, пока кристаллъ не нагрѣется, онъ находится въ естественномъ состояніи; но какъ только онъ начнетъ нагрѣваться, одинъ конецъ его дѣлается поло- жительнымъ, а другой отрицательнымъ, въ чемъ не трудно убѣдиться, при- ближая къ нимъ натертую смоляную палочку. Это явленіе обнаруживается во все время повышенія температуры; . но когда температура остановится на одной степени, электричество исчезаетъ. Отнявъ лампу, мы заставляемъ кристаллъ охлаждаться, и тогда въ немъ снова возбуждается полярность, конецъ, который при нагрѣваніи былъ положительнымъ, при охлажденіи сдѣлается отрицательнымъ. Новѣйшія розысканія надъ электрическими свойствами турмалина про- изводилъ Гагенъ *’), который, соединяя нѣсколько кристалловъ турмалина въ рядъ, получалъ съ ними довольно сильныя электрическія дѣйствія; такъ, напримѣръ, онъ составилъ изъ 15 турмалиновъ, соединенныхъ одно- именными полюсами, батарею, которою зарядилъ электрическій листъ*’'*) *) Аппаіев Не СЬетіе еі <1е РЬувідие. II вёгіе, Т. II, р. 16, еі Г. XXXVI, р. 265. Сишріев тепііиз <1ев вёапеез <!е ГАсаіІотіе Нев зсіепсез <1с Рагіз. 1856. Т. ХЪІІ, 1864. ***) Описаніе электрическаго листа находится на стр. 46 этой части.
ЛЕКЦІЯ. 89 до такой степени, что при разряженіи листа получалась искра отъ 2-хъ до 3-хъ миллиметровъ. 5) Химическія дѣйствія. Можно сказать вообще, что не происхо- дитъ ни одной химической реакціи безъ сопровожденія электрическихъ явленій. Мы будемъ изучать эти явленія въ «динамическомъ электриче- ствѣ», но теперь докажемъ только на примѣрѣ справедливость этого по- ложенія. Пулье приготовилъ изъ угля маленькій конусъ, зажегъ вершину его и, направляя на него струю кислорода, ускорилъ его горѣніе. Когда уголь былъ помѣщенъ на чувствительномъ электрометрѣ, то электрометръ заряжался отрицательнымъ электричествомъ; когда же уголь былъ сооб- щенъ съ землею, а на электрометръ была направлена струя углекислоты, образующаяся при горѣніи, то онъ заряжался положительно. Такимъ же способомъ Пулье нашелъ, что при испареніи растворовъ щелочей въ предварительно нагрѣтомъ тиглѣ, получается положительное электричество на тиглѣ и отрицательное въ парахъ; обратное разложеніе происходитъ при нагрѣваніи кислотъ. 6) Прикосновеніе. Вольта первый старался доказать, что при прикос- новеніи двухъ металловъ происходитъ раздѣленіе электричествъ. Онъ произвелъ слѣдующій опытъ, въ подтвержденіе своей теоріи: спаявъ пла- стинку изъ двухъ металловъ, цинка и мѣди, онъ сообщилъ мѣдь съ элек- троскопомъ и получилъ отклоненіе золотыхъ листочковъ, зарядившихся отрицательно. Но при этомъ рождается сомнѣніе, возбуждается ли здѣсь электричество только отъ одного прикосновенія, или нѣтъ ли здѣсь хими- ческихъ дѣйствій, которыя развили бы электричество. Мы подробнѣе раз- беремъ эти явленія въ «динамическомъ' электричествѣ».
ПЯТЬДЕСЯТЪ ПЕРВАЯ ЛЕКЦІЯ. О сгущеніи электричества. Конденсаторъ съ воздушнымъ слоемъ. — Накопленіе электричества на поверхности этого прибора. — Конденсаторъ съ стекляною пластин- кою. — Лейденская банка. — Батарея. — Заряженіе батареи. — Электрофоръ. Конденсаторъ съ воздушнымъ слоемъ. —Представимъ себѣ двѣ уединенныя металлическія круглыя пластинки А и В (рис. 33), одинако- ваго діаметра, металлическія оси которыхъ / и ф', посредствомъ цѣпей могутъ быть сообщены одна съ землею, а другая съ электрической маши- ною. Подвѣсимъ къ каждой пластинкѣ по электрическому маятнику (I и (!' для изученія электрическаго состоянія ихъ, и ножки пластинокъ сдѣлаемъ подвижными, такъ чтобы можно было измѣнять раз- стояніе между ними. Удаливъ проводникъ В, сообщимъ А съ электрическою машиною и зарядимъ его такимъ количествомъ электричества, какое только онъ въ состояніи удержать. Это электричество распредѣлится по поверх- ности безъ чувствительной погрѣшности; можно предположить, что на каждой изъ сторонъ аа ш а'а' будетъ одинаковое ко- личество электричества. Разобщивъ пла- стинку А съ машиною, приблизимъ къ ней Рис. 33. проводникъ В; тотчасъ же происходитъ электростатическая индукція, дѣй- ствіе которой мы постараемся разобрать. Сначала нейтральное электриче- ство въ В разложится: отрицательное соберется на сторону ЪЪ, а поло-
ПЯТЬДЕСЯТЪ ПЕРВАЯ ЛЕКЦІЯ. 91 жителыюе на Ь'Ь' и , и эти противоположныя электричества будутъ раз- дѣлены нейтральнымъ поясомъ; вслѣдствіе этого маятникъ (].' долженъ бу- детъ подняться. Это на опытѣ и происходитъ. Электричества, находящіяся теперь на В, съ своей стороны, дѣйствуютъ на электричество А, и такъ какъ отрицательное его электричество, находящееся на ЬЬ, ближе къ А, нежели положительное на Ь'Ь1, то притяженіе будетъ сильнѣе отталкива- нія, и черезъ это на кругѣ А электричество распредѣляется уже неравно- мѣрно на обѣихъ поверхностяхъ, а соберется на сторонѣ аа, и маятникъ й долженъ будетъ нѣсколько опуститься, что также подтверждается опытомъ. ' Теперь сообщимъ съ землею; положительное электричество исчезаетъ и происходитъ новое разложеніе, вслѣдствіе котораго на ЬЬ приходитъ новое количество отрицательнаго электричества. Въ кругѣ В не остается болѣе положительнаго электричества, онъ имѣетъ наибольшее заряженіе отрицательнымъ электричествомъ на ЬЬ и самое слабое заряженіе на про- тивоположной сторонѣ Ь'Ь', которое дѣлается совершенно нулемъ въ той части, гдѣ прикасается проволока, сообщающая этотъ кругъ съ землею. Поэтому, маятникъ сі, который прежде былъ отклоненъ отъ дѣйствія по- ложительнаго электричества стороны Ь'Ь', теперь падаетъ до прикоснове- нія съ Ь'Ь1. Такъ какъ положительное электричество въ В исчезло и было замѣ- нено новымъ заряженіемъ отрицательнымъ электричествомъ, скопившагося на ЪЬ, то дѣйствіе этого отрицательнаго электричества на кругъ А уси- ливается, такъ что новое количество положительнаго электричества пере- ходитъ со стороны а'а' на аа, такъ что сторона а'а', а также шарикъ у почти совершенно разряжаются, и маятникъ (1 опускается почти въ вер- тикальное положеніе. Ни одно изъ этихъ дѣйствій не отличается отъ тѣхъ, которыя мы разбирали въ статьѣ объ электро-статической индукціи; это тотъ же опытъ и тѣ же явленія, а потому они могутъ быть объяснены математической теоріей Пуассона, причемъ легко вычислить напряженіе электричества въ каждой точкѣ проводниковъ, если Форма ихъ геометрическая и ихъ поло- женіе относительно другъ друга извѣстно. Скопленіе электричества. — Если въ произведенномъ нами опытѣ нѣтъ ничего новаго, и всѣ явленія были тѣ же, которыя мы разсматривали въ электро-статической индукціи, то, съ другой стороны, здѣсь предста- вляется очень важное слѣдствіе, къ которому мы теперь обратимся. Про- водникъ А былъ предварительно заряженъ электрическою машиною до на-
92 ПЯТЬДЕСЯТЪ ПЕРВАЯ сыщенія, но когда къ нему приблизили кругъ В, сообщенный съ землею, то большая часть положительнаго электричества со стороны а'а' перешла на сторону аа\ при этомъ шарикъ у почти совершенно пришелъ въ есте- ственное состояніе, и если его снова сообщить съ электрическою машиною, то онъ можетъ получить новое количество электричества. Предположимъ, что кругъ А заряжаютъ во второй разъ; въ немъ снова произойдетъ раз- ложеніе, которое черезъ вліяніе произведетъ разложеніе въ В и приведетъ на ЪЪ новое количество отрицательнаго электричества, послѣднее, дѣйствуя на А, соберетъ его электричество на сторонѣ аа, и слѣдовательно мы снова можемъ произвести заряженіе А и т. д. Каждое послѣдовательное заря- женіе раздѣляется на двѣ различныя части: одна сгущается на аа, дру- гая остается на шарикѣ / и сторонѣ а'а', эта послѣдняя часть увеличи- вается съ каждымъ заряженіемъ; слѣдовательно, маятникъ <1 будетъ бо- лѣе и болѣе подниматься, пока не достигнетъ той высоты, на которую онъ былъ поднятъ, когда кругъ А былъ заряженъ машиною до насыщенія, безъ дѣйствія на него круга В; это покажетъ, что мы достигли предѣла заряженія. Если вмѣсто заряженія прибора послѣдовательными дѣйствіями, ша- рикъ /’ постоянно поддерживается въ сообщеніи съ электрическою маши- ною, а шарикъ у съ землею, то электрическія заряженія непрерывно уве- личиваются на каждой точкѣ обоихъ приборовъ и равновѣсіе достигается тогда, когда шарикъ _/ будетъ въ равновѣсіи съ напряженіемъ машины, т. р. когда напряженіе электричества на немъ сдѣлается равнымъ тому напряженію, какое онъ получилъ бы отъ электрической'машины, если бы А не подвергался дѣйствію вліянія В. Изъ этихъ разсужденій мы видимъ, что при предѣльномъ заряженіи, распредѣленіе электричествъ будетъ въ томъ порядкѣ, какъ показываютъ пунктирныя линіи на рис. 33. На сторонѣ 66' проводника В будетъ только нечувствительное или нуль количество отрицательнаго электричества; его будетъ нѣсколько болѣе на бокахъ, а на сторонѣ 66 напряженіе электричества будетъ очень велико. На проводникѣ А будетъ очень большое напряженіе электричества на сторонѣ аа, значительно меньше па сторонѣ а'а', а на / будетъ только такое напряженіе электричества, какое было бы, если бы не происходило сгущенія черезъ вліяніе. Изъ сказаннаго видно, что такого рода приборы даютъ средство 'Ско- пить на проводникахъ, расположенныхъ другъ противъ друга, количества электричествъ больше тѣхъ, которыя могли бы на нихъ накопиться, если бы проводники эти не дѣйствовали другъ на друга; поэтому-то всѣ при-
ЛЕКЦІЯ. 93 боры, основанные на этомъ свойствѣ, называются конденсаторами или сгустителями, а отношеніе полнаго электрическаго заряженія круга А при дѣйствіи на него В, къ его электрическому заряженію безъ вліянія В, называется силою сгущенія. Очевидно, что можно вычислить всѣ об- стоятельства этого новаго распредѣленія электричества и найти выраженіе силы сгущенія, безъ введенія какихъ бы то ни было новыхъ началъ, надо1 только замѣтить, что при равновѣсіи, электрическое заряженіе каждой точки поверхности обоихъ круговъ будетъ таково, что притяженія и оттал- киванія, дѣйствующія на нея изъ всѣхъ остальныхъ точекъ, равны нулю; кромѣ того, надо положить, что напряженіе электричества на Ъ'Ъ' равно нулю, а на шарѣ / равно напряженію, доставляемому машиною. Понятно также, что результаты будутъ зависѣть отъ Формы, отъ поверхности проводни- ковъ и разстоянія между ними, и что они не могутъ быть выражены од- ной Формулой, приложимой ко всѣмъ частнымъ случаямъ. За недостаткомъ математическаго вывода принимаются нѣкоторыя опыт- ныя измѣренія, сдѣланныя Риссомъ, къ которымъ мы теперь и обратимся. Опыты Рисса. — Риссъ *) взялъ два проводника въ видѣ круговъ {рис. 34). Кругъ В былъ установленъ неподвижно и посредствомъ сте- кляной рукоятки могъ вращаться на шарнирѣ Ъ. Кругъ А, кото- рый называется сгустителънымъ кругомъ, могъ двигаться вдоль планки съ дѣленіями. Оба круга имѣли на задней поверхности по металлическому цилиндру дли- ною въ 33 миллим., въ который вставлялся вертикальный стер- жень и горизонтальная толстая мѣдная проволока, длиною въ 22р миллим., оканчивающаяся мѣднымъ шаромъ 8, діаметромъ въ 16 миллиметровъ. Сгуститель- ный кругъ сообщался съ землею посредствомъ газопроводныхъ трубъ зданія. *) Кіе88. Ро^зпй. Аапаіеп. Вй. ЬХХИІ. 307. ВеіЬип^зеІекіі'ісііаі. В<1. I. § 313. Ап- паіев йе СЬетіе еі сіе РЬувідае. ІИ з. ХЕИ, р. 376.
ПЯТЬДЕСЯТЪ ПЕРВАЯ 94 Кругъ В сначала заряжался безъ вліянія сгустительнаго круга; затѣмъ къ его шарику 8 прикасались пробнымъ кружкомъ, помѣщали этотъ кру- жокъ въ крутительные вѣсы и измѣряли отталкивательную силу при опре- дѣленномъ углѣ отклоненія стрѣлки. Послѣ этого, приближали сгуститель- ный кругъ А на опредѣленное разстояніе, причемъ электрическое напря- женіе въ шарикѣ 8 уменьшилось, и его снова измѣряли пробнымъ круж- комъ. Отношеніе между отталкиваніемъ шариковъ вѣсовъ Кулона въ пер- вомъ и второмъ опытахъ показывало отношеніе между напряженіями элек- тричества на шарѣ 8 до и послѣ сгуіценія: отношеніе это постоянное, каково бы ни было начальное заряженіе, а потому оно измѣряетъ силу сгущенія той точки, къ которой прикасались. Дѣйствительно, предположимъ, что А удаленъ, то, зарядивъ кругъ В машиною и прикоснувшись къ его шару пробнымъ кружкомъ, мы полу- чимъ на вѣсахъ скручиваніе, положимъ, В; оно будетъ пропорціонально количеству всего электричества, получаемаго кругомъ В отъ машины, безъ вліянія А. Положимъ, что затѣмъ приближенъ кругъ А, и вслѣдствіе этого кругъ В можно еще зарядить до тѣхъ поръ, пока шаръ не получитъ того же самаго напряженія; при измѣреніи получится то же скручиваніе В. Удаливъ затѣмъ А, мы заставимъ все электричество В свободно распро- страниться на всей поверхности; въ шарѣ напряженіе увеличится, и мы найдемъ теперь скручиваніе В' больше В, которое будетъ пропорціонально всему количеству электричества, находящагося въ В. Слѣдовательно, отно- шеніе В' къ В будетъ измѣрителемъ силы сгущенія, и такъ какъ оно по- стоянное, то имѣетъ ту же величину, какую оно имѣло въ опытѣ Рисса. Найдено, что отношеніе это уменьшается обратно пропорціонально раз- стоянію между кругами, когда разстояніе это очень мало, и менѣе быстро, когда разстояніе значительно. Послѣ этого опыта, Риссъ замѣнилъ шаръ 8 на концѣ проволоки другимъ, значительно большимъ, но это не измѣнило замѣтно силы сгущенія, что видно изъ помѣщенной ниже таблицы. При- касаясь пробнымъ кружкомъ къ ребру круга В, Риссъ нашелъ, что здѣсь сила сгущенія больше, нежели на шарѣ 8. Когда -поверхности круговъ измѣняются, то сгущеніе также измѣняется: оно меньше при малыхъ по- верхностяхъ, нежели при большихъ. Но въ особенности замѣчательно то обстоятельство, что всякое измѣненіе въ Формѣ поверхности А и даже въ расположеніи проволоки соединяющаго А съ землею уже измѣняетъ силу сгущенія: она больше, когда проволока имѣетъ направленіе параллельное поверхности А, нежели при направленіи ея перпендикулярномъ къ центру. Въ прилагаемой здѣсь таблицѣ указана длина проволоки сгущающаго
ЛЕКЦІЯ. 95 круга; надо замѣтить, что когда длина проволоки равнялась 225 миллим., то шаръ на концѣ ея имѣлъ 16 миллим. діаметръ, а при длинѣ проволоки въ 78 миллим. діаметръ шара равнялся 10 миллим. Таблица разысканій Рисса. РАЗСТОЯНІЕ МЕЖДУ КРУ- ГАМИ. МПЛ. НАПРЯЖЕНІЕ НА ШАРИКѢ. НАПРЯЖЕНІЕ НА РЕБРЪ КРУГА. ДЛИНА ПРОВОЛОКИ. ДІАМЕТРЪ КРУГА ЯАПРАВЛЕПІЕ ПРОВО- ЛОКИ СГУСТИТЕЛЬНАГО КРУГА. 225 мил. 7,8 м. 134 и. 117 м. ПЕРПЕВД. ИАРАЛЛ. 00 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 112,8 0,897 0,888 — — — — 0,941 45', 1 0,683 0,688 — — — — 0,828 33,9 0,595 0,630 0,630 0,768 — — 0,731 22,6 0,492 0,488 0,488 0,688 0,688 0,597 0,617 11,3 0,335 0,306 0,306 0,443 0,443 0,408 0,460 9,0 0,286 0,274 0,274 0,393 0,393 0,340 0,412 6,8 0,235 0,219 0,219 0,330 0,330 ' 0,269 0,341 4,5 0,173 0,155 0,155 0,232 0,232 0,190 | 0,260 Всѣ эти измѣренія подтверждаютъ теорію нами изложенную, и многіе изъ этихъ результатовъ можно было предвидѣть. Такъ, когда кругъ В былъ сначала заряженъ машиною, и затѣмъ къ нему приближенъ кругъ А, то часть первоначальнаго электричества съ задней поверхности круга В пе- реходитъ на переднюю; а отсюда слѣдуетъ, что отношеніе между заря- женіями одной и той же точки въ этихъ двухъ случаяхъ должно быть больше единицы, когда эта точка взята на шарѣ 8 или на задней поверх- ности круга В, и меньше единицы, когда она взята на поверхности, нахо- дящейся противъ круга А; слѣдовательно, отношеніе это должно умень- шаться по мѣрѣ приближенія отъ задней поверхности къ краямъ, это и показываетъ опытъ. Кромѣ того, при равновѣсіи, отводящая проволока, сообщающая А съ землею, должна быть въ естественномъ состояніи, а это показываетъ, что дѣйствіе равнодѣйствующей электричествъ, находящихся на В и А, на каж. дую точку нейтральнаго электричества этой проволоки, должно быть нулемъ. Поэтому необходимо, чтобы распредѣленіе этихъ электричествъ измѣнялось со всѣми измѣненіями Формы проводника А, и положенія проволоки.
96 ПЯТЬДЕСЯТЪ ПЕРВАЯ Всѣ эти результаты показываютъ намъ, какъ сложно электрическое рас- предѣленіе на обоихъ кругахъ, а потому и невозможно выразить силу сгущенія простой и общей Формулой, такъ какъ она измѣняется въ раз- личныхъ точкахъ одного и того же круга, измѣняется съ Формою провод- никовъ и съ такими, повидимому, ничтожными обстоятельствами, какъ на- правленіе отводящей проволоки. Но если мы не можемъ получить точную Формулу, то мы все-таки можемъ найти приблизительное рѣшеніе задачи. Приблизительное выраженіе силы сгущенія. — Положимъ, что мы имѣемъ плоскіе проводники, что въ нихъ послѣ полнаго заряженія, оба слоя противоположныхъ электричествъ, скопившіеся на сторонахъ, находя- щихся другъ противъ друга, равномѣрны, и что также на лѣвой сторонѣ круга В положительное электричество имѣетъ напряженіе равномѣрное и равное тому, какое сообщила бы ему машина, если бы не было сгущенія; мы получимъ, если не совсѣмъ точное, то, по крайней мѣрѣ, довольно' приблизительное представленіе того, что въ дѣйствительности происходитъ, когда сгустительный кругъ приближенъ къ В. Называя черезъ — А коли- чество отрицательнаго электричества на кругѣ А и черезъ -(- В все коли- чество положительнаго электричества на проводникѣ В, мы можемъ поло- жить, что — А = таВ, гдѣ т — постоянный коэфиціентъ меньшей единицы, но увеличивающійся съ уменьшеніемъ разстоянія между В и А. Уединимъ теперь проводникъ А и прикоснемся рукою къ шару круга В; мы этимъ отнимемъ все элек- тричество, находящееся на внѣшней сторонѣ В, и еще слой такой же тол- стоты съ внутренней стороны его (предполагается, что отнятый слой, имѣвшій одинаковое напряженіе на обѣихъ сторонахъ, равенъ всему коли- честву электричества, которая машина сообщила В, безъ вліянія А, слѣ- довательно, когда не было сгущенія). Обозначимъ это отнятое электриче- ство черезъ а. Теперь роль проводниковъ измѣнилась: кругъ А имѣетъ избытокъ элек- тричества, а В имѣетъ только на внутренней поверхности часть В — а электричества. Итакъ, какъ круги перемѣнились только ролью, то имѣемъ: В — « = — даА или, замѣняя — А его величиною, имѣемъ: В — а = да2В, откуда а = В (1 — да2)..........................(1) « есть количество электричества, отнятаго у В, или то количество элек-
ЛЕКЦІЯ. 97 тричества, которое бы получилъ В отъ машины, если бы ойъ не подвер- гался вліянію проводника А. Раздѣляя обѣ части уравненія (1) на е (1 — «»*), имѣемъ: В_ 1 а 1 — В отношеніе — и есть выраженіе силы сгущенія. Гипотеза скрытыхъ электричествъ. — Часто электрическое сгу- щеніе объясняется иначе, помощію другой, совершенно безполезной, гипо- тезы о состояніи электричествъ въ конденсаторѣ. Такъ какъ отрицательное электричество, распространенное на проводникѣ А, не уходитъ въ землю черезъ цѣпь и вмѣстѣ съ тѣмъ не отклоняетъ электрическій маятникъ, то электричество зто иногда разсматриваютъ какъ лишившимся обыкновенныхъ своихъ свойствъ, а потому говорятъ, что электричество сдѣлалось скры- тымъ, или что количество В положительнаго электричества перваго круга притягиваетъ и скрываетъ пропорціональное ему количество — А отрицательнаго электричества на второмъ кругѣ, и также полагаютъ, что — А = тВ и что количество — А скрываетъ съ своей стороны часть В — а положи- тельнаго электричества перваго круга, и тогда В — а — — отА, откуда в________________________________ і а 1 — т1' Предполагаютъ, что электричество машины, приходя на В, раздѣляется на двѣ части: одна дѣлается скрытой, т. е. присутствіе ея не можетъ обнаружиться, другая а остается свободной или явной и распредѣляется на проводникѣ такъ, какъ будто первой не существуетъ. Поэтому, равновѣсіе устанавливается, и предѣлъ заряженія достигается тогда, когда эта часть « сдѣлается равной всему электричеству, которое получитъ проводникъ, если бы не было вовсе сгущенія, поэтому 5. означаетъ силу сгущенія. Но этотъ способъ разсматриванія уже оставляютъ, тѣмъ болѣе, что при новомъ состояніи электричества, онъ не объясняетъ всѣхъ явленій, такъ какъ при немъ сила сгущенія не зависитъ отъ разстоянія между провод- никами, а тѣмъ болѣе отъ положенія отводящей цѣпи; поэтому, мы не бу- демъ употреблять слова скрытое электричество. Разраженія послѣдовательными прикосновеніями. — Возвра- тимся теперь къ опыту съ конденсаторомъ и посмотримъ, каковы будутъ потери обоихъ проводниковъ, если ихъ послѣдовательно привадить въ со- Фізікх. Ш 7
98 ПЯТЬДЕСЯТЪ ПЕРВАЯ общеніе съ землею. Прикоснувшись къ В, мы отняли отъ песо заряженіе я = В (1 — те2), а оставили на немъ В — а = т2В. Если затѣмъ мы прикоснемся къ А, то отнимемъ отъ него |3 == А (1 — т2) ~ — Вяг (1 — а оставимъ въ немъ А — 0 — те2Л — — те:,В. Если будемъ продолжать такимъ образомъ поочередно прикасаться къ проводникамъ, то послѣдовательныя потери и остатки на обоихъ проводникахъ выра- зятся геометрическими прогрессіями: Остатки: ________Потери: па В на А на В на А 1) + В — Вт + (1 — те”)В -(1 — те2)Вт; 2) + Вт2 — Вт3 + (1 — те2)Вте2 -(1- — т2)Вт3; 3) Д-Вт4 — Вте5 + (1 — та2)Вт4 -(1 — т2)Вт5; и) -|- В®2”-2 — Вт2"’ -2 +(1 — т2)В®2”-2 -(1 — те2)Вта2"‘ Откуда видно, что такъ какъ т меньше единицы, то остатки умень- шаются и послѣ безконечнаго числа прикосновеній, проводники придутъ въ естественно? состояніе. Кромѣ того, можно убѣдиться, что сумма по- слѣдовательныхъ потерь тогда сдѣлается равною -I- В для перваго провод- ника и — тВ или А для втораго, когда п безконечность, что легко было предвидѣть. Если вмѣсто послѣдовательнаго сообщенія съ землею обѣихъ сторонъ конденсатора, соединить ихъ другъ съ другомъ проводящей дугой, кото- рая называется разрядникомъ, то понятно, что эти послѣдовательныя раз- ряженія обратятся въ непрерывныя, и оба электричества цѣликомъ идутъ черезъ сообщающій проводникъ для соединенія и образованія нейтральнаго электричества; вслѣдствіе этого получается сильная искра и многія явле- нія, которыя мы разсмотримъ ниже. Конденсаторъ съ стекляною пластинкою. — До сихъ поръ мы полагали, что оба круга конденсатора раздѣлены слоемъ воздуха, дѣй- ствующимъ какъ изолирующее тѣло, но съ такимъ конденсаторомъ невоз- можно достигнуть сильнаго сгущенія, потому что для увеличенія сгущенія надо сблизить между собою проводники, а при сближеніи ихъ, электриче- ства соединяются черезъ воздухъ. Но если мы между металлическими ча- стями конденсатора помѣстимъ изолирующую пластинку, сопротивленіе ко- торой больше сопротивленія воздуха, какъ наприм. стекло или смолу, то соединеніе электричествъ• черезъ это тѣло произойти не можетъ. Возьмемъ горизонтальный металлическій кругъ ВВ' на изолирующей
№кцій. подставкѣ и сообщимъ его цѣпью съ землею {рис. 35); положимъ на него сухую стекляную пластинку, на которую помѣстимъ второй проводникъ тІА' съ изолирующей ручкой, и соединимъ его съ электрической маши- ной. Мы получили конденсаторъ подобный предъидущему, съ тою лишь разницею, что сгущенныя на кругахъ электричества не могутъ соединяться между собою въ видѣ искръ черезъ стекло, а потому заряженіе конден- сатора будетъ теперь сильнѣе. Въ самомъ дѣлѣ,-если соединимъ В' съ А' разрядникомъ, то получится искра сопровождаемая сильнымъ трескомъ. Но вотъ новое явленіе, на которое мы должны обратить вниманіе; за- рядивъ кругъ А А', удалимъ сначала электрическую машину и разобщимъ кругъ В В' съ землею; затѣмъ сни- мемъ кругъ АА' за ручку и под- нимемъ за края стекляную пла- стинку. На основаніи предъиду- щихъ объясненій казалось бы, что оба крута должны удерживать свое электричество, которое по раздѣле- ніи круговъ и должно свободно рас- Рис. 35. пространиться по ихъ поверхностямъ; но опытъ показываетъ, что на кругахъ остается только самое незначительное количество электричества. Если же круги разрядить и снова положить на ВВ' стекло, а на него пластинку АА.' и затѣмъ соединить ВВ' съ АА' разрядникомъ, то прои- зойдетъ почти такое же сильное разряженіе, какъ и до разнятія частей конденсатора. Слѣдовательно, надо предположить, что сгущенныя элек- тричества оставили круги и расположились на стеклѣ. Въ этомъ не трудно убѣдиться слѣдующимъ опытомъ: снимаютъ осто- рожно стекло и кладутъ на каждую сторону его всю кисть руки; тогда оба электричества соединяются черезъ тѣло и сообщаютъ сильное сотря- сеніе. Если же прикасаться къ обѣимъ поверхностямъ стекла только кон- цами пальцевъ, то происходятъ слабыя сотрясенія, но проводя пальцами по обѣимъ сторонамъ стекла, получается рядъ маленькихъ искръ, и по- слѣдовательное разряженіе тѣхъ частей, къ которымъ прикасаются. Те- перь понятно значеніе проводниковъ АА' и ВВ': они приводятъ противо- положныя электричества на обѣ стороны стекла, гдѣ и оставляютъ ихъ; ри разряженіи же прибора они уводятъ эти электричества. 7*
100 ПЯТЬДЕСЯТЪ ПЕРВАЯ Эти заключенія были подтверждены большимъ числомъ другихъ опытовъ. Вмѣсто стеклянаго прямоугольника, берутъ стекляный стаканъ М (рис. 36); во внутренность стакана помѣщаютъ другой плотно входящій въ него ме- таллическій стаканъ А, а стаканъ М вставляютъ въ другой металлическій стаканъ В. А и В составляютъ проводники, раздѣленные стекломъ И, и если наэлектризовать А, сообщивъ В съ землею, то получаются всѣ дѣй- ствія конденсатора съ плоскою поверхностію. Когда приборъ заряженъ, то его помѣщаютъ на изолирующую поверхность и вынимаютъ стеклянымъ крючкомъ сначала часть А, потомъ стаканъ М и на металлическихъ обо- лочкахъ находятъ толь- ко очень слабые слѣды электричествъ; но если опустить одну руку въ стаканъ М, а дру- гою рукою взяться за внѣшнюю его поверх- ность, то получается рядъ искръ и вмѣстѣ съ тѣмъ сотрясенія. Рис- 36. Франклинъ, который первый изслѣдовалъ эти дѣйствія*), сдѣлалъ болѣе поразительный опытъ. Онъ налилъ въ стаканъ М, или въ замѣняющую его банку, немного воды; вода эта составляла внутреннюю обкладку А, и все это онъ погрузилъ въ сосудъ съ водою, которая замѣняла внѣшнюю обо- лочку В. Когда приборъ былъ заряженъ обыкновеннымъ способомъ, онъ вынулъ стаканъ, вылилъ изъ него воду и помѣстилъ его снова въ тѣ же условія, опять наливъ въ него воду и помѣстивъ его въ сосудъ съ новой водой; заряженіе прибора не уменьшилось замѣтно. Противоположныя электричества не только остаются на поверхности изолирующаго тѣла, раздѣляющаго оболочки конденсатора, но они часто проникаютъ во внутрь его. Это слѣдуетъ какъ изъ тѣхъ опытовъ, кото- рые мы уже изложили, такъ и изъ тѣхъ, которые мы сейчасъ опишемъ. Дѣлаютъ конденсаторъ съ смолянымъ кругомъ, находящимся между двумя подвижными металлическими оболочками; конденсаторъ этотъ заряжаютъ и поддерживаютъ въ заряженномъ состояніи продолжительное время. Затѣмъ, соединивъ обкладки концами разрядника, разряжаютъ ихъ, потомъ оболочки быстро разнимаютъ и изслѣдуютъ на электроскопѣ смоляной кругъ. При *) Ргапкііп. Ехрегішепіз пай оЬаегѵаііопв іп еівсігісііу., 27.
ЛЕКЦІЯ. 101 этомъ, на немъ не оказывается никакого электричества; черезъ нѣсколько времени обѣ стороны смолянаго круга снова пріобрѣтаютъ тѣ же элек- тричества, которыя были на оболочкахъ до разряженія прибора. Это явленіе иначе не можетъ быть объяснено, какъ только предположеніемъ, что электричество медленно проникало внутрь смолы при первой части' опыта и возвращалось на поверхность при второй части опыта; это уже и было доказано описанными выше опытами Матеуччи. На основаніи медленной проводимости изолирующихъ тѣлъ, можно объ- яснить себѣ давно извѣстное явленіе. Замѣчено, что если разрядить кон- денсаторъ большихъ размѣровъ, прикасаясь къ его обкладкамъ разрядни- комъ, то онъ сохраняетъ въ себѣ нѣсколько электричества, которое черезъ нѣсколько времени дѣлается чувствительнымъ, такъ что конденсаторъ можно снова разрядить вторымъ сообщеніемъ оболочекъ. Послѣ этого остаются еще нѣкоторые слѣды электричества и т. д., но уже очень слабыя, такъ что ихъ трудно обнаружить. Относительная индукція. — До сихъ поръ мы предполагали, что природа изолирующей пластинки не имѣетъ никакого вліянія на силу сгущенія, и что пластинка эта служитъ только для раздѣленія электри- чествѣ. Но Фаредэ нашелъ, что всякое изолирующее тѣло имѣетъ свою индуктирующую способность *). Для доказательства дѣлаютъ двойной конденсаторъ изъ трехъ уединен- ныхъ металлическихъ пластинокъ А, В, С, раздѣленныхъ одна отъ другой воздухомъ (рис. 37). Пластинку С заряжаютъ помощію электрической машины, а А и В сообщаютъ съ землею. ' Рис. 37. Потомъ послѣднія двѣ пластинки уединяютъ и соединяютъ ихъ съ электрометромъ, со- 1иГ\\ стоящимъ изъ двухъ близко расположен- \\ НИВ ныхъ, уединенныхъ другъ отъ друга зо- Ж|] |ж\ \ лотыхъ листочковъ; при зтомъ листочки іН I |Н \\ остаются неподвижными, такъ какъ отри- |І 1 II \ І1у1| цательныя электричества сгущены на вну- |і| I И треннихъ поверхностяхъ А и В, а поло- жительныя были удалены въ землю. Но ~— =— если В приближать къ С, то вліяніе увеличивается, новая масса Е ско- пляется въ В, и въ то же время экивалентная часть -|- Е переходитъ на ♦) ГагаОау. Ехрегітепіа! гевеагеЬев іп еіесігісііу агі. 1307 цп<1 1308, РоццепОогаз Ап вдіеп, ВО. ХЬѴІ. ЕОср»о Іііеаа. Ро^епО, Дпп, ВО, ХСЦ,
102 ПЯТЬДЕСЯТЪ ПЕРВАЯ золотой листочекъ электрометра. Въ то же время, когда на В происхо- дитъ новое сгущеніе, оно съ своей стороны сильнѣе дѣйствуетъ на С и, сгущая на обращенной къ себѣ сторонѣ ея электричество, на столько же разряжаетъ сторону, противоположную пластинкѣ А. Поэтому, на А влія- ніе уменьшается, и часть свободнаго отрицательнаго электричества А идетъ на листочекъ а. Вслѣдствіе этого оба золотые листочка электроскопа сбли- жаются, такъ что по движенію листочковъ и по природѣ электричества по- лучаемаго каждымъ изъ листочковъ мы можемъ узнать измѣненія въ силѣ индуктирующаго дѣйствія С на пластинки В и А. Послѣ этого приведемъ приборъ въ первоначальное положеніе, разрядимъ электроскопъ прикосно- веніемъ руки и между В и С помѣстимъ стекляную пластинку; мы уви- димъ, что произойдетъ то же самое явленіе, какое мы только что разо- брали и въ ту же сторону, совершенно такъ, какъ будто пластинка В была приближена къ С. То же самое дѣйствіе производятъ пластинки изъ шеллака, сѣры или вообще изъ какого-нибудь вещества, не проводящаго электричество, но всѣ они дѣйствуютъ различно; такъ стекло дѣйствуетъ слабѣе, нежели шеллакъ, а шеллакъ слабѣе сѣры. Изъ этого можно заключить, что роль изолирующаго тѣла не ограни- чивается однимъ только препятствіемъ соединенію электричествъ, какъ мы выше предположили, но что изолирующее тѣло, сверхъ того, производитъ частную индукцію. Вслѣдствіе этого свойства изолирующихъ тѣлъ, Фаредэ назвалъ эти тѣла диэлектрическими. Узнавъ индуктирующую способность изолирующихъ пластинокъ, мы должны теперь сравнить ее въ различныхъ тѣлахъ, для этого можно упо- требить, только что описанный нами приборъ Фаредэ, который поэтому и назвалъ его дифференціальнымъ индукронометромъ. Въ своихъ розысканіяхъ надъ сравнительною индуктирующею способ- ностью различныхъ изолаторовъ, Фаредэ *) употребилъ два совершенно рав- ные сгустительные прибора, которыхъ Форма видна на рис. 38. Два про- стыя латунныя полушарія аа соединяются между собою такъ же, какъ магде- бургскія полушарія, составляя шаръ съ воздухомъ внутри. Къ нижнему полушарію привинчивается трубка съ краномъ, посредствомъ которой шаръ можно привинтить къ воздушному насосу или на подставку е. Верхнее по- лушаріе имѣетъ трубку д, въ которую плотно вставляется шеллаковая пробка съ отверстіемъ по оси, куда вставляютъ металлическій стср- ♦) Еапиіау. Ехрегішопіаі гевеагсііев. 11. ВѳіЬе агі. 1187 — 1294. Родажіог® Аппц- Іеп. В<1. ХЬѴІ.
ЛЕКЦІЯ. 103 женъ съ латуннымъ шаромъ к внутри прибора, а на наружный конецъ стержня навинчиваютъ шаръ 6. Діаметръ шара к равенъ 63 миллим., а шара а Рис- 38. 93,4 миллим. Въ одномъ изъ этихъ приборовъ въ промежуткѣ оо между шаромъ к и аа находился воздухъ, въ другомъ воздухъ разряжали, или впускали различные газы, или помѣщали приготовленные для этой цѣли твердыя тѣла, состоящія изъ полушарій, такъ что- бы они плотно прилегали наружной поверхностію своею къ внутренности шара аа, а внутренней поверх- ностію къ шару к. Чтобы убѣдиться въ тожествен- ности двухъ приборовъ, одинъ изъ нихъ заряжаютъ, сообщивъ шарикъ Ъ съ электрическою машиною и посредствомъ' пробнаго кружка измѣряютъ въ вѣсахъ Кулона напряженіе электричества на внутреннемъ шарѣ /г; положимъ, что оно = а. Затѣмъ прикасают- ся къ заряженному прибору другимъ, и тогда каждый изъ нихъ долженъ имѣть одинаковое заряженіе, равное Когда это усло- віе выполняется, то въ одномъ изъ приборовъ помѣщаютъ между оболоч- ками, въ промежуткѣ оо вещество, которое желаютъ испытать, напр., шеллакъ. Затѣмъ, зарядивъ приборъ съ воздухомъ, прикасаются къ положи- тельной оболочкѣ его пробнымъ кружкомъ, который и помѣщаютъ въ вѣсы Кулона. Фаредэ въ одномъ изъ своихъ опытовъ нашелъ, что при этомъ отталкиваніе равнялось 290°, послѣ чего онъ сообщилъ оба прибора/, че- резъ что электричество въ нихъ раздѣлилось, а произведя снова испыта- ніе кружкомъ, Фаредэ нашелъ теперь отталкиваніе равное 114°. Но оно должно было равняться половинѣ 290°, т. е. 145°, слѣдовательно, сгу- стительный приборъ съ шеллакомъ взялъ болѣе половины заряженія и какъ приборъ съ воздушнымъ слоемъ потерялъ 290° — 114“ = 176°, а удержалъ 114°, то, слѣдовательно, все электричество раздѣлилось между обоими сгустительными приборами въ отношеніи 176 къ 114, т. е., что индуктирующая способность шеллака относится къ индуктирующей спо- собности воздуха, какъ 176 : 114 или какъ 1,55 : 1. Гаррисъ производилъ также опыты надъ индуктирующею способностью различныхъ тѣлъ, употребляя для этого плоскія сгустительныя пластинки, и помѣщая между вдми различные непроводники. Изъ розысканій Фаредэ
104 ПЯТЬДЕСЯТЪ ПЕРВАЯ и Гарриса оказывается, что, принявъ индуктирующую способность воздуха за единицу, индуктирующую способность другихъ тѣлъ можно выразить слѣдующими числами: Фаредэ. Воздухъ.....................1,00 Спермацетъ..................1,45 Стекло......................1,76 Шеллакъ.....................2,00 Сѣра........................2,24 Гаррисъ. Воздухъ.......................1,00 Смола (камедь)................1,77 Варъ . . 1,80 Воскъ.........................1,86 Стекло........................1,90 Шеллакъ.......................1,95 Различные газы, сжатые и разряженные отъ 0° до 200°, оказались также обладающими индуктирующею способностію. Доказавъ этотъ общій «актъ, надо- посмотрѣть, не имѣетъ ли онъ связи съ какими-нибудь другими явленіями, которыя бы намъ облегчили объ- ясненіе его. Эта связь, какъ оказывается по опытамъ Матеуччи и самаго Фаредэ, дѣйствительно существуетъ. Припомнимъ сперва опытъ Матеуччи, описанный нами выше. Подвѣсивъ подъ стекляный колоколъ стрѣлки изъ шеллака, спермацета и сѣры, Матеуччи замѣтилъ, что они направлялись къ приближаемому наэлектризованному тѣлу и принимали на концахъ сво- ихъ противоположныя электричества. Это дѣйствіе обнаруживалось тотчасъ же при приближеніи наэлектризованнаго тѣла и по удаленіи его немед- ленно прекращалось. Мы объяснили эти явленія предположеніемъ, что каждая изъ частицъ стрѣлки принимаетъ на своихъ концахъ противопо- ложные электрическіе полюсы. Фаредэ прибавилъ къ этому опыту еще другой. Онъ положилъ въ очи- щенное терпентинное масло мелкіе обрѣзки шелковой матеріи, и затѣмъ погрузивъ въ жидкость два проводника, сообщилъ одинъ изъ нихъ съ зем- лею въ то время, когда другой заряжался. Онъ замѣтилъ, что при этомъ шелковыя частицы направились къ проводникамъ и составили непрерыв- ную цѣпь, притягиваясь противоположными концами; очевидно, что здѣсь каждая маленькая шелковинка расположилась въ тѣхъ же условіяхъ, какъ и стрѣлки въ опытѣ Матеуччи. Изъ этого можно сдѣлать предположеніе, что въ изолирующихъ тѣ- лахъ, помѣщенныхъ между двумя оболочками конденсатора, происходитъ полярное разложеніе электричествъ, которое и остается въ этомъ видѣ до тѣхъ поръ, пока конденсаторъ заряженъ, и которое, дѣйствуя съ своей стороны на проводящія оболочки, увеличиваетъ силу сгущенія. Изъ этого видно, что помѣщенная между оболочками конденсатора съ воздушными
ЛЕКЦІЯ- 105 слоемъ смоляная пластинка можетъ измѣнить дѣйствіе индукціи, и что дѣйствіе это зависитъ отъ силы частичнаго разложенія, происходящаго въ изолирующихъ тѣлахъ. Лейденская банка.—Батарея.—Конденсатору можно дать весьма разнообразную Форму, но онъ всегда долженъ состоять изъ двухъ распо- ложенныхъ другъ противъ друга проводниковъ, раздѣленныхъ изолирую- щимъ слоемъ. Изолирующій слой можетъ быть плоскимъ или кривымъ; ‘иногда его дѣлаютъ въ видѣ банки и тогда одну оболочку наклеиваютъ во внутреннюю сторону банки, а другую на наружной сторонѣ. Въ этомъ-то видѣ и былъ случайно открытъ первый конденсаторъ, въ 1746 г., въ Лейденѣ, Кюнеусомъ и Мушенброкомъ. Кюнеусъ хотѣлъ наэлектризовать воду въ стекляномъ сосудѣ, который онъ держалъ въ рукѣ; для этой цѣли онъ погрузилъ въ воду металлическій стержень и сообщилъ его съ элек- трической машиной. Не оставляя банки онъ хотѣлъ другой рукой вынуть стержень и черезъ это соединилъ рукою воду, составлявшую внутреннюю оболочку банки съ рукою державшею банку и составлявшею внѣшнюю оболочку; оба электричества соединились черезъ туловище и руки и сооб- щили Кюнеусу сильное сотрясеніе. Мушенброкъ, испытавъ на себѣ тотъ же опытъ, былъ имъ напуганъ и написалъ объ немъ къ Реомюру и Нолле *); но страхъ не удержалъ другихъ отъ повторенія того же опыта и вскорѣ опытъ Кюнеуса обратился въ забаву. Съ этихъ поръ приборъ Кюнеуса носитъ названіе лейденской банки; но онъ былъ значительно усовершенствованъ и ему былъ данъ тотъ видъ, въ которомъ онъ встрѣчается въ настоящее время. Стекляную банку, по возможности равной тол- 1'ис- 39. стоты (рис. 39), обклеиваютъ внутри и снаружи ли- Л стовымъ оловомъ отъ 0,66 до 0,75 ея высоты. Не обклеенныя части наверху покрываютъ шеллакомъ. Отверстіе банки закрываютъ сухой деревянной проб- кой, черезъ середину ея проходитъ толстый ла- тунный стержень, на нижнемъ концѣ котораго нахо- I дится цѣпь, прикасающаяся къ внутренней оболочкѣ [ банки; на верхнемъ наружномъ концѣ стержня имѣется мѣдный шарикъ, который сообщается съ. э.іектриче- скою машиною. ЧІІИВ^ИВ^. Для заряженія банки, шарикъ ея сообщаютъ съ *) М&поігез сіе ГАсасІетіе сіе Рагія 1746,
106 ПЯТЬДЕСЯТЪ ПЕРВАЯ кондукторомъ электрической машины, черезъ что внутренняя оболочка за- ряжается положительнымъ электричествомъ; въ это же время наружную обо- лочку сообщаютъ съ землею, для чего достаточно держать банку аа эту оболочку въ рукѣ или поставить ее на столъ. Лейденскую банку можно зарядить положительно или отрицательно, что зависитъ оттого, какимъ электричествомъ мы зарядимъ внутреннюю ея обо- лочку; когда внутренняя оболочка заряжена положительнымъ электриче- ствомъ, тогда говорятъ, что банка заряжена положительно. Иногда, вмѣсто банки берутъ большую четыреугольную стекляную пла- стинку и наклеиваютъ на обѣ стороны ея оловянные листы, тогда полу- чается электрическій листъ или, какъ иногда его называютъ, гремучій листъ; такую Форму прибору далъ Франклинъ. Такъ какъ количество электричества, скопляющагося на поверхности сгустительнаго прибора, при одинаковой толщинѣ стекла, пропорціонально поверхности его оболочекъ, то для полученія болѣе сильныхъ дѣйствій надо брать большія банки. Чтобы еще болѣе усилить дѣйствіе электриче- ства, соединяютъ нѣсколько банокъ въ одну электрическую батарею, для чего сообщаютъ между собою внѣшнія и внутреннія оболочки всѣхъ банокъ, составляющихъ батарею Рвс. 40. •) Кіевв, КеіЪппцвеІекігіоіЩ Вй, I, § 363, Очень удобное расположеніе банокъ въ батареѣ сдѣлалъ Риссъ *). На деревянномъ кругѣ (рис. 40), находящемся на сте- кляной ножкѣ, помѣщены семь банокъ. Соединительная прово- лока, которая на одной банкѣ поднята, можетъ быть легко от- дѣлена отъ шара средней банки, такъ что число банокъ батареи не трудно измѣнить. Шаръ сред- ней банки имѣетъ полушарныя углубленія, въ которыя помѣ- щаются шарики соединительныхъ проволокъ боковыхъ банокъ. Де- ревянный кругъ, на которомъ помѣщены банки, имѣетъ нажим-
ЛЕКЦІЯ. 107 ной винтъ; въ него вставляется проволока, сообщающая внѣшнія обо- лочки батареи съ землею. Средній шаръ имѣетъ изогнутую металлическую дугу съ шарикомъ на концѣ, служащую для разряженія батареи; для этой цѣли стоитъ только шарикъ дуги сообщить проводникомъ съ внѣшней оболочкой одной изъ банокъ, и тогда происходитъ разряженіе всей батареи. Для заряженія этой батареи, средній шаръ сообщаютъ цѣпью съ кон- дукторомъ электрической машины, а нижній кругъ съ землею. Заряженіе по каскадамъ. — Если батарея состоитъ изъ большаго числа банокъ, то для заряженія ея требуется очень много времени. Для ускоренія заряженія, батарею раздѣляютъ на нѣсколько частей, изолируютъ каждую батарею отдѣльно, помѣщая ее на столикъ съ стекляными нож- ками, какъ въ батареѣ Рисса, и мѣдными стержнями сообщаютъ между собою батареи слѣдующимъ образомъ: внѣшняя оболочка первой батареи сообщается съ внутренней оболочкой второй; внѣшняя оболочка второй батареи—съ внутренней оболочкой третьей; внѣшняя оболочка третьей—съ внутренней четвертой и т. д., внѣшняя оболочка п-ной съ землею; электрическая машина заряжаетъ внутреннюю оболочку только первой ба- тареи. При зтомъ способѣ, называемомъ зараженіе по каскадамъ, заряже- ніе батарей происходитъ гораздо скорѣе; въ самомъ дѣлѣ: первая батарея заряжается машиною, на внѣшней ея оболочкѣ одно электричество связы- вается, а другое идетъ на вторую батарею и заряжается; отъ внѣшней оболочки второй батареи электричество идетъ на третью и т. д. Если всего п совершенно одинаковыхъ батарей, то при непосредственномъ за- ряженіи, называя количество электричества каждой батареи Е, мы бы по- лучили на нихъ общее количество электричества иЕ; при заряженіи же по каскадамъ получается количество электричества меньше, нежели пЕ. Дѣйствительно, первая батарея заряжается машиною положительнымъ элек- тричествомъ, пусть количество электричества внутренней оболочки ея бу- детъ -|- Е, которое дѣйствуетъ черезъ вліяніе на количество электричества ±Е внѣшней оболочки батареи, гдѣ т коэфиціентъ меньшей единицы, какъ было у насъ выведено въ статьѣ о сгущеніи электричества; количе- ство— тЕ остается на внѣшней оболочкѣ первой батареи, а Д- таЕ пе- реходитъ на внутреннюю оболочку второй батареи и дѣйствуетъ черезъ вліяніе на часть ± т . тЕ — ± ш2Е нейтральнаго электричества внѣшней оболочки; на третью батарею идетъ -|-ш2Е и т. д., такъ что, если всего п батарей, то послѣдняя зарядится количествомъ электричества да"-1Е. Слѣдовательно, все заряженіе будетъ
108 ПЯТЬДЕСЯТЪ ПЕРВАЯ Е(1 + 'т + т2 + т3 +.........те-і) = ЕІ^-, ' выраженіе, которое при т меньшемъ 1 будетъ меньше п, но которое тѣмъ болѣе приближается къ п, чѣмъ т ближе къ 1. Изъ этого мы видимъ, что каждая послѣдующая батарея будетъ заря- жена слабѣе каждой предъидущей. По каскадамъ можно также заряжать и одну батарею, тогда каждую банку придется помѣстить на отдѣльную скамейку съ стекляными ножками и, сообщивъ внутреннюю оболочку первой банки съ электрическою маши- ною, внѣшнія оболочки каждой предъидущей банки надо сообщить съ вну- тренней оболочкой каждой послѣдующей банки, а послѣднюю съ землей; тутъ также при п банкахъ все заряженіе будетъ не яЕ, а Е т. е. меньше, нежели при простомъ заряженіи. Какъ величина банки имѣетъ вліяніе на силу ея заряженія, такъ точно имѣетъ вліяніе толщина и природа изолирующаго тѣла. Чѣмъ тоньше сте- кло, тѣмъ сильнѣе можетъ заряжаться банка, потому что съ уменьшеніемъ разстоянія между оболочками, увеличивается напряженіе электричествъ. Такъ какъ въ различныхъ изоляторахъ электричество проникаетъ не на одинаковую глубину, то сила заряженія зависитъ и отъ природы изоля- тора. Даже въ банкахъ съ совершенно равными оболочками и равной толщи- ной стекла, происходитъ различіе въ заряженіи, если составъ стекла, изъ котораго они сдѣланы, неодинаковъ. Если толщина стекла, взятаго для сгустительнаго прибора, мала, то при- боръ нельзя заряжать до предѣла, потому что тогда притяженіе между электричествами, находящимися на оболочкахъ, будетъ такъ велико, что они пробьютъ изолирующее тѣло и соединятся черезъ изоляторъ. Электрометр-ь-конденсаторъ. — Вольта употребилъ конденсаторъ для обнаруженія очень слабыхъ слѣдовъ электричества, которыхъ простой электроскопъ обнаружить не можетъ. Для этого къ обыкновенному элек- троскопу съ золотыми листочками придаютъ конденсаторъ {рис. 41), ко- торый для увеличенія силы сгущенія состоитъ изъ двухъ круговъ, покры- тыхъ очень тонкимъ слоемъ смолы, такъ что здѣсь изолирующая пла- стинка двойная. Если употребить одинъ нижній кругъ и прикоснуться къ нему слабо наэлектризованнымъ тѣломъ, произойдетъ электрическое равно- вѣсіе, и листочки между кругомъ и тѣломъ расходятся очень мало, иногда и незамѣтно. Но если положимъ на нижній кругъ верхній, при- тронемся нѣ нижнему кругу наэлектризованнымъ тѣломъ и въ то же время
ЛЕКЦІЯ. 109 верхній кругъ соообщимъ съ землею, то приборъ будетъ заряжаться до тѣхъ поръ, пока электричество, распространившееся на нижней поверх- ности нижняго круга и на золотыхъ листочкахъ, не будетъ точно также въ равновѣсіи съ источникомъ, и слѣдовательно отклоненіе будетъ то же, какъ и прежде. Но снявъ затѣмъ верхній кругъ, мы заставимъ все электричество, сгущенное на нижнемъ кругѣ, свободно разойтись по всему пространству, тогда листочки зарядятся сильнѣе и расходи- мость ихъ увеличится. Слѣдовательно, незамѣт- ное расхожденіе золотыхъ листочковъ въ про- стомъ электроскопѣ сдѣлается замѣтнымъ въ приборѣ Вольта. Электрометръ-конденсаторъ долженъ быть передъ опытомъ хорошо высушенъ. ЭлектроФор-ь. —Вмѣсто электрической ма- шины можно употребить электрофоръ, изобрѣ- тенный Вольтою *) въ 1775 году, теорія кото- раго долго оставалась неизвѣстною. Электрофоръ приготовляютъ слѣдующимъ образомъ: на метал- лическое блюдо (рис. 42) наливаютъ жидкую смолу, которую послѣ застыванія хорошо сгла- Рис. 41. живаютъ. Для полученія электричества, поверхность смолы натираютъ мѣ- хомъ кошки или ударяютъ нѣсколько разъ лисьимъ хвостомъ: смола элек- тризуется отрицательно, и тогда на поверхность ея кладутъ деревянный кругъ, покрытый ОЛОВЯННЫМЪ ЛИСТОМЪ, КЪ Рис которому придѣлана изолирующая ручка ' или привязаны шелковые шнурки. Кругъ V заряжается черезъ вліяніе положительнымъ / \ электричествомъ на нижней поверхности, а / на верхней поверхности его скопляется дм л. отрицательное электричество; при прикос- . новеніи къ этой поверхности пальцемъ получается слабая искра, и отри- цательное электричество уходитъ въ землю; по снятіи круга, вліяніе пре- кращается, и положительное электричество распространяется по всей по- верхности, такъ что, приблизивъ къ ней палецъ, является вторая искра ') Іііеее. КеіЪип&веІекІгісіШ В(1. I. § 296.
110 ПЯТЬДЕСЯТЪ ПЕРВАЯ сильнѣе первой. Всѣ эти явленія намъ уже извѣстны, но самое блюдо, на которомъ находится смола, также играетъ нѣкоторую роль; чтобы въ этомъ убѣдиться, помѣстимъ электроскопъ на изолирующую подставку. Если верхняя сторона смолянаго слоя заряжена отрицательно, то на ниж- ней сторонѣ этого слоя должно быть -(- Е, которое сгущаетъ — Е на верхней сторонѣ блюда, къ которой она прикасается. Когда верхній кругъ положенъ на электрофоръ, то это распредѣленіе измѣняется; поэтому происходитъ новое разложеніе черезъ реакцію въ смолѣ, а слѣдовательно и въ блюдѣ, и въ основаніи блюда является положительное электричество, что и дѣйствительно наблюдается. Если это 4- Е на блюдѣ мы отнимемъ, прикоснувшись къ основанію блюда пальцемъ, то разложеніе на смолѣ и кругѣ должно усилиться. Изъ этого видно, что полезно оставлять блюдо сообщеннымъ съ землею. Прикоснемся теперь пальцемъ къ кругу; его — Е уводится въ землю. Вслѣдствіе этого происходитъ опять новое распредѣленіе, новое разложе- ніе электричествъ и опять является -(- Е въ нижней части блюда. Прика- саясь снова къ нижней части блюда, мы Е уводимъ въ землю, а въ верх- ней части крута снова является — Е и т. д.; поэтому, при послѣдователь- номъ прикосновеніи къ блюду и кругу, происходитъ рядъ явленій, и чтобы разомъ достигнуть предѣльнаго заряженія, надо въ одно время прикоснуться къ кругу и блюду. Когда затѣмъ кругъ снимаютъ, то уничтожается вліяніе бывшее на нижнихъ частяхъ, части электричествъ, бывшія связанными, теперь дѣлаются свободными, и на блюдѣ оказывается — Е. Изъ этого видно, какъ сложно дѣйствіе электрофора и какъ необходимо поддерживать его въ сообщеніи съ землею. Это послѣднее обстоятельство было извѣстно уже давно, но только не могли объяснить его причину. Въ электрофорѣ есть еще одно необъясненное обстоятельство, именно то, отъ котораго онъ получилъ свое названіе: онъ сохраняетъ электриче- ство цѣлые мѣсяцы. Всѣ вещества, непроводящіе электричество, могутъ служить для устрой- ства электрофоровъ; но чаще употребляются смолы или смѣси не столь ломкія. Помѣщаемъ таблицы составовъ, чаще употребляемыхъ: Варъ .... 1 часть Канифоль . . 200 грам. Кэнифоль . . 280 грам. Терпентинъ. 2 » Терпентинъ. 25 » Терпентинъ . 62 » Воскъ . . . 2 » Шеллакъ . . — » Шеллакъ . . 500 » Смола . . . 3 » Сало .... 15 -- Сало . . . . 15 » Сѣра .... 4 » Лакъ .... 6 »
ЛЕКЦІЯ. 111 Въ послѣднее время, электрофоры дѣлаютъ каучуковые, которые даютъ превосходные результаты. Одинъ изъ наиболѣе большихъ электрофоровъ былъ приготовленъ Клейндвордомъ; смоляной крутъ его имѣетъ діаметръ 2,25 метр., металлическій кругъ 2 метр. Съ этимъ приборомъ получаются очень большія искры.
ПЯТЬДЕСЯТЪ ВТОРАЯ ЛЕКЦІЯ О разряженіи электричества. Разряженіе ударомъ. — Зависимость разстоянія разряженія отъ напряженія электричества. — Зависимость отъ плотности и при- роды газовъ. — Приборы для измѣренія электричества батареи. — Частныя разряженія.— Продолжительность разряженія батареи.— О скорости распространенія электричества. — Избытокъ электри- чества батареи. Зависимость разстоянія разряженія отъ напряженія элек- тричества. — Мы выше видѣли, что наэлектризованное тѣло быстро те- ряетъ свое электричество, т. е. разряжается, если мы сообщимъ его по- средствомъ проводника съ землею. Точно также происходитъ разряженіе при сообщеніи двухъ тѣлъ, наэлектризованныхъ разнородными электриче- ствами; напр., при сообщеніи кондуктора.электрической машины съ по- душками, при сообщеніи внутренней оболочки лейденской банки съ внѣш- нею и т. п. При всѣхъ этихъ разряженіяхъ, раньше прикосновенія про- водника къ наэлектризованному тѣлу, является искра; разстояніе, на ко- торомъ перескакиваетъ искра, называется разстояніемъ удара или раз- стояніемъ разряженія. Не трудно убѣдиться въ томъ, что разстояніе разряженія измѣняется съ напряженіемъ электричества, въ тѣхъ точкахъ, въ которыхъ разряженіе происходитъ. Для этого заряжаютъ кондукторъ электрической машины и медленно приближаютъ къ нему проводникъ, одинъ конецъ котораго сообщенъ съ землею, а на другомъ концѣ нахо- дится шарикъ; при этомъ, разряженіе происходитъ тѣмъ съ большаго раз- стоянія, чѣмъ сильнѣе заряженъ кондукторъ, т. е., чѣмъ больше будетъ напряженіе электричества на кондукторѣ. Слѣдовательно, напряженіе элек- тричества на внутренней оболочкѣ лейденской банки, т. е. на шарикѣ ея, тѣмъ болѣе, чѣмъ больше разстоянія разряженія. Для того, чтобы найти
ПЯТЬДЕСЯТЪ ВТОРАЯ ЛЕКЦІЯ. 113 зависимость между разстояніемъ разряженія и напряженіемъ электричества, были произведены различныя розысканія. Изъ опытовъ Лане, Гаррисса *) и въ особенности Рисса **), надъ конденсаторами и лейденскими банками, найденъ слѣдующій законъ: разстояніе разряженія пропорціонально на- пряженію электричества. Слѣдовательно, чтобы разстояніе разряженія батареи, состоящей изъ 2, 3, 4 и т. д. совершенно одинаковыхъ банокъ, не измѣнялось, количество электричества на нихъ должно быть въ 2, 3, 4, и т. д. раза больше, нежели на одной такой же банкѣ. Для измѣренія разстоянія разряженія, Риссъ устроилъ особый приборъ, называемый искромикрометромъ. Къ массивной металлической ножкѣ А (рис. 43) прикрѣплена металлическая доска въ 7,5 сант. длиною и 2,5 сант. шириною; вдоль доски помощію микрометра двигается горизонталь- ная линейка. На концѣ доски находится вертикаль- ный стекляный стержень, высотою въ 6 сантиме- І тросъ; такой же стержень утвержденъ на подвиж- ной линейкѣ; наверху каждаго изъ стержней нахо- дится металлическій цилиндръ съ нажимнымъ вин- томъ и шарикъ или тѣло какого-нибудь другаго вида. Разстояніе между шариками измѣряется дѣленіями на линейкѣ, для которой дѣленія доски служатъ ноніу- сомъ, и дѣленіями на головкѣ микрометра. Розысканія свои Риссъ" производилъ слѣдующимъ образомъ: къ неподвижному шарику, посредствомъ нажимнаго винта, прикрѣплялась проволока, сообщен- пая съ заряжаемымъ кругомъ большаго конденсатора съ воздушнымъ слоемъ, а подвижной шарикъ сооб- щался съ газовыми трубами дома, съ которыми былъ также сообщенъ сгущающій кругъ. Вывинчивая микрометръ, отодвигали подвижной шарикъ, затѣмъ, заря- дивъ конденсаторъ, сгущающій кругъ котораго былъ удаленъ, прибли- жали подвижной шарикъ къ неподвижному до появленія между ними искры; тогда опредѣляли разстояніе между шариками. Потомъ точно также производили опыты, приближая сгущающій кругъ и сравнивали между собою разстояніе удара въ обоихъ случаяхъ. *) Наітіа. РЬіІоворЬісаІ Тгапвасііопз і‘. ііі. уеаг 1834. **) Кіева. Рощ,гсп<1огП"'в Ашіаіеп. В<1. ХЬ, ІЛП, ЬХХІІІ. ВеіпЪіт§ае1екігісііаІ. В<1. I, § 330 й. шісі § 393. Физика. III. 8
114 ПЯТЬДЕСЯТЪ ВТОРАЯ Чтобы изъ этихъ опытовъ вывести законъ для разстояній разряженія, кругъ конденсатора, при каждомъ опытѣ, долженъ пріобрѣсти одно и то же количество электричества. Для выполненія послѣдняго условія, Риссъ наэлектризовалъ конденсаторъ посредствомъ лейденской банки, прикладывая шарикъ ея къ концу проводника, заряжаемаго кругомъ конденсатора въ то время, когда внѣшняя оболочка ея была сообщена съ землею. Посред- ствомъ крутительныхъ вѣсовъ Риссъ нашелъ, что лейденская банка при каждомъ прикосновеніи съ заряжаемымъ кругомъ передавала ему 0,014 своего электричества; при этомъ оказалось, что напряженіе электричества на шарикѣ уменьшалось въ томъ же отношеніи. Вслѣдствіе этого, а также оттого, что между отдѣльными заряженіями въ лейденской банкѣ происходила потеря электричества, при каждомъ послѣдующемъ заряженіи, конденсаторъ пріобрѣталъ немного менѣе электричества, нежели въ предъидущемъ. Разница, происходящая отъ потери, не можетъ быть опредѣлена вычисле- ніемъ. Чтобы уничтожить неточность, Риссъ, для опредѣленія отношенія разстоянія разряженія при извѣстномъ одномъ и томъ же разстояніи круговъ конденсатора, производилъ нѣсколько опытовъ. Сначала онъ опредѣлилъ разстояніе разряженія безъ сгущающаго круга, потомъ при его вліяніи, потомъ опять безъ сгущающаго круга, и снова при его дѣйствіи и т. д. Среднее между первымъ и третьимъ заряженіемъ круга равнялось второму; среднее между вторымъ и четвертымъ заряженіемъ равнялось третьему заряженію и т. д. Сравнивъ первое среднее съ первымъ разстояніемъ разряженія при вліяніи сгущающаго круга, второе среднее со вторымъ разряженіемъ, безъ сгущающаго круга, онъ нашелъ точное отношеніе разстоянія разряженія. Для ббльшей ясности, помѣщаемъ здѣсь результаты, полученные Рис- сомъ въ одномъ изъ его опытовъ. Разстояніе между кругами конденса- тора равнялось 4,5 миллиметрамъ. РАЗСТОЯНІЕ РАЗРЯЖЕНІЯ ВЪ МИЛЛИМЕТР. СРЕДНЕЕ. ОТНОШЕНІЕ. БЕЗЪ СГУЩАЮЩАГО КРУГА. СЪ СГУЩАЮЩИМЪ КРУГОМЪ. 3,378 0,337 3,143 0,106 3,008 0,320 0,106 0,303 2,932 ' 0,104 2,857 0,295 0,104 0,292 2,799 0,105 2,742 0,287 0,105 0,283 0,105
ЛЕКЦІЯ. 115 Слѣдовательно, если разстояніе разряженія безъ сгущающаго круга выра- зилось черезъ 1, то, приблизивъ къ заряжаемому кругу сгущающій кругъ на разстояніе "4,5 миллиметр., разстояніе разряженія уменьшится до 0,105. Для другихъ разстояній между кругами конденсатора, Риссъ получилъ слѣдующія величины: Разстояніе между кругами. Разстояніе разряженія. со 1 112,8 0,914 67,8 0,794 45,2 . 0,687 22,6 . 0,451 11,3 0,272 4,5 0,105 Найденныя Риссомъ раньше величины напряженія электричества на концѣ проводника, сообщавшаго кругъ конденсатора съ источникомъ элек- тричества, подъ вліяніемъ сгущающаго круга, были слѣдующія: Разстояніе между кругами. Напряженіе. со 1 112,8 0,897 45,2 0,683 22,6 0,492 11,3 0,335 4,5 0,173 За 1 принято здѣсь напряженіе электричества въ той же точкѣ безъ вліянія сгущающаго круга. Сравнивая между собою числа, выражающія разстояніе разряженія, съ числами, выражающими напряженіе электричества, мы замѣчаемъ, что они, особенно при большихъ разстояніяхъ между кругами, различаются между собою незначительно; изъ этого Риссъ заключилъ, что разстояніе разряженія, въ какой бы то ни было точкѣ внутренней обкладки сгу- стителънаю прибора, пропорціонально напряженію электричества въ этой точкѣ. При малыхъ разстояніяхъ разряженія, какъ видно изъ при- веденныхъ результатовъ, различіе между разложеніемъ разряженія и на- пряженіемъ электричества начинаютъ измѣняться, Риссъ объясняетъ это тѣмъ, что вслѣдствіе значительнаго приближенія подвижнаго шарика, на- пряжені еэлектричества въ неподвижномъ шарикѣ измѣняется. Изъ этого закона слѣдуетъ, что разстояніе разряженія лейденской батареи, въ которой производится разряженіе, всегда въ одномъ и томъ 8*
116 ПЯТЬДЕСЯТЪ ВТОРАЯ же мѣстѣ внѣшней ’ оболочки, пропорціонально среднему напряженію электричества батареи. Дѣйствительно, при данной батареѣ напряже- ніе электричества въ данной точкѣ пропорціонально среднему напряженію электричества батареи, а такъ какъ разстояніе разряженія пропорціонально напряженію электричества въ разряжаемой точкѣ, то изъ этого также слѣдуетъ, что оно пропорціонально среднему напряженію батареи. Положимъ, что мы имѣемъ батарею, число банокъ которой з; количе- ство электричества въ нихъ д, то, принявъ за единицу поверхности по- верхность одной банки, напряженіе электричества батареи будетъ Если разстояніе разряженія этой батареи назовемъ черезъ <і, то <1 — а . - Риссъ *) опредѣлилъ, какое количество электричества д должна имѣть батарея, чтобы получить съ нею опредѣленное разстояніе разряженія, и затѣмъ вычислилъ постоянное число а изъ уравненія: а — сі. ' 9 потомъ, съ найденными такимъ образомъ постоянными, онъ вычислилъ необ- ходимыя количества электричества для опредѣленнаго разстоянія удара, изъ </ = -..?. й. 1 а * Чтобы сравнить результаты, полученные изъ опытовъ и вычисленій, прилагаемъ небольшую таблицу; батарея была-составлена изъ совершенно равныхъ 2, 3, 4 и 5 банокъ; величина а получилась изъ - =0,833. а ’ За единицу разстоянія было взято разстояніе разряженія 1,13 миллим. РАЗСТОЯНІЕ удаѴа а БАТАРЕЯ ИЗЪ 2 БАНОКЪ 3 БАНОКЪ 9 4 БАНОКЪ 9 5 БАНОКЪ 9 НАБ.ТЮД. ВЫЧІІСЛ. НАБЛЮД- вычпсл. НАБЛЮД. вычнсл. НАБЛЮД. вычпсл. 1 3 2,5 3,5 3,3 4,3 4,2 2 3 3,3 5,5 5,0 7,0 6,7 8,5 8,3 3 4,6 5,0 8,0 7,5 10,1 10,0 12,5 12,5 4 6,4 6>7 10,3 10,0 13,5 13,3 16,0 16,7 5 7,5 7,5 16,0 16,7 !) Віезе. Родоепй. Аппаіеп. Вй. ХЕ
ЛЕКЦІЯ. 117 Сравнивая между собою числа, полученныя для г} изъ наблюденій и вычисленій, мы находимъ такую малую между ними разницу, что мо- демъ вывести заключеніе, что дѣйствительно разстоянія удара пропор- ціональны среднему напряженію электричества батареи. Зависимость разстоянія разряженія отъ плотности природы газовъ. — При опредѣленномъ напряженіи электричества батареи полу- чается извѣстное разстояніе разряженія независимо отъ цѣпи, т. е. отъ природы и свойствъ проводника, сообщающаго оболочки батареи съ ша- риками искромикрометра. Риссъ *) доказалъ это слѣдующимъ опытомъ; онъ -соединилъ мѣдной проволокой одинъ шарикъ искромикрометра съ внутренней оболочкой ба- тареи, другой шарикъ съ одною вѣтвью всеобщаго Генліева разрядника, другая вѣтвь котораго сообщалась съ внѣшней оболочкой батареи. Всеобщій Генліевъ разрядникъ служитъ для разряженія батареи че- резъ различныя тѣла. Онъ состоитъ (рис. 44) изъ двухъ металлическихъ вѣтвей, двигающихся въ трубкахъ, утвержденныхъ на стекляныхъ под- Рис. 44. ставкахъ. Вѣтви раз- рядника имѣютъ на одномъ концѣ шари- ки, которые могутъ быть сближены или удалены на желаемое разстояніе и укрѣпле- ны наэтомъ разстояніи нажимными винтами. Деревянный столикъ Т, находящійся по срединѣ между стек- ляными стойками, служитъ для того, чтобы помѣщать на него тѣ тѣла, черезъ которыя желаютъ разрядить батарею. Оба шарика были послѣдовательно соединены между собою мѣдною проволокою 1,1 миллим. толщины, 9 миллим. длины, платиновою прово- локою 2,766 метр. длины и 0,12 миллим. толщины и наполненной дисти- лированною водою стекляною трубкою 10,17 миллим. толщины и 22,5 сантим. длины. Во всѣхъ трехъ случаяхъ было опредѣлено количество электричества, необходимое для разряженія съ опредѣленнаго разстоянія; ‘) Кіева. Ро^епсі. Аппаіеп Всі, ЫІ1, КеіЬип^зеІеЪігіейй, § 627.
118 ПЯТЬДЕСЯТЪ ВТОРАЯ оно оказалось одинаковымъ, а слѣдовательно, разстояніе разряженія ве за- виситъ отъ природы цѣпи, сообщающей оболочки батареи. Но разстояніе разряженія измѣняется со свойствами и съ природою заключающагося между шариками слоя газа. По изслѣдованіямъ Гарриса*), разстояніе разряженія дѣлается тѣмъ меньше, чѣмъ плотнѣе воздухъ, на- ходящійся между шариками искромикрометра. Изслѣдованія производились съ лейденской банкой, помѣщенной подъ колоколомъ воздушнаго насоса, и раз- ряжали ее при различной плотности воздуха. При этомъ оказалось, что при одинаковыхъ ирочихъ обстоятельствахъ, разстояніе разряженія об- ратно пропорціонально плотности воздуха. Чтобы найти измѣненіе разстоянія разряженія при увеличенномъ да- вленіи воздуха, шарики разрядника были помѣщены въ стекляный откры- вающійся шаръ и опредѣлили количество электричества, при которомъ происходило разряженіе, когда температура воздуха въ шарѣ была 10°. Затѣмъ шаръ былъ закрытъ и нагрѣтъ до 148° С. Не смотря на увели- чившуюся упругость заключеннаго воздуха, разряженіе происходило при томъ же количествѣ электричества въ банкѣ. Потомъ шаръ былъ открытъ и нагрѣтъ, тогда разстояніе разряженія увеличилось, или количество элек- тричества, производящее разряженіе, уменьшилось. Наконецъ, шаръ былъ закрытъ при температурѣ 148° С. и потомъ охлажденъ до 10°, при этомъ разстояніе разряженія осталось то же. Изъ этого слѣдуетъ, что разстояніе разряженія при одинаковой плотности воздуха не зависитъ ни отъ давле- нія, ни отъ температуры его, такъ что если съ увеличеніемъ плотности воздуха происходитъ уменьшеніе разстоянія разряженія, то только по той причинѣ, что между прерваными частями цѣпи находится большее' коли- чество воздуха. Опыты Фаредэ **) показали, что разстояніе разряженія измѣняется также съ природою газовъ. Фаредэ прикрѣпилъ къ кондуктору электри- ческой машины проволоку, которая въ одномъ мѣстѣ раздваивалась.. Каждая вѣтвь проволоки имѣла по шарику совершенно одинаковыхъ діа- метровъ. Одна вѣтвь помѣщена была въ стекляный колоколъ, герметиче- ски закрытый и наполненный испытуемымъ газомъ. Противъ каждаго изъ шариковъ были помѣщевы совершенно равные имъ другіе шарики, со- общенные съ землею. Разстояніе между шариками въ стекляномъ сосудѣ равнялось 1,6 с'антим.; разстояніе же между шариками, находившимися въ открытомъ воздухѣ, можно было измѣнять по произволу. ♦) Наггів. РЬіІоворЬісаІ Тгапвасйопв. 1834. *’) Гагабау. Ехреіітепіаі ВевеагсЬев 12 вег. § 1383 ІГ. Ро^епйогй'в Аппаіеп БД. ХЬѴП-
ЛЕКЦІЯ. 119 Такимъ образомъ электричество могло идти въ землю двумя путями, причемъ въ обоихъ должно было преодолѣть слой газа. Если сопротивле- ніе обоихъ слоевъ совершенно одинаково, то искра будетъ поперемѣнно перескакивать на обоихъ путяхъ; если же сопротивленіе будетъ меньше на одной сторонѣ, то оно должно идти только по этой сторонѣ. Если въ колоколѣ будетъ находиться воздухъ и плотность его одина- кова съ плотностью наружнаго воздуха, то, при равныхъ разстояніяхъ между шариками, искра будетъ появляться одинаково часто, какъ въ ко- локолѣ, такъ и внѣ его; но если разстояніе между внѣшними шариками будетъ на 2 сантим. увеличено, то искра всегда- будетъ перескакивать между шариками, находящимися въ колоколѣ. Если подъ колоколомъ бу- детъ находиться какой-нибудь другой газъ, то разстояніе между внѣш- ними шариками, при которомъ получается постоянная искра подъ колоко- ломъ, можетъ быть очень различно. Когда разстояніе шариковъ подъ ко- довомъ было постоянно 1,6 сантим., то при опытѣ съ водородомъ постоян- ная искра получалась между ними тогда, когда, разстояніе между внѣш- ними шариками равнялось 0,99 сантим.; когда колоколъ заключалъ въ себѣ хлористый водородъ, то постоянная искра въ немъ получалась при уда- леніи внѣшнихъ шариковъ на 3,5 сантим. одинъ отъ другаго. Разумѣется, этотъ способъ измѣренія не могъ имѣть надлежащей точности; но изъ него можно заключить, что при одинаковыхъ прочихъ обстоятельствахъ, разстояніе разряженія въ различныхъ газахъ различно, и въ водородѣ оно больше, а въ хлористомъ водородѣ меньше, нежели въ воздухѣ. Измѣреніе напряженія электричества батареи. — Мы видѣли, что извѣстному напряженію электричества соотвѣтствуетъ опредѣленное разстояніе разряженія, и опыты Рисса даютъ возможность сравнивать между собою напряженіе электричества батареи, при различныхъ заряжа- ніяхъ. Но способъ Рисса неудобенъ въ томъ отношеніи, что при опредѣ- леніи напряженія электричества, батарея разряжается, такъ что мы уже не можемъ производить изслѣдованіе съ батареей, заряженной до желаемаго напряженія. Послѣдній недостатокъ можетъ быть устраненъ, если электричество, возбужденное черезъ вліяніе въ наружной оболочкѣ лейденской батареи, не уводить въ землю, а проводить его въ особую лейденскую банку, ко- торая уже потомъ сама собою разряжается при опредѣленномъ разстояніи и такимъ образомъ можно опредѣлить напряженіе электричества батареи, не разряжая ея.
120 ПЯТЬДЕСЯТЪ ВТОРАЯ Если надо зарядить только одну лейденскую банку, то молено' восполь- зоваться приборомъ Рисса *), состоящемъ изъ металлическаго блюда, по- мѣщеннаго на изолирующей ножкѣ; блюдо, имѣетъ мѣдный шарикъ, а противъ него устанавливается другой шарикъ, сообщенный съ землею и двигающійся въ пазахъ, подобно тому, какъ было описано въ искромикро- метрѣ. Внѣшнюю оболочку заряжаемой лейденской банки сообщаютъ съ блюдомъ, и затѣмъ придвигаютъ подвижной шарикъ прибора къ не- подвижному на опредѣленное разстояніе. Когда электричество, возбужден- ное черезъ вліяніе на внѣшней оболочкѣ лейденской банки, получитъ из- вѣстное напряженіе, то между шариками перескакиваетъ искра, и электри- чество внѣшней оболочки перейдетъ въ землю, при новомъ накопленіи электричества, появляется вторая искра и т. д. Такъ какъ каждая искра соотвѣтствуетъ опредѣленному количеству электричества- на внѣшней обо- лочкѣ, а возбужденное на внѣшней оболочкѣ электричество, пропорціо- нально количеству электричества банки, то каждая искра соотвѣтствуетъ опредѣленному количеству электричества банки. Если мы назовемъ черезъ единицу количество электричества, при которомъ появляется искра, то число искръ, перескочившихъ между шариками, выразитъ количество электричества батареи. Величину этой единицы мы можемъ брать произ- вольную, измѣняя разстояніе разряженія измѣрительнаго прибора. Чѣмъ больше возьмемъ разстояніе разряженія, тѣмъ больше будетъ единица. Измѣрительная банка Лане. — Описанный способъ Хорошъ только при заряженіи одной банки; при заряженіи же батареи удобнѣе употребить измѣри- тельную банку и ш электрометръ Лане**). Приборъ этотъ состоитъ изъ лейденской банки {рис. 45), помѣщенный на доскѣ, проводящей электричество. На той же доскѣ близъ банки, находится стекляная стойка, съ мѣдной обоймой и нажимнымъ винтомъ наверху; въ обоймѣ двигается металли- ческій стержень, съ дѣленіями, имѣющій на концѣ, обращенномъ къ банкѣ, мѣдный шарикъ, а на противоположномъ концѣ кольцо. Нижняя часть банки со- общается цѣпью съ кольцомъ стержня. ’і Віезз. КеіЬип^зеІекігісііаІ Всі. I, § 359. *») Віезз. РозхеясІогіГз Аппяіеп ІИ. ХТ, ЕеіЬппгвеІекІгісіЬТІ В<1. I, § 386.
ЛЕКЦІЯ. 121 Для измѣренія количества электричества батареи, батарею уединяютъ, цѣпью сообщаютъ внутреннюю ея оболочку съ кондукторомъ электриче- ской машины, наружную оболочку ея сообщаютъ съ внутреннею оболоч- кою банки Лане, подвижной шарикъ которой устанавливаютъ въ опредѣ- ленномъ разстояніи отъ шарика банки. Если количество положительнаго электричества внутренней оболочки батареи назовемъ черезъ д, то на внѣшней оболочкѣ разложится количество электричества тд (гдѣ т пра- вильная дробь), котораго отрицательное электричество будетъ связано поло- жительнымъ электричествомъ банки, а положительное электричество пе- рейдетъ во внутренность банки Лане и частію на проводникъ, соединяю- щій внѣшнюю оболочку батареи съ внутренней оболочкой измѣрительной банки. Это количество электричества тд банки, при опредѣленномъ раз- стояніи между шариками, т. е. при опредѣленномъ разстояніи разряженія, даетъ искру, тогда банка разрядится и, слѣдовательно, уничтожится сво- бодное положительное электричество банки и внѣшней оболочки батареи. При дальнѣйшемъ разряженіи, батарея получитъ новое количество поло- жительнаго электричества д, которое разложитъ новое количество тд элек- тричества внѣшней оболочки, измѣрительная банка снова зарядится ко- личествомъ тд и'снова разрядится, и т. д. Слѣдовательно, каждое разря- женіе измѣрительной банки покажетъ, что къ батареѣ прибавляется коли- чество электричества д. Поэтому, если получалось п искръ въ банкѣ, то батарея заряжена количествомъ электричества пц, и если число банокъ батареи 8, то среднее напряженіе электричества батареи будетъ-. Чтобы каждое разряженіе измѣрительной банки совершалось при оди- наковомъ накопленіи электричества, необходимо, чтобы шарики ея имѣли совершенно правильную Форму и были хорошо выполированы. Риссъ со- вѣтуетъ тщательно полировать шарики масломъ и оловянною известью. Если разряженіе банки происходитъ не при прикосновеніи шариковъ, а съ разстоянія, то не все электричество банки уничтожается, часть его остается, а потому въ измѣрительной банкѣ Лане для появленія первой искры потребуется ббльшее количество электричества, нежели для слѣ- дующихъ искръ, такъ какъ послѣ первой искры банка не совершенно разрядится. Чтобы устранить происходящую вслѣдствіе этого при измѣ- реніи ошибку, слѣдуетъ до начала измѣренія зарядить банку до того, чтобы она разрядилась съ того же разстоянія между шариками, при ко- торомъ мы намѣрены производить опытъ.
122 ПЯТЬДЕСЯТЪ ВТОРАЯ Частныя разряженія. — Продолжительность разряженія ба- тареи. — Чтобы убѣдиться въ томъ, что при разряженіи батареи или банки съ разстоянія, не все находящееся въ ней электричество уничто- жается, производятъ слѣдующій опытъ. Приложивъ одинъ конецъ раз- рядника къ внѣшней оболочкѣ батареи, медленно приближаютъ другой ко- нецъ къ шарику ея; тогда при опредѣленномъ разстояніи между шари- ками батареи и разрядника получается искра; приближая еще болѣе ко- нецъ разрядника къ шарику батареи, мы получимъ вторую искру; при дальнѣйшемъ приближеніи часто получается и третья искра. Риссъ дока- залъ это же обстоятельство иначе *). Онъ опредѣлилъ количество электри- чества, необходимое для заряженія данной батареи до такой, степени, чтобы съ опредѣленнаго разстоянія произошло разряженіе. Не измѣняя ничего въ батареѣ, онъ тотчасъ послѣ разряженія зарядилъ ее снова до тѣхъ поръ, пока не произошло притомъ же разстояніи новаго'разряженія. Тогда ока- залось, что при второмъ разряженіи количество электричества, перешед- шее въ батарею, было меньше, нежели при первомъ разряженіи, что видно въ слѣдующей таблицѣ: ЧИСЛО БАНОКЪ БАТАРЕЯ .5 РАЗСТОЯНІЕ УДАРА д. КОЛИЧЕСТВО ЭЛЕКТРИЧЕСТВА: у 9 ДО 1-ГО РАЗРЯЖ. 9 ПОСЛѢ 1-10 РАЗРЯЖ. ?' 3 1 6 5 0,833 2 10,2 8,8 0,862 3 15 13 0,866 4 1 8 6,5 0,812 2 14,5 12,5 0,862 3 21,5 17 0,798 5 •1 10 9 0,900 2 18 15 0,833 3 27 22}5 0,833 Изъ этого видно, что количество электричества, сообщенное батареѣ послѣ перваго разряженія, для того, чтобы получить второе разряженіе, составляетъ всегда среднимъ числомъ 0,844 того количества электричества, которое необходимо для перваго разряженія. Такъ какъ первое и второе разряженія происходили при одномъ и томъ же разстояніи, то въ тѣхъ точкахъ, въ которыхъ происходило разряженіе, получалось одинаковое на- пряженіе электричества, а слѣдовательно черезъ прибавку новаго количе- *) Віевв. Ро(5§ешЗ. Аппаіеп Вй. ЫП. ВеіЬипввеІекігісііаІ Вй. II, § 628.
ЛЕКЦІЯ. 123 ства электричества къ оставшемуся, напряженіе на шарикахъ дѣлается равнымъ прежнему; и такъ какъ вслѣдствіе разряженія, въ батареѣ унич- тожается 0,844 отъ всего количества электричества, то остается въ ней 0,156 отъ полнаго заряженія. Изъ сказаннаго слѣдуетъ, что если къ внѣшней оболочкѣ батареи при- близить до прикосновенія проводникъ, сообщенный съ внутренней оболоч- кой той же батареи, то при этомъ произойдетъ не одно разряженіе, какъ это было при разряженіи съ разстоянія, но оно будетъ состоять изъ ряда частныхъ разряженій. Первое разряженіе произойдетъ съ опредѣленнаго разстоянія; затѣмъ напряженіе электричества въ сближенныхъ частяхъ уменьшится до такой степени, что болѣе уже не можетъ перескакивать лскра, и только при сближеніи проводниковъ дойдемъ до новаго разстоянія разряженія, соотвѣтствующаго оставшемуся количеству электричества и тогда произойдетъ новое разряженіе и такъ будетъ продолжаться до при- косновенія, когда уже батарея разрядится совершенно. Такимъ образомъ, разряженіе совершается не мгновенно, но въ продолженіе нѣкотораго вре- мени, зависящаго отъ скорости, съ которою сближаются проводники, со- единенные съ обѣими оболочками батареи. Опыты показываютъ, что и первое разряженіе съ разстоянія происхо- дитъ также не мгновенно, т. е. не однимъ ударомъ сравниваются между собою уничтожающіяся въ батареѣ электричества, но сравненіе это проис- ходитъ постепенно. Если бы разряженіе происходило мгновенно, т. е. если бы однимъ ударомъ соединялись между собою электричества, которыя уничтожаются съ разстоянія, то такъ какъ разстояніе разряженія не за- виситъ отъ природы соединяющей цѣпи, то и остатокъ электричества въ батареѣ не зависѣлъ бы отъ природы цѣпи. Но опыты Рисса *) и Фед- дерсена **) показали, что электричество, остающееся въ батареѣ, тѣмъ больше, чѣмъ большее сопротивленіе движенію электричества представляетъ соединяющая цѣпь. Риссъ ввелъ въ цѣпь, соединяющую оболочки батареи, трубку съ водою, описанную нами выше, помѣстивъ ее между шариками всеобщаго разрядника. Результаты, полученные имъ въ этомъ случаѣ, по- мѣщены въ слѣдующей таблицѣ: *) Кіева. Родаші. Аппаіеп БД. ЬШ. ВеіЬші§зе1екігісііаі БД. П, § 834. *4) Кеісіегзеп. Родапй. Апп. В4. СШ.
124 ПЯТЬДЕСЯТЪ ВТОРАЯ ЧИСЛО БАНОКЪ $ РАЗСТОЯНІЕ РАЗ- РЯЖЕНІЯ (1 КОЛИЧЕСТВО ЭЛЕКТРИЧЕСТВА: 9' 9 ДО 1-ГО ГАЗГЯЖ. 9 ПОСЛѢ 1-ГО РАЗРЯЖ. <?' 3 1 6 3,5 0,583- 2 10,5 7 0,666 3 14,5 10,5 0,724 4 1. 8 4,5 0,562 2 14 9 0,64л: 3 19,5 13,5 0,692 5 1 11 5 0,454 2 19 11,7 0,616 3 26 17 0,653 Итакъ, если при металлической цѣпи уничтожается 0,844 полнаго за- ряженія, то въ той же батареѣ уничтожается только 0,621 того же за- ряженія, когда въ цѣпь введена трубка съ водою въ 10,17 миллим. тол- щины и 22,5 сантим. длины. Слѣдовательно, въ батареѣ послѣ разряже- нія съ того же разстоянія, во второмъ случаѣ остается электричества почти втрое болѣе, нежели въ первомъ. Феддерсенъ ввелъ затѣмъ въ цѣпь батареи трубку съ водою длиною въ 240 миллим. и діаметромъ въ 1 миллим., причемъ оказалось, что при различной степени заряженія получались различные остатки электричества, но никогда онъ не былъ менѣе половины первоначальнаго количества элек- тричества. Когда въ цѣпь былъ введенъ водяной столбъ въ 2,830 мил- лим. длины и 1 миллим. толщины, то послѣ перваго разряженія съ раз- стоянія, остатокъ электричества составлялъ 0,97 первоначальнаго количе- ства электричества, т. е. уничтожилось только 0,3 всего заряженія. Изъ этихъ опытовъ слѣдуетъ, что при разряженіи однимъ ударомъ, электричество уничтожается не вдругъ, но разряженіе происходитъ по- степенно. Уитстонъ и Феддерсенъ доказали опытомъ, что разряженіе происхо- дитъ въ измѣримое время, и что продолжительность разряженія измѣняется съ природою соединительной цѣпи. Оба наблюдателя употребили одинъ и тотъ же способъ, наблюдая искру, получаемую при разряженіи въ вра- щающемся зеркалѣ. Плоское зеркало приводится въ вращеніе передъ свѣтящейся точкой; при этомъ изображеніе въ зеркалѣ кажется описывающимъ дугу, уголъ которой вдвое больше угла, составляемаго двумя крайними положеніями зеркала, при которыхъ видно изображеніе свѣтящейся точки. При медлен- номъ вращеніи зеркала видно, какъ свѣтящаяся точка постепенно измѣ-
ЛЕКЦІЯ. 125 няетъ свое положеніе въ зеркалѣ; при быстромъ же вращеніи все поле зеркала кажется пересѣченнымъ непрерывной блестящей линіей. Если свѣ- тящаяся точка появится только тогда, когда зеркало уже описало часть дуги, при которой изображеніе для наблюдателя видимо и исчезнетъ раньше того времени, когда зеркало перейдетъ въ крайнее положеніе, при кото- ромъ изображеніе можетъ быть видимо, то наблюдатель увидитъ блестя- щую линію, пересѣкающую не все поле зеркала, но только его среднюю часть. Понятно, что чѣмъ продолжительнѣе будетъ свѣтиться точка, тѣмъ длиннѣе будетъ свѣтлая линія, и наоборотъ, чѣмъ менѣе продолжительно она будетъ свѣтиться, тѣмъ короче получится эта линія. Если извѣстна скорость вращенія зеркала и длина линіи, то можно вычислить продол- жительность блеска искры. Положимъ, напр., что длина свѣтлой линіи соотвѣтствуетъ а0, то искра блестѣла въ продолженіе времени, необходи- ^0 маго для оборота зеркала на уголъ -. Если зеркало въ 1 секунду дѣлаетъ п оборотовъ, то для вращенія на оно потребуетъ время: 2. п . 360' Уитстонъ *) раздѣлилъ металлическую соединительную проволоку бата- реи, прикрѣпилъ къ концамъ ея небольшіе шарики и помѣстилъ ихъ въ разстояніи 2 миллим. одинъ отъ другаго, тогда какъ разстояніе разряже- нія батареи было болѣе нежели вдвое. При разряженіи батареи, между этими шариками перескакивала искра, продолжительность блеска которой равнялась продолжительности электрическаго разряженія. Вблизи эгого мѣ- ста было помѣщено небольшое плоское зеркало, которое вращалось на оси, параллельной направленію движенія искры. При медленномъ вращеніи зер- кала, изображеніе искры представляло прямую свѣтлую линію, соединяю- щую оба шарика; при ускореніи вращенія зеркала, линія эта уширялась и при 800 оборотахъ въ секунду обращалась въ свѣтлую ленту, шири- ною около 24°. Слѣдовательно, продолжительность блеска искръ, а вмѣстѣ съ тѣмъ и разряженія, равнялась 2.8004.360 = 0,000042 СеКУНДЬТ' Феддерсенъ произвелъ цѣлый рядъ опытовъ для опредѣленія продол- жительности разряженія. Сначала **) онъ употребилъ способъ Уитстона, но *! 'ѴѴЬеаізіопе. РІііІозорИіса! Тгапз.ісііопз Г. іііе у. 1834. Ро^епй. Апп. В<1. XXXIV. Реййегзс-п. Ро^епЙ. Аппаіеп Всі. СШ
126 ПЯТЬДЕСЯТЪ ВТОРАЯ ввелъ въ соединительную цѣпь жидкости. Онъ нашелъ, что продолжитель- ность разряженія увеличивается съ увеличеніемъ сопротивленія цѣпи; при различныхъ же батареяхъ, продолжительность разряженія увеличивается съ увеличеніемъ поверхности батареи. Такъ, напр., когда при разряженіи одной банки съ разстоянія 10 миллим., въ цѣпь была введена трубка съ водою въ 9 миллим. длины и 1 миллим. толщины, то продолжительность разряженія равнялась 0,0014 секунды, а когда была введена трубка съ водою въ 180 миллиметровъ длины и 1 миллим. толщины, то продолжи- тельность равнялась 0,0183 секунды, т. е. почти въ 14 разъ болѣе. Взявъ батарею изъ двухъ банокъ, Феддерсенъ, при тѣхъ же сопротивле- ніяхъ и при томъ же разстояніи разряженія, нашелъ продолжительности разряженія 0,0020 и 0,0310 секунды. Впослѣдствіи Феддерсенъ измѣнилъ свой способъ *), употребивъ вмѣсто плоскаго зеркала вогнутое. Въ разстояніи равномъ радіусу этого зеркала,- и нѣсколько выше центра его, находилось то мѣсто цѣпи, въ которомъ появлялась искра. При вращеніи зеркала, вогнутая поверхность давала объективное изображеніе также на разстояніи радіуса зеркала, но на столько же ниже центра, на сколько искра была выше его. Изображеніе это принималось на матовое стекло и . ширина его здѣсь увеличивалась съ усиленіемъ скорости вращенія зеркала. Измѣривъ скорость вращенія зеркала и ширину изображенія, опредѣляли продолжительность блеска искры, а затѣмъ и продолжительность разряженія. Въ вращательномъ приборѣ Феддерсена, въ цѣпи находилось приспо- собленіе, посредствомъ котораго банка разряжалась каждый разъ, именно въ то время, когда зеркало обращалось къ мѣсту появленія искры. Ши- рина изображенія измѣрялась или масштабомъ, помѣщеннымъ въ томъ мѣ- стѣ, въ которомъ получалось изображеніе на матовомъ стеклѣ, или на стекло наклеивали бумажную ленту опредѣленной ширины, съ которою и сравнивали ширину изображенія. При позднѣйшихъ опытахъ, Феддерсенъ помѣщалъ на мѣсто матоваго стекла приготовленную Фотографическую пла- стинку и получалъ на ней Фотографическое изображеніе, которое потомъ и измѣрялось. Послѣдніе, опыты Феддерсена вполнѣ подтвердили законы, открытые имъ раньше: 1) продолжительность разряженія увеличивается съ введе- ніемъ въ цѣпь большаго сопротивленія движенію электричества; 2) при ) Геййегзеп. Ро^епй. Аппаіеп Вй. СХШ шій Вй. СХѴІ.
ЛЕКЦІЯ. 127 равныхъ разстояніяхъ разряженія, продолжительность разряженія увеличи- вается съ увеличеніемъ поверхности батареи, и 3) продолжительность раз-' ряженія увеличивается съ увеличеніемъ разстоянія удара. Такъ, напр., Феддерсенъ получилъ слѣдующія величины для продол- жительности разряженія, когда въ цѣпь было введено сопротивленіе, пред- ставляемое столбомъ слабой сѣрной кислоты, заключенной въ стекляную трубку 1 миллиметра діаметромъ и различной длины. 2 БАНКИ 6 БАНОКЪ 8 БАНОКЪ СОПРОТПВЛ. ПРОДОЛ. 16 БАДОКЪ СОНРОТИВЛ. ПРОДОЛ. СОНРОТИВЛ. нродол. СОНРОТИВЛ НРОДОЛ. миллим. СВКУН. МИЛЛИМ. СЕКУН. МИЛЛИМ. СЕКУП. МИЛЛИМ. СЕКУН. 41 0,00002 25 0,00003 18 0,00004 14 0,00066 71 0,000035 28 0,00006 25 0,00010 71 0,00008 Если въ цѣпь ввести сопротивленіе меньше извѣстнаго предѣла, то продолжительность разряженія снова увеличивается и дѣлается наибольшей при очень короткой соединительной цѣпи съ наименьшимъ сопротивле- ніемъ. При короткой металлической цѣпи, Феддерсенъ получилъ слѣдую- щія величины, которыя въ то же время показываютъ зависимость продол- жительности разряженія отъ разстоянія разряженія и поверхности батареи. ЧИСЛО БАНОКЪ. РАЗСТОЯНІЕ УДАРА ВЪ МИЛЛИМЕТРАХЪ. ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ВЪ СЕКУНДАХЪ. 1 1,5 0,00004 3,75 0,00007 6,75 0,00010 10,00 0,00015 2 1,5 0,00007 3,75 0,00014 Какъ видно изъ этой таблицы, продолжительность разряженія при ко- роткой соединительной цѣпи значительно больше, чѣмъ при введеніи боль- шаго сопротивленія.
128 ПЯТЬДЕСЯТЪ ВТОРАЯ Изслѣдованія надъ продолжительностію разряженія съ разстоянія при- вело къ очень важному заключенію относительно самаго хода разряженія; они показываютъ, что разряженіе съ разстоянія вообще состоитъ изъ по- слѣдовательнаго ряда частныхъ разряженій. Такъ какъ разстояніе разря- женія батареи зависитъ отъ напряженія электричества въ томъ мѣстѣ про- водника, въ которомъ перескакиваетъ искра, притомъ, если проводникъ, соединенный съ батареею, затѣмъ разъединить, разстояніе разряженія его остается то же, то, слѣдовательно, при разряженіи батареи сначала разря- жается только проводникъ. Вслѣдствіе этого разряженія, проводникъ по- лучаетъ отъ внутренней оболочки батареи новое количество электричества, и когда въ той части проводника, гдѣ появляется искра, напряженіе элек- тричества сдѣлается достаточно большимъ, то перескакиваетъ новая искра и т. д. до тѣхъ поръ, пока въ батареѣ останется такъ мало электричества, что напряженіе въ мѣстѣ разряженія будетъ уже недостаточно для обра- зованія искры. Въ этой гипотезѣ, повидимому, встрѣчается противорѣчіе. Мы видѣли, что опредѣленному напряженію электричества соотвѣтствуетъ опредѣленное разстояніе разряженія; послѣ перваго частнаго разряженія, напряженіе электричества батареи сдѣлается нѣсколько менѣе, а потому оно будетъ меньше и въ томъ мѣстѣ, гдѣ перескакиваетъ искра; поэтому, второе частное разряженіе должно произойти только послѣ нѣкотораго уменьше- нія разстоянія. Чтобы объяснить себѣ причину цѣлаго рода частныхъ раз- ряженій при одномъ и томъ же разстояніи, припомнимъ опыты Гарриса, которые доказали, что въ разряженномъ воздухѣ электрическое разряженіе происходитъ на значительно большемъ разстояніи проводниковъ. Говоря объ электрическомъ вѣтрѣ мы уже сказали 6 томъ, что вѣтеръ этотъ про- исходитъ отъ движенія частицы воздуха, ниже мы на опытѣ докажемъ это положеніе; вслѣдствіе движенія частицъ воздуха въ стороны, воздухъ между шариками разряжается, а потому съ того же разстоянія между шариками можетъ произойти разряженіе и при меньшемъ напряженіи электричества. Впослѣдствіи Феддерсенъ *) доказалъ существованіе этихъ частныхъ разряженій. Разсматривая искры въ вращающемся зеркалѣ, Феддерсенъ замѣтилъ, что растянутое изображеніе искры, подобно рис. 46, состоитъ изъ отдѣльныхъ свѣтлыхъ, другъ другу параллельныхъ линій, которыя сна- чала располагаются ближе одна къ другой, а потомъ рѣже. Каждая изъ () ѣ'есісіегвеп. Ро^еші. Ашшіеп. Всі. СІП.
ЛЕКЦІЯ. 129 этихъ свѣтлыхъ линій соотвѣтствуетъ отдѣльной искрѣ, такъ что при этомъ разряженіи, которое Феддерсенъ называетъ перемежающимся, каждое частное разряженіе состоитъ изъ отдѣльной искры. Рис. 46. Законы, выведенные Феддерсеномъ, точно также какъ и наблюденія, произведенныя Риссомъ и Феддерсеномъ надъ большими сопротивленіями, легко объясняются, если обратимъ вниманіе на самыя цѣпи, имѣющія боль- шое сопротивленіе. При одинаковыхъ цѣпяхъ и одинаковыхъ разстояніяхъ разряженія, продолжительность разряженія возрастаетъ съ величиною ба- тареи и, слѣдовательно, съ количествомъ электричества. Мы видѣли, что частное разряженіе происходитъ тогда, когда раздѣленныя части цѣпи по- лучатъ опредѣленное напряженіе; слѣдовательно, при одинаковомъ напря- женіи, но при большемъ количествѣ электричества въ батареѣ, число част- ныхъ разряженій увеличивается, а вмѣстѣ съ тѣмъ увеличивается и про- должительность всего разряженія. Увеличеніе сопротивленія имѣетъ еще другое вліяніе на разряженіе. Промежутокъ времени между двумя разряженіями черезъ это возрастаетъ, потому что больше потребуется времени для перехода электричества къ мѣсту перескакиванія искры. Дѣйствительно, Феддерсенъ нашелъ, что если сопротивленіе цѣпи сдѣлается втрое больше, то время между двумя частными разряженіями увеличивается въ восемь разъ. Кромѣ того, съ увеличеніемъ сопротивленія, число частныхъ разряженій должно умень- шиться, потому что послѣ каждаго частнаго разряженія воздухъ стре- мится занять то пространство, которое было разряжено искрою, а слѣ- дующее частное разряженіе, будучи нѣсколько слабѣе предъидущаго, раз- рядитъ воздухъ уже меньше; слѣдовательно, послѣ каждаго частнаго раз- ряженія воздухъ будетъ разряжаться меньше и меньше, а потому, чѣмъ большій промежутокъ будетъ между двумя частными разряженіями, тѣмъ воздухъ слабѣе разряжается, и когда плотность воздуха между раздѣлен- ными концами цѣпи сдѣлается такъ велика, что напряженіе электричества не въ состояніи его преодолѣть, то частныя разряженія прекратятся. Изъ этого слѣдуетъ, что чѣмъ больше сопротивленіе цѣпи, тѣмъ раньше пре- Физика. Ш. 9
130 ПЯТЬДЕСЯТЪ ВТОРАЯ кратятся частныя разряженія, и остатокъ электричества въ батареѣ будетъ больше. При очень большомъ сопротивленіи цѣпи можетъ случиться, что частныя разряженія прекратятся очень скоро, а потому продолжительность общаго разряженія опять уменьшится. Трудно согласить съ предъидущимъ тѣ опыты Феддерсена, которые показали, что съ уменьшеніемъ сопротивленія за извѣстнымъ предѣломъ, продолжительность разряженія увеличивается. Феддерсенъ разсматриваетъ разряженія при очень малыхъ сопротивленіяхъ, какъ совершенно особыя, называя ихъ колеблющимися. Онъ полагаетъ, что въ этомъ случаѣ черезъ соединительную цѣпь батареи двигается цѣлая система частныхъ токовъ, или, правильнѣе сказать, одинъ токъ, постоянно мѣняющій свое направленіе отъ внутренней оболочки къ внѣшней, затѣмъ назадъ къ внутренней обо- лочкѣ и т. д. По объясненію Феддерсена *) причина колеблющагося разряженія за- ключается въ томъ, что при движеніи черезъ цѣпь положительнаго элек- тричества отъ внутренней оболочки къ внѣшней и отрицательнаго элек- тричества отъ внѣшней оболочки къ внутренней, электричества эти не тот- часъ соединяются между собою и уничтожаются, но, вслѣдствіе инерціи, они просто перемѣняютъ свои мѣста, т. е. положительное переходитъ на внѣшнюю оболочку, а отрицательное на внутреннюю и, слѣдовательно, ба- тарея получитъ противоположное заряженіе, тогда опять начинается дви- женіе въ обратныя стороны и т. д. Если бы цѣпь не представляла ни- какого сопротивленія, то зти колебанія продолжались бы вѣчно; но какъ проводникъ представляетъ нѣкоторое сопротивленіе, то каждое послѣдую- щее заряженіе обратными электричествами будетъ слабѣе каждаго предъ- идущаго и черезъ нѣкоторое время движенія совершенно прекратятся. Число колебаній электричествъ будетъ тѣмъ меньше, чѣмъ большее сопро- тивленіе представляетъ цѣпь, и, при нѣкоторомъ предѣлѣ сопротивленія, не получится ни одного колебанія, и затѣмъ уже съ увеличиваніемъ сопроти- вленія продолжительность разряженія начинаетъ увеличиваться отъ разсмо- трѣнныхъ выше причинъ. Когда сопротивленіе цѣпи послѣ вышеупомянутаго предѣла уменьшается, то число колебаній электричества начинаетъ возрастать, а вмѣстѣ съ тѣмъ и продолжительность разряженія увеличивается. Эта теорія подтверждается наблюденіями надъ изображеніемъ искръ на матовомъ стеклѣ. Когда сопротивленіе цѣпи было мало, то Феддерсенъ ') ЕеМегвеп. Рощепа. Апп. Вй. СХШ
ЛЕКЦІЯ. 131 получилъ изображеніе искры, показанное на рис. 47, состоящее изъ нѣ- сколькихъ свѣтлыхъ полосъ, раздѣленныхъ темными промежутками; скорость вращенія была въ этомъ случаѣ значитель- Рис. 47. но меньше той, при которой получилось изображеніе, представленное на рис. 46. Если увеличить сопротивленіе цѣпи, то при той же скорости враще- нія зеркала, число отдѣльныхъ полосъ уменьшится, но ширина ихъ остается та же. При опредѣленномъ сопротивленіи, которое зависитъ отъ величины батареи, наконецъ получается только одна черта, а при даль- нѣйшемъ увеличеніи сопротивленія, согласно съ вышеприведеннымъ объ- ясненіемъ, увеличивается уже ширина эгой единственной черты. Такъ, напр., при разряженіи одной банки черезъ столбикъ слабой сѣрной кис- лоты въ 1 миллим. толщиной, Феддерсенъ нашелъ слѣдующія числа: СОПРОТИВЛЕНІЕ. число полосъ. ШИРИНА ПОЛОСЪ. миллим, миллим. 7 6 3-4 9 5 3-4 12 4 3 — 4 19 3 3-4 35 2 3-4 58 1 3 — 4 72 1 5 91 1 7 105 1 10 1000 1 40 При 58 миллим. сопротивленія, всегда появлялась только одна полоса; затѣмъ, съ увеличеніемъ сопротивленія, эта полоса дѣлалась все шире и шире. Многіе физики, какъ напр.: Гельмгольцъ*), Томсонъ**), Кирхгофъ***), Пальцовъ ****), представили нѣкоторыя опытныя доказательства колеблю- щагося движенія электричествъ при разряаіеніи; но наиболѣе очевидными доказательствами этого явленія служатъ изслѣдованія Этингена *****). Если дѣйствительно совершается колеблющееся разряженіе, какъ объясняетъ *) НеІшЬоІіг. І)іе ЕіѣаНип^ сіег КгаЦ. Вегііи, 1847, р. 44. *’) ТНогааоп. РЫІозорЫсаІ Ма^агіп. Липі, 18(13. ***) Кіі'сЫіоІТ. Ро^гепй. Апп. Вй. С ипй Вй. СП. ****) Рааігоѵѵ. Ро^&епй. Апп. Вй. СХШ. *****) Ѵоп ОеШп&еп. Ро^епй. Апп. Вй. СХѴ.
132 ПЯТЬДЕСЯТЪ ВТОРАЯ Феддерсенъ, то, вслѣдствіе сопротивленія цѣпи, движеніе электричествъ при разряженіи съ разстоянія можетъ прекратиться, какъ при нормальномъ движеніи электричествъ, т. е. положительнаго отъ внутренней оболочки къ внѣшней, а отрицательнаго обратно, такъ и при противоположномъ ихъ дви- женіи. Когда разряженіе прекращается при нормальномъ движеніи электри- чествъ, то въ банкѣ долженъ произойти остатокъ электричества того же знака, которымъ банка была заряжена первоначально; такъ если внутрен- няя оболочка была заряжена положительно, то и остатокъ электричества банки будетъ положительный. Если же наоборотъ, разряженіе прекратится во время противоположнаго движенія электричествъ, то остатокъ электри- чества банки долженъ быть противоположный первоначальному заряженію банки, т. е. если внутренняя оболочка была первоначально заряжена по- ложительно, то остатокъ электричества послѣ разряженія съ разстоянія будетъ отрицательный. Изслѣдованія Этингена показали, что и дѣйствительно при разряженіи съ разстоянія батареи, заряженной положительно, остатокъ электричества батареи иногда бываетъ положительный, а иногда отрицательный. Желаю- щимъ познакомиться подробнѣе съ изслѣдованіями Этингена, совѣтуемъ обратиться къ оригинальному сочиненію, указанному въ выноскѣ. Послѣ этихъ изслѣдованій мы дѣйствительно убѣждаемся, что при ма- лыхъ сопротивленіяхъ цѣпи и не слишкомъ малыхъ разстояніяхъ,- разря- женія вообще дѣлаются колеблющимися или послѣдовательными, какъ ихъ называютъ Пальцовъ и Этингенъ. Скорость распространенія электричества. — Вопросъ о продол- жительности разряженія электричествъ въ цѣпи, соединяющей противополож- ныя оболочки батареи, тѣсно связанъ съ вопросомъ о скорости распространенія электричества по этой цѣпи. Первая попытка надъ опредѣленіемъ скорости электричества была сдѣлана Уатсономъ (УѴаізоп) *), который воспользо- вался тѣмъ, что электричество, при прохожденіи черезъ наше тѣло, про- изводитъ очень ощутительное впечатлѣніе. Онъ натянулъ проволоку въ 374,2 метра длиною, на высушенный деревянный косякъ, такъ что сере- дина и оба конца проволоки находились въ одной комнатѣ. Середина про- волоки была перерѣзана и разообщенныя части ея были соединены съ тѣ- ломъ наблюдателя. Одинъ конецъ проволоки былъ соединенъ съ внутрен- ней оболочкой, а другой приближали къ наружной оболочкѣ банки до тѣхъ поръ, пока не получалась искра. Наблюдатель могъ видѣть искру и за- *) УѴаівоп. См. ГізсЬегз ѲеасЬісІЛе йег РЬузік. Вй. V, р. 515 ІТ.
ЛЕКЦІЯ. 133 тѣмъ чувствовать разряженіе; но этимъ способомъ нельзя было убѣдиться въ томъ, что оба впечатлѣнія происходили разновременно, а потому при- шли къ заключенію, что электричество распространяется такъ быстро, что не можетъ быть измѣрено. Уитстонъ *) измѣнилъ этотъ опытъ; онъ взялъ вращающееся зеркало и проволоку въ 804 метра длиною и доказалъ, что электричество для сво- его распространенія дѣйствительно употребляетъ нѣкоторое время. 20 отдѣльныхъ кусковъ этой проволоки, діаметромъ въ 1,5 миллим. и длиною 36,576 метровъ каждый, были расположены одинъ около дру- гаго. Всѣ смѣжные концы проволокъ, кромѣ среднихъ, были соеди- нены между собою, такъ что получились двѣ проволоки, каждая длиною въ 402 метра. Къ концамъ каждой длинной проволоки были прикрѣплены Рис. 49. мѣдные шарики (рис. 48), а всѣ четыре шарика были прикрѣплены на нѣкоторомъ разстояніи другъ отъ друга къ деревянной доскѣ. Шарикъ 2 находился на одномъ концѣ одной проволоки, шарикъ 3 на другомъ концѣ той же проволоки, шарикъ 4 на концѣ второй проволоки, шарикъ 5 на другомъ концѣ этой же проволоки. Шарикъ 1 сообщался съ шарикомъ к, расположеннымъ противъ шарика лейденской банки Ь, шарикъ 6 былъ *) ’ѴѴЬеаіаіопе. РМІозорЫса! ТгапзасНопз Г. іЬе у. 1834. Ро^еоА. Апп. В<1. XXXIV-
134 ПЯТЬДЕСЯТЪ ВТОРАЯ сообщенъ съ внѣшней оболочкой той же банки. Разстояніе между шари- ками к и К было больше каждаго изъ разстояній между шариками 1 и 2, 3 и 4, 5 и 6. Если зарядить лейденскую банку до опредѣленнаго напря- женія, соотвѣтствующаго разстоянію разряженія КЛ, то произойдетъ раз- ряженіе, не смотря на тройной перерывъ всей цѣпи; при этомъ положи- тельное электричество пойдетъ изъ к къ 1, между 1 и 2 образуется искра, далѣе электричество идетъ по длинѣ проволоки въ 402 метра къ 3, перескакиваетъ въ видѣ искры къ 4, идетъ по другой проволокѣ въ 402 метра къ 5 и въ видѣ искры къ 6, откуда приходитъ къ внѣшней обо- лочкѣ банки, а отрицательное электричество пойдетъ въ обратномъ напра- вленіи. Слѣдовательно, на доскѣ появляются три искры, расположенныя на одной прямой линіи, которыя соотвѣтствуютъ началу, срединѣ и концу движенія электричества. Противъ этой доски было расположено зеркало, вращавшееся на оси параллельной линіи 5 — 2. Когда зеркало находилось въ покоѣ, или вращалось очень медленно, наблюдатель видѣлъ въ немъ три искры, расположенныя на одной прямой. Когда же зеркало вращалось со скоростью 800 оборотовъ въ секущу, то искры изображались въ немъ въ видѣ трехъ линій, параллельныхъ одна другой, растянутыхъ въ ширину, причемъ средняя линія была выдвинута впередъ относительно крайнихъ. На рис. 49 а, показано относительное расположеніе трехъ линій, когда зеркало вращалось въ одну сторону, а на рис. 49 Ъ, расположеніе тѣхъ же линій при вращеніи зеркала въ обратную сторону, причемъ средняя ли- нія всегда выдвигалась въ сторону вращенія зеркала. Изъ этого слѣдуетъ, что средняя линія появляется и исчезаетъ позже крайнихъ. По измѣре- ніямъ Уитстона, средняя линія опаздывала на 0,5°, слѣдовательно, она по- являлась позже крайнихъ на Жзво = 0,000000868 сек. Такъ какъ искра появляется съ движеніемъ электричества, то электри- чество приходитъ къ срединѣ проволоки позже, нежели къ концамъ; по- этому опытъ зтотъ доказываетъ также, что электричества двигаются одно- временно въ обратныя стороны отъ обѣихъ оболочекъ. Не трудно вычислить скорость распространенія электричества въ про- волокѣ Уитстона. Такъ какъ электричество проходило въ продолженіи 0,000000868 секунды 402 метра, то скорость электричества равна 402000000000 868 = 463133 километра или около 62500 миль въ одну секунду.
ЛЕКЦІЯ. 135 Это число вѣрно только приблизительно; оно, однако, доказываетъ, что скорость распространенія электричества очень велика; но нельзя еще за- ключить, чтобы скорость эта была больше скорости свѣта, потому что при этомъ способѣ нельзя допустить точности измѣренія. Избытокъ электричества батареи. — Если разрядить батарею соединеніемъ внутренней оболочки съ внѣшнею, то батарея разряжается. Если послѣ разряженія тотчасъ же уничтожить сообщеніе и черезъ нѣ- сколько времени снова соединить оболочки, то получается вторая искра, такимъ образомъ можно получить три и даже четыре искры. Слѣдова- тельно, не смотря на то, что оболочки были соединены, въ батареѣ остается электричество, которое не переходитъ на проводникъ, соединяю- щій оболочки. Это электричество, остающееся въ батареѣ при ея разря- женіи, называется избыткомъ. Если тотчасъ послѣ заряженія батареи соединить шарикъ ея съ элек- трометромъ, то оказывается, что напряженіе электричества батареи сначала ослабѣваетъ быстро, а потомъ это ослабѣніе напряженія дѣлается меньше. Это показываетъ, что тотчасъ послѣ заряженія, кромѣ потери электриче- ства въ воздухъ, происходитъ еще какое-то ослабѣніе; это послѣднее электричество однако не исчезаетъ, оно только не можетъ разрядиться вмѣстѣ съ остальнымъ при соединеніи оболочекъ, но оно начинаетъ обнару- живаться послѣ разряженія остальнаго электричества, и тогда уже само можетъ быть разряжено. Опыты показали, что избытокъ получается только въ сгустительныхъ приборахъ съ твердыми изолирующими пластинками и никогда не обнару- живается въ конденсаторѣ съ воздушнымъ слоемъ. Кольраушъ *) доказалъ при этомъ, что величина избытка существенно зависитъ отъ природы изо- лирующей пластинки и въ особенности отъ ея толщины; причемъ избы- токъ получается тѣмъ болѣе, чѣмъ толще изолирующая пластинка. Мы раньше видѣли, что электричество почти совершенно оставляетъ металлическія пластинки конденсатора и переходитъ на изолирующую пла- стинку; кромѣ того, мы видѣли, что въ изолаторѣ электричество прони- каетъ на нѣкоторую глубину. Эти Факты даютъ намъ возможность объяс- нить причину происхожденія избытка. Если сгустительный приборъ заря- женъ электричествомъ, то большая часть электричества переходитъ съ оболочекъ на поверхность изолирующей пластинки, и затѣмъ оно посте- *) КоЫгаиасЬ. Роввепй. Апп. В<1. ХСІ.
136 ПЯТЬДЕСЯТЪ ВТОРАЯ ЛЕКЦІЯ. пенно проникаетъ внутрь изолятора на нѣкоторую глубину; вслѣдствіе этого прониканія, напряженіе электричества на только что заряженномъ сгустительномъ приборѣ должно уменьшаться, что и обнаруживаетъ опытъ. При соединеніи оболочекъ разрядникомъ, электричества, находящіяся на поверхности изолирующаго тѣла, соединяются, а проникнувшее во внутрь тотчасъ разрядиться не можетъ. Но по прошествіи нѣкотораго времени, электричество выступаетъ на поверхность и затѣмъ можно произвесть второе разряженіе.
ПЯТЬДЕСЯТЪ ТРЕТЬЯ ЛЕКЦІЯ. Дѣйствія электричества. Дѣйствія теплородныя. — Дѣйствія механическія. — Дѣйствія свѣ- товыя. — Дѣйствія химическія и физіологическія. Обращаясь теперь къ дѣйствіямъ электричества при разряженіи, мы здѣсь укажемъ на нихъ только вкратцѣ, такъ какъ подробнѣе мы будемъ ихъ изслѣдовать въ статьѣ о динамическомъ электричествѣ. Дѣйствіе элек- тричества при разряженіи можно раздѣлить на два рода: тѣ, которыя об- наруживаются въ проводникѣ, соединяющемъ противоположныя электриче- ства, и тѣ, которыя обнаруживаются внѣ его. Отъ первыхъ можно отдѣ- лить еще дѣйствія,- происходящія на мѣстѣ перерыва соединяющаго про- водника. Въ проводникѣ происходятъ дѣйствія теплородныя, химическія, Физіо- логическія, механическія и свѣтовыя; послѣднія два являются преимуще- ственно на мѣстѣ перерыва проводника. Внѣ проводника происходятъ дѣй- ствія магнитныя и индуктивныя. Мы здѣсь подробнѣе разберемъ только теплородныя дѣйствія. Теплородныя дѣйствія электричества.—Чтобы убѣдиться въ томъ, что при электрическомъ разряженіи развивается ’ рис 60 теплота, можно налить сѣрный ЭФиръ на ложку и приблизить ее къ кондуктору электрической машины; «и при прохожденіи искры ЭФиръ воспламеняется. Тотъ же опытъ можно произвесть съ алкоголемъ, но его должно предварительно нѣсколько нагрѣть. Гремучій [шг Ш газъ, при пропусканіи черезъ него искры, также уД{ Д, д воспламеняется, причемъ происходитъ взрывъ. На этомъ основаніи устроивается пистолетъ Вольта, состоящій изъ металлическаго сосуда, въ который .
138 ПЯТЬДЕСЯТЪ ТРЕТЬЯ вставленъ изолированный металлическій стержень БС (рис. 50). Сосудъ наполняютъ гремучимъ газомъ, т. е. смѣсью водорода съ кислородомъ и сообщаютъ Б съ одной оболочкой батареи, а противоположную стержню стѣнку съ другой оболочкой; при этомъ между концемъ стержня и стѣнкой сосуда происходитъ взрывъ, вслѣдствіе котораго выбрасывается пробка А. Для воспламененія твердаго тѣла, кладутъ на подставку всеобщаго Геп- ліева разрядника хлопчатую бумагу, обсыпанную порошкомъ смолы, ша- рики разрядника сближаютъ такъ, чтобы они едва касались хлопчатой бумаги; при пропусканіи искры порошокъ воспламеняется. Точно также можно воспламенить порохъ, но для этого надо умень- шить быстроту движенія электричества въ проводникѣ, пропуская, на- примѣръ, искру черезъ влажную нитку; въ противномъ случаѣ по- рохъ только разбрасывается, не воспламеняясь. „ Для отысканія закона Рис. 51. . развитія теплоты при раз- ряженіи электрической ба- тареи и нахожденія зави- симости теплоты отъ коли- чества и напряженія раз- ряжаемаго электричества, и отъ природы проводника, Риссъ *) устроилъ электри- ческій воздушный термо- метръ, который представ- ленъ на рис. 51. Стекляный шаръ, діа- метромъ отъ 8 до 10 сан- тиметр., емкость котораго хорошо опредѣлена, под- держивается кольцомъ г; къ шару припаяна вывѣрен- ная цилиндрическая стекля- ная трубка, въ 450 мил- лиметровъ длины и небольшаго, но извѣстнаго діаметра. Къ концу трубки, перпендикулярно къ оси ея, припаянъ небольшой стекляный сосудъ въ 12 миллим. ширины и 4,5 сантим. длины. Въ этотъ сосудъ наливается *) Кіева , Ро^епйогйРв Аппаіеп. Вй. ХЬ. ВеіЬип^ѳеІесігісііаі. Вй. I, § 410.
ЛЕКЦІЯ. 13» жидкость. Къ трубкѣ придѣлана металлическая шкала, которая прикрѣ- пляется къ доскѣ; послѣдняя вращается на шарнирахъ и можетъ быть установлена въ различномъ наклонномъ положеніи, помощью нажимнаго винта и дуги, раздѣленной на градусы. Стекляный шаръ имѣетъ три отверстія, изъ которыхъ с, герметически закрываемое хорошо прошлифованною пробкою, служитъ для уравниванія плотности воздуха въ шарѣ и вмѣстѣ съ тѣмъ для установки жидкости въ трубкѣ на опредѣленномъ дѣленіи; остальныя два отверстія, располо- женныя одно противъ другаго по бокамъ шара, закрыты мѣдными опра- вами съ винтами, между которыми, внутри шара, располагаютъ проволоку, изогнутую въ спираль. Отъ каждой оправы идетъ короткая проволока къ изолированнымъ стойкамъ зз, гдѣ концы ихъ укрѣпляются нажимными винтами. Въ цѣпь, состоящую изъ электрической батареи и воздушнаго термо- метра, вводятъ еще электрометръ, всеобщій разрядникъ, между вѣтвями котораго могутъ быть помѣщены различные проводники и, наконецъ, еще особый разрядникъ Рисса *), служащій для того, чтобы заставить разря- диться батарею вполнѣ. Разрядникъ Рисса представленъ на рис. 52. На полированной стекля- ной стойкѣ находится мѣдный шаръ а, который прочно соединяется съ внутренней оболочкой электри- ческой батареи. Другая стекляная стойка к, нѣсколько ниже первой, имѣетъ въ шарѣ своемъ прорѣзъ, въ которомъ вращается па оси латунный стержень з, съ шарикомъ на концѣ, приходящимся какъ разъ противъ шара а. Стержень з подымаютъ, какъ показано на рисункѣ, и поддерживаютъ въ этомъ положеніи подвиж- нымъ кольцомъ, которое нажимается на него пружи- ною. Если кольцо притянуть внизъ посредствомъ шнурка X, проходящаго черезъ блокъ, на нижней доскѣ при- бора, то стержень 8 падаетъ на шаръ а, и если при этомъ шарикъ к былъ сообщенъ съ наружной оболочкой батареи, то происходитъ полное разря- женіе. Рпс. 52. Въ опытахъ Рисса цѣпь была составлена слѣдующимъ образомъ: вну- тренняя оболочка батареи соединялась съ разрядникомъ; поднятый стер- Віеев. Ро&&еп<1. Аппаіеп. ВіІ. ХЫП. КеіЬии^зеІесІпсііііІ. В<1. I, § 445.
140 ПЯТЬДЕСЯТЪ ТРЕТЬЯ жень разрядника соединялся съ всеобщимъ Гепліевымъ разрядникомъ, ко- торый соединялся съ нажимнымъ винтомъ воздушнаго термометра. Отъ другаго нажимнаго винта воздушнаго термометра шла длинная проволока, дѣлавшая нѣсколько оборотовъ, къ внѣшней оболочкѣ батареи; проволока эта заключала въ себѣ также измѣрительную банку Лане. Чтобы при разря- женіи не могло остаться въ батареи сколько-нибудь электричества, цѣпь была, кромѣ того, соединена съ землею посредствомъ газовыхъ трубъ. Разряжая такимъ образомъ батарею черезъ спираль воздушнаго термо- метра, получается нагрѣваніе проволоки, вслѣдствіе котораго нагрѣвается воздухъ въ шарѣ, а отъ расширенія воздуха жидкость въ трубкѣ опу- скается. Число дѣленій, на которое опустилась жидкость, замѣчаютъ и, чтобы по нимъ судить о нагрѣваніи при разряженіи, должно сначала найти отношеніе между нагрѣваніемъ проволоки и опусканіемъ жидкости. Положимъ, что до начала опыта мы наклонили термометръ на уголъ а; положимъ, что при этомъ всѣ части термометра имѣютъ одинаковую тем- пературу і°, давленіе воздуха внутри и снаружи 760 миллим. и что во все время опыта высота барометра не измѣняется. При прохожденіи элек- тричества, температура проволоки пусть будетъ Т°, а температура воз- духа въ шарѣ отъ нагрѣванія проволоки сдѣлалась Iю, причемъ жидкость въ трубкѣ опустилась на п миллиметровъ. Такъ какъ поперечный разрѣзъ сосуда на концѣ трубки гораздо больше поперечнаго сѣченія самой трубки, то, при пониженіи жидкости въ трубкѣ, въ сосудѣ уровень ея подымется незначительно, а потому мы пренебрегаемъ этимъ измѣненіемъ уровня жидкости въ сосудѣ. Объемъ шара въ кубическихъ единицахъ намъ долженъ быть извѣ- стенъ; пусть онъ будетъ К, а опредѣленное также заранѣе поперечное сѣченіе трубки положимъ д. Если съ повышеніемъ температуры на і°', упругость воздуха въ шарѣ сдѣлалась Ъ', то по закону Ге-Люссака, при постоянномъ объемѣ заклю- ченнаго воздуха: Ъ : Ь' = 1 + «I : 1 + <*і' . . . . (1) гдѣ Ъ первоначальное движеніе = 760 мил., а а коэфиціентъ расширенія воздуха. Если бы объемъ воздуха въ шарѣ не измѣнился, то онъ имѣлъ бы эту упругость Ъ', но какъ объемъ его, вслѣдствіе пониженія жидкости въ трубкѣ, немного увеличился, то упругость его будетъ другая 6"; а по за- кону Маріотта: Ъ' : Ъ" — К + пд : К,
ЛЕКЦІЯ. 141 или если мы объемъ шара К выразимъ черезъ Тсд, то у насъ будетъ Ь' : Ъ" = к -(- п : к откуда 6,= 6,,(1+|). Наблюдаемое давленіе Ъп внутренняго воздуха равняется Ь, сложенное съ разностью высотъ жидкости въ трубкѣ и сосудѣ, переведенной на ртутное давленіе. Такъ какъ до опыта уровни жидкости въ сосудѣ и трубкѣ были одинаковы, и, какъ мы положили, что высота жидкости въ сосудѣ во время опыта не измѣнилась, то разность высотъ жидкости во время опыта будетъ и . віп а; а называя черезъ о отношеніе плотности ртути къ плотности, взятой для опыта жидкости, получимъ для Ъ" 7 •• 7 в И • вІП О> ь" =6 н——' а слѣдовательно »' = 0+^) (‘+т)- Подставивъ вмѣсто Ъ' его величину въ уравненіе (1), имѣемъ откуда 7 7 ОС (і* - I) а 8Ш Л | /7.7 ВІП л \ к •6• т+^- = п + п (6 + к~т~) ТТ (Г • . 1 Положимъ, что ~с, и — = то умноживъ все на с и рѣшивъ ’ вш а « и1 •> г уравненіе относительно п, получимъ п = - 7, (Ьс + К) ± V-^7-кЬс +7* (Ъс+к*), или, такъ какъ знакъ передъ корнемъ во всякомъ случаѣ долженъ быть положительнымъ, когда I' > і, и какъ п имѣетъ положительную вели- чину, то »=-./,(6с + і) + .Л(»е+і) Развернемъ корень въ строку и удовольствуемся только двумя первыми членами строки, то откуда
142 ПЯТЬДЕСЯТЪ ТРЕТЬЯ Поэтому нагрѣваніе воздуха въ шарѣ пропорціонально наблюдаемому пониженію столба жидкости въ трубкѣ; приэтомъ опытъ будетъ тѣмъ точ- нѣе, чѣмъ больше отношеніе объема шара къ поперечному сѣченію трубки. То же самое относится и къ нагрѣванію проволоки Т — і, потому что если вѣсъ проволоки р, вѣсъ воздуха въ шарѣ р' и теплоемкость прово- локи и воздуха з и з', то между Т — і' и і' — і существуетъ равенство (Т — I') рз — (I' — і) р'з' изъ котораго Т — — I) Р-+Р‘°‘ ; . Р8 а вмѣсто I' — і подставивъ равное, имѣемъ гр _________________ п (Ье + А) (а, + I) рз + р'з’ кЬс ’ рз ’ или, обозначивъ черезъ А, коэфиціентъ при п, получимъ Т — I = Ап, т. е. нагрѣваніе проволоки пропорціонально пониженію жидкости въ трубкѣ термометра. Чтобы найти количество теплоты, развиваемое въ проволокѣ, надо только найденное нагрѣваніе умножить на рз. Коэфиціентъ А, кромѣ постоянныхъ к, 5, віп а, зависитъ еще отъ температуры воздуха і и высоты барометра 6, которыя во время опыта могутъ измѣниться; но если вычислить то измѣненіе, которое по- лучитъ А съ возможнымъ измѣненіемъ і и 6, во все время производства опыта, то измѣненія эти оказываются столь малыми, что мы безъ чувстви- тельной ошибки можемъ положить, что А отъ нихъ не зависитъ, а потому можно сравнивать между собою всѣ результаты опытовъ, получаемыхъ по- средствомъ этого термометра. Чтобы точнѣе изслѣдовать зависимость нагрѣванія проволоки отъ сте- пени заряженія и отъ величины батареи, Риссъ одну и ту же батарею заряжалъ различнымъ количествомъ электричества, потомъ бралъ батареи различныхъ величинъ и разряжалъ ихъ черезъ одну и ту же проволоку; степень заряженія измѣрялась измѣрительной банкой Лане, шарики кото- рой находились на разстояніи 2,26 миллим. другъ отъ друга. Результаты большаго числа опытовъ собраны въ приложенной здѣсь таблицѣ, въ ко- торой верхній горизонтальный рядъ представляетъ количество .? банокъ, составлявшихъ батарею; числа перваго вертикальнаго ряда выражаютъ ко- личество электричества батареи, измѣренныя посредствомъ банки Лане; въ столбцахъ, обозначенныхъ буквою и, помѣщены соотвѣтствующія по-
ЛЕКЦІЯ. 143 ниженія жидкости въ термометрѣ, при разряженіи каждой батареи. Рядомъ съ величинами п, полученными изъ наблюденій, въ таблицѣ помѣщены также тѣ величины, которыя найдены изъ вычисленій. числи канонъ $ = 2 3 4 5 6 КОЛИЧЕСТВО ЭЛЕКТРИЧЕСТВА ПОНИЖЕНІЕ П ? иаблюд. вычис. ваблюд. вычис. ваблюд. вычис. иаблюд, вычис. иаблюд. вычис. 2 1,5 1,8 3 4,3 4,0 3 2,6 2,0 2,0 1,5 1,6 4 0,7 7,0 4,5 4,7 3,2 3,5 3,0 2,8 2,6 2,3 5 9,3 11,0 7,0 7,3 5,2 5,5 4,5 4,4 3,8 3,7 6 13,4 15,8 9,7 10,8 7,3 7,9 6,5 6,3 5,5 5,3 7 15,0 14,4 11,0 10,8 8,8 8,6 7,3 7,2 8 17,5 18,8 14,1 14,1 11,3 11,3 9,3 9,4 9 17,8 17,8 14,3 14,3 11,7 11,9 10 16,7 17,6 14,3 14,7 Сравнивая между собою числа одного и того же вертикальнаго столбца, мы находимъ, что при равныхъ прочихъ условіяхъ, пониженіе п, а слѣ- довательно и нагрѣваніе проволоки, возрастаетъ почти пропорціонально квадрату количества электричества; такъ напримѣръ: У, - 4 4-^ - 3 35- -7’5- - 3 9- 4 4 1,5 — 4,3 —0,00, о,И, 3,2 — 4,4. Сравнивая же между собою величины для га, находящіяся въ одномъ и томъ же горизонтальномъ ряду, замѣчаемъ, что при разряженіи одного .и того же количества электричества, пониженіе жидкости обратно про- порціонально числу банокъ или поверхности батареи. А потому, называя черезъ а пониженіе жидкости въ трубкѣ термо- метра при разряженіи единицы электричества одной банки, имѣемъ вообще п — а--—ад-^- Постоянная величина а найдена изъ опытовъ равною 0,88 и съ нею были вычислены по послѣдней Формулѣ величины для п, которыя, какъ показываетъ таблица, мало различаются отъ величинъ, найденныхъ изъ опытовъ. , / Итакъ, нагрѣваніе металлической проволоки прямо пропорціонально квадрату количества электричества батареи и обратно пропорціо- нально поверхности батареи. Или, принимая отношеніе — за напряже-
144 ПЯТЬДЕСЯТЪ ТРЕТЬЯ ніе электричества батареи, получимъ, что нагрѣваніе проволоки прямо пропорціонально количеству электричества и прямо пропорціонально его напряженію. Найдя такимъ образомъ зависимость между нагрѣваніемъ и количе- ствомъ и напряженіемъ электричества, Риссъ перешелъ къ опредѣленію нагрѣванія различныхъ проводниковъ, введенныхъ въ цѣпь. Когда между вѣтвями всеобщаго разрядника былъ помѣщенъ смоченный шнурокъ, или столбикъ воды, заключенный въ стекляной трубкѣ, то нагрѣваніе дѣлалось совершенно незамѣтнымъ. Вводя въ термометръ проволоку одинаковыхъ діаметровъ, Риссъ нашелъ, что нагрѣваніе уменьшалось съ увеличеніемъ длины проволоки, а при одинаковыхъ длинахъ нагрѣваніе увеличивалось съ уменьшеніемъ діаметра проволоки. При этомъ Риссъ далъ слѣдующую эмпирическую Формулу для пониженія п, выведенную имъ изъ результа- товъ его опытовъ: гдѣ I длина проволоки, г — радіусъ ея, а с постоянное число, зависящее отъ природы взятой проволоки. Чтобы дать Физическое объясненіе этой Формулы, Риссъ предполагаетъ, что нагрѣваніе въ цѣпи зависитъ отъ продолжительности разряженія и что оно обратно пропорціонально этой продолжительности. А потому, если назовемъ черезъ ѵ замедленіе разряженія, происходящее отъ введенія въ цѣпь проволоки, т-о, называя черезъ 1 продолжительность разряженія до введенія проволоки, теперь оно будетъ Нагрѣваніе до включенія проволоки, по Формулѣ Рисса будетъ: Т = Ь ?-• гдѣ Ъ пониженіе жидкости въ трубкѣ термометра, а съ введеніемъ про- волоки: т___ , 1 + е і Если сравнимъ это выраженіе съ эмпирической Формулой, то будетъ I V = с —. г’ Слѣдовательно, второй членъ знаменателя Формулы означаетъ замедленіе, происходящее при разряженіи электричества вслѣдствіе введенія въ цѣпь про- волоки длины I и радіуса г. Для отысканія постоянной величины с надо взять такую проволоку, которой длина 1—1 и радіусъ г=1. Если эту
ЛЕКЦІЯ. 145 величину для одного какого-нибудь металла назовемъ черезъ с', то для всякаго другаго металла она будетъ с'. х; поэтому замедленіе движенію электричества, при введеніи какой бы то ни было проволоки, будетъ: Риссъ взялъ для платины х — 1 и сравнилъ съ этой единицей заме- дленіе такой же величины проволокъ другихъ металловъ; это постоянное число, показывающее отношеніе замедленія платины къ замедленію какого- нибудь металла, онъ назвалъ замедлительною силою этого металла. ОСІ Если мы отношеніе—, которое при г=1иі=1 и выразитъ за- медлительную силу какого-нибудь металла, назовемъ черезъ V, то Фор- мула для нагрѣванія приметъ видъ гр___ а 1 1 + с' V ’ 5 ’ До сихъ поръ мы разсматривали только нагрѣваніе извѣстной прово- локи, включенной въ цѣпь. Для того же, чтобы найти все количество теплоты, возбужденной при разряженіи батареи, мы должны найти нагрѣ- ваніе всѣхъ частей цѣпи. Риссъ ввелъ въ цѣпь нѣсколько различныхъ проволокъ, которыя по- томъ, одна за другою, помѣщались въ воздушный термометръ. Такимъ образомъ, рядомъ съ термометромъ были введены въ цѣпь проволоки од- ного' и того же металла, различной длины, но одинаковаго діаметра, да- лѣе проволоки различныхъ діаметровъ и наконецъ проволоки изъ различ- ныхъ металловъ. Если V величина замедленія всѣхъ введенныхъ въ цѣпь проволокъ, то гр___ а < 1 + «'.ѵ »• Помѣщая въ воздушный термометръ одинаковой толщины проволоки, приготовленныя изъ одного и того же металла, Риссъ всегда получалъ одно и то же нагрѣваніе, а слѣдовательно во всѣхъ одинаково устроен- ныхъ частяхъ цѣпи, нагрѣваніе одинаково. Помѣщая въ воздушный термометръ проволоки изъ одного и того же металла, по различныхъ діаметровъ, Риссъ нашелъ, что нагрѣваніе обратно пропорціонально четвертой степени радіуса проволоки; слѣдовательно, называя радіусъ проволоки черезъ у, имѣемъ гр __а 1 (3 ‘ 1 + С' V 5 ‘ Физика. III. 10
146 ПЯТЬДЕСЯТЪ ТРЕТЬЯ Наконецъ, оъ измѣненіемъ природы проволоки, при одинаковыхъ про- чихъ обстоятельствахъ, нагрѣваніе также измѣнялось, и если въ предъ- идущей Формулѣ означимъ черезъ а1 постоянное число для платины, то для всякаго другаго металла можно положить а — а'у, слѣдовательно, гр____________________________«' - У 1 91 р4 ’ 1 + с' V ’ $ ’ гдѣ у число измѣняющееся только съ природой металла; Риссъ называетъ его нагрѣвательною способностію металла. Эта нагрѣвательная способ- ность находится въ простой зависимости отъ замедлительной силы этого металла, такъ что если черезъ у" означимъ плотность металла, к" его теплоемкость и х1 замедлительную силу проволоки, помѣщенной въ воз- душный термометръ, то х' У к'У’' слѣдовательно, нагрѣвательная способность прямо пропорціональна замедли- тельной силѣ металла, и обратно-пропорціональна его плотности и теплоем- кости. Теперь не трудно вычислить нагрѣваніе въ какомъ угодно мѣстѣ цѣпи, если изъ опыта извѣстны постоянныя величины а' и с'. Постоянное число а' означаетъ, какъ это видно изъ Формулы, нагрѣваніе платиновой про- волоки', которой радіусъ ,р = 1, когда д=1, з = 1 и также 1 с' У — 1. Постоянное число с' зависитъ отъ свойства постоянныхъ частей цѣпи. Если назовемъ единицею продолжительность разряженія, заключающагося въ батареѣ электричества, черезъ такую платиновую проволоку, которой длина и радіусъ равны 1, и положимъ, что = В, с то будетъ 1 + С> V = В + V и тогда знаменатель выразитъ намъ продолжительность разряженія батареи въ единицахъ, изъ которыхъ каждая равна продолжительности разряженія батареи черезъ платиновую проволоку, длина и поперечное сѣченіе кото- рой равны единицѣ. Изъ этого слѣдуетъ, что а' есть нагрѣваніе этой пла- тиновой проволоки, если она одна составляетъ цѣпь, соединяющую обо- лочки батареи. Теперь мы можемъ опредѣлить количество теплоты ТѴ', развивающейся въ проволокѣ при разряженіи батареи; если а длина проволоки, а р ра- діусъ, к теплоемкость, а у ея плотность, то
ЛЕКЦІЯ. 147 АѴ' = Т . л . у>2 п . к . у, подставимъ сюда вмѣсто Т равное ему х* а' и' 1-к-г-п і я. — ’г_______________ _____ ч- Ѵ • В + V • » • Обозначимъ черезъ к' и у' теплоемкость и плотность платины, то к" = кту, у" = г-„ кп * у' и такъ ^ = (“'^'-/-)7--в4Ѵ-97 = Ав^ѵЛ* гдѣ мы положили а'к'у'п = А и замедлительную силу проволоки по- мѣщенной въ воздушномъ термометрѣ означили черезъ V'. Послѣднее равенство показываетъ, что количество теплоты, развиваю- іцейся въ извѣстной проволокѣ, пропорціонально замедлительной силѣ про- волоки. Представимъ себѣ теперь всю цѣпь раздѣленную на части, которыхъ замедлительныя силы будутъ V', Ѵ"....Ѵ”. то количества теплоты, развив- шейся въ каждой части, будутъ: —л,в-|-ѵ «’ в + ѵ «’ Ав + ѵ ' « тп-п — * . " А в +ѵ ’ «’ Сумма всѣхъ этихъ отдѣльныхъ количествъ теплоты, т. е. АѴ' 4- АѴ" + АѴ'" + .... + IV” = АѴ будетъ общее количество теплоты развившейся въ цѣпи; сумма же всѣхъ замедлительныхъ силъ, т. е. Ѵ' + Ѵ" + V"' -I-.... V” будетъ равна всей продолжительности разряженія, слѣдовательно, равна В 4- V. А слѣдовательно аѵ=а.2±-;.-’-=а.’-. В + V 5 5 Отсюда слѣдуетъ весьма важное заключеніе, первоначально выведенное изъ опытовъ Рисса, Форсельманомъ де Хееръ *), что разряженіе батареи, । ііііиі; •) Ѵогаееітапп Де Неег. Роё’&епсіогіРз Аппаіеп. В<1. ХЬѴПІ. См. также примѣчанія Рисса въ томъ же томѣ* ' 10*
148 пятьдесятъ третья заряженной однимъ и тѣмъ же количествомъ электричества, развиваетъ въ цѣпи всегда одинаковое количество теплоты, какъ бы ни была соста- влена цѣпь. Изъ этого положенія и изъ начала сохраненія силы, Гельмгольцъ *) сдѣлалъ заключеніе, что въ цѣпяхъ небольшихъ сопротивленій, разряженіе электричества должно быть колеблющееся. Не имѣя возможности изложить въ этомъ сочиненіи теоретическіе выводы Гельмгольца, мы отсылаемъ же- лающихъ къ самому сочиненію автора, указанному въ выноскѣ. Механическія дѣйствія электричества. — Выше мы говорили объ электрическомъ вѣтрѣ, происходящемъ въ томъ случаѣ, когда на кон- Рис. 53. дукторъ электрической машины поставлено остріе. Л" Если на острый конецъ вертикальной шпильки ----> (рис. 63), помѣщенной на кондукторѣ электри- _у > ческой машины, надѣть шляпкою небольшое ко- । лесо, спицы котораго загнуты въ одну сторону, наподобіе Сегнерова колеса, то при дѣйствіи электрической машины колесо приходитъ въ кНЙ||Й||І|| быстрое вращательное движеніе по направленію, противоположному истекающему электричеству. Этотъ приборъ называется электрическою мельницею. Причина враща- тельнаго движенія мельницы объясняется столкновеніемъ, происходящимъ между электризующимся воздухомъ и остріями; если вращающееся колесо накрыть стеклянымъ колпакомъ, то движеніе вскорѣ прекращается, хотя бы машина продолжала дѣйствовать; остановка въ движеніи происходитъ, тогда, когда всѣ частицы воздуха наэлектризуются въ одинаковой степени, вслѣдствіе чего движеніе ихъ прекратится. Эме доказалъ, что электрическое колесо не вращается ни въ водѣ, ни въ пустотѣ. Въ маслѣ и скипидарѣ вращеніе происходитъ; но при этомъ къ поверхности жидкости должно приблизить остріе, сообщающееся съ землею. Гораздо сильнѣйшія механическія дѣйствія можно производить разря- женіемъ батареи, въ особенности если цѣпь прерывается воздухомъ, твер- дымъ изоляторомъ или жидкимъ полупроводникомъ электричества. Если между частями цѣпи находится воздухъ, то, какъ намъ уже из- вѣстно въ этомъ мѣстѣ перескакиваетъ искра; легкія тѣла; какъ напр., кусочки пробки, порохъ и т. п., разбрасываются при этомъ во всѣ сто- роны, если искра перескакиваетъ надъ пластинкой, обсыпанной пороховымъ *1 НеІтЪоІіг. Віе ЕгЬаІіипд бег Кгаіі. Вегііп. 1846.
ЛЕКЦІЯ. 149 порошкомъ, то на ней отъ стремящагося во всѣ стороны воздуха, полу- чаются довольно правильные рисунки. Чтобы убѣдиться, съ какой силою отъ электрической искры воздухъ от- талкивается въ , сторону, надо пропустить искру въ плотно-закрытомъ сосудѣ. Риссъ говоритъ *), что искра длиною въ 7 миллиметр., съ силою выбрасываетъ пробку изъ закупоренной бутылки. Здѣсь, кромѣ движенія воздуха, происходитъ также расширеніе его отъ нагрѣванія. На зтомъ основаніи устраиваютъ электри- ческую мортирку (рис. 54). Мортирка изъ сло- новьей кости плотно закрывается сверху шари- комъ А; при перескакиваніи сильной искры ме- жду концами В металлическихъ стержней, воз- духъ выбрасываетъ шарикъ. Если въ прерванную цѣпь, соединяющую оболочки электрической батареи, ввести твердое тѣло не проводящее электричество, то послѣднее будетъ пробито или раздроблено. Рис. 54. Для опыта берутъ приборъ, представленный на рис. 55; между вер- тикальными металлическими остріями помѣщаютъ твердый изолаторъ и острія немного смачиваютъ масломъ или по- гружаютъ ихъ въ смоляные цилин- дрики, наклеенные на обѣихъ сторо- нахъ изолатора; затѣмъ разряжаютъ батарею черезъ эти острія. Въ кар- тѣ, картонѣ и стекляной пластинкѣ при этомъ пробивается сквозное от- верстіе, деревянная доска расще- Рпс- 55. пляется и разбрасывается во всѣ стороны. Разсматривая края отверстія картона, пробитаго электрической искрой, оказывается, что они съ обоихъ сторонъ приподняты, какъ будто ударъ былъ произведенъ изнутри картона въ обѣ стороны. Этимъ явленіемъ хотѣли доказать движеніе электричества въ обѣ стороны; но Риссъ спра- ведливо замѣчаетъ **), что зто происходитъ отъ разбрасыванія частицъ *) Віезз. ВеіЬип^зеІекІгісШІІ. Всі. II, § 550. **) Віезз. а. а. О. § 554.
150 ПЯТЬДЕСЯТЪ ТРЕТЬЯ разорваннаго картона, такъ какъ они устремляются въ тѣ стороны, 'гдѣ. встрѣчаютъ меньше сопротивленія. Разряжая батарею черезъ жидкость, находящуюся въ тонкой стекляной трубкѣ, замѣчается движеніе жидкости. Дистиллированная вода увлекается- къ положительному проводнику, а терпентинное масло въ обратную сто- рону. Квинке сдѣлалъ очень подробныя наблюденія надъ этими явленіями.. Если въ цѣпь, соединяющую оболочки сильно наэлектризованной бата- реи, помѣстить тонкія проволоки, то онѣ раскаливаются и расплавляются, причемъ Риссъ *) замѣчаетъ, что здѣсь, кромѣ теплороднаго дѣйствія элек- тричества, происходитъ также и механическое дѣйствіе. Первое механиче- ское дѣйствіе проявляется сотрясеніемъ всей проволоки и отдѣленіемъ отъ ея поверхности маленькихъ частицъ, поднимающихся въ видѣ густаго- пара. Въ то же время, въ тѣхъ мѣстахъ, гдѣ проволока прикрѣплена къ цѣпи, показываются искры. При сильномъ заряженіи батареи проволока получаетъ въ одномъ, а иногда и въ нѣсколькихъ мѣстахъ изгибы ила выемки, какъ будто ее нажимали угловатымъ инструментомъ. Для опыта, проволоку обыкновенно натягиваютъ между шариками всеобщаго разряд- ника. Риссъ, произведя такимъ образомъ опытъ съ платиновою проволо- кою въ 0,05 миллим. толщины, взялъ три банки и заряжая ихъ различ- нымъ количествомъ электричества наблюдалъ слѣдующія явленія: Количество электричества: 8 искра въ точкѣ прикрѣпленія проволоки, 9 сотрясеніе, вдавливаніе, 10 углубленіе, вдавливаніе, 11 увеличеніе углубленія и новыя вдавливанія. За единицу количества электричества Риссъ при этомъ взялъ такое- количество его, при которомъ произошло два разряженія измѣрительной, банки, когда разстояніе между шариками равнялось 1,1 миллиметра. Когда батарея заряжается еще сильнѣе, то проволока раскаливается,, смотря по силѣ заряженія, докрасна и даже добѣла. Въ проволокѣ: опредѣленнаго поперечнаго сѣченія накаливаніе происходитъ всегда при одинаковой силѣ заряженія. . При сильныхъ батареяхъ проволока разрывается на куски, которые уменьшаются вмѣстѣ съ увеличеніемъ силы батареи, и наконецъ плавится •) Кіева. АЪЬапйІип&еп йег Вегііпег Акайешіе. 1845. Ро^&епй. Апп. Вй. ЬХѴ. Кеі- Вип^веіекігісіійі, § 557 — 585.
ЛЕКЦІЯ. 15 сначала на поверхности, а потомъ вся проволока сплавляется въ шарики, самое сильное заряженіе производитъ улетучиваніе проволоки, которое со- провождается яркимъ свѣтомъ и сильнымъ трескомъ. Что накаливаніе и расплавленіе проволокъ происходитъ не отъ простаго нагрѣванія при разряженіи электричества, но и отъ механическаго дѣй- ствія электричества, это доказывается во-первыхъ механическими измѣне- ніями проволоки, предшествующими накаливанію; 'но, кромѣ того, Риссъ до- казалъ .это вычисленіемъ температуры проволоки, предполагая, что возвы- шеніе температуры происходитъ по законамъ возбужденія теплоты. Въ цѣпь былъ помѣщенъ воздушный термометръ, и, наблюдая его, вычислена была, по способу вышеизложенному, температура проволоки, при которой проис- ходило расплавленіе. Такимъ образомъ, Риссъ нашелъ для расплавленія тонкой платиновой проволоки температуру менѣе 250° С., т. е. темпера- туру, при которой проволока даже не накаливается. Какимъ образомъ механическое и теплородное дѣйствія вмѣстѣ произ- водятъ накаливаніе и расплавленіе—этого мы не знаемъ. Риссъ объясняетъ это тѣмъ, что проволока при разряженіи размягчается, черезъ что вели- чина замедлительной силы ея измѣняется. Въ нѣкоторыхъ случаяхъ, какъ напр. при разряженіи посредствомъ немного окислившихся проволокъ, накаливаніе и плавленіе надо разсматривать какъ второстепенныя дѣйствія разряженія; если, напр., возьмемъ желѣзную проволоку, то въ ней отъ электричества происходитъ нагрѣваніе поверхности, которое, соединяясь съ кислородомъ воздуха, развиваетъ такую теплоту, что вся проволока раска- ляется и даже плавится. Свѣтовыя дѣйствія электричества. — При каждомъ электриче- скомъ разряженіи въ воздухѣ, или другомъ какомъ-нибудь газѣ, появляется искра, видъ которой бываетъ различенъ. Въ электрической батареѣ, при сближеніи шариковъ всеобщаго разрядника, искра перескакиваетъ съ силь- нымъ трескомъ. При одинаковомъ разстояніи шариковъ разрядника, искра получается тѣмъ ярче и съ бблыпимъ трескомъ, чѣмъ сильнѣе заряжена батарея и чѣмъ лучше проводникъ электричества тѣло, соединяющее обо- лочки батареи. Точно также разряжается и кондукторъ электрической ма- шины,' когда къ нему приближаютъ проводникъ, сообщенный съ землею. Если получаемая искра коротка, то она имѣетъ прямолинейное напра- вленіе; если же искра перескакиваетъ между проводниками довольно отда- ленными, то она идетъ зигзагами, подобно молніи, и, при значительной длинѣ, раздѣляется на нѣсколько вѣтвей; такимъ образомъ можно получить искры длиною въ 0,30 метра. Длина искры увеличивается съ увеличеніемъ
152 ПЯТЬДЕСЯТЪ ТРЕТЬЯ напряженія электричества въ заряженномъ проводникѣ, причемъ не должно происходить, истеченіе электричества въ воздухъ; поэтому кондукторъ элек- трической машины долженъ оканчиваться шарикомъ и для полученія длин- ной искры надо приблизить къ нему другой шарикъ, сообщенный съ зем- лёю. Если же кондукторъ электрической машины оканчивается остріемъ, или если къ нему приближать остріе, то вслѣдствіе истеченія электричества въ воздухъ, искры получаются только на очень маломъ разстояніи, при ко- торомъ электричество, остающееся на остріѣ, имѣетъ достаточное напряже- ніе, чтобы могла образоваться искра; при удаленіи острія на такое разсто- яніе, на которомъ истеченіе въ воздухъ не можетъ происходить, разстояніе это сдѣлается слишкомъ большимъ для возможности перескакиванія искры. Впрочемъ, иногда это явленіе происходитъ и даетъ такъ называемые элек- трическіе паузы, которые замѣчены были сначала Гроссомъ *), а впослѣдствіи Риссомъ **). При весьма маломъ разстояніи острія отъ кондуктора элек- трической машины, перескакиваютъ искры, при нѣсколько увеличенномъ разстояніи, искры не появляются, при еще ббльшемъ разстояніи они снова перескакиваютъ, наконецъ, съ дальнѣйшимъ увеличеніемъ разстоянія искры болѣе уже не показываются. При маломъ разстояніи отъ кондуктора электрической машины, яркость искры по всей длинѣ одинакова, длинныя же искры имѣютъ у отрица- тельнаго проводника свѣтъ нѣсколько слабѣе; иногда даже цвѣтъ искры не вездѣ одинаковъ: часть, обращенная къ положительному проводнику, имѣетъ голубовато-бѣлый цвѣтъ, а другая часть красноватый. Цвѣтъ искры измѣняется съ природою тѣхъ металловъ, между которыми она переска- киваетъ. Спектральныя изслѣдованія надъ электрической искрой, произведенныя Фрауенгоферомъ ***), потомъ Уитстономъ ****) и Массономъ *****) пока- зали, что спектръ ея, состоящій изъ основныхъ цвѣтовъ, не представляется сплошнымъ, подобно спектру раскаленныхъ тѣлъ, онъ также не пересѣ- ченъ подобно солнечному спектру очень тонкими черными линіями, но состоитъ изъ очень яркихъ и тонкихъ свѣтлыхъ линій, раздѣленныхъ ши- *) бгозз. ЕІекігівеЬе Раизеп. Ьеір'/і^. 1776. Еіезв, ИеіЬип^зеІекігісіНН. Ва. II, § 671. ”) Кіезз. Рощепа. Аппаіеп. Всі. ХСІХ. ***) ЕгаиепЬоГег. Вепкзскгійеп <іег МйпсЬепег Акасіешіе аив <іеп ДаЬгеп 1814 ипсі 1815. ва. V. ***•*) ѴѴЬеаівіопе. Рощепа. Апп. Ва. XXXVI. »*’>*») Маввоп. Аппаіез ае СЬешіе еі ае РЬувіцие. Ш. 8егіе. Т. XXXI. Кгііпі&’ц Дошла!, ва. и.
ЛЕКЦІЯ. 153 рокими темными промежутками. Цвѣтъ и положеніе этихъ свѣтлыхъ линій, ихъ число и ширина зависятъ единственно отъ природы металловъ, между которыми перескакиваетъ искра. По наблюденіямъ Кирхгофа *), свѣтлыя черты электрической искры, полученной при извѣстномъ металлѣ, совер- шенно такія же, какія получаются въ спектрѣ пламени Бунзеновой го- рѣлки, въ которое внесены соли того же металла. Замѣчательно также то обстоятельство, что лигатура изъ двухъ металловъ даетъ двѣ системы ли- ній, получающихся отдѣльно отъ каждаго изъ составляющихъ ея метал- ловъ. Итакъ, первая причина, отъ которой зависитъ электрическій свѣтъ, есть природа тѣлъ. Въ различныхъ газахъ цвѣтъ искры бываетъ также различный, а это показываетъ, что газы также имѣютъ вліяніе на цвѣтъ искры. Фаредз **) изслѣдовалъ эту зависимость цвѣта искры отъ газа и результаты его на- блюденій состоятъ въ слѣдующемъ: Газы: Цвѣтъ искры: Атмосферный воздухъ . Бѣлый, голубоватый. Азотъ Голубой или пурпуровый. Кислородъ Бѣлый. Водородъ Малиновый. Углекислота Зеленый очень непостоянный. Окись углерода .... Красный или зеленый. Хлоръ Зеленый. Хлористоводородная кислота Бѣлый. Съ увеличеніемъ плотности газа цвѣтъ всегда приближается къ бѣлому. Зависимость цвѣта искры только отъ природы металловъ и газовъ, за- ставляетъ предполагать, что электрическій свѣтъ есть только второстепен- ное дѣйствіе злектричества, т. е. только слѣдствіе теплороднаго его дѣй- ствія. При соединеніи электричествъ, раскаляются частицы металловъ, от- дѣленныя отъ проводниковъ, и газы. Что дѣйствительно съ искрою отдѣ- ляются частицы металла, въ этомъ не трудно убѣдиться на опытѣ, если продолжительно разряжать электричество черезъ металлическія проводники, находящіяся на небольшомъ разстояніи одинъ отъ другаго, такъ чтобы ме- жду ними перескакивала искра;' при этомъ замѣчается, что частицы съ *) КігсЬЬоЙ'. АЬЬапсНип^еп йег Вегііпег Акадешіе аиз <іет ДаЬге 1861. ПеЬег <1ав Зоппепарекігит иші сіаз Зрекігиш дег сЬетізсѣеп Еіетепіе. **) Гагайау. Ехрегітепіаі гезеагсііея. ХП. КеіЬе. Агі. 1423. Ро^еий. Апп. ВЦ. ХЬѴП.
154 ПЯТЬДЕСЯТЪ ТРЕТЬЯ одного проводника переходятъ на другой. Такимъ образомъ, Фюзиньери (Гиніпіегі), пропустивъ искру между золотымъ и серебрянымъ шариками, нашелъ, что серебро нѣсколько позолотилось, а золото посеребрилось; слѣ- довательно, здѣсь происходитъ перемѣщеніе частицъ металловъ разомъ въ обѣ стороны. Въ статьѣ о динамическомъ электричествѣ мы' еще возвра- тимся къ этому предмету. Измѣряя силу свѣта электрической искры при разряженіи батареи, Массонъ *) нашелъ, что въ одной и той же цѣпи сила свѣта искры всегда пропорціональна количеству теплоты, возбуждаемой въ одномъ и томъ же мѣстѣ цѣпи. Взявъ другую цѣпь, мы получаемъ другую силу свѣта, но измѣненіе это всегда въ той же степени, въ какой измѣняется нагрѣваніе одного и того же мѣста цѣпи. Эта зависимость силы свѣта искры отъ нагрѣванія еще болѣе убѣждаетъ насъ въ томъ, что свѣтовое явленіе есть второстепенное дѣйствіе электричества, т. е. слѣдствіе теплороднаго дѣйствія. При заряженіи электрической машины происходятъ еще другія свѣто- выя явленія, которыя мы уже разобрали выше. Если напряженіе электри- чества на какой-нибудь точкѣ кондуктора очень велико и вблизи не нахо- дится проводника, черезъ который бы электричество могло разрядиться въ Рис. 56. видѣ искры, то оно истекаетъ въ воздухъ въ видѣ слабо свѣтящагося пучка или кисти, которыя ясно видны только Г въ темнотѣ. I По опытамъ Фаредэ **), яркость и цвѣтъ кисти зави- дѣ ситъ отъ газа, въ которомъ она образуется; величина же ея пР°п°РЦІ°нальна напряженію электричества въ точкѣ истеченія. ' Свѣтовыя электрическія явленія дѣлаются гораздо кра- || сивѣе, если опытъ производится въ разряженномъ про- «Ьш| странствѣ. Для подобныхъ опытовъ употребляется особый \&***И^г приборъ, называемый электрическимъ яйцомъ. Эллиисои- дальный стекляный сосудъ (рис. 56), нижняя часть ко- 'Ш тораго имѣетъ металлическую оправу съ неподвижнымъ II. мѣднымъ стержнемъ, оканчивающимся шарикомъ. Оправа 11 эта внизу имѣетъ трубку, сообщающуюся съ внутренностію " яйца, закрывающуюся краномъ; трубка привинчивается къ *) Маззоп. Аопаіез бе СЬешіе еі бе РЬузідне. III 8ёгіе. Т. XIV ипб XXX. •*) Еагабау. Ехретішепіаі гезеагсЬев. XII. КеіЬе, Агі. 1454 ЙГ. Роажепб. Алпаіеп. Вб. ХЬѴІІ. .
ЛЕКЦІЯ. 155 воздушному насосу и въ яйцѣ разрѣжаютъ воздухъ. Верхняя часть сосуда имѣетъ также мѣдную оправу, черезъ которую проходитъ подвижной мѣд- ный стержень съ шарикомъ внизу; такимъ образомъ, верхній стержень можетъ быть приближенъ или удаленъ отъ нижняго. Если послѣ сильнаго разряженія воздуха въ яйцѣ, верхній стержень сообщить съ постоянно заряженнымъ кондукторомъ электрической машины, а нижній съ землею, то между шариками внутри яйца является сіяніе, которое у положительнаго полюса болѣе блестяще, нежели у отрицатель- наго. Тотъ же опытъ производятъ также въ цилиндрической стекляной трубкѣ съ разряженнымъ воздухомъ длиною около 2-хъ метровъ и имѣющей такіе же металлическіе стержни, какъ и яйцо. Въ послѣднемъ опытѣ по- лучается свѣтъ, похожій на лучи сѣвернаго сіянія; если при этомъ водить рукою по наружнымъ стѣнкамъ трубки, то свѣтъ этотъ какъ будто слѣ- дуетъ за рукою. Въ этихъ опытахъ мы видимъ подтвержденіе опытовъ Матеуччи, относительно потери электричества въ воздухѣ; они показы- ваютъ намъ, что при сильномъ напряженіи электричества въ разряженномъ воздухѣ оно тотчасъ же истекаетъ съ проводника. Химическія дѣйствія электричества.—Кромѣ разсмотрѣнныхъ дѣйствій электрическаго разряженія, можно получить еще другія дѣйствія, о которыхъ мы подробно скажемъ въ статьѣ о динамическомъ электриче- ствѣ; здѣсь же перечислимъ только нѣкоторыя изъ нихъ. При разряженіи электричества черезъ жидкія сложныя тѣла, послѣднія, разлагаются на составныя части. Такъ Вульстенъ *) опустивъ серебряную проволоку, сообщенную съ кондукторомъ электрической машины, въ рас- творъ мѣднаго купороса, куда былъ также погруженъ конецъ другой про- волоки, сообщенной съ подушками электрической машины, замѣтилъ, что- при 100 оборотахъ стеклянаго круга, погруженная поверхность проволоки,, сообщавшейся съ подушками машины, покрылась мѣдью, а на проволокѣ, сообщенной съ кондукторомъ, отдѣлялась сѣрная кислота. Такимъ же обра- зомъ Вульстенъ разложилъ воду на кислородъ и водородъ. Другія раз- ложенія были сдѣланы Фаредэ. , Химическія дѣйствія обнаруживаются также въ мѣстахъ перерыва цѣпи, при перескакиваніи искры. Такъ при частомъ пропусканіи искры че- резъ влажный воздухъ образуется немного азотной кислоты; въ то же время распространяется особенный запахъ, который нѣкоторые сравни- ваютъ съ запахомъ сѣры, а другіе съ фосфоромъ; причина этого запаха ') ІѴоІІааіоп. ОіІЬеи’в Аппаіеп. В<1. XI.
156 ПЯТЬДЕСЯТЪ ТРЕТЬЯ происходитъ отъ видоизмѣненія кислорода воздуха при дѣйствіи на него электричества, называемомъ озономъ. Мы къ этому вопросу еще возвра- тимся. При пропусканіи электрической искры черезъ смѣсь газовъ кислорода и водорода, газы эти соединяются и образуютъ воду; точно также соеди- няется водородъ съ хлоромъ. Продолжительный рядъ послѣдовательныхъ искръ производитъ разложе- ніе многихъ тѣлъ. Такимъ образомъ можно разложить амміакъ; угле- кислота обращается въ смѣсь окиси углерода и кислорода; точно также можно разложить кислоты, окиси и соли. Такъ какъ всѣ эти дѣйствія имѣютъ аналогію съ дѣйствіями элементовъ, то мы разберемъ ихъ подроб- нѣе послѣ описанія устройства элементовъ. Физіологическія дѣйствія электричества.—Если одной рукой взяться за одну оболочку лейденской банки, а другой за другую, то вслѣд- ствіе разряженія электричества черезъ тѣло получается сотрясеніе; ощу- щеніе это, точно также какъ и запахъ озона, нельзя ни съ чемъ сравнить; чтобы понять, надо самому испытать его. Если заряженіе слабо, то ударъ получается мгновенный; при болѣе' сильномъ заряженіи остается продол- жительная боль и оцѣпенѣніе; очень большія батареи, заряженныя очень сильно, поражаютъ животныхъ даже высшей организаціи. Въ особенности замѣчательно то обстоятельство, что электричество сокращаетъ мускулы, не смотря ни на какое усиліе; на основаніи этого производятъ интересный опытъ. На положительную сторону заряженнаго гремучаго листа кладутъ монету и, ставъ ногами на металлическій проводникъ, соединенный съ дру- гой стороной листа, снимаютъ эту монету; при приближеніи руки къ мо- нетѣ, раньше прикосновенія получается искра и, не смотря на усиліе, пальцы не могутъ взять монету. Если нѣсколько человѣкъ, взявши другъ друга за руки, составятъ цѣпь и первый изъ нихъ прикоснется къ одной изъ оболочекъ лейденской банки, въ то время, когда послѣдній прикасается къ другой, то банка, разряжаясь, проходитъ черезъ всю цѣпь и каждый изъ составляющихъ ея получитъ сотрясеніе. Обыкновенно тѣ, которые находятся въ серединѣ цѣпи, полу- чаютъ ударъ слабѣе, нежели тѣ, которые находятся по концамъ; это происходитъ оттого, что электричество, уходя черезъ ноги каждаго въ землю, постепенно ослабѣваетъ; если же каждый встанетъ на скамейку со стекля- ными ножками и такимъ образомъ всѣ будутъ уединены, то ударъ полу- чается всѣми одинаковый.
ЛЕКЦІЯ. 157 Какъ только узнали сотрясающее дѣйствіе электричества, старались примѣнить его противъ паралича; попытки эти привели наконецъ къ удо- влетворительнымъ результатамъ, но для этого въ настоящее время упо- требляется электричество батарей, а потому мы подробнѣе скажемъ объ этомъ предметѣ въ статьѣ о динамическомъ электричествѣ.
ПЯТЬДЕСЯТЪ ЧЕТВЕРТАЯ ЛЕКЦІЯ. Объ атмосферномъ электричествѣ. Явленія, наблюдаемыя при ясномъ небѣ. — Электричество облаковъ.— Гроза. — Молнія. — Громъ. — Возвратный ударъ. — Дѣйствія мол- ніи. — Громоотводъ. Явленія, наблюдаемыя при ясномъ небѣ. — Въ нашей атмо- сферѣ находится электричество не только во время грозы, но и во вся- Рпс. 57. кое время. Чтобы обнаружить его присутствіе можно употре- бить каждый изъ извѣстныхъ намъ электроскоповъ, особенно если онъ достаточно чувствите- ленъ. Соссюръ употребилъ элек- трометръ съ соломенками, раз- дѣливъ его по извѣстному намъ способу, съ тѣмъ, чтобы имѣть возможность сравнивать электри- ческое состояніе различныхъ мѣстъ во всякое время. Въ на- стоящее время этотъ приборъ замѣненъ электроскопомъ Пел- летье, который мы здѣсь и опи- шемъ. Электричество сообщает- ся вертикальному стержню, кото- рый проводитъ его въ стекля-, ный сосудъ съ крышкою, до •горизонтальной стрѣлки, вращающейся на остріѣ (рис. 57). Стрѣлка очень подвижна и состоитъ изъ проволоки СгАВР, на которой утвержденъ ма-
ПЯТЬДЕСЯТЪ ЧЕТВЕРТАЯ ЛЕКЦІЯ. 159 гнитъ АВ. Поэтому стрѣлка располагается въ плоскости магнитнаго ме- ридіана и не иначе можетъ быть выведена изъ этого положенія, какъ по- мощію силы, равной 'усилію магнита АВ; это усиліе не трудно вычислить. Шпенекъ, на которомъ находится острее, продолжается внизъ и оканчи- вается въ подвижной металлической проволокѣ МЫ, имѣющей па копцахъ два шарика М и Ы, помѣщенные въ плоскости магнитнаго меридіана. Вслѣдствіе этого, концы О и Г) прикасаются къ М и Ы, и когда при- боръ наэлектризуется, то стрѣлка СВ оттолкнется на какой-нибудь уголъ, который измѣряютъ, и изъ него опредѣляютъ количество полученнаго стрѣл- кою электричества. Этотъ электроскопъ можно раздѣлить на градусы, на основаніи опытовъ, по тому же способу, который употребилъ Соссюръ. Устроивъ электроскопъ, необходимо еще найти средство для опредѣ- ленія электричества на желаемой высотѣ атмосферы; для этого придумано нѣсколько способовъ. Первый способъ, употребленный Соссюромъ, состоитъ въ замѣнѣ шарика соломеннаго электроскопа вертикальнымъ металлическимъ стержнемъ, оканчивающимся остріемъ. Для нахожденія электричества на большой высотѣ атмосферы, на этотъ стержень надѣваютъ кольцо съ ме- таллической цѣпью, на концѣ которой находится сплошной шаръ. Шаръ бросаютъ въ воздухъ, при этомъ съ шаромъ подымается и цѣпь, и въ то время, когда цѣпь не будетъ уже прикасаться къ землѣ, а кольцо еще осталось на стержнѣ, происходитъ заряженіе; но шаръ продолжаетъ по- дыматься, кольцо соскакиваетъ со стержня и отдѣляется отъ электрометра, оставляя его заряженнымъ. Беккерель и Бреше усовершенствовали этотъ способъ, замѣнивъ шаръ стрѣлою бросаемою изъ лука; черезъ это удобнѣе производить опытъ и можно достигнуть ббльшей высоты. Чтобы не впасть въ ошибку, они нѣ- сколько разъ бросали стрѣлу горизонтально, и нашли, что при этомъ электрометръ не обнаруживаетъ слѣдовъ электричества, а слѣдовательно при треніи о воздухъ электричество не развивается. Такъ какъ приходится постоянно изслѣдовать электрическое состояніе воздуха, для чего описанные нами способы 'неудобны, то и начали искать способовъ устроить постоянные электроскопы. Для этого на магнито-элек- трическихъ обсерваторіяхъ устанавливаютъ длинные изолированные ме- таллическіе стержни, сообщенные съ прочно установленными электроско- пами. Съ этими приборами можно получать постоянныя указанія, резуль- таты которыхъ мы ниже изложимъ. Подобными способами нашли, что листочки электроскопа постоянно равкодятся. Но дѣйствіе измѣняется въ различные часы одного и того же
160 ПЯТЬДЕСЯТЪ ЧЕТВЕРТАЯ дня и въ различныя времена года; отклоненіе .усиливается съ поднятіемъ на высоту, ослабляется въ закрытыхъ мѣстахъ и совершенно уничтожается подъ навѣсами. Но каково бы ни было количество электричества, родъ его, за очень рѣдкими исключеніями, всегда положительный; а это показываетъ, что присутствіе электричества въ атмосферѣ не составляетъ случайнаго явленія. Прежде нежели мы приступимъ къ изученію электрическихъ явленій въ атмосферѣ, постараемся объяснить, какимъ образомъ заряжается элек- троскопъ. Нельзя допустить, чтобы верхняя часть стержня получала, непо- средственно отъ атмосферныхъ слоевъ, въ которыхъ она находится, положи- тельное электричество и передавало его электроскопу; напротивъ того, го- раздо правильнѣе предположить, . что въ уединенномъ стержнѣ происхо- дитъ разложеніе естественнаго электричества и отрицательное собирается на -вершинѣ стержня, а положительное въ основаніи. Ге-Люс'сакъ и Біо въ своемъ воздушномъ путешествіи дѣйствительно доказали это; подвѣсивъ къ лодкѣ своего аэростата уединенный металлическій стержень, они на- шли его отрицательнымъ на верхнемъ концѣ, что совершенно противопо- ложно результатамъ, получаемымъ въ обсерваторіяхъ. Итакъ, мы предполагаемъ, что въ уединенномъ вертикальномъ стержнѣ нашихъ электроскоповъ происходитъ разложеніе электричества черезъ влія- ніе, и мы объяснимъ это явленіе, говоря, что верхніе слои атмосферы дѣйствуютъ, какъ тѣло, наэлектризованное положительно, а земля дѣй- ствуетъ. какъ тѣло, заряженное противоположнымъ электричествомъ. Подтвердимъ это заключеніе другими опытами. Установивъ электро- скопъ, сообщимъ его цѣпью съ уединеннымъ проводникомъ, поддерживае- мымъ въ воздухѣ на большой высотѣ, причемъ проводникъ этотъ можно по произволу подымать и опускать. Помѣстивъ проводникъ въ какомъ-нибудь положеніи, уничтожимъ отклоненіе листочковъ электроскопа, прикоснув- шись къ нему рукою; тогда проводникъ будетъ заряженъ отрицательнымъ электричествомъ, собравшимся на его вершинѣ. Будемъ приподымать про- водникъ, заряженіе увеличится и листочки должны снова разойтись, элек- тризуясь отрицательно; опустимъ проводникъ въ первоначальное положе- ніе, листочки должны опуститься; наконецъ, будемъ опускать проводникъ, часть его отрицательнаго электричества наверху разойдется по. всему проводнику и придетъ на листочки, которые зарядятся отрицательно. При опытахъ, произведенныхъ подобнымъ образомъ Германомъ и Соссюромъ *), дѣйствительно происходили эти заряженія. ') Лошпаі <1е рЬуаідие. 1804. Т. ЫХ, р. 99.
ЛЕКЦІЯ. 161 Пеллетье произвелъ тотъ же опытъ нѣсколько иначе. Онъ помѣстилъ на своемъ электроскопѣ вертикальный стержень съ шаромъ на концѣ. Когда приборъ зарядился, то онъ, прикоснувшись къ стрѣлкѣ, привелъ ее на нулевое дѣленіе, но въ это время на верхнемъ шарѣ осталось от- рицательное электричество. Затѣмъ онъ поднялъ весь приборъ; черезъ это вліяніе атмосферы увеличилось, и потому произошло новое разложеніе, и положительное электричество пришло на стрѣлку; при помѣщеніи прибора въ первоначальное положеніе, стрѣлка пришла въ естественное состояніе; опуская затѣмъ приборъ, вліяніе атмосферы уменьшилось и часть отрица- тельнаго электричества шара пришла на электроскопъ и произвела откло- неніе стрѣлки. Убѣдившись въ постоянномъ присутствіи электричества въ атмосферѣ и изслѣдовавъ, какое дѣйствіе производитъ это электричество на электро- скопы, устанавливаемые на постоянныхъ обсерваторіяхъ, обратимся къ из- мѣренію тѣхъ перемѣнъ, которыя происходятъ въ дѣйствіи электричества. Продолжительныя измѣренія и съ большою тщательностію были произве- дены въ Брюсселѣ, въ Кью, въ Мюнхенѣ и во многихъ другихъ мѣстно- стяхъ. Общіе результаты, выведенные изъ этихъ измѣреній, заключаются въ слѣдующемъ. Вслѣдъ за восходомъ и закатомъ солнца дѣйствіе электроскопа сначала увеличивается очень быстро, потомъ очень медленно и, по достиженіи наи- большей величины, отклоненія мало-по-малу уменьшаются и достигаютъ наименьшей величины передъ слѣдующимъ закатомъ и восходомъ солнца. Слѣдовательно, въ теченіе сутокъ бываетъ два тахітит и два тіпітит, въ часы, нѣсколько измѣняемые со временемъ года, но за среднее можно принять: 1-й тіпітит. 5-й тіпітит. 2 часа утра. 2 часа пополудни. 1-й таттит. 5-й тахітит. 10 часовъ утра. 10 часовъ вечера Замѣчено, что въ одиннадцать часовъ утра отклоненіе электроскопа почти среднее изъ всѣхъ отклоненій, наблюдаемыхъ въ каждый часъ дня, поэтому довольствуются наблюденіемъ только въ одиннадцать часовъ и за каждый мѣсяцъ берутъ сумму, найденныхъ отклоненій. Эти наблюденія дали совершенно неожиданные результаты, а именно оказалось, что слѣды электричества значительно меньше лѣтомъ, нежели Физивл. Ш. 11
162 ПЯТЬДЕСЯТЪ ЧЕТВЕРТАЯ зимою, что видно изъ прилагаемой при семъ таблицы наблюденій, произ- веденныхъ въ Брюсселѣ въ теченіе 1846 года. Январь 562° Февраль 256 Мартъ 95 Апрѣль 94 Май 49 Іюнь 39 Іюль 33 Августъ 57 Сентябрь 62 Октябрь 98 Ноябрь 274 Декабрь 799. Разберемъ эти результаты; если можно, постараемся объяснить ихъ и посмотримъ, какое значеніе они могутъ имѣть въ разсматриваніи теоріи атмосфернаго электричества. Для этого сначала надо замѣтить, что между противоположными электричествами земли и атмосферы происходитъ по- стоянный обмѣнъ: "воздухъ передаетъ положительное электричество сверху внизъ, а земля передаетъ черезъ воздухъ отрицательное электричество. Электроскопъ дѣйствуетъ, какъ и всякая точка земли: онъ отдаетъ верх- ней своей частью отрицательное электричество; поэтому-то противополож- ное электричество, собираясь на стрѣлкѣ, заряжаетъ ее; это заряженіе бу- детъ тѣмъ значительнѣе, чѣмъ болѣе удалится отрицательнаго электриче- ства изъ прибора. Слѣдовательно, электроскопъ измѣряетъ только переходъ электричества изъ прибора въ атмосферу, а потому дѣйствіе его будетъ тѣмъ сильнѣе, чѣмъ лучше проводятъ электричество атмосферные слои, и тѣмъ слабѣе, чѣмъ слои эти будутъ худшими проводниками, и такъ какъ проводимость атмосферы увеличивается съ влажностію, то наибольшее дѣйствіе должно соотвѣтствовать наибольшей влажности воздуха. Это обстоятельство совершенно объясняетъ результаты, полученные изъ наблюденій. Въ самомъ дѣлѣ, при восходѣ солнца, пары, сгущенные надъ поверхностью земли, подымаются въ воздухѣ и дѣлаютъ его прово- димымъ; отъ этого и происходитъ наибольшее дѣйствіе на электроскопѣ; затѣмъ, сухость воздуха, вслѣдствіе нагрѣванія, увеличивается, черезъ это дѣйствіе уменьшается и достигаетъ наименьшей величины въ два часа. Послѣ этого воздухъ начинаетъ охлаждаться и проводитъ электричество лучше; при закатѣ солнца пары образуются быстро и электричество опять
ЛЕКЦІЯ. 163 .дѣлается наибольшимъ. Наконецъ, въ продолженіе ночи, дѣйствіе умень- шается, потому что все электричество, которое могло перейти, уже пере- шло черезъ влажный воздухъ. Изъ этого видно, что показанія электро- скопа измѣряютъ главнымъ образомъ движеніе электричества. Это сложное .дѣйствіе, которое зависитъ въ одно и то же время отъ количествъ элек- тричества, находящагося въ воздухѣ и отъ проводимости атмосферы; но оно вовсе не показываетъ, чтобы при увеличеніи отклоненія электроскопа увеличивалось количество электричества. Слѣдовательно, если въ теченіе .лѣта дѣйствіе оказывается слабѣе, нежели въ продолженіе зимы, то это только показываетъ, что въ первое время года воздухъ лучше изолируетъ, нежели во второе. Вѣроятно даже, что вслѣдствіе большаго изолированія, въ высшихъ слояхъ атмосферы находится болѣе электричества въ продолже- ніе лѣта, нежели въ продолженіе зимы, и что это электричество произво- дитъ въ сухія и жаркія времена грозы, которыя не развиваются въ то время, когда электричество легко переходитъ къ землѣ. Итакъ, вообще электроскопическія указанія далеки отъ измѣренія количества электричества и обнаруживаемое имъ дѣйствіе очень сложно. Электричество облаковъ. — Когда небо ясное, то положительное электричество атмосферы не измѣняется; оно не измѣняется также въ па- смурные дни и даже во время тихихъ дождей; но во время бурь, тума- новъ и сильныхъ дождей оказывается противоположное электричество. Из- мѣненіе знака можетъ произойти внезапно въ одинъ и тотъ же день. Те- перь спрашивается: происходитъ ли это исключительное явленіе оттого, что причины, развивающія электричество, 'измѣняютъ направленіе, или, можетъ быть, воздухъ въ верхнихъ слояхъ всегда остается положитель- нымъ и только вслѣдствіе объяснимыхъ вліяній происходитъ перемѣна электричества облаковъ, находящихся въ нижнихъ слояхъ. Послѣднее объ- ясненіе совершенно правильно, какъ мы зто увидимъ ниже, когда будемъ изучать, какимъ образомъ заряжаются грозовыя облака. Какова бы ни была причина образованія облака, явленіе это всегда со- стоитъ въ сгущеніи паровъ, находящихся въ данномъ пространствѣ; какъ только это явленіе происходитъ, наэлектризованный воздухъ отдаетъ свое электричество проводящимъ сгущеннымъ шарикамъ, и облака заключаютъ въ себѣ все электричество, находившееся прежде въ томъ объемѣ воз- духа, который они теперь занимаютъ. Хотя облака не могутъ быть со- вершенно. сравнены съ металлическимъ проводникомъ, но, тѣмъ не менѣе, понятно, что зарядившее ихъ электричество стремится изнутри собраться па поверхности ихъ. 11*
164 ПЯТЬДЕСЯТЪ ЧЕТВЕРТАЯ Изъ этого слѣдуетъ, что облако должно быть заряжено всегда положи- тельно; но мы сейчасъ увидимъ, что зто электричество иногда можетъ измѣнить свой знакъ. Предположимъ, что облако образовалось и движется отъ дѣйствія вѣтра. Оно, подобно землѣ, нашимъ электроскопамъ, верши- намъ горъ, подвергается вліянію верхнихъ слоевъ атмосферы, которые заряжены положительнымъ электричествомъ сильнѣе его и потому оттал- киваютъ положительное электричество облака на нижнія части, а на верх- нюю поверхность притягиваютъ отрицательное электричество. Это дѣйствіе въ особенности обнаруживается въ томъ случаѣ, когда облако подымается и надъ нимъ образовались положительныя облака. Тогда электричество нижняго его слоя можетъ совершенно исчезнуть, особенно если при зтомъ сгущенные пары начнутъ падать въ видѣ дождя, такъ что черезъ нѣ- сколько времени въ немъ останется только отрицательное электричество на верхнихъ частяхъ. Если затѣмъ облако начнетъ опускаться, то его элек- тричество теперь не будетъ уже съ такою силою удерживаться на верх- немъ слоѣ; оно разсѣется по всей поверхности и обнаружится тѣмъ элек- троскопомъ, надъ которымъ оно пройдетъ. Соссюръ предполагаетъ другую причину случайнаго образованія отри- цательныхъ облаковъ. Изъ того, что было сказано раньше, земля должна имѣть отрицательное электричество, особенно наверху возвышенностей, и прикасающійся слой воздуха долженъ также зарядиться тѣмъ же электри- чествомъ; поэтому, когда при охлажденіи земли образуется облако, то об- разованіе его происходитъ въ отрицательномъ пространствѣ, а потому онъ принимаетъ отрицательное электричество. Соссюръ доказалъ свое предпо- ложеніе наблюденіями надъ высокими каскадами. При паденіи этихъ ка- скадовъ, раньше достиженія земли, происходитъ разбрызгиваніе, причемъ и образуется родъ облака, которое заряжено отрицательно по той же причинѣ. Итакъ, намъ достаточно доказать существованіе положительнаго элек- тричества въ верхнихъ слояхъ атмосферы, чтобы понять, что верхнія об- лака могутъ наэлектризоваться положительно и что другія облака, находя- щіяся ближе къ земной поверхности, или образующіяся отъ сгущенія па- ровъ надъ поверхностью земли, могутъ быть заряжены отрицательнымъ электричествомъ. Когда мы убѣдились въ томъ, что дѣйствительно обра- зуются наэлектризованныя облака, мы легко можемъ объяснить себѣ явле- ніе, происходящее во время грозы. Гроза. — Мысль, что молнія есть не что иное, какъ электричество, существуетъ съ того времени, какъ была открыта электрическая искра;
ЛЕКЦІЯ. 165 мы находимъ эту мысль въ сочиненіяхъ почти всѣхъ физиковъ, писавшихъ объ электричествѣ; но хотя многіе такъ предполагали, однако, раньше Франклина никто не думалъ убѣдиться опытомъ въ дѣйствительности этого мнѣнія. Въ іюнѣ 1752 года Франклинъ пустилъ воздушный змѣй; когда веревка была смочена дождемъ, то Франклинъ, приближая палецъ къ ключу, повѣшенному на этой веревкѣ, получилъ искры *). Этотъ опытъ, извѣстный подъ именемъ Мармелавилъскаго опыта, по- вторили: Делоръ, Мазексъ и Лемопьеръ во Франціи; Кантонъ въ Англіи, Беккаріа въ Италіи и Рихманъ въ Россіи **). Годомъ позже опытовъ Франклина, Ромасъ ***), не зная ничего объ .этихъ опытахъ, приготовилъ, въ 1753 году, полотняный змѣй, и внутрь веревки, на которой онъ былъ пущенъ, помѣстилъ металлическую прово- локу. Съ этой веревкой Ромасъ получилъ искры въ 9 Футовъ длиною и въ дюймъ шириною, которыя сопровождались трескомъ, похожимъ на пи- столетный выстрѣлъ. Молнія. — Опыты неоспоримо доказываютъ, что молнія есть не что иное, какъ электрическая искра, а громъ — трескъ, сопровождающій искру; но при этомъ скопленіи электричества въ большихъ размѣрахъ необходимо объяснить всѣ обстоятельства, сопровождающія молнію и громъ, и въ этомъ отношеніи встрѣчаются нѣкоторыя затрудненія. Первый вопросъ касается вида молніи: почему она является зигзагами? На это можно отвѣтить тѣмъ, что и обыкновенная искра имѣетъ тотъ же видъ, и, не объяснивъ при- чины этого вида искры въ электричествѣ машинъ, мы не можемъ объ- яснить его и для атмосферы. Но что должно и можно сдѣлать, это—дока- зать общій характеръ' тѣхъ и другихъ искръ. При этомъ, однако, встрѣ- чается новое затрудненіе. Разстояніе облака отъ наблюдателя можно из- мѣрить тѣмъ временемъ, которое проходитъ между появленіемъ молніи и громомъ, и, опредѣливъ приблизительно уголъ, образуемый двумя крайними положеніями молніи, можно приблизительно вычислить длину ея. Нашли, что длина молніи часто достигаетъ отъ пяти до шести лье; но трудно пред- *) Раньше опыта съ воздушнымъ змѣемъ, Франклинъ предполагалъ поставить уеди- ненные стержяп на высокихъ зданіяхъ; онъ обнародовалъ свою мысль, но не осуще- ствилъ ее, и она была приведена въ исполненіе въ первый разъ Далиберомъ, который, 10-го мая 1752 года, получалъ искры, выскакивавшія изъ проводника, прикрѣпленнаго къ высокимъ деревяннымъ столбзмъ. ”) Какъ извѣстно, Рихманъ, во время опытовъ своихъ надъ воздушнымъ электриче- ствомъ, въ Петербургѣ, лѣтомъ 1753 года, былъ убитъ электрическою искрой. *”) Мётоігев сіеэ ваѵаиіз ёігап^егз. Т. II еі IV.
166 ПЯТЬДЕСЯТЪ ЧЕТВЕРТАЯ положить столь большую электрическую силу, чтобы могла получиться' одна искра такой длины. Эта трудность исчезаетъ, если замѣтимъ, что облако не Металлическій проводникъ, но прерывающаяся масса, въ кото- рой электричество можетъ быть распредѣлено очень неравномѣрно и въ- которой можетъ произойти рядъ искръ, слѣдующихъ отъ одной части къ- другой, въ родѣ того, какъ мы получали это въ электрическихъ иллюмина- ціяхъ. Теперь насъ уже не можетъ болѣе удивлять громадная длина искры,, потому что молнія не составляетъ одну искру, а состоитъ изъ ряда искръ. Громъ. — Когда изъ электрическихъ искръ образуется молнія, трескъ, происходящій отъ этой искры, составляетъ громъ. Но въ сравниваемыхъ, явленіяхъ происходитъ различіе, потому что трескъ искры рѣзкій и не- продолжительный, тогда какъ громовой ударъ состоитъ изъ- послѣдователь- ныхъ ударовъ, обыкновенно сопровождаемыхъ раскатами, постепенно осла- бѣвающими, наконецъ глухо уничтожающимися. Различіе это легко можетъ быть объяснено. Въ самомъ дѣлѣ, доказывается, что трескъ, сопровож- дающій искру, какова бы ни была причина, производящая его, долженъ развиваться разомъ во всѣхъ точкахъ искры и въ одно время приходить къ уху; точно также и трескъ молніи развивается въ одно и то же время во всѣхъ точкахъ проходимаго ею пространства; но, происходя въ раз- личныхъ отъ наблюдателя разстояніяхъ, онъ приходитъ къ уху его не въ одно время. Изъ этого слѣдуетъ, что если бы молнія была прямолинейна,, громъ всегда имѣлъ бы различную силу въ звукѣ, наибольшую въ началѣ,, затѣмъ уменьшающуюся; но такъ какъ молнія имѣетъ видъ зигзаговъ, то каждая прямолинейная часть, составляющая его, должна сопровождаться отдѣльнымъ звукомъ, болѣе или менѣе сильнымъ, смотря по ея направле- нію; поэтому, громъ состоитъ изъ послѣдовательныхъ, неодинаково силь- ныхъ ударовъ; а отъ этого и происходятъ усиливающіеся и ослабляю- щіеся удары, т. е. громовые раскаты; раскаты эти также происходятъ- отъ отраженія звука отъ облаковъ и отдаленныхъ предметовъ. Большею частью молнія образуется между неодинаково заряженными частями грозоваго облака, и въ этомъ случаѣ она совершенно безопасна; но иногда присутствіе грозовыхъ облаковъ въ воздухѣ развиваетъ на по- крываемыхъ ими частяхъ земли различнаго рода электрическія явленія, къ изслѣдованію которыхъ мы теперь и обратимся. Вліяніе грозовыхъ облаковъ на землю. — Когда атмосфера въ верхнихъ слояхъ заряжена сильно, она дѣйствуетъ черезъ вліяніе на землю и притягиваетъ на поверхность земли противоположное себѣ электриче- ство; тогда наблюдаются всѣ извѣстныя намъ явленія электрическаго от-
ЛЕКЦІЯ. 167 талкиванія и на металлическихъ остріяхъ появляются свѣтлыя кисти. Много-' численныя наблюденія, нѣкоторыя очень старыя, другія новыя, вполнѣ подтверждаютъ существованіе этихъ явленій. Приведемъ нѣсколько примѣ- ровъ изъ знаменитаго сочиненія Араго, напечатаннаго въ 1837 году, подъ заглавіемъ: «К/оіісе зиг Іе іопп&ггв.-» Сенека говоритъ, что звѣвда прошла близъ Сиракузъ и упала на же- лѣзо копья Гилиппа. У Тита Ливія сказано, что дротикъ, которымъ Люцій Атрей вооружилъ своего сына, болѣе двухъ часовъ, не сгарая, выбрасывалъ пламя. Цезарь, въ своихъ коментаріяхъ на африканскую войну, разсказываетъ, что, послѣ грозы ночью, въ которую упало много града, желѣзо дротиковъ 5-го легіона казалось въ огнѣ. Плутархъ говоритъ, что при выходѣ Флота Лизандра изъ порта Ламп- сакъ, для нападенія на аѳинскій флотъ, два огня, называемыя Касторомъ и Поллуксомъ, расположились по обѣимъ сторонамъ галеры Лакедемон- скаго адмирала; это, по мнѣнію того времени, предсказывало счастливый походъ. Въ исторіи Христофора Колумба, написанной его сыномъ, находится разсказъ о подобномъ наблюденіи. «Въ субботу ночью (октябрь 1493 г.) былъ сильный громъ и дождь. Святой Эльмъ показался на брамъ-стенгѣ съ семью зажженными свѣчами, т. е. увидѣли тѣ огни, которые матросы принимаютъ за тѣло святаго. Тотчасъ же раздалось на кораблѣ пѣснопѣ- ніе, потому что моряки убѣждены, что опасность бури миновалась, какъ только показался святой Эльмъ.» Долгое время существовало странное мнѣніе объ этихъ огняхъ; на нихъ смотрѣли какъ на матеріальные предметы, которые можно брать. Довольно привести нѣсколько строкъ изъ мемуаровъ Форбена, чтобы видѣть нелѣ- пыя мнѣнія того времени. «Ночью (1696 г.) вдругъ сдѣлалась дурная погода, сопровождавшаяся страшными молніями и громомъ. Опасаясь сильной бури, я велѣлъ взять на гитовъ всѣ паруса. Мы увидѣли на кораблѣ болѣе тридцати огней святаго Эльма. Одинъ изъ нихъ былъ наверху Флюгера большой мачты и имѣлъ болѣе полутора фута высоты. Я послалъ матроса, чтобы спу- стить его. Когда человѣкъ этотъ достигъ верхушки, то кричалъ оттуда, что огонь издаетъ шумъ наподобіе горящаго сыраго пороха. Я приказалъ ему снять Флюгеръ и принести ко мнѣ; но только что онъ снялъ его съ мѣста, какъ огонь перешелъ съ него на конецъ мачты, такъ что не было возможности его взять. Онъ оставался довольно долго и постепенно исчезъ.»
168 ПЯТЬДЕСЯТЪ ЧЕТВЕРТАЯ Болѣе точныя наблюденія не оставляютъ никакого сомнѣнія о проис- хожденіи этихъ явленій. Приведемъ еще два примѣра. 14 го января 1824 года, Максадорфъ, находясь въ полѣ, близъ Ко- Фена, посмотрѣвъ на телѣгу, нагруженную соломой, надъ которой было большое черное облако, замѣтилъ, что соломенки поднялись и казались въ огнѣ. Кнутъ проводника также давалъ сильный свѣтъ. Это явленіе исчезло, какъ только вѣтеръ разогналъ черную тучу; оно продолжалось десять минутъ. 8-го мая 1831 г., послѣ заката солнца, офицеры гуляли во время грозы съ обнаженными головами по насыпи крѣпости Бабъ-Азуна, въ Ал- жирѣ. Каждый изъ нихъ, смотря на своего сосѣда, съ удивленіемъ замѣ- тилъ маленькія свѣтлыя кисти на концахъ поднявшихся волосъ. Когда они поднимали руки, кисти появлялись на концахъ ихъ пальцевъ. Возвратный ударъ. — Можно принять за доказанное, что гроза раз- виваетъ, черезъ вліяніе, на поверхности земли противоположное себѣ электричество, которое часто получаетъ весьма сильное напряженіе. Но электрическое разложеніе происходитъ не одинаково на всѣхъ точкахъ; оно будетъ очень слабо на дурныхъ проводникахъ, также на животныхъ, уединенныхъ отъ земли, и, напротивъ того, очень сильно на тѣхъ ча- стяхъ земли, которыя представляютъ хорошіе проводники, напр., на сы- рыхъ частяхъ земли и на металлическихъ массахъ строеній. Очевидно также, что наиболѣе значительное дѣйствіе будетъ на возвышенныхъ мѣ- стахъ: на вершинахъ колоколень, деревъ, мачтъ и т. п. Чтобы вполнѣ объяснить дѣйствіе молніи, надо обратить вниманіе на всѣ эти частныя обстоятельства. Если предположимъ теперь, что наэлектризованное облако, покрывающее данную поверхность земли, произвело это дѣйствіе и затѣмъ начинаетъ медленно удаляться, то и дѣйствія его постепенно незамѣтно уничтожатся; но если облако вдругъ разрядится, все или только частью, то электриче- ство, находившееся въ облакѣ, вдругъ прекратитъ свое вліяніе, или, по крайней мѣрѣ, уменьшитъ его; поэтому, часть поверхности земли, нахо- дящейся подъ нимъ вмѣстѣ съ бывшими на ней животными, вдругъ воз- вращается въ естественное состояніе и животныя получаютъ электриче- скія сотрясенія. Цѣлыя стада, запряжки изъ многихъ лошадей, многочис- ленныя группы лицъ, получаютъ въ одно время такого рода дѣйствіе и разомъ поражаются, такъ что затѣмъ въ верхнихъ частяхъ тѣла убитаго молніей незамѣтно никакихъ слѣдовъ; но часто слѣды видны въ ступняхъ ногъ и гвозди въ каблукахъ бываютъ вырваны и расплавлены. Это явле- ніе называется возвратнымъ ударомъ.
ЛЕКЦІЯ. 169 Пока продолжается электрическое вліяніе, угрожаетъ еще болѣе ужас- ное явленіе: непосредственное соединеніе электричествъ земли и облака. Это соединеніе противоположныхъ электричествъ составляетъ молнію; при- этомъ молнія падаетъ въ видѣ огненной стрѣлы, которая есть не что иное, какъ огромныхъ размѣровъ электрическая искра. Понятно, что она преимущественно упадетъ на вершины горъ, зданій и деревъ, и что она выберетъ лучшіе проводники, потому что на вершинахъ и хорошихъ проводникахъ предшествовавшее разложеніе черезъ вліяніе получило наи- большее напряженіе. Напротивъ того, сухія земли, мѣста поросшія ку- старникомъ, какъ дурные проводники, поражаются очень рѣдко, потому что они не были предварительно заряжены электричествомъ, противоположнымъ облаку. Извѣстно, что эти теоретическія соображенія подтверждаются всѣми наблюденіями. Дѣйствія молнія. — Такъ какъ молнія есть электрическое разряже- ніе, ' то въ тѣлахъ, черезъ которыя проходитъ молнія, должны происхо- дить всѣ явленія, разсмотрѣнныя нами при разряженіи батареи. Первое, но самое важное явленіе есть смерть пораженныхъ животныхъ; на уби- тыхъ находятъ глубокія раны, борозды, идущія отъ головы къ ногамъ. Другія явленія суть: плавленіе металлическихъ проволокъ, воспламененіе горючихъ тѣлъ и замѣчательныя механическія дѣйствія на непроводимыя вещества. Такъ какъ молнія даетъ такія сильныя дѣйствія, которыя мы никогда не можемъ произвесть сами въ кабинетахъ, то, наблюдая дѣй- ствіе его, мы можемъ не только подтвердить имъ все, что намъ уже из- вѣстно, но и дополнить изученіе свойствъ электричествъ. Поэтому мы приведемъ нѣсколько случаевъ дѣйствія молніи, которые ’мы заимствуемъ, какъ и выше, изъ іІУоігсе зиг Іе іоппеггв.» I. Дѣйствіе на проводники. — Встрѣчая металлическіе проводники, молнія расплавляетъ ихъ, и если ихъ сѣченіе мало, то улетучиваетъ; если проводникъ имѣетъ довольно большую массу и притомъ сообщенъ съ зем- лею, то молнія идетъ по неиъ прямо, не повреждая его, выбирая лучшія проводники. Аристотель говоритъ, что видѣли мѣдь щита, расплавленную громомъ, безъ поврежденія дерева, которое она покрывала. Плиній говоритъ, что серебро, золото и мѣдь, находясь въ мѣшкѣ, могутъ быть сплавлены мол- ніею, причемъ мѣшокъ не сгараетъ, и сургучъ, которымъ запечатанъ мѣ- шокъ, не размягчается. 20-го апрѣля 1807 года молнія упала на вѣтряную мельницу Гретъ- Мартона въ Ланкаширѣ; толстая желѣзная цѣпъ, служившая для под-
170 ПЯТЬДЕСЯТЪ ЧЕТВЕРТАЯ нятія зеренъ, была до такой степени разгорячена и размягчена, что кольца ея соединились и послѣ, громоваго удара цѣпь совершенно обратилась въ желѣзную палку. 19-го апрѣля 1827 года, пакетботъ Нѵю-Іоркъ, въ 520 тоннъ, идя въ Ливерпуль, получилъ въ одинъ день два удара молніею. При первомъ ударѣ не было вовсе громоотвода; корабль получилъ большія поврежденія и свинцовая труба, имѣвшая 8 сантиметровъ діаметра и 13 миллиметровъ толщины, шедшая въ море, была сплавлена. При второмъ ударѣ уже былъ установленъ громоотводъ; онъ состоялъ изъ желѣзнаго стержня, длиною въ 1,20 метръ и 11 миллим. діаметромъ и изъ землемѣрной цѣпи въ 40 метровъ длины, которая сообщала громо- отводъ съ моремъ; цѣпь была сдѣлана изъ желѣзной проволоки въ 6 мил- лиметровъ діаметра и звенья соединялись одно съ другимъ посредствомъ круглыхъ колецъ. Вся постройка освѣтилась яркимъ свѣтомъ и въ то же время цѣпь была разбросана во всѣ стороны, въ видѣ блестящихъ осколковъ и раскаленныхъ шаровъ. Они прожгли палубу въ пятиде- сяти мѣстахъ, не смотря на слой покрывавшаго ее града и падав- шаго въ это время дождя. Самый верхній стержень былъ сплавленъ по длинѣ 30 сантиметровъ. Впрочемъ, этимъ и ограничилось поврежденіе молніею. Молнія упала, 16-го іюля 1759 г., на домъ въ предмѣстьѣ Саутъ- Уаркъ, въ Лондонѣ, проволока отъ колокольчика была совершенно сплав- лена и частью улетучилась. Вдоль стѣны, около которой проходила прово- лока, видны были слѣды черныхъ частицъ и на полу нашли слѣды упав- шихъ шариковъ, которые пристали къ нему и обуглили вокругъ себя до- ски. Во время происшествія видѣли огненный дождь, падавшій съ прово- локи на полъ. Каѳедральный соборъ въ Страсбургѣ, съ самаго построенія своего, по причинѣ большой высоты, былъ цѣлью, въ которую ударяла молнія каж- дый годъ по нѣскольку разъ, такъ что въ продолженіе тридцати лѣтъ сред- нимъ счетомъ расходъ на починку поврежденій, причиненныхъ молніей, былъ около 3,000 .Франковъ, и нѣсколько разъ угрожало существованію собора. Съ того времени, какъ установили громоотводъ, не было замѣчено ни одного удара и даже казалось, что грозы сдѣлались рѣже, когда въ понедѣльникъ, 10-го іюля 1843 года, сильная гроза разразилась надъ го- родомъ и молнія упала два раза, на оконечность стержня. Стержечь окан- чивался платиновымъ остріемъ, которое сплавилось на длинѣ 5 или 6 мил- лиметровъ и металлъ съ одной стороны опустился, стекая, подобно раз-
ЛЕКЦІЯ. 171 мягченному воску. Капля оканчивалась округленной, очень блестящей по- верхностью. Множество разсказовъ о необыкновенныхъ дѣйствіяхъ молніи показы- ваютъ, что молнія постоянно направляется къ металлическимъ частямъ и. избѣгаетъ изолирующія тѣла. Во время грозы, одна дама протянула руку, чтобы закрыть окно, молнія прошла черезъ ея браслетъ, который совер- шенно исчезъ, такъ что не нашли никакихъ слѣдовъ его. Другой разъ,, когда г-жа Дугласъ смотрѣла въ окно, молнія ударила въ желѣзную про- волоку на краяхъ ея шляпы, сплавила ее и зажгла шляпу. Къ этимъ при- мѣрамъ можно прибавить еще много другихъ, доказывающихъ стремленіе молніи къ металлическимъ проводникамъ, но мы приведемъ только одно- наблюденіе. Въ 1759 году, англійскій капитанъ Дибденъ велъ отрядъ военноплѣн- ныхъ изъ Фортъ-Рояля въ С. Пьеръ въ Мартиникѣ и остановился для за- щиты отъ дождя у стѣны небольшой капеллы. Сильный ударъ молніи, убилъ двухъ солдатъ и пробилъ въ стѣнѣ, позади убитыхъ, отверстіе около четырехъ Футовъ высоты и трехъ футовъ ширины. По освидѣтель- ствованіи оказалось, что какъ разъ противъ той части разрушенной стѣны, на которую убитые молніей облокотились, находились во внутренности ка- пеллы нѣсколько .массивныхъ желѣзныхъ брусьевъ служившихъ для под- держки гробницы. Тѣ, которые не находились передъ металлическими ча- стями, не подверглись никакому несчастію. II. Дѣйствіе на непроводники. — Молнія можетъ пробить отвер- стія въ непроводимыхъ тѣлахъ, разбить ихъ на куски и разбросать на большое разстояніе; она даже можетъ сплавить ихъ. Франклинъ имѣлъ случай изслѣдовать необыкновенное дѣйствіе удара, молніи. Въ 1754 году, въ Ныобургѣ, молнія упала на колокольню, кото- рая оканчивалась деревяннымъ пирамидальнымъ срубомъ, около 21 метра высоты. Пирамида была сорвана и далеко отброшена; но, придя къ осно- ванію пирамиды, молнія встрѣтила желѣзную проволоку, 'соединявшую языкъ колокола съ частями, приводившими въ движеніе колокольчики рас- положенные ниже, она обратила проволоку въ паръ, который оставилъ на стѣнахъ черный слѣдъ. Итакъ, въ верхнихъ частяхъ, деревянная башня была разрушена, и простая проволока, толщиною въ вязальную иголку, была въ состояніи затѣмъ отвести молнію и предупредить разрушенія. Но подъ колокольней металлическое сообщеніе уничтожалось, молнія про- шла черезъ каменную постройку и здѣсь снова начались поврежденія.
172 ПЯТЬДЕСЯТЪ ЧЕТВЕРТАЯ Близъ Манчестера, въ Свентонѣ, маленькое кирпичное строеніе, слу- жившее для храненія каменнаго угля и оканчивавшееся колодцемъ, было прислонено къ дому. Стѣны имѣли три «ута толщины и один- надцать «утовъ высоты. 6 августа 1809 года, въ два часа пополудни, услышали сильный взрывъ; за нимъ тотчасъ полили потоки дождя, и въ продолженіе нѣсколькихъ минутъ сѣрные пары покрывали домъ. Наружная стѣна маленькаго строенія была сорвана съ Фундамента и цѣликомъ под- нята, взрывъ перенесъ ея вертикально, не опрокинувъ, на нѣкоторое раз- стояніе отъ первоначальнаго положенія; одинъ конецъ стѣны отошелъ на девять Футовъ, -а другой на четыре Фута. Такимъ образомъ, поднятая и перенесенная стѣна состояла изъ 7,000 кирпичей и вѣсила около 26 тоннъ. Въ особенности замѣчательно въ этихъ механическихъ дѣйствіяхъ то, что они совершаются почти исключительно въ точкахъ соединенія метал- ’ловъ съ деревомъ и камнемъ. Въ разсказахъ объ ударѣ молніи, наблюден- ныхъ въ Шея (Восточные Пиренеи), въ 1842 году, можно найти много примѣровъ, подтверждающихъ этотъ Фактъ. Молнія упала на одинъ домъ, въ которомъ была слесарная мастерская: въ ней было множество желѣз- ныхъ массъ, мѣдныхъ колесъ и всякаго рода наковалень; кромѣ того, Фа- садъ дома имѣлъ рѣшетки, задвижки, желѣзные крючки и т. п. Молнія прошла черезъ каждую изъ этихъ металлическихъ вещей нѣсколько разъ и обнажила всѣ безъ исключенія закрѣпленныя части, разбросавъ осколки но всѣ стороны. Въ 1764 году молнія упала на колокольню Сантъ-Бриндъ въ Лондонѣ. Колокольня имѣла видъ стрѣлы, сдѣланной изъ камня и связанной желѣз- ными скобами; верхніе ряды камней были сплошные и черезъ нихъ про- ходилъ въ видѣ оси желѣзный стержень въ 6 метровъ длины, оканчивав- шійся крестомъ. Молнія ударила въ крестъ; придя къ основанію его, она не оставила на немъ никакого слѣда ни на металлѣ, ни на окружающемъ «го камнѣ; поврежденіе началось въ тѣхъ мѣстахъ, гдѣ оканчивался ме- таллическій стержень. Въ большомъ камнѣ, поддерживавшемъ нижній ко- нецъ стержня, оказались трещины и щели, направленныя во всѣ стороны; очень широкое отверстіе образовалось изъ внутренной части стрѣлы къ наружной, и движеніе молніи продолжалось отъ одной скобы къ другой. Не ограничиваясь тѣми скобами, которыя находились снаружи, молнія пе- реходила на всѣ желѣзныя части, помѣщенныя внутри каменной постройки и скрѣплявшія камни между собою. Во всѣхъ тѣхъ частяхъ, гдѣ желѣзо входило въ камень, камни были раеколоты, раздроблены и разбросаны;
ЛЕКЦІЯ. 173 въ другихъ частяхъ поврежденій или не было вовсе или были незначи- чительныя, какъ будто молнія удалялась черезъ металлическіе концы, въ которыя она входила съ такимъ усиліемъ, что разрушала все окружающее. Дѣйствіе молніи на худые проводники не ограничивается только явле- ніями раздробленія. Когда она ударяетъ въ точки, далеко находящіяся отъ металловъ, она оставляетъ на йхъ поверхности слѣды сплавленія. Это даетъ возможность объяснить нѣкоторые Факты, наблюденные съ давнихъ поръ. Соссюръ въ Альпахъ, Рамонъ на Пикъ-дю-Миди, Гумбольдтъ въ Америкѣ нашли на возвышенныхъ скалахъ стекловидныя мѣста, на которыхъ вид- нѣлись спла_вленные шарики; всѣ они приписывали этотъ видъ вліянію молніи. Къ той же причинѣ относится происхожденіе фульгуритовъ, т. е. стекловидныхъ трубокъ, направленныхъ вертикально въ землю. Фульгуриты были открыты въ 1711 году Германомъ въ Силезіи; затѣмъ ихъ открывали почти во всѣхъ мѣстностяхъ, въ которыхъ земля покрыта песчанымъ сло- емъ и подъ нимъ находится вода. Полагаютъ, что молнія, падая на эти пески, образуетъ отверстіе, нагрѣваетъ стѣнки канала, сплавляетъ ихъ и къ нимъ снаружи припаивается песокъ. Это объясненіе долго было только- одной догадкой, но многія наблюденія подтвердили его; мы приведемъ здѣсь только одинъ Фактъ. 17 іюля 1823 года молнія упала на березу близъ Рошенской деревни (на берегу Балтійскаго моря). Прибѣжавшіе жители увидѣли около дерева два узкія, глубокія отверстія; одно изъ нихъ, не смотря на дождь, оказалось горячимъ. Кенигсбергскій профессоръ Гагенъ приказалъ осто- рожно копать вокругъ этихъ отверстій; одно изъ нихъ, которое было на- грѣто, не представляло ничего особеннаго; второе до глубины одной трети метра также не представляло ничего замѣчательнаго, но нѣс- колько ниже начиналась стекловидная трубка. Вслѣдствіе перелома, трубку можно было вынуть только по небольшимъ кускамъ отъ' 4 до 5 сантиметровъ длины. Внутренній стекловидный каналъ былъ очень блестя- щій, имѣлъ цвѣтъ перлово-сѣрый и по всей длинѣ былъ усыпанъ мелкими черными точками. Шарообразная молнія. — Когда излагаютъ теорію какого-нибудь явленія, часто приводятъ къ ней всѣ частныя явленія, не упоминая о тѣхъ обстоятельствахъ, которыя ей противорѣчатъ. Это случилось и съ атмо- сфернымъ электричествомъ. До сихъ поръ мы старались только доказать вѣроятное тожество молніи съ искрой и подтвердили это многими примѣ- рами. Теперь мы должны съ добросовѣстнымъ вниманіемъ поискать, нѣтъ ли рядомъ съ предъидущими Фактами какихъ-нибудь другихъ, которые
174 ПЯТЬДЕСЯТЪ ЧЕТВЕРТАЯ .могли бы указать на различіе между обоими родами сравниваемыхъ явле- ній, и это мы находимъ въ новыхъ примѣрахъ, которыми прежде обыкно- венно пренебрегали, считая ихъ мало вѣроятными, до тѣхъ поръ, пока .на это обстоятельство не обратилъ вниманіе Араго. Каждый слышалъ разсказъ о томъ, что молнія иногда является въ видѣ •огпеннаго шара, двигающагося довольно медленно, такъ что удобно раз- смотрѣть его Форму, иногда останавливающагося на нѣсколько секундъ на •одномъ мѣстѣ; затѣмъ происходитъ громъ, совершающій всѣ разрушенія обыкновенной молніи; это явленіе называется шарообразною молніею. Слѣдующіе разсказы доказываютъ существованіе этого явленія, причемъ •оно противоположно всему тому, что мы знаемъ объ обыкновенномъ элек- тричествѣ. I. Въ 1718 году, въ Гуэснонѣ, близъ Бреста, на грудахъ камней деркви, совершенно разрушенной молніей, показались три огненные шара въ 3% Фута діаметромъ каждый, которыя соединились и въ быстромъ .движеніи приняли направленіе къ церкви. II. Въ мартѣ 1720 года, во время очень сильной грозы, огненный шаръ упалъ на землю близъ Горна. Послѣ скачка, шаръ этотъ ударилъ въ куполъ башни и зажегъ его. III. 3 іюля 1725 года гроза разразилась на территоріи Аупііо, въ КогіЪатрІопвЪіге. Молнія убила пастуха и пять ягнятъ. При сильномъ вѣтрѣ, Жозефъ Вассъ увидѣлъ большой огненный шаръ наподобіе луны, проходившій надъ его садомъ, и слышалъ производимое имъ въ воздухѣ шипѣніе. Другое лицо, находившееся въ полѣ, видѣло во время той же грозы огненный шаръ наподобіе человѣческой головы, который разбился .близъ церкви на четыре части. IV. Ударъ молніи нанесъ сильное поврежденіе дому Даркинга, 16 іюля 1750 года. Всѣ свидѣтели этого происшествія говорили, что они видѣли въ воздухѣ вокругъ дома, пораженнаго молніей, большіе огненные шары. Опустившись на землю или крышу, шары эти раздѣлялись на боль- шое число частей, которыя разсѣевались по всѣмъ возможнымъ направле- ніямъ. V. Вслѣдъ за сильной грозой, близъ Векоильда, 1 марта 1774 года, когда на небѣ осталось только два облака, расположенныя низко надъ го- ризонтомъ, Нйкольсонъ видѣлъ каждую минуту метеоры, подобные падаю- щимъ звѣздамъ, которыя спускались съ верхняго облака на нижнее. Послѣ Араго, записавшаго въ своемъ ІЯоіісе згіг Іе Іоппегге эти един- ственныя явленія, занялись наблюденіемъ ихъ, и вотъ нѣсколько новыхъ
ЛЕКЦІЯ. 175 примѣровъ, въ дѣйствительности которыхъ нельзя сомнѣваться. Первый разсказанный г-жею Эспертъ. «Проходя мимо моего окна, очень низкаго, я была удивлена, увидѣвъ какъ бы большой красный шаръ, совершенно подобный лунѣ, окрашенной и увеличенной парами. Шаръ этотъ опускался медленно и перпендику- лярно на дерево. Сперва я подумала, что это было поднятіе г. Гримма, но цвѣтъ шара и часъ (6. часовъ 30 мин.) показали, что я ошиблась, и пока я старалась разгадать, чтб зто такое, я увидѣла огонь, показавшійся снизу шара, находившагося въ 15 или 16 футахъ надъ деревомъ. Затѣмъ, когда промежутокъ оставался величиною въ двѣ или три руки, страшный взрывъ разорвалъ всю оболочку, и изъ этой адской машины вылетѣло мно- жество зигзаговъ молніи, направившихся во всѣ стороны; одна изъ нихъ ударила въ городской домъ, пробивъ въ стѣнѣ его отверстіе, подобно пу- шечному ядру; зто отверстіе еще существуетъ; наконецъ, остатокъ элек- трической матеріи загорѣлся сильнымъ бѣлымъ пламенемъ, и сталъ вра- щаться наподобіе Фейерверочнаго солнца». Закончимъ этотъ предметъ послѣднимъ Фактомъ, разсказаннымъ Ба- бине *): «.... Вотъ въ краткихъ словахъ разсказъ портнаго, въ комнатѣ котораго шарообразная молнія спустилась и затѣмъ снова поднялась. Вскорѣ послѣ довольно сильнаго громоваго удара, портной мастеръ, оканчивая обѣдъ, увидѣлъ, что рамка, обклеенная бумагой, закрывавшая каминъ, упала какъ бы опрокинутая ударомъ довольно слабаго вѣтра, и огненный шаръ, величиною съ дѣтскую голову, тихо вышелъ изъ камина и мед- ленно подвигался по комнатѣ. Видъ шара былъ, судя по разсказамъ порт- наго, похожъ также на молодую ползущую кошку средней величины, свернувшуюся въ клубокъ. Огненный шаръ былъ блестящъ и свѣтелъ, но казался не горячимъ, потому что портной не чувствовалъ никакой теплоты. Шаръ этотъ приблизился къ его ногамъ, подобно играющей кошкѣ и, по- добно этому животному, терся объ его ноги; но портной отдалялъ ноги и осторожными движеніями избѣгалъ прикосновенія метеора. Онъ оставался нѣсколько секундъ около ногъ сидѣвшаго портнаго, который внимательно слѣдилъ за нимъ, наклоняясь взадъ и впередъ. Сдѣлавъ нѣсколько движе- ній въ различныя стороны, но не оставляя середины комнвты, огненный шаръ поднялся вертикально до высоты головы портнаго, который, чтобы .избѣжать прикосновенія къ лицу и въ то же время желая слѣдить за ме- теоромъ, опрокинулся на стулъ. Поднявшись па .высоту около 1 метра ') ВаЬіпеІ. Сотріез-гепйиз йез зёапсев йе ГАсайётіе йез зсіепсез йе Рагіз. Т. XXXV, р. 5.
176 ПЯТЬДЕСЯТЪ ЧЕТВЕРТАЯ надъ поломъ, огненный шаръ немного вытянулся и направился косвенно къ отверстію, находившемуся въ каминѣ около 1 метра надъ доской. «Это отверстіе служило для прохода трубы отъ печки, служившей портному зимою; но въ это время оно было заклеено сверху бумагою. Огненный шаръ отклеилъ бумагу безъ поврежденій м поднялся въ каминъ. Тогда, по словамъ очевидца, онъ поднимался нѣсколько времени, и, судя по скорости, съ которою шелъ, т. е. довольно медленно, поднялся въ трубѣ, по крайней мѣрѣ, на 20 метровъ надъ землею и тамъ произвелъ страшный взрывъ, которымъ разломало верхнюю часть трубы и отнесло обломки на дворъ....» Громоотводы. — Не смотря на нѣкоторые указанные нами Факты, доказывающіе стремленіе электричества принять то состояніе, которое мы не можемъ ни объяснить, ни воспроизвести, мы все-таки должны остаться съ тѣмъ убѣжденіемъ, что причина, производящая громъ и молнію, та же, которая электризуетъ наши машины. Поэтому, чтобы уничтожить дѣйствіе ихъ, надо доставлять облакамъ противоположное электричество, и 'Фран- клинъ предложилъ снабжать строенія металлическими стержнями, сообщен- ными съ землею; стержнями, которые электризовались бы на вершинѣ электричествомъ противоположнымъ электричеству воздуха и которые, оканчиваясь остріемъ, дали бы возможность истекать электричеству въ видѣ сіянія или свѣтлой кисти къ облаку, приводя его такимъ образомъ въ естественное состояніе. Изъ этой простой теоріи понятно, что по- стоянное дѣйствіе громоотвода состоитъ въ уменьшеніи напряженія элек- трическихъ проявленій облаковъ; кромѣ того, если образуется искра между строеніемъ и тучею, она должна направиться къ громоотводу, который сильнѣе заряженъ противоположнымъ электричествомъ. Дѣйствительность громоотвода доказана въ каждомъ мѣстѣ тѣми сравненіями, которыя дѣ- лали между числомъ удара молніи въ строеніе до и послѣ установки ме- таллическаго стержня; сравненіе это во всѣхъ случаяхъ въ пользу послѣд- няго періода. Что касается до вопроса, на какомъ разстояніи простирается дѣйствіе громоотвода, то по этому предмету мы не имѣемъ точныхъ дан- ныхъ. Вообще же полагак.тъ, что громоотводъ дѣйствуетъ по окружности, описанной радіусомъ равнымъ удвоенной высотѣ его. Подробности построенія громоотводовъ были постановлены инструкціями, составленными неоднократными учеными собраніями *). Не входя ни въ •) Іішгисііоп гиг Іеі рагаіопмггег, Аппаіев Де СЬешіе еі Де РЬузідие, 2 Зёгіе.Т. XXVI, р. 258. Зирріётепі Ёіпіітисііоп, Апааісв Де СЬетіе еі Де РЬузідпе, 3 Зёгіе. Т. ХІЛП, р. 445. Сотріев-геоДив Дев вёапсев Де ГАеаДетіе Де всіепсев Де Рагіз. Т. XXXIX. р. 1142.
ПЯТЬДЕСЯТЪ ЧЕТВЕРТАЯ ЛЕКЦІЯ. 177 какія техническія подробности по этому предмету, скажемъ только, что оконечность стержня должна дѣлаться все тоньше и наконецъ обращаться въ остріе, и для предупрежденія окисленія, которое можетъ быть при же- лѣзномъ остріѣ, его дѣлаютъ изъ платины илй мѣди. Къ основанію стержня утверждаютъ проводникъ, который, бб.іьшею частію, бываетъ желѣзный брусокъ въ 20 миллиметровъ въ сторонѣ; онъ направляется вдоль строе- нія, поддерживаясь мѣстами металлическими опорами и тщательно сооб- щается со всѣми металлическими частями строенія. Наконецъ, онъ дости- гаетъ земли, въ которую вкапывается. Чтобы громоотводъ хорошо дѣй- ствовалъ, онъ долженъ быть въ совершенномъ сообщеніи съ землею, и для этого необходимо: чтобы онъ уходилъ въ глубокій колодецъ, чтобы онъ развѣтвлялся на нѣсколько вѣтвей, чтобы онъ былъ всегда окруженъ во- дой и проводниками, которыя имѣютъ двойное значеніе: препятствуютъ окисленію и проводятъ электричество. Только при этихъ условіяхъ, громо- отводъ полезенъ; если же онъ уединенъ отъ земли или прерванъ, то онъ дѣлается вреднымъ, увеличивая опасность. Происхожденіе атмосфернаго электричества.—Мы до сихъ поръ еще не обращали вниманія на весьма важный вопросъ, который представляется каждому: какъ развивается атмосферное электричество. По этому предмету было придумано много объясненій и, вѣроятно, до настоя- щаго времени неизвѣстны всѣ причины его развивающія: но есть, по крайней мѣрѣ, одна, дѣйствіе которой не можетъ быть подвержено со- мнѣнію: это испареніе. Пулье помѣстилъ на электризуемый кругъ электрометра конденсатора раскаленный платиновый тигель и налилъ въ него воду. Въ продолженіи того времени, какъ вода кипѣла, онъ держалъ палецъ на сгущаемомъ кругѣ и по окончаніи кипѣнія, раздѣлилъ оба проводника, чтобы изслѣдовать, нѣтъ ли на немъ какого-нибудь изъ электричествъ. Опытъ показалъ, что въ большей части случаевъ тигель и пары электризуются противоположными электричествами. Если взята чистая вода, то пары находятся въ есте- ственномъ состояніи; когда къ водѣ прибавлена кислота, то паръ электри- зуется положительно, а когда въ ней находится щелочь, то паръ дѣлается отрицательнымъ. Пулье изслѣдовалъ отдѣльно соленую воду и нашелъ, что пары ея положительны. Изъ этого можно предположить, что при испареніи моря, образующіеся пары получаютъ положительное электричество, которымъ они заряжаютъ атмосферу, а вѣтры переносятъ его на континенты, гдѣ оно обнаружи- вается электроскопомъ, и оно то впослѣдствіи развиваетъ дѣйствія молніи. Физика. Ш. 12

МАГНЕТИЗМЪ. 12*
. яжнтзнтлм :*Ф ' Л?'
ПЯТЬДЕСЯТЪ ПЯТАЯ ЛЕКЦІЯ. Общія явленія. Естественные и искусственные магниты. — Видимое притягательное дѣйствіе сосредоточивается у концовъ полосы. — Предварительныя понятія о полюсахъ. — Направленіе магнитной полосы подъ вліяніемъ дѣйствія земли. — Взаимное дѣйствіе полюсовъ двухъ магнитовъ. — Наименованіе полюсовъ. — Дѣйствіе черезъ вліяніе. — Дѣйствіе маг- нита на мягкое желѣзо. — Дѣйствіе магнита на сталъ. — Задер- живателъная сила. — Дѣйствія переломленной магнитной поло- сы. — Точное опредѣленіе полюсовъ. — Теоретическія соображенія объ устройствѣ магнитовъ. Естественные н искусственные магниты. — Въ природѣ между желѣзными рудами встрѣчается особая руда, состоящая изъ соединенія закиси и окиси желѣза, имѣющая слѣдующую химическую Формулу: Ге3 О4 *). Куски этой руды обладаютъ замѣчательнымъ свойствомъ, которое было извѣстно даже въ древности, притягивать желѣзо. Руду эту на- зываютъ естественнымъ магнитомъ или магнитнымъ камнемъ; причину притяженія магнита, а также совокупность магнитныхъ явленій,'называютъ магнетизмомъ **). Кромѣ желѣза магнитъ дѣйствуетъ притягательно на сталь, никкель и кобальтъ; дѣйствіе его на другія металлы, какъ напр. на хромъ, марганецъ ***) еще сомнительно. *) На 100 частей въ этой рудѣ находятся 72,4 желѣза п 27,6 кислорода. Руда со- стоятъ изъ одного пая закиси желѣза Ге,05, который играетъ роль кислоты, и одного ная окиси желѣза ГсО, играющаго роль основанія. “) Магнетизмъ н магнитъ происходятъ отъ греческаго слова такъ какъ около города Магнезіи въ Лидіи, на возвышенности Синили были найдены первые магниты. По указанію Аристотеля, Ѳалесу въ Милетѣ, за 600 лѣтъ до Р. X. уже из- вѣстны были свойства магнита. ***) См. РоиШеІ, Еіешеп. бе РЬузщие. Т,- II. Гагасіау РЬіІоворЬісаІ Ма^агіп. III яег. Ѵоі. ѴШ Ы IX, 1836.
182 ПЯТЬДЕСЯТЪ ПЯТАЯ Въ Формѣ этихъ естественныхъ магнитовъ нѣтъ ничего правильнаго, и въ распредѣленіи притягательной способности на поверхности магнита нѣтъ ничего постояннаго. Если опустить такой магнитъ въ желѣзныя опилки и затѣмъ вынуть его, то опилки пристанутъ къ различнымъ точкамъ его не- одинаково, притомъ въ различныхъ кускахъ магнита это распредѣленіе раз- лично. Не видя ничего постояннаго въ этомъ распредѣленіи, не могли ничего сказать точнаго о сложеніи магнитовъ до тѣхъ поръ, пока не от- крыли свойство стали намагничиваться. Тогда получилась возможность со- общать магнетизмъ продолговатымъ брускамъ, давая имъ Форму цилиндра или призмы, и получать правильныя дѣйствія, распредѣленныя по простому закону по внѣшней поверхности ихъ. Магниты, приготовленные такимъ образомъ, называются искусственными магнитами; къ нимъ мы и обра- тимся для изученія свойствъ магнита; что же касается до способовъ при- готовленія этихъ магнитовъ, то мы скажемъ объ этомъ впослѣдствіи. I. Предварительное понятіе о полюсахъ. — Для того, чтобы изучить распредѣленіе притягательной силы въ различныхъ точкахъ ма- р 58 гнита, приготовимъ себѣ магнитный маят- никъ, состоящій изъ подвѣшенной на подставкѣ шелковинки, съ желѣзнымъ шарикомъ на концѣ. (рис. 58); приблизивъ къ этому маятнику ма- А гнитъ АВ, мы замѣтимъ, что маятникъ притя- гивается къ магниту, пристаетъ къ нему,ц чтобы его оторвать, надо употребить значительное , усиліе. і । ~ Заставляя маятникъ приставать къ различ- ' нымъ точкамъ магнита, мы замѣтимъ, что усиліе, необходимое для отдѣленія его, не вездѣ одина- ково: въ точкѣ А оно будетъ очень велико, по мѣрѣ приближенія къ серединѣ Е, оно умень- шается и на самой точкѣ Е будетъ нуль, затѣмъ отъ Е къ В оно опять будетъ возрастать совершенно такъ же, какъ уменьшалось отъ А къ Е. Это измѣненіе въ дѣйствіи магнита видно очень наглядно, если опу- стить магнитъ въ желѣзныя опилки; опилки пристаютъ только къ концамъ, гдѣ и располагаются въ видѣ кистей, такъ что каждая опилка удерживаетъ слѣдующія и такимъ образомъ получается цѣпь; въ серединѣ же не обна- руживается никакого дѣйствія (рис. 59). Притягательное дѣйствіе магнита передается черезъ всѣ немагнитныя тѣла; напр. можно положить на магнитъ листъ бумаги или тонкаго кар-
Лекція. 183 тона и черезъ сито насыпать на него мелкія опилки; они будутъ пре- имущественно притягиваться концами и очень незначительно серединою и расположатся на картонѣ въ видѣ непрерывныхъ кривыхъ линій, идущихъ отъ одного конца къ другому, какъ показано на рж. 60. рис. 60. Для выраженія этихъ различныхъ дѣйствій, концы намагниченной по- лоски, въ которыхъ происходитъ наибольшее притяженіе, называютъ полю- сами; а средину ея, въ которой не обнаруживается никакого притяженія, называютъ безразличною точкою. Замѣтимъ здѣсь, что естественные магнитные камни не всегда обла- даютъ притягательнымъ свойствомъ, и что свойство это можно сообщить магниту или отнять отъ него способами, которые мы изложимъ ниже. Надо также замѣтить, что въ стали это свойство только случайное, и что, не измѣняя вѣса стальной полоски, можно изъ обыкновенной стали сдѣлать магнитъ, или если она была намагничена, то привести ее въ естественное состояніе. Слѣдовательно, магнитная сила не составляетъ существеннаго свойства тѣхъ тѣлъ, въ которыхъ она обнаруживается; это только случай- ное свойство и, чтобы его объяснить себѣ, говорятъ, что оно пріобрѣтается отъ магнитной жидкости, жидкости, подобной той, которая объясняетъ электричество и которая точно также считается невѣсомой. Для того, чтобы мы могли давать себѣ отчетъ въ тѣхъ явленіяхъ магнетизма, кото- рыя намъ будутъ встрѣчаться, мы прежде всего приступимъ къ изложенію гипотезы магнетизма. II. Направленіе, принимаемое магнитомъ подъ вліяніемъ земли. — Въ тѣхъ опытахъ, которые мы произвели, оба конца магнитной полосы совершенно сходны между собою; оба они притягиваютъ въ оди-
184 ПЯТЬДЕСЯТЪ ПЯТАЯ паковомъ количествѣ и совершенно однообразно опилки, въ которыя ихъ опускаютъ, такъ что оба полюса кажутся тожественными. Но слѣдующій опытъ показываетъ между ними существенное различіе. Положимъ магнитную полоску центромъ тяжести ея въ бумажное стремя а (рис. 61), подвѣшенное на шелковинѣ, такъ чтобы магнитъ могъ удобно рпс 61 вращаться въ горизонтальномъ направленіи; мы за- мѣтимъ, что послѣ нѣсколькихъ колебаній, магнитъ I ' приметъ опредѣленное направленіе и одинъ конецъ I его обратится къ сѣверу, а другой къ югу. Если мы . д , вынемъ изъ стремя установившійся такимъ образомъ II магнитъ и снова положимъ, перевернувъ его, такъ А чтобы теперь другой конецъ былъ обращенъ къ сѣ- д веру, то магнитъ самъ собою перевернется и опять прежній конецъ будетъ указывать на сѣверъ. Совер- —------ шенно тѣ же явленія наблюдаются, если магнитъ помѣстить центромъ тяжести на вертикальное остріе или положить его на пробку, плавающую на водѣ: всегда одинъ и тотъ же полюсъ обра- щается къ сѣверу. ' х Долгое время думали, что направленіе, которое принимаетъ магнитъ, вращающійся въ горизонтальной плоскости, совпадаетъ съ географическимъ меридіаномъ; но впослѣдствіи, при болѣе внимательномъ наблюденіи, ока- залось, что это не совсѣмъ такъ, и какъ направленіе магнитной стрѣлки не совпадаетъ съ этимъ меридіаномъ, то вертикальную плоскость, прохо- дящую по длинѣ стрѣлки назвали, магнитнымъ меридіаномъ, а уголъ, со- ставляемый магнитнымъ меридіаномъ съ меридіаномъ географическимъ,назвали угломъ склоненія или магнитнымъ склоненіемъ. Если тотъ полюсъ ма- гнитной стрѣлки, который обращенъ къ сѣверу, отклоняется отъ земнаго меридіана къ востоку, то и склоненіе называется восточнымъ-, если же этотъ конецъ отклоненъ къ западу, то склоненіе называется западнымъ. Итакъ, между обоими полюсами существуетъ характеристическое раз- личіе, такъ какъ они всегда принимаютъ противоположныя направленія, а по- тому ихъ различаютъ названіями. Полюсъ, обращающійся къ сѣверу, назы- ваютъ сѣвернымъ полюсомъ, а обращающійся къ югу, южнымъ полюсомъ. Теперь мы можемъ дополнить ту гипотезу, которую изложили выше. Для объясненія причины магнитныхъ притяженій мы приняли жид- кость; теперь же, когда мы открыли въ обоихъ полюсахъ противополож- ныя свойства, мы, вмѣсто одной жидкости, должны предположить двѣ жид- кости: одна преимущественно направляется къ сѣверу, другая къ югу.
ЛЕКЦІЯ. 185 Такимъ образомъ, предположивъ двѣ различныя причины, мы объясняемъ два различныя дѣйствія; теперь посмотримъ, какъ эти различныя причины дѣйствуютъ другъ на друга. ІП. Взаимное дѣйствіе полюсовъ двухъ магнитовъ.—Возьмемъ двѣ магнитныя стрѣлки и обозначимъ черезъ К сѣверные ихъ полюсы, а черезъ 8 южные; когда одна стрѣлка приметъ опредѣленное положеніе, будемъ приближать къ ней другую стрѣлку различными полюсами. Если къ сѣверному полюсу одной стрѣлки приблизимъ сѣверный же полюсъ другой, то замѣтимъ, что стрѣлки взаимно отталкиваются; то же самое будетъ при сближеніи южныхъ полюсовъ магнитовъ. Если же къ сѣвер- ному полюсу одной стрѣлки приблизимъ южный полюсъ другой, или къ южному полюсу первой, сѣверный полюсъ второй, то замѣтимъ, что маг- ниты взаимно притягиваются. Изъ этого выводимъ слѣдующій основный законъ: одноименные полюсы взаимно отталкиваются, а разноименные полюсы взаимно притягиваются. Открывъ какой-нибудь Физическій законъ, надо искать теоретическаго объясненія его, и такъ какъ мы предположили въ одноименныхъ полюсахъ однородныя жидкости, а въ противоположныхъ полюсахъ разнородныя жид- кости, то необходимо допустить, что одноименная жидкости взаимно от- талкиваются, а разноименныя притягиваются, т. е., предположивъ для объясненія предъидущихъ явленій существованіе двухъ жидкостей, имъ приписываютъ такія свойства, которыя могли бы объяснить и только что открытыя нами явленія. Прежде нежели мы перейдемъ къ другимъ магнитнымъ явленіямъ, обра- тимся къ объясненію предъидущихъ Фактовъ. Положимъ, что въ центрѣ земли находится постоянный сильный магнитъ ЭД8 (рис. кой-нибудь точкѣ поверхности земли помѣщена по- движная магнитная стрѣлка Ы'8'. Очевидно, что юж- ный полюсъ ея 8' направится къ сторонѣ сѣвернаго полюса X центральнаго магнита, и обратно: сѣверный полюсъ его Ы' будетъ притянутъ въ сторону конца 8. Слѣдовательно, магнитъ №8' будетъ имѣть посто- янное положеніе на извѣстной точкѣ земной поверх- ности. Итакъ, опредѣлейное направленіе магнитной стрѣлки на землѣ объясняется, если предположить, что въ центрѣ земли находится сильный магнитъ. Это предположеніе сдѣлано было Жильбертомъ, и принято его послѣдователями. Впослѣдствіи мы разберемъ этотъ вопросъ, теперь же будемъ разсматривать его какъ вѣроятнымъ. 62), и что на ка- Рис. 62.
186 ПЯТЬДЕСЯТЪ ПЯТАЯ Такъ какъ сѣверной копецъ магнитной стрѣлки направляется къ сѣвер- ной части земли, а южный къ югу, то должно допустить, что въ сѣвер- номъ полушаріи производитъ дѣйствіе южная жидкость, а въ южномъ полушаріи — сѣверная жидкость *). IV. Магнитная индукція или дѣйствіе черезъ вліяніе. — Дѣйствіе магнита на мягкое желѣзо.—Первый опытъ, произведен- ный нами съ магнитомъ, показалъ намъ, что желѣзо притягивается обоими полюсами магнита; возвратимся теперь къ этому опыту, чтобы полнѣе из- слѣдовать дѣйствіе магнита на желѣзо. Надо замѣтить, что желѣзныя опилки, притягиваясь къ полюсу магнита, образуютъ длинныя нити; разсматривая одну изъ этихъ нитей, мы находимъ ее состоящею изъ оішлковъ, такъ что Рис. 63. первая частица пристала къ магниту, вторая частица пристала къ первой, третья ко второй и т. д., образуя непрерывную цѣпь: все явленіе про- исходитъ такъ, какъ будто каждая частица сдѣлалась сама магнитомъ, ко- торый и производитъ притяженіе на слѣдующую частицу. Для подтвер- жденія того, что дѣйствительно желѣзо при прикосновеніи къ магниту само намагничивается, черезъ вліяніе, подвѣсимъ кусокъ чистаго мягкаго желѣза ВА' (рис. 63) на небольшомъ разстояніи отъ сосуда съ желѣзными опил- *) Французы принимаютъ, что въ сѣверномъ полушаріи дѣйствуетъ сѣверная жид- кость, а въ южномъ полушаріи — южная жидкость,- поэтому копецъ магнитной стрѣл- ки, обращенной къ сѣверу, они называютъ — южнымъ полюсомъ (роіе аивігаі), а копецъ, обращенный къ югу — сѣвернымъ полюсомъ (роіе Ъогеаі). Какъ видимъ, разница су- ществуетъ только въ названіи.
ЛЕКЦІЯ. 187 ками; затѣмъ приблизимъ къ верхней части его В полюсъ А магнита. Какъ только между А и В произойдетъ прикосновеніе, опилки приподни- маются и притягиваются къ А', гдѣ они и будутъ висѣть, какъ будто ВА' также намагниченъ. Мы можемъ измѣнить этотъ опытъ, и послѣ прикос- новенія А къ В (рис. 64), приблизить къ А небольшой кусокъ желѣза т, который притянется къ А', затѣмъ къ нему можно подвѣсить другой кусокъ п, и такимъ образомъ нѣсколько кусковъ уменьшающагося вѣса при- тягивают