/
Текст
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-
тягиваются другъ къ другу. Итакъ, мы получимъ явленіе, которое тоже-
ственно цѣпи, образующейся изъ опилковъ.
При отнятіи полюса А отъ желѣза опилки А'В (рис. 63) и желѣзные
бруски (рис. 64) тотчасъ отпадаютъ.
Чтобы изслѣдовать полюсы въ мягкомъ желѣзѣ, помѣстимъ брусокъ
мягкаго желѣза №8' (рис. 65) горизонтально, приблизимъ къ нему ма-
гнитъ К8 сѣвернымъ полюсомъ и будемъ водить вдоль бруска №8' го-
ризонтальной магнитной стрѣлкой пз, сѣверный полюсъ которой въ п, а
южный въ з. Когда стрѣлка будетъ приближена къ концу 8' желѣзнаго
бруска, южный полюсъ стрѣлки оттолкнется, а сѣверный притянется; когда
стрѣлка приблизится къ концу X',
,, рИР ек
сѣверный полюсъ ея оттолкнется, а
южный приблизится; при одинако-
вомъ же удаленіи отъ обоихъ кон-
цовъ желѣзнаго бруска, стрѣлка рас-
полагается параллельно бруску, при-
чемъ южный полюсъ ея будетъ обра-
щенъ къ сторонѣ №, а сѣверный по-
люсъ къ сторонѣ 8'. Изъ этого опы-
та мы выводимъ, что сѣверный полюсъ магнита №8 возбуждаетъ въ брускѣ
мягкаго желѣза магнетизмъ, причемъ на приближенномъ концѣ 8' разви-
вается южный полюсъ, а на удаленномъ концѣ № — сѣверный полюсъ.
Если къ бруску мягкаго желѣза №8' приблизить уагнитъ К8 южнымъ
полюсомъ, то изслѣдованія съ магнитной стрѣлкой покажутъ, что въ бо-
лѣе близкомъ концѣ желѣза возбудится сѣверный полюсъ, а въ отдален-
номъ концѣ — южный.
Разсмотрѣнныя явленія составляютъ магнитную индукцію или ма-
гнитное вліяніе, которое аналогично съ дѣйствіемъ электро-статической
индукціи, подробно разобранной нами на стр. 57 этой книги. Какъ тамъ
возбуждается электричество при приближеніи наэлектризованнаго провод-
ника и уничтожается при его удаленіи, такъ и здѣсь возбуждается магне-
188
ПЯТЬДЕСЯТЪ ПЯТАЯ
тизмъ въ мягкомъ желѣзѣ при приближеніи къ нему магнита, и уничто-
жается при удаленіи магнита.
Остается объяснить теоретически эти явленія. Предполагается, что мяг-
кое желѣзо содержитъ въ себѣ обѣ магнитныя жидкости, которыя въ немъ
соединены и такимъ образомъ уничтожаютъ дѣйствіе другъ друга. Но какъ
только къ желѣзу приближается магнитный полюсъ, который притягиваетъ
противоположную себѣ жидкость и отталкиваетъ на другой конецъ одно-
именную себѣ жидкость, нейтральная жидкость разлагается черезъ вліяніе,
и желѣзо намагничивается; при удаленіи полюса магнита, жидкости опять
соединяются и нейтрализуютъ одна другую.
V. Дѣйствіе магнита иа сталь. — Задерясивательиая сила.—
Повторимъ тѣ же опыты, которые мы только что изложили, но, вмѣсто бруска
мягкаго желѣза, возьмемъ брусокъ изъ закаленной стали. Вліяніе возбудитъ
и здѣсь тѣ же полюсы, которые расположатся въ томъ же порядкѣ; но
между этимъ новымъ случаемъ и прежнимъ, мы увидимъ существенное
различіе въ двухъ отношеніяхъ: во-1-хъ, магнетизмъ въ стальной полоскѣ,
подверженной вліянію, возбудится медленно, и для 'усиленія дѣйствія надо
сталь потереть о магнитъ; во-2-хъ, магнетизмъ, возбужденный въ сталь-
номъ брускѣ, остается въ немъ неопредѣленное время, послѣ прекра-
щенія дѣйствія магнита. Итакъ, между желѣзомъ и сталью существенное
различіе заключается въ томъ, что первое пріобрѣтаетъ и теряетъ свой
магнетизмъ мгновенно, тогда какъ вторая пріобрѣтаетъ магнетизмъ мед-
ленно и, разъ получивъ его, болѣе уже его не теряетъ.
Чтобы объяснить зто различіе, говорятъ, что сталь обладаетъ задер-
живателъной силой,, которой не имѣетъ желѣзо, и этимъ положеніемъ
объясняется какъ - трудность раздѣленія жидкостей, такъ и трудность ихъ
соединенія. Собственно задерживателъная сила стали можетъ быть раз-
сматриваема какъ непроводимость стали для магнитныхъ жидкостей,
такъ что для раздѣленія соединенныхъ жидкостей въ стали должно пре-
одолѣть не только взаимное ихъ притяженіе, но еще и то частное сопро-
тивленіе, которое самый металлъ представляетъ ихъ раздѣленію: зто-то
сопротивленіе и есть задерживателъная сила. Кромѣ того, какъ только
жидкости раздѣлились, они вслѣдствіе притяженія стремятся снова соеди-
ниться, но сопротивленіе, представляемое сталью ихъ движенію, точно
также препятствуетъ этому соединенію; здѣсь опять дѣйствуетъ задержи-
вателъная сила, и, слѣдовательно, она составляетъ относительное сопро-
тивленіе движенію жидкостей: къ этому взгляду мы еще возвратимся впо-
слѣдствіи.
ЛЕКЦІЯ.
189
VI. Явленія, наблюдаемыя при переломѣ намагниченной по-
лоски. — Магнитное вліяніе, совершенно подобно электрическому влія-
нію, заставляетъ обнаруживать дѣйствіе одной жидкости на одномъ концѣ,
а дѣйствіе другой жидкости на другомъ концѣ. Но, разсматривая дѣйствіе
электричества въ хорошемъ проводникѣ, мы видѣли, что положительное
электричество переходитъ къ одному концу, а отрицательное къ другому, такъ
что, переломивъ проводникъ пополамъ, мы получимъ на одной части отри-
цательное электричество, а на другой положительное. Если бы магнитъ
проявлялся такимъ же точно образомъ, то сломивъ его въ срединѣ, въ без-
различной точкѣ, мы бы должны были получить одинъ кусокъ съ южной
жидкостію, а другой съ сѣверной жидкостію; но . на дѣлѣ происходитъ
другое: въ каждой части мы получаемъ полный магнитъ съ двумя полюсами
и съ безразличной точкой; слѣдовательно, въ безразличной точкѣ при пере-
ломѣ оказываются оба полюса, изъ которыхъ одинъ переходитъ на одинъ
конецъ магнита, а другой на другой. Итакъ, магнитъ, въ отношеніи рас-
предѣленія жидкостей не сходенъ съ электрическимъ проводникомъ и, что бы
дать себѣ отчетъ въ этомъ новомъ явленіи, мы должны предположить еще
одну гипотезу.
Предполагается, что естественныя магнитныя жидкости, равномѣрно
распредѣлены на каждой частицѣ стали и желѣза, когда эти металлы не
намагничены; когда же ихъ подвергаютъ дѣйствію силы, стремящейся раз-
ложить обѣ жидкости, то каждая изъ жидкостей переходитъ къ противопо-
ложному концу той частицы, въ которой она находится, но не выходитъ
изъ этой частицы. Это дѣйствіе совершается въ каждомъ атомѣ металла
и въ одну сторону. Слѣдовательно, ниточка частицъ пз, п'з', п"з"....
(рис. 66) желѣза или стали, составляетъ цѣпь простыхъ магнитовъ, обра-
щенныхъ другъ къ другу противоположными полюсами и при этомъ концы
з и п" имѣютъ, свободныя жидкости, а каждый промежутомъ пз, п'з»,
п"з'"... находящійся между двумя -сосѣдними частицами, имѣетъ про-
тивоположныя жидкости, которыя, находясь другъ противъ друга, почти
совершенно уничтожаютъ ихъ дѣйствіе. Изъ этого слѣдуетъ, что дѣйствіе
двухъ жидкостей преобладаетъ
Рис. 66.
на концахъ магнита, и что при
переломѣ магнита на двѣ части, , ж _______* г__& г___е г е і.....?
раздѣленныя точки будутъ за-
ключать въ себѣ противоположныя жидкости въ свободномъ состояніи, дѣй-
ствія которыхъ до перелома взаимно уничтожались; вотъ причина почему
каждый кусокъ послѣ перелома имѣетъ оба полюса и безразличную точку.
190
ПЯТЬДЕСЯТЪ ПЯТАЯ
Разовьемъ это положеніе. Предположимъ сперва одну частицу, въ ко-
торой раздѣлены на двухъ противоположныхъ точкахъ .5 и п (рис. 66);
съ одной стороны они будутъ стремиться къ соединенію, съ другой — со-
единенію этому будетъ препятствовать сопротивленіе тѣла, которое мы
назвали задерживателъной силой. Равновѣсіе будетъ тогда, когда коли-
чество раздѣленныхъ жидкостей такъ велико, что ихъ притяженіе уравно-
вѣситъ задерживательную силу. Помѣстимъ рядомъ съ частицею зп, вторую
частицу з'п', въ которой жидкости разложены такъ же, какъ и въ первой;тогда
будетъ два рода взаимныхъ силъ: 1) отталкиваніе з отъ з' и п отъ п',
они уничтожаются и 2) притяженіе п' къ з стремящееся снова соединить
жидкости и п къ з1, раздѣляющая ихъ; такъ какъ послѣднее притяженіе
больше перваго, вслѣдствіе меньшаго разстоянія, то дѣйствіемъ частицы з'п'
увеличится количество разложенной жидкости на зп. Третья частица з"п",
точно также дѣйствуетъ на зп, но съ меньшею силою, по причинѣ боль-
шаго разстоянія ея; точно также дѣйствуютъ всѣ остальныя частицы до
конца пѵ.
На вторую частицу з'п', происходятъ тѣ же дѣйствія, и такъ какъ по
правую сторону отъ нея находится одной частицей меньше, нежели ихъ
было для зп, то въ ней количество разложенной жидкости должно быть
меньше, нежели въ зп, но за то передъ з'п' находится очень близко ча-
стица зп, дѣйствующая гораздо сильнѣе частицы, уничтожившейся на са-
момъ отдаленномъ концѣ, поэтому въ з'п' количество разложенной жид-
кости будетъ больше, нежели въ зп. Переходя такимъ образомъ отъ з къ
пѵ, мы постоянно уничтожаемъ одну частицу справа и прибавляемъ одну
частицу слѣва, а черезъ это дѣйствіе должно увеличиваться отъ з къ се-
рединѣ бруска, потому что мы болѣе отдаленную частицу въ правой сто-
ронѣ постоянно замѣняемъ болѣе близкою частицею въ лѣвой сторонѣ. Но
отъ середины бруска къ пѵ дѣйствіе это должно опять ослабѣвать, по-
тому что теперь болѣе близкая частица съ правой стороны замѣняется бо-
лѣе отдаленной съ лѣвой стороны, а слѣдовательно дѣйствіе ея уменьшается.
Итакъ, при равновѣсіи между задерживательной силой и дѣйствіемъ частицъ,
количество раздѣленныхъ жидкостей въ этихъ частицахъ увеличивается
отъ концовъ къ серединѣ бруска.
Изъ этого слѣдуетъ, что въ частичныхъ промежуткахъ, съ одной сто-
роны будутъ слѣдующія количества свободной южной жидкости:
з, (з'— п), (з"—п'), (з'"— п"),......
съ противоположной стороны слѣдующія количества свободной сѣверной
жидкости:
ЛЕКЦІЯ.
191
Рис. 67.
смыслѣ этого слова. Точно
пѵ, (п^ — з7), — (п" — 8ЧГ)....
Какъ видно, въ первомъ ряду только тогда будетъ свободный южный ма-
гнетизмъ, когда
«'> п; и*;..........
во второмъ ряду только тогда будетъ свободный сѣверный магнетизмъ, когда
пІѴ> зѵ; иш> а";.............................
Итакъ, изъ распредѣленія свободнаго магнетизма слѣдуетъ, что маг-
нитная полярность одной частицы дѣлается тѣмъ сильнѣе, чѣмъ ближе она
лежитъ къ серединѣ ряда *)
Точное опредѣленіе полюсовъ. — Если мы принимаемъ это
объясненіе, мы должны возвратиться къ значенію, которое должно придать
слову полюсъ и опредѣлить его точнѣе. Пред-
ставимъ себѣ магнитную полоску АВ (рис. 67)
и предположимъ въ А частицу южной магнит-
ной жидкости: она притянетъ всѣ свободныя
магнитныя массы, разсѣянныя въ точкахъ В,
р, п, т отъ В до середины магнитной полоски,
и всѣ эти силы даютъ одну равнодѣйствующую
бР, которая будетъ приложена въ точкѣ (3, близъ
В: эта точка й есть полюсъ въ самомъ обширномъ
также находится полюсъ въ а, который опредѣляется такимъ же образомъ.
Теперь понятно, что, смотря по положенію, которое даютъ точкѣ А',
величина и направленіе равнодѣйствующей |ЗР измѣняется, а также измѣ-
няется и точка ея приложенія (3, т. е. полюсъ, слѣдовательно полюсы
магнита не постоянныя точки. Но если съ одной стороны разсматривать
законъ, по которому измѣняется напряженіе свободнаго магнетизма по длинѣ
полоски, то, какъ мы впослѣдствіи докажемъ, оно почти нуль отъ сере-
дины, до небольшаго разстоянія отъ конца В; затѣмъ оно возрастаетъ очень
сильно до самаго конца. Если съ другой стороны, предположить, что точка
А' помѣщена очень далеко, то всѣ линіи, соединяющія точку А' съ каждой
свободной магнитной массой, почти параллельны между собою, и точка
приложенія ихъ равнодѣйствующей сдѣлается посЛянной и помѣщается
всегда въ точкѣ (3.
Итакъ, полюсъ магнитовъ постояненъ только тогда, когда разсматри-
ваютъ его дѣйствіе на очень отдаленную точку, и перестаетъ быть по-
стояннымъ, когда эта точка очень близка.
) Ѵап Ееев. Ро^епіІогІГе Аппаіеп. Вй. ЬХХ.
192
ПЯТЬДЕСЯТЪ ПЯТАЯ
Заключимъ эту главу перечнемъ тѣхъ общихъ законовъ, которые мы
открыли, потому что въ нихъ заключаются основныя свойства магнетизма,
а остальное вытекаетъ какъ слѣдствіе; эти общіе «акты можно сгруппиро-
вать въ слѣдующіе шесть пунктовъ.
1) Притяженіе желѣза; 2) направленія, принимаемыя магнитами; 3) при-
тяженіе и отталкиваніе полюсовъ; 4) явленія черезъ вліяніе; 5) различіе
между сталью и желѣзомъ; 6) явленія при переломѣ магнитной полосы.
Произведя опыты, которые насъ привели къ .этимъ явленіямъ, мы стара-
лись ихъ объяснить и, послѣ каждаго общаго закона, для объясненія
его принимали гипотезы; такимъ образомъ мы предположили: 1) что^суще-
ствуетъ магнитная жидкость; 2) что она состоитъ изъ южнойд.сѣверной
жидкости; 3) что одноименныя жидкости отталкиваются, а разноименныя
притягиваются; 4) что въ естественномъ состояніи находится смѣшанная
жидкость, происходящая отъ соединенія этихъ двухъ жидкостей; 5) что
сталь обладаетъ задерживательной силой; 6) что при своемъ раздѣленіи,
жидкости не переходятъ изъ одной частицы или изъ одного элемента ва
другой, но остаются постоянно на немъ; къ этому должно еще прибавить
предположеніе, что земля есть магнитъ..
Всѣ эти гипотезы до такой степени просты и такъ хорошо прилагаются
къ объясненію всѣхъ явленій, что мы не находимъ никакой нужды ии
совершенно оставлять. Разумѣется, что двѣ жидкости, можетъ быть, и
не существуютъ, и мы впослѣдствіи рядомъ съ двумя жидкостями помѣ-
стимъ другую гипотезу, основанную на другихъ предположеніяхъ, можетъ
быть, болѣе вѣроятныхъ.
ПЯТЬДЕСЯТЪ ШЕСТАЯ ЛЕКЦІЯ.
О земномъ магнетизмѣ.
Дѣйствіе земли. — Опредѣленіе склоненія и наклоненія. — Измѣ-
реніе склоненія. — Измѣреніе наклоненія. — Магнитное напряже-
ніе. — Гипотеза земнаго магнита. — Магнитный экваторъ. — Маг-
нитные меридіаны. — Магнггтныя параллели. — Лити безъ скло-
ненія. — Измѣненія въ склоненіи. — Перемѣны въ наклоненіи.
Земная пара. — Замѣтивъ, что магнитная стрѣлка сама собою при-
нимаетъ постоянное направленіе въ пространствѣ, мы сдѣлали предполо.
женіе, что земля дѣйствуетъ на эту стрѣлку, какъ магнитъ. Раньше окон-
чательнаго принятія этой гипотезы, надо теоретически отыскать,»какіе
должны быть слѣдствія такого предположенія, и посмотрѣть, подтверждаются
ли они опытомъ: къ этому мы теперь и приступимъ.
Предположимъ, что внутри земли находится магнитъ, полосы котораго
расположены близъ центра; проведемъ отъ полюсовъ А и В стрѣлки
(рис. 68) къ сѣверному полюсу К земнаго рас 68
магнита линіи АХ и ВХ. Линіи эти бу-
дутъ почти параллельны между собою, по-
тому что онѣ должны пересѣчься на очень
большомъ разстояніи. Сѣверный полюсъ при-
тягиваетъ стрѣлку, и силу этого притяже-
нія мы выразимъ длиною линіи А.п, а на В
тотъ же полюсъ дѣйствуетъ отталкивательно,
величина этой силы будетъ Вп' равная
Ап; такимъ образомъ у насъ получилась пара силъ. Проведемъ точно
также отъ точекъ А и В къ южному полюсу 8 земнаго магнита двѣ
линіи А8 и В8, которыя будутъ также параллельны между собою; по-
люсъ этотъ также производитъ равныя дѣйствія на стрѣлку; одна сила
Физика. 111.
194 ПЯТЬДЕСЯТЪ ШЕСТАЯ
А« отталкивательная, другая В«' притягивательная, даютъ вторую пару.
По сложеніи двухъ силъ, приложенныхъ къ каждому полюсу, полу-
чимъ общее дѣйствіе, которое выразится одною парою АВ и ВВ'. Итакъ,
если земля дѣйствуетъ, какъ магнитъ, то каждая стрѣлка на поверхности
земли будетъ подвержена дѣйствію пары силъ, и если она свободно
подвѣшена за центръ тяжести, она приметъ направленіе двухъ линій
АВ, ВВ'.
Это первое слѣдствіе должно сначала подтвердить опытомъ, и какъ мы
уже знаемъ, что магнитная стрѣлка направляется съ юга на сѣверъ, т. е.
подчиняется дѣйствію пары, то намъ остается только посмотрѣть, не стре-
мится ли стрѣлка, кромѣ того, принять движеніе поступательное. Для этого
утвердимъ стрѣлку на пробочномъ поплавкѣ, плавающемъ на водѣ; она
приметъ опредѣленное направленіе, но затѣмъ, повернувшись въ положе-
ніе магнитнаго меридіана, остается неподвижною. Слѣдовательно, не су-
ществуетъ горизонтальной движущей силы. Помѣстимъ затѣмъ не намагни-
ченную стальную стрѣлку на очень чувствительные вѣсы и уравновѣсивъ
ея, намагнитимъ какъ можно сильнѣе; помѣстивъ снова на чашку вѣ-
совъ, найдемъ, что вѣсъ ея не измѣнился. Слѣдовательно, стрѣлка, кромѣ
тяжести, не подвергается никакой вертикальной движущей силѣ. Оба эти
результата получаются постоянно, каково бы ни было направленіе стрѣлки,
и такъ какъ во всѣхъ случаяхъ горизонтальная и вертикальная составляю-
щія движущей силы магнитизма нули, то стрѣлка подвержена только
дѣйствію пары, которая и даетъ ей въ пространствѣ опредѣленное на-
правленіе.
Опредѣленіе наклоненія н склоненія. — Если земля магнитъ, то
опредѣляемая ею пара должна имѣть различныя направленія, смотря по
тому, въ какой точкѣ земли расположена стрѣлка; поэтому, чтобы имѣть
возможность опредѣлить положеніе земнаго магнита, необходимо измѣрить
направленія стрѣлки въ различныхъ мѣстахъ. Для этого измѣренія до-
статочно подвѣсить стрѣлку за ея центръ тяжести на такую систему осей,
которыя бы дали ей возможность принимать всевозможныя положенія;
тогда она будетъ въ равновѣсіи, когда приметъ направленіе дѣйствующихъ
на нее силъ АВ, ВВ'. Однако, трудность подвѣсить такимъ образомъ
стрѣлку заставила раздѣлить задачу подвѣшиванія на двѣ части.
Разложимъ земныя силы АВ и ВВ' (рис. 69) на горизонтальныя со-
ставляющія АК, ВМ, и вертикальныя АС), ВР; если стрѣлка поддержи-
вается на вертикальной оси, на которой она можетъ вращаться только го-
ризонтально, вертикальная пара двухъ силъ Р и С) не будетъ на нее дѣй-
ЛЕКЦІЯ.
195
ствовать; она будетъ направляться только горизонтальной парой двухъ силъ
М и И и помѣстится въ вертикальной плоскости всей пары. Итакъ, мы
можемъ начать съ этого простаго случая, кото- рис бд
рый не трудно осуществить, взявъ горизонталь-
ную стрѣлку, помѣщенную на остріѣ, и мы Р я,/
убѣдимся, что вертикальная плоскость, проходя- ,/
щая черезъ ея положеніе равновѣсія, содер- $1' м
житъ въ себѣ земную пару. Эта плоскость и /
будетъ именно та, которую мы назвали магнит- - « у
нымъ меридіаномъ, и, чтобы ее опредѣлить,
найдемъ уголъ, составляемый ею съ геограФи-
ческимъ меридіаномъ: это будетъ уголъ скло-
ненія.
Возьмемъ теперь другую стрѣлку, находящуюся на горизонтальной оси
и вращающуюся въ вертикальной плоскости по кругу съ дѣленіями. Уста-
новимъ эту дугу въ плоскости магнитнаго меридіана, тогда стрѣлка под-
чиняясь дѣйствію вертикальной пары, приметъ направленіе ВАВВ/. Слѣ-
довательно, она составитъ съ горизонтальнымъ направленіемъ нѣкоторый
уголъ, называемый угломъ наклоненія. Вообще, въ каждомъ мѣстѣ мы
отыщемъ сперва горизонтальное направленіе магнитнаго меридіана, затѣмъ
наклоненіе стрѣлки въ этой плоскости, и тогда мы совершенно опредѣлимъ
положеніе земной пары.
Измѣреніе магнитнаго склоненія. — Для измѣренія магнитнаго
склоненія употребляются различнаго рода буссоли, въ которыхъ магнитная
стрѣлка или магнитный брусокъ свободно вращается на вертикальной оси
по раздѣленному кругу. Стрѣлка при этомъ или помѣщается на стальное
вертикальное остріе, или подвѣшивается на некрученой шелковинкѣ. Раз-
дѣленный кругъ устанавливается по астрономическому меридіану, такъ чтобы
дѣленія 0° и 180° лежали въ этомъ меридіанѣ, и затѣмъ наблюдаютъ уголъ,
составляемый находящеюся въ спокойномъ состояніи магнитною осью, съ
астрономическимъ меридіаномъ.
Самый лучшій изъ прежнихъ приборовъ, устроенныхъ для этой цѣли,
есть 'деклинаторъ Гамбея *). Онъ состоитъ (рис. 70) изъ тщательно раздѣ-
леннаго круга К, находящагося на треножникѣ, снабженномъ нажимными'
винтами, посредствомъ которыхъ устанавливаютъ кругъ въ горизонталь-
башЬеу. ОеЫегз, рЬуаікаІіасЬев УѴВгіегЬисЬ. Всі. I. АЬтееісЬип# Зег Ма§пеІпа<іе1(
13*
196
ПЯТЬДЕСЯТЪ ШЕСТАЯ
номъ положеніи. На оси круга вращается планка, къ которой прикрѣплены
два совершенно равные мѣдные столба 88'. Въ верхней части этихъ стол-
бовъ сдѣланы выемки, въ которыя помѣщаются концы осей 22' зритель
ной трубы РЕ', вращающейся въ вертикальной плоскости. Вмѣстѣ съ вра-
щеніемъ столбовъ 88', по кругу К вращаются ноніусы съ лупами пп,
которыя даютъ возможность опредѣлить точнымъ образомъ направленіе
плоскости прямоугольника 822'8', а слѣдовательно, и плоскости враще-
нія трубы ЕЕ', по дѣленіямъ азимутальнаго круга К.
Приборъ устанавливается такимъ образомъ, чтобы вертикальная пло-
скость вращенія трубы совпадала съ астрономическимъ меридіаномъ или
составляла бы съ нимъ опредѣленный уголъ. Затѣмъ направляютъ зри-
тельную трубу на извѣстную звѣзду, и когда она придется на пересѣче-
ніи перекрестныхъ нитей, отмѣчаютъ точно часъ и наблюдаютъ положе-
ніе ноніусовъ п и га' на азимутальномъ кругѣ К. При этомъ труба на-
ходится въ вертикальной плоскости наблюдаемой звѣзды, и плоскость ея
ЛЕКЦІЯ.
197
составляетъ съ географическимъ меридіаномъ уголъ, который не трудно
вычислить, какъ мы сейчасъ это покажемъ.
Пусть О іргіс. 71) мѣстоположеніе наблюдателя, Рис.‘71.у
ОК ось міра, МЫР направленіе меридіана мѣста. г
Солнце въ своемъ суточномъ движеніи въ моментъ /I У/\
истиннаго полдня проходитъ въ меридіанѣ. Оно описы- / 8/ і/ \
ваетъ 360° въ 24 часа, 15" въ 1 секунду, и 15.8", мк. /Ьйг-------^і|>
въ продолженіе 8 секундъ. Слѣдовательно, если истин- ------------
ное время наблюденія есть 8", солнце въ это время находится въ часо-
вой плоскости, составляя съ меридіаномъ уголъ 15.8" = «.
Съ другой стороны, астрономическія таблицы дадутъ возможность опре-
дѣлить во время наблюденія уголъ часовыхъ плоскостей солнца и наблюдаемой
звѣзды. Пусть уголъ этотъ будетъ р. Итакъ, въ то время, когда часовая плос-
кость солнца составляетъ съ меридіаномъ уголъ «, часовая плоскость звѣзды
8ЫО составляетъ уголъ МЫ8, который равенъ « — [і.
Пусть 2 зенитъ, 028 вертикалъ звѣзды. Въ сферическомъ треуголь-
никѣ 2Ы8 извѣстны: 1) 2Ы, или разстояніе зенита отъ полюса, 2) 8К или
разстояніе звѣзды отъ полюса; 3) уголъ 2Ы8, который равенъ а—(і.
Слѣдовательно, сферическій треугольникъ опредѣленъ, и уголъ 82К, со-
ставляемый вертикаломъ звѣзды съ меридіаномъ, можно вычислить: пусть
уголъ этотъ у. Теперь извѣстно, что вертикальная плоскость трубы со-
ставляетъ съ меридіаномъ, во время наблюденія, уголъ у, и, поворачивая
алидаду раздѣленнаго круга на этотъ уголъ у, приведемъ трубу въ поло-
женіе меридіана МЫР. Это положеніе соотвѣтствуетъ стоянію ноніусовъ,
которое мы и примемъ за исходную точку.
Окончимъ теперь описаніе прибора. Колонны 8,8' поддерживаютъ на-
верху маленькій воротъ, на который намотана шелковая нить, имѣющая на
нижнемъ своемъ концѣ стремя, въ которое помѣщаютъ магнитную парал-
лелепипедальную стрѣлку, принимающую, подъ вліяніемъ дѣйствія земли,
опредѣленное направленіе. Систему поворачиваютъ вокругъ подвижной
вертикальной оси до тѣхъ поръ, пока перекрестныя нити трубы не за-
кроютъ копцевъ магнитнаго бруска. При этомъ труба будетъ находиться
въ плоскости магнитнаго меридіана, а уголъ, на который пришлось повер-
нуть приборъ, опредѣлитъ магнитное склоненіе.
Но сдѣлать всѣ эти наблюденія не такъ-то просто и при этомъ при-
ходится исправлять погрѣшности. Сначала приходится въ трубу наблю-
дать звѣзду, находящуюся на весьма большомъ разстояніи, затѣмъ надо
направить трубу на концы магнитной стрѣлки, при чемъ необходимо для
198 '
ПЯТЬДЕСЯТЪ ШЕСТАЯ
наблюденія очень близкаго предмета смѣнить объективъ. Гамбей для этого
двойнаго назначенія объектива сдѣлалъ приспособленіе (рис. 70). На
концѣ трубы находится широкій и съ незначительною выпуклостію объ-
ективъ I, который служитъ для очень отдаленныхъ наблюденій; но въ се-
рединѣ этого объектива I находится второй объективъ (двойной объективъ
на рис. 70 представленъ отдѣльно) значительно меньшій, который нало-
женъ на первый. Соединеніе этихъ двухъ стеколъ, дѣлая лучи сильно пре-
ломляемыми, даетъ возможность видѣть среднею частію на близкихъ раз-
стояніяхъ, а наружнымъ кольцомъ на далекихъ разстояніяхъ. Когда на-
блюдаютъ звѣзду, то среднюю часть закрываютъ, а когда наблюдаютъ
стрѣлку, то закрываютъ кольцеобразную часть I, такъ чтобы свѣтъ про-
ходилъ только черезъ Центральную часть.
Чтобы съ точностію наблюдать концы магнитнаго- бруска, надо сдѣлать
на нихъ очень тонкія замѣтки. Гамбей придалъ магниту мѣдныя оправы
съ кольцомъ К на концѣ, въ которомъ натянуты перекрестныя нити (рис. 72);
на этотъ крестикъ и наводятъ трубу. Если случится, 1) что вертикальная
плоскость, въкоторой двигается оптическая ось трубы,проходитъ въ то же время
черезъ обѣ перекрестныя нити, 2) что линія полюсовъ бруска совпадаетъ
съ линіей соединяющей обѣ точки пересѣченія нитей, то приходится дѣлать
Рис. 73.
Рис. 72.
8'
8
только одно наблюденіе; но оба эти условія обыкновенно не выполняются.
Пусть Х8 (рис. 72) горизонтальное сѣченіе магнитной стрѣлки и въ
то же время линія, соединяющая точки пересѣченія перекрестныхъ нитей
на концѣ стрѣлки, и О горизонтальная
проэкція вертикальной оси инстру-
мента; чтобы наблюдать въ трубу пе-
рекрестную нить 8, находящуюся на
концѣ магнитнаго бруска, вертикаль-
ную плоскость трубы надо направить
по направленію 80, а чтобы видѣть
X, надо вертикальную плоскость
трубы помѣстить въ направленіи КО.
Слѣдовательно, магнитный брусокъ
расположенъ такимъ образомъ, что
точки 8 и X равно- удалены отъ се-
редины прибора, такъ что средняя
уголъ между обоими направленіями
линія №8',
08 и ОХ,
истинное направленіе линіи, соединяющей перекрестныя нйти,
раздѣляющая пополамъ
параллельна направленію Х8 и, слѣдовательно, она составляетъ
ЛЕКЦІЯ,
199
Положимъ, что линія К8 есть линія соединенія перекрестныхъ нитей
магнитной стрѣлки (рис. 73) и что магнитная ось не совпадаетъ съ этой
линіей а будетъ какая-нибудь уі. На приборѣ измѣряютъ направле-
ніе №8, а должно измѣрить направленіе у о. Послѣ опредѣленія направле-
нія №8, оставляя всѣ части прибора въ покоѣ, переворачиваютъ магнит-
ную стрѣлку, такъ чтобы верхняя сторона теперь перешла бы внизъ, а
полюсы остались бы обращенными въ тѣ же стороны. Тогда ось перевер-
нутой магнитной стрѣлки у'і' будетъ параллельна первоначальному на-
правленію этой оси уі, и мы опредѣлимъ теперь направленіе линіи пере-
крестныхъ нитей №8'. Среднее изъ обоихъ направленій и будетъ истин-
ное направленіе магнитной оси, слѣдовательно, и магнитнаго меридіана.
Дѣйствительно, проведя черезъ точку О линію параллельную уЗ, получимъ,
что уголъ а — (3 и а' — и такъ какъ а = а', то и р = |3'.
Итакъ, приходится дѣлать четыре наблюденія: два до переворачиванія
стрѣлки и два послѣ переворачиванія. Послѣ этого, для ббльшей точности,
можно сдѣлать еще четыре наблюденія: снявъ магнитную стрѣлку, пово-
рачиваютъ весь приборъ на 180° и
кладутъ магнитъ полосами въ тѣ же
стороны; среднее изъ обоихъ найден-
ныхъ результатовъ дастъ болѣе точ-
ное склоненіе. Чтобы устранить влія-
ніе движенія воздуха, магнитную
стрѣлку помѣщаютъ въ ящикъ, поло-
вина котораго на рис. 71 снята.
Ящикъ имѣетъ два отверстія, закры-
тыя стекломъ, сквозь которыя и на-
правляютъ трубу на концы стрѣлки.
Если желаютъ собрать большое
число измѣреній склоненія въ различ-
ныхъ точкахъ земнаго шара, то при-
ходится дѣлать наблюденія на море,
гдѣ невозможно употребить описанный
нами деклинаторъ; поэтому на море
употребляется морская буссолъ нли азимутальный компасъ. На рис. 74
представлена морская буссоль въ разрѣзѣ и въ планѣ; магнитная стрѣлка
аЪ вращается на остріѣ, укрѣпленномъ на днѣ мѣдной коробки; дно имѣетъ
свинцовую массу сс, такъ что на немъ находится центръ тяжести буссоли.
Кйробка додвѣшиваетсд на кардановой повязкѣ и держится на первомъ
200
ПЯТЬДЕСЯТЪ ШЕСТАЯ
ко іьцѣ <7 посредствомъ оси ии; кольцо это само можетъ вращаться на
шпенькахъ іі на второмъ кольцѣ, такъ что буссоль при всѣхѣ качкахъ
корабля остается въ горизонтальномъ положеніи. Кромѣ того, наружное
кольцо кардановой повязки находится на оси перпендикулярной къ палубѣ
корабля, и вокругъ этой оси буссоль вращается, такъ что можетъ быть всегда
помѣщена въ какомъ угодно положеніи.
Къ стрѣлкѣ аЬ прикрѣпленъ кружокъ изъ слюды, на который сверху
наклеиваютъ бумажный кружокъ съ начерченной на немъ звѣздой, называе-
мой розою вѣтровъ и раздѣленный на градусы, нулевое дѣленіе нахо-
дится на линіи Кг8 розы. Стрѣлка, при своемъ вращеніи, вращаетъ также
и кружокъ, и если кружокъ укрѣпленъ такъ, что стрѣлка составляетъ съ
линіею №8 уголъ, равный склоненію того мѣста, гдѣ мы находимся, то
расположившись сама въ плоскости магнитнаго меридіана, она помѣститъ
линію №8 въ плоскости географическаго меридіана, и роза вѣтровъ пока-
жетъ истинное направленіе странъ свѣта, каково бы ни было положеніе
корабля и каковы бы ни были его качанія.
Прежде, нежели укрѣпить кружокъ на стрѣлкѣ, надо знать склоненіе;
для измѣренія склоненій буссоль имѣетъ особыя приспособленія; мы сей-
часъ опишемъ эти приспособленія, но сначала предположимъ, что стрѣлка
совпадаетъ съ нулевымъ дѣленіемъ круга.
Коробка имѣетъ два діоптра, одинъ п съ натянутымъ на немъ вер-
тикальнымъ волоскомъ, другой р имѣетъ узкую щель; черезъ эти діоп-
тры можно направить лучъ зрѣнія отп на извѣстную звѣзду. Отмѣчаютъ
часъ и находятъ, какъ и прежде, уголъ, образуемый вертикальною плоско-
стію діоптровъ съ географическимъ меридіаномъ; пусть уголъ этотъ будетъ а.
Противъ глазнаго діоптра находится стекло т, черезъ верхнюю поло-
вину котораго можно видѣть звѣзду, а нижняя половина его подведена
амальгамой, и она отражаетъ въ глазъ наблюдателя то дѣленіе круга, ко-
торое находится противъ щели; пусть это дѣленіе будетъ в. Итакъ, вер-
тикальная плоскость, проходящая черезъ діоптры, составляетъ съ мери-
діаномъ уголъ а, а со стрѣлкой уголъ 0; слѣдовательно, склоненіе будетъ
(3, смотря потому, направлена ли стрѣлка по одну или по другую
сторону щели.
Этотъ способъ измѣренія склоненія очень не точенъ; притомъ онъ
подверженъ погрѣшностямъ, которыя могутъ сдѣлаться очень большими,
потому что на кораблѣ находятся значительныя желѣзныя массы (пушки,
ядра и т. п.), измѣняющія направленіе, стрѣлки. Это дѣйствіе измѣненія
отклоненій очень сложно, потому что желѣзныя части на кораблѣ, подвер-
ЛЕКЦІЯ.
201
женныя продолжительному дѣйствію земли, временно и. неодинаково намаг-
ничиваются, смотря по направленію корабля. Отклоненіе магнитной стрѣлки
на кораблѣ отъ вліянія желѣзныхъ массъ называется девіаціею. Слѣдова-
тельно необходимо прежде всего узнать, какова сила этого измѣненія и,
если возможно, то исправить ее. Барло предложилъ для уничтоженія де-
віаціи особый кругъ, который называется компенсаторомъ. Способъ
Барло состоитъ въ слѣдующемъ: корабль ставятъ на рейдъ близъ бе-
реговъ; одинъ наблюдатель помѣщается съ компасомъ на кораблѣ АВСВ
(рис. 75), а другой также съ компасомъ на землѣ А'В'С'В', и
оба измѣряютъ уголъ, образуемый магнитною стрѣлкою и соединяющею
ихъ линіею ОВ; въ то же время отмѣчаютъ направленіе оси М корабля,
относительно этой линіи. Тѣ же наблюденія повторяютъ, заставляя ко-
рабль постепенно поворачиваться на одномъ мѣстѣ. Такимъ образомъ, срав-
нивая, наблюденія на землѣ и морѣ,
двухъ.,стрѣлокъ, которыя происходятъ
отъ ^желѣзныхъ массъ корабля, при
всѣхъ сообщенныхъ этому кораблю
положеніяхъ.
Затѣмъ переносятъ на берегъ ком-
пасъ, находившійся на кораблѣ, по-
мѣщаютъ его на мѣстѣ А'В'СЧЭ' на
его первоначальной подставкѣ, от-
мѣтивъ точнымъ образомъ направленіе
М', которое имѣла ось корабля от-
носительно той же подставки, и удостовѣряются, что оба компаса имѣютъ
тожественное направленіе. Потомъ на подставкѣ утверждаютъ желѣзный
кругъ М (рис. 76), вставляя стержень этого круга, въ имѣющіеся на подстав-
кѣ отверстія: кругъ этотъ отклоняетъ стрѣлку, и когда стрѣлка установится,
отыскиваютъ въ какое отверстіе и на какую глубину надо вставить стер-
жень круга М, чтобы магнитная стрѣлка, при вращеніи всей подставки,
получала бы отклоненія равныя тѣмъ, которыя она получила на кораблѣ
при его вращеніи; потомъ съ точностію измѣряютъ разстояніе центра пла-
стинки отъ вертикальной и горизонтальной линій, проходящихъ черезъ
центръ стрѣлки. Затѣмъ компасъ снова переносятъ на корабль и кружокъ
утверждаютъ на треножникѣ, поддерживающемъ компасъ, такъ чтобы кру-
жокъ этотъ имѣлъ относительно стрѣлки совершенно такое же положеніе,
какъ и на берегу. Теперь дѣйствіе пластинки присоединится къ дѣйствію
желѣзныхъ массъ корабля, и девіація удваивается. Слѣдовательно, не трудно
узнаютъ различія въ направленіи
Рис. 75. Рис. 76.
202
ПЯТЬДЕСЯТЪ ШЕСТАЯ
во всякое время узнать величину девіаціи, производя два послѣдователь-
ныя наблюденія: одно безъ кружка, а другое съ кружкомъ. Разность
между обоими результатами будетъ удвоенная искомая погрѣшность. Взявъ
половину этой разности, надо отнять ее отъ наблюдаемаго склоненія безъ
кружка, если при кружкѣ она увеличивается, и придать, если съ кружкомъ
она уменьшается. Такъ какъ желѣзныя массы на кораблѣ часто перемѣ-
щаются съ одного мѣста на другое (напр. якори), то при каждомъ воз-
можномъ случаѣ, должно на землѣ произвести повѣрку.
Пуассонъ приложилъ къ компенсатору Барло вычисленія, которыя по-
казали, что одна масса желѣза, прилично помѣщенная, можетъ уничто-
житъ дѣйствія какого угодно числа массъ желѣза, неправильно размѣщен-
ныхъ на кораблѣ, каково, бы ни было положеніе самаго корабля.
Въ постоянныхъ магнитно-электрическихъ обсерваторіяхъ устанавли-
ваются деклинаторы прочно и неподвижно, съ цѣлью измѣрять колебанія
стрѣлки во всякое время. Тамъ наблюденія должны быть произведены со
всевозможною точностію, а потому въ настоящее время деклинаторъ Гам-
бея замѣненъ болѣе точнымъ магнитометромъ Гаусса *).
Магнитометръ Гаусса состоитъ изъ двухъ отдѣльныхъ частей: изъ под-
вѣшенной параллелепипедальной магнитной стрѣлки й теодолита, служа-
щаго для измѣренія колебаній стрѣлки.
Шелковая нить, поддерживающая магнитную стрѣлку, имѣетъ на ниж-
немъ концѣ-своемъ латунное стремя зз (рис. 77), въ которое и помѣ-
Рис. 77. Рис. 78.
Щаютъ стрѣлку. На переднемъ концѣ стрѣлки находится зеркало з, со-
ставляющее съ магнитной осью прямой уголъ; иногда зеркало прикрѣп-
ляется кѣ серединѣ стремени (рис. 78), И тогда стремя должно имѣть
Два крючка, для того, чтобы можно было переворачивать стрѣлку. При
устройствѣ, представленномъ на рис. 77, къ зеркалу придаются особые
*) (Запвв. Іпіеявііав ѵів та^пейсю іѳггівігів іп.тѳпѳигаш аЬвоІиіат геѵосаіа- СгбНіп-
І»еи, 1833. Ро^епбогіГя Аппаіеп. В<1. XXVIII. Подробное описаніе приборовъ можио
райти въ ВѳоЬасЬшпцѳп <3ев ща^пейвеЬер Ѵегеіпв. ВС, I, 1836,
ЛЁКЦІЯ.
Рис. 79.
исправительные винты, которые служатъ для передвиженія зерйаЛа, Какъ
въ горизонтальномъ, такъ и въ вертикальномъ направленій, съ цѣлію уста-
новить его перпендикулярно магнитной осй.
Магнитная стрѣлка подвѣшивается въ шестиугольномъ деревянномъ
или картонномъ ящикѣ К {рис. 79), снабженномъ двумя круглыми отвер-
стіями. Одно отверстіе находится въ крышкѣ ящика
и служитъ для прохода нити, на которой подвѣшена
стрѣлка; другое отверстіе находится противъ зеркала
стрѣлки, величина его нѣсколько больше зеркала. Въ
нѣкоторомъ разстояніи отъ магнитной стрѣлки, въ
направленіи магнитнаго меридіана, й какъ разъ про-
тивъ зеркала, установленъ теодолитъ. Вертикальная
плоскость, проходящая черезъ вертикальную ось тёб-
долита и черезъ нить магнитной стрѣлки, находится
въ плоскости магнитнаго меридіана На рис. 79 вйдйО
сверху расположеніе прибора. Т — теодолитъ, М —
магнитная стрѣлка съ зеркаломъ; Магнитная ось ёя
точно совпадаетъ съ магнитнымъ мёридіаномъ, а зёр1-
кало ея прикрѣплено перпендикулярно ,къ магнитной
оси стрѣлки.
Оптическая ось трубы теодолита нѣсколько выше
оси магнитной стрѣлки, но она находится въ верти-
кальной плоскости магнитнаго меридіана, такъ что
проходитъ черезъ середину зеркала и стрѣлйй.
Къ штативу теодолита прикрѣплена горизонталь-
ная шкала 8Е, около 1 метра длиною и раЗдѣленнай
на миллиметры; шкала эта составляетъ съ магйиТнымъ
меридіаномъ прямой уголъ. Нулевое дѣленіе шкалы
находится противъ конца стрѣлки, и отъ него въ'обѣ
стороны идутъ дѣленія 1,2,3.... Средняя точка шкалы
лежитъ въ одной вертикальной плоскости съ оптической Осью трубы Іёб-
долита. Положеніе средней точки всегда легко опредѣлить, Потому что отъ
середины объектива трубы опускаетсй тонкая нить съ небольшою гирькою.
Шкала помѣщается ниже трубы, такъ чтобы изображенія дѣленій ёй
въ зеркалѣ можно было наблюдать черезъ Трубу, кЪторая снабжена пере-
крестными нитями.
Чтобы повѣрить, составляетъ ли зеркало съ магнитною осью точно прямой
уголъ, замѣчаютъ, какое дѣленіе шкалы совпадаетъ съ перекрестными ни-.
204
ПЯТЬДЕСЯТЪ ШЕСТАЯ
тями трубы, затѣмъ вынимаютъ магнитную стрѣлку и оборачиваютъ верх-
нюю ея сторону внизъ. Пусть зеркало тп (рис. 80) составляетъ съ
магнитною осью Х8 стрѣлки не прямой уголъ, а какой-нибудь а,
то, при переворачиваніи стрѣлки, зеркало приметъ другое положеніе
т'п', слѣдовательно, въ трубѣ отразится другое дѣленіе шкалы. Посред-
ствомъ исправительныхъ винтовъ устанавливаютъ зеркало въ надлежащемъ
положеніи. Положимъ, напримѣръ, что первоначально на вертикальной нити
Рнс 80 трубы находилось дѣленіе шкалы 10, вправо отъ сред-
ней точки, а послѣ переворачиванія стрѣлки дѣле-
® ніе 20 влѣво отъ средней точки, то зеркало должно
исправить на столько, чтобы на волоскѣ трубы лежа-
ло дѣленіе 5 влѣво отъ средней точки: тогда при
обратномъ переворачиваніи стрѣлки на перекрестной
нити трубы будетъ находиться то же самое дѣленіе. По-
ѵ „• томъ магнитъ ставятъ ребромъ, поварачивая его на
90° и 270’ и. точно также устанавливаютъ зеркало,
чтобы оно и въ этомъ направленіи составляло прямой
уголъ съ магнитной осью.
Наконецъ, установивъ совершенно правильно магнитометръ, устанав-
ливаютъ теодолитъ, наблюдая, чтобы при равновѣсіи магнита, изображе-
ніе въ зеркалѣ отъ средняго дѣленія шкалы, отмѣченнаго отвѣсомъ, иду-
щимъ отъ средняго объектива, совпадало бы съ перекрестной нитью трубы.
Когда приборъ установленъ точнымъ образомъ, то приступаютъ къ
наблюденіямъ; если магнитная стрѣлка точно совпадаетъ съ магнитнымъ
меридіаномъ и притомъ находится въ покоѣ, и если оптическая ось трубы
параллельна оси магнита, то для опредѣленія склоненія въ наблюдаемомъ
.мѣстѣ надо опредѣлить направленіе географическаго меридіана.
При опредѣленіи склоненія съ магнитометромъ Гаусса, приходится вво-
дить различныя поправки; подробности относительно зтого предмета же-
лающіе могутъ найти въ сочиненіи Вебера *): «ЦеЪег <1іе Кейисйоп (Іег
Ма^пеіотеіег ЬеоЬасЪйт^еп апі аЪвоІиіе Бесііпайопеп»; здѣсь же мы
укажемъ только на одно обстоятельство, касающееся колебанія стрѣлки.
Наблюдая магнитную стрѣлку прибора Гаусса, замѣчается, что она ни-
когда не находится въ покоѣ, но постоянно колеблется отъ дѣйствія из-
мѣненій въ направленіи земнаго магнетизма. Чтобы, не смотря га эти
•) IV. ІѴеЬсг. Вевиіиге ацв (Іеп ВеоЬаеЫііп(;вп <1ез та^пеіівсЬеі) Ѵвгеіпв. ВсІ. П.
ЛЕКЦІЯ.
205
колебанія, найти положеніе стрѣлки въ'извѣстный моментъ, Гауссъ *) пред-
ложилъ такое средство. Надо опредѣлить время одного колебанія, которое
для одной и той же стрѣлки бываетъ одно и то же, какъ для малыхъ, такъ
и для большихъ размаховъ; наблюдаютъ стрѣлку раньше и позже даннаго
времени на полукачаніе и берутъ полусумму ихъ, которая дастъ положе-
ніе стрѣлки въ данное время. Положимъ, что намъ, для склоненія, надо
опредѣлить положеніе стрѣлки во время Т; мы опредѣлимъ положеніе ея
для время Т — '/2 і и для время Т ‘/2 гдѣ і продолжительность од-
ного колебанія стрѣлки; изъ двухъ этихъ наблюденныхъ положеній берутъ
среднее. Для бблыпей точности дѣлаютъ нѣсколько наблюденій и опре-
дѣляютъ
т - т - % І-, т - % І-, т -Ь /, С, т 4- % і- т + % і.
Обозначимъ наблюденныя числа дѣленія шкалы черезъ а, Ь, с, <1, е а/,
то будетъ:
а 4- Ь ~Г~ положеніе магнитной оси для время Т — 2і
Ь 4 с —2 » я » Т — і
с 4 й м » » т
~2~~
Й4 ' 2~ » э » Т-Н
2 » » Т 4- 2і.
Рис. 81.
Среднее изъ зтихъ пяти стояній дастъ положеніе магнитной оси для время
Т съ очень большою точностію.
Уголъ, составляемый такимъ образомъ опредѣ-
леннымъ направленіемъ магнитной оси во время Т
съ осью трубы, или, правильнѣе, плоскостію магнит-
наго меридіана съ вертикальной плоскостію, въ кото-
рой вращается оптическая ось трубы, получается изъ
измѣреннаго заранѣе разстоянія шкалы СВ (рис. 81)
отъ зеркала магнита АВ и разстоянія наблюдаемаго
Дѣленія шкалы В отъ средней точки шкалы О. Дѣй-
ствительно, называя искомый уголъ магнитной оси съ
осью трубы черезъ а, то уголъ ВА'О' будетъ сумма
угловъ паденія и отраженія, а слѣдовательно онъ
равенъ 2а; если разстояніе О'В назовемъ черезъ а,
а СНА' черезъ Л, то получимъ
*) Сйшзв. Невціиіе аив Деи ВеоЬасЬшп^еп Дея ша^пеСівсЬеп Ѵегеіпэ, ВД. I. 1836.
ПЯТЬДЕСЯТЪ ШЕСТАЯ
206
ід^=аі’
.откуда и найдемъ «. Въ большей части случаевъ уголъ з такъ малъ, что
безъ чувствительной ошибки можно положить, что
2.= 1;
тогда
« = -^=с.а,
гдѣ с взято вмѣсто і-. Чтобы окончательно получить склоненіе, должно
этотъ уголъ придать или отнять отъ угла, составляемаго осью трубы съ
географическимъ меридіаномъ; если уголъ этотъ /?, то искомое абсолютное
склоненіе $ будетъ-.
5 = в ± с. а .
По этому способу опредѣляется съ астрономическою точностію скло-
неніе того мѣста, на которомъ находится магнитная обсерваторія; но такъ
какъ необходимо также точнымъ образомъ опредѣлять склоненія въ различ-
ныхъ мѣстахъ при ученыхъ путешествіяхъ, то для этой цѣли употребляется
приборъ Ламона, который носитъ, названіе переноснаго магнитнаго тео-
долита *).
На массивномъ латунномъ основаніи, которое посредствомъ нагкимныхъ
винтовъ можетъ быть приведено въ совершенно горизонтальное положеніе,
утвержденъ горизонтальный кругъ НК (рис. 82), имѣющій на краю
кольцо съ дѣленіями. Сквозь отверстіе круга НК проходитъ вертикальная
ось, на которой находится также кругъ 8, плотно прикрѣпленный къ оси
и вращающійся вмѣстѣ съ нею. Кругъ 8 имѣетъ два ноніуса, по кото-
рымъ можно съ точностію опредѣлить положеніе его относительно круга
НК. Къ кругу 8 придѣлано горизонтальное удлиненіе, поддерживающее
зрительную трубу, оптическая ось которой пересѣкаетъ вертикальную ось
круга. Труба, кромѣ движенія въ горизонтальной плоскости вмѣстѣ съ
кругомъ. 8, можетъ также вращаться въ вертикальной плоскости посред-
ствомъ винта з.
По оси длинной трубки В, на некрученой шелковинкѣ, виситъ въ
футлярѣ магнитъ пз, имѣющій внизу при С зеркало, противъ котораго и
*) Ьашопі. Боѵев Нерегіогіит. В<1. VII. АиГйЬгІісЬе ВезеЬгеіЬип^ сіез Аррагаіез: Мйі-
Іег, КозтізсЬе РЬувік. ВгаипвеЬѵеік, 1865. Мюллеръ. Учебникъ космической физики,
иереэ, >Яльдиа.;Сцб., .1860.
ЛЕКЦІЙ.
301
устанавливается объективъ трубы. Зеркало С поиѣщено въ латунномъ
ящикѣ.
Если верхній кругъ прибора, вмѣстѣ съ Футляромъ для магнита, по-
вернуть около вертикальной оси, такъ, чтобы ось трубки пз расположи-
лась приблизительно въ направленіи магнитнаго меридіана, то'стрѣлка при
этомъ можетъ удобно колебаться и помѣститься въ магнитномъ меридіанѣ.
Если плоскость зеркала С
установлена перпендику-
лярно къ магнитной оси, то
не трудно опредѣлить на-
правленіе магнитнаго мери-
діана, потому что тогда
онъ совпадаетъ съ осью
трубы, установленной нор-
мально къ зеркалу.
Труба устроена особен-
нымъ образомъ: объективъ
ея даетъ изображеніе при
О,и здѣсь находитсястекло,
съ начерненными на немъ
вертикальными и горизон-
тальными линіями, замѣ-
няющими крестообразныя
нити. Окуляръ отдѣленъ отъ
трубки такъ, что при О
находится срѣзъ, въ кото-
рый попадаетъ внѣшній свѣтъ и падаетъ на помѣщенное внизу малень-
кое зеркало подъ угломъ 45° къ оси трубы. Свѣтъ отъ зеркала отражается
по направленію оси трубы, освѣщая линіи на стеклѣ; освѣщенныя такимъ
образомъ линіи бросаютъ лучи на объективъ, выходятъ изъ него парал-
лельными оси, затѣмъ, отразившись отъ ізеркала С на магнитѣ, лучи эти
идутъ назадъ тѣмъ же путемъ и снова соединяютъ на .раздѣленномъ стеклѣ,
гдѣ даютъ изображеніе дѣленій. Если нормальная линія къ зеркалу совпа-
даетъ съ оптичеокой осью трубы, то изображенія линій совпадутъ съ са-
мыми линіями; если же'нормаль къ зеркалу съ осью трубы составляетъ неболь-
шой уголъ, то изображенія линій будутъ немного въ сторонѣ отъ самыхъ
линій. Смотря черезъ окуляръ на вертикальную линію на,стеклѣ,и ея
изображеніе, можно, поворачиваніемъ трубы, всегда заставить ихъ совпасть.
208
пятьдесятъ ШЕСТАЯ
и тогда оптическая ось трубы будетъ находиться на прямой совпадающей
съ нормальною линіею зеркала.
Послѣ установки такимъ образомъ трубы, снимаютъ весь ящикъ С,
вмѣстѣ съ магнитомъ, и устанавливаютъ трубу по направленію географи-
ческаго меридіана; уголъ; на который для этого придется повернуть трубу,
и составитъ магнитное склоненіе мѣста.
Посредствомъ переноснаго магнитнаго теодолита Ламона, въ Германіи,
было опредѣлено магнитное склоненіе для различныхъ мѣстъ, при чемъ ока-
залось, что склоненіе это тамъ въ настоящее время заключается между
14° и 17° и притомъ западное склоненіе, т. е. сѣверный конецъ стрѣлки
отклоняется на западъ отъ географическаго меридіана.
Измѣреніе магнитнаго наклоненія. — Для измѣренія магнитнаго
наклоненія употребляется магнитная стрѣлка, подвѣшенная на горизон-
тальной оси, проходящей черезъ ея центръ тяжести; припомнимъ, что
при этомъ надо, 1) чтобы ось эта была совершенно перпендикулярна къмагнит-
ному меридіану, такъ чтобы плоскость колебанія стрѣлки находилась въ
этомъ меридіанѣ; 2) измѣрить уголъ, составляемый линіею полюсовъ съ
горизонтомъ.
Для измѣренія наклоненія употребляется приборъ, называемый инкли-
наторомъ. Онъ состоитъ изъ неподвижнаго азимутальнаго круга Н (рис. 83),
укрѣпленнаго на штативѣ съ тремя нажимными винтами, такъ что. кругъ
этотъ можетъ быть установленъ въ горизонтальномъ положеніи, и для этой
цѣли прибору придается уровень I. На подставкѣ, въ центрѣ круга Н,
вращается вертикальная ось съ утвержденнымъ на ней раздѣленнымъ лим-
бомъ V, который можетъ быть установленъ во всѣхъ возможныхъ верти-
кальныхъ плоскостяхъ, и положеніе его измѣряютъ ноніусомъ. Въ центрѣ
лимба V поддерживается на горизонтальной оси магнитная стрѣлка Х8;
ось проходитъ черезъ центръ тяжести стрѣлки, совпадающемъ съ цен-
тромъ ея Фигуры, и помѣщается на стальныхъ подушкахъ.
Предположимъ сперва, что лимбъ V установленъ въ плоскости магнит-
наго меридіана и желаютъ сдѣлать наблюденіе: для этого достаточно по-
смотрѣть, противъ какихъ дѣленій находятся концы стрѣлки; это и будетъ
уголъ, образуемый магнитной стрѣлкой съ горизонтальнымъ діаметромъ,
который на кругѣ обозначенъ дѣленіями О и 180. Обыкновенно между вели-
чинами угловъ, полученныхъ отклоненіями обоихъ концовъ X и 8 стрѣлки,
получается небольшая разница, происходящая отъ несовершенства стрѣлки
и дѣленій: надо взять среднее изъ обѣихъ этихъ измѣреній.
ЛЕКЦІЯ.
209
Можетъ случиться, что линія 0 — 180° не горизонтальна и это уве-
личиваетъ или уменьшаетъ искомое наклоненіе; погрѣшность эту испра-
вляютъ, поворачивая лимбъ V на 180°, вслѣдствіе чего измѣняется сто-
рона наклоненія линіи 0 —180° и сторона погрѣшности; тогда берутъ
среднее изъ наблюденій, полученныхъ до и послѣ переворачиванія круга.
Можетъ случиться, точно также, какъ это было у насъ въ стрѣлкѣ
склоненія, что ось Фигуры, соединяющая оба конца стрѣлки, не совпа-
даетъ съ линіею полюсовъ, тогда должно, послѣ четырехъ наблюденій кон-
цовъ стрѣлки, снять ее и перевернуть такъ, чтобы задняя сторона ея пере-
шла впередъ, и, положивъ снова на мѣсто, сдѣлать опять четыре наблю-
денія, какія были сдѣланы при первоначальномъ положеніи стрѣлки.
Но стрѣлка наклоненія представляетъ болѣе важныя причины ошибки,
нежели стрѣлка склоненія. Дѣйствительно,' необходимо, чтобы ея ось при-
вѣса точно проходила бы черезъ ея центръ тяжести, потому что безъ
этого вѣсъ стрѣлки, приложенной къ центру тяжести, дѣйствуетъ какъ
сила, увеличивающая или уменьшающая наклоненіе. Такъ какъ невозможно
математически точно выйолнить это условіе, то для поочереднаго дѣйствія
этой силы въ ту и другую сторону, стрѣлку перемагничиваютъ; для этого
Рис. 83. , Рис. 84.
послѣ перваго ряда наблюденій ея размагничиваютъ, затѣмъ снова нама-
гничиваютъ, но такъ, чтобы южный полюсъ былъ бы тамъ, гдѣ прежде
былъ сѣверный полюсъ, и обратно, и производятъ съ нею второй рядъ на-
блюденій: такимъ образомъ получаютъ наклоненіе точнѣе. Слѣдовательно,
для точнаго измѣренія наклоненія, необходимо сдѣлать восемь наблюденій.
Остается объяснить, какимъ образомъ можно заставить вертикальный
Физика. III. - 14
210
ПЯТЬДЕСЯТЪ ШЕСТАЯ
лимбъ V совпасть съ магнитнымъ меридіаномъ, или, если возможно, то
какъ избѣжать этой необходимости. Обозначимъ черезъ. ОХ величину и
направленіе одной изъ земныхъ паръ, приложенныхъ къ полюсу В {рис. 84);
это направленіе и принимаетъ стрѣлка наклоненія; вертикальная плоскость
ХОА будетъ магнитный меридіанъ, а уголъ КО А = і бу/етъ угломъ на-
клоненія. Назовемъ величину силы земнаго магнетизма О И черезъ I и
разложимъ ее на двѣ составляющія, дѣйствующія относительно другъ друга
подъ прямымъ угломъ,—ОА и ИА; но
ОА = I . сов г; КА = I . віп і.
1 и уголъ наклоненія ЛОА получится изъ
ктгі л НА I. віп >
ід . КОА = =• = ---------г.
“ ОА г, сов г
Если- стрѣлку наклоненія помѣстить въ наклоненіи плоскости ХОУ, со-
ставляющей съ магнитнымъ меридіаномъ уголъ а, то вертикальная со-
ставляющая останется та же,' а горизонтальная составляющая, будетъ
другая; мьгполучимъ ее, когда разложимъ ОА по направленію ОХ и ОУ;
составляющая ОС, имѣющая направленіе по ОУ, равна I . С08 г . сое а;
называя черезъ і' уголъ І)ОС, получимъ его изъ
I. 8Іп. і Іа і
іа = ----------—г = —-— .
*7 1 . СО8. а . СО8. 1 СО8. «
Съ возрастаніемъ а возрастаетъ также и і' и если а = 90°, тогда
соа а = О и ід і' = со , и наконецъ і' — 90°. При а = О наклоненіе дѣ-
лается наименьшимъ.
Слѣдовательно, если вращать азимутальный кругъ инклинатора, уста-
навливая лимбъ V въ различныхъ вертикальныхъ плоскостяхъ, то стрѣлка
получить наименьшее наклоненіе въ плоскости магнитнаго меридіана и
приметъ вертикальное положеніе въ перпендикулярной плоскости. Этими
двумя условіями можно воспользоваться для опредѣленія магнитнаго мери-
діана. Такъ какъ трудно опредѣлить точно наименьшее наклоненіе, то по
первому условію не легко отыскать магнитный меридіанъ, но его можно
опредѣлить по второму условію, и, повернувъ затѣмъ лимбъ V на 90°,
мы помѣстимъ его въ плоскости магнитнаго меридіана.
При всемъ томъ, нельзя совершенно полагаться на этотъ способъ, по-
тому что мы не можемъ быть увѣрены въ совершенномъ равновѣсіи
стрѣлки. Такъ какъ не всегда діаметръ 0 — 180° лимба V совершенно го-
ризонталенъ, то линія полюсовъ можетъ еще не быть совершенно верти-
кальной, когда концы стрѣлки помѣстятся противъ дѣленія 90° и 270.
Точнѣе употребить слѣдующій .способъ.
ЛЕКЦІЯ.
211
Въ плоскости 2ОУ величина наклоненія магнитной оси г1 полу-
чается изъ
СО8. а
въ плоскости же 2ОХ величина наклоненія і" получится изъ
изъ двухъ этихъ уравненій получимъ:
—-— = —---------1----і.
' Ід'1 і Ід- V 1 ід* і"
Слѣдовательно, надо измѣрить частныя величины г', г" наклоненія въ двухъ
какихъ-нибудь взаимно перпендикулярныхъ плоскостяхъ и по послѣдней
Формулѣ вычислить истинное наклоненіе і. Этотъ только способъ и должно
употреблять.
При розысканіяхъ съ инклинаторомъ можно получить еще бблыпую
точность, какъ указалъ Гаусъ въ своихъ наблюденіяхъ надъ наклоненіемъ
въ Гетингенѣ въ 1842 году *). Желающихъ отсылаемъ къ указанному со-
чиненію Гауса. Кромѣ этого указываемъ еще сочиненія, въ которыхъ
можно найти описаніе опредѣленія магнитнаго наклоненія по способу
Ллойда, не прямымъ путемъ,’ но основаннымъ на возбужденіи магнетизма
въ мягкомъ желѣзѣ земнымъ магнетизмомъ **). Наконецъ, Ламонъ также
воспользовался магнетизмомъ, возбужденнымъ въ мягкомъ желѣзѣ темнымъ
магнетизмомъ, и къ своему переносному магнитному теодолиту присоединилъ
снарядъ для опредѣленія магнитнаго наклоненія не прямымъ путемъ ***).
Измѣреніе магнитнаго напряженія. — Показавъ способы нахож-
денія въ различныхъ мѣстахъ земнаго шара величины наклоненія и скло-
ненія, опредѣляющія земную пару, мы теперь должны указать на способъ
измѣренія измѣненій въ магнитномъ напряженіи.
Положимъ, что мы имѣемъ хорошо уравновѣшенную стрѣлку наклоне-
нія, которая можетъ двигаться въ плоскости магнитнаго меридіана; на оба
полюса ея будутъ дѣйствовать двѣ силы земной пары, и если стрѣлку вы-
вести изъ положенія равновѣсія, она возвратится въ это положеніе послѣ
*) баизз. ВеоЬасЬГип^еп сіег Іпсііпаііоп ги СЦЩІпреп іш Вошшег 1842. ВевпІЫе апз
Деп ВеоЬасІпнп^еп <1ез гаа^пеіівсііеи Ѵегеіпз. В(1. VI.
**) Ыоусі. Ассопб о! іЬе та§пеііса1 ОЬвегтаІогу оГ БііЫт еіс. Ву ЕЬе Кеѵ. Нишріігеу
ІІІоусІ. ОиЬШі, 1842. Мііііег. ЬеЬгЬисЬ сіег РЬувік. ВгаипвсЬчѵеі^, 1863. Всі. II, з. 43. А.
оег. Ьеін-Ьисѣ <4ег Ехрегішспіаірііузік. Ьеіряі^. 1865. ВЙ. II. в. 602 — 604.
***) Ьашопі. Боѵе’в Нереггогіит. В4. VII. Мііііег. Козшізсііе Рдузік. ВгаііпзсЬ^ѵеір:, 1854.
14*
212 ПЯТЬДЕСЯТЪ ШЕСТАЯ
опредѣленнаго числа колебаній, которыя будутъ совершаться но закону
колебанія маятника. Слѣдовательно, сила, дѣйствующая на каждый полюсъ
и пропорпіональная напряженію земнаго магнетизма, пропорціональна так-
же квадрату чиселъ X колебаній, происходящихъ въ данное время. Заста-
вивъ колебаться стрѣлку въ какомъ-нибудь мѣстѣ земнаго шара, опредѣ-
ляютъ Ы и затѣмъ переносятъ ее на другое мѣсто, гдѣ повторяютъ тотъ
же опытъ, тогда находятъ число К' колебаній въ то же время, и такъ какъ
кромѣ мѣста ничего болѣе не измѣнилось, то квадраты этихъ чиселъ ко-
лебаній К, К' будутъ пропорціональны напряженіямъ I, Г земнаго ма-
гнетизма въ обоихъ мѣстахъ. Слѣдовательно '
I ___ К- ѵ/
г ,
Такимъ способомъ, однако, трудно опредѣлять напряженіе земнаго ма-
гнетизма, во-первыхъ потому, что стрѣлка наклоненія имѣетъ довольно
значительное треніе, которое быстро уменьшаетъ и уничтожаетъ колеба-
нія; во-вторыхъ потому, что если стрѣлка не въ совершенномъ равновѣсіи,
то дѣйствіе тяжести имѣетъ вліяніе на продолжительность колебанія. По
этимъ причинамъ, для опредѣленія напряженія земнаго магнетизма пред-
почитается горизонтальная стрѣлка и такъ какъ въ этомъ случаѣ только
горизонтальная составляющая приводитъ стрѣлку въ движеніе, то въ предъ-
идущей Формулѣ величины I и I' должны быть замѣнены I сои і и
I' СО8 г', гдѣ і' и і' величины наклоненія въ двухъ мѣстахъ наблюденія;
тогда получимъ:
1 СО8 4 №
Г соз;1 №2
Способъ этотъ только тогда можетъ считаться точнымъ, когда стрѣлки
Имѣютъ одинаковую степень магнетизма при наблюденіяхъ на различныхъ
мѣстахъ, но даже, производя наблюденія съ одной и той же стрѣлкой,
нельзя быть увѣреннымъ, чтобы ея магнитная сила не измѣнилась. Но
если послѣ наблюденіи на различныхъ мѣстахъ земнаго шара возвратиться
съ тою фе стрѣлкой въ то мѣсто, откуда начались наблюденія и при по-
втореніи то,го же опыта «сдается, что' стрѣлка даетъ то же самое число
колебаній, какое она давала въ первый разъ, то это покажетъ, что стрѣлка
во все время путешествія не была испорчена и давала вѣрные результаты.
Есть еще причина ошибки въ числѣ колебаній стрѣлки въ различныхъ мѣ-
стахъ земли, происходящая отъ температуры; мы ниже увидимъ, что ма-
гнетизмъ стрѣлки уменьшается, если стрѣлку нагрѣвать, но мы покажемъ
также формулу для введенія поправки отъ температуры. _
ЛЕКЦІЯ.
213
Гаусъ *) замыікгь этотъ способъ другимъ, болѣе сложнымъ, который,
однако, мы здѣсь разбирать не будемъ.
Гипотеза земнаго магнита. — Съ описанными нами инструментами
и способами многіе наблюдатели измѣряли магнитныя постоянныя на мно-
гихъ_мѣстахъ земнардг шара, и сдѣланныя ими наблюденія хотя еще не-
достаточно многочисленны для того, чтобы мы могли вполнѣ узнать ма-
гнитное состояніе каждаго мѣста, но уже достаточны для того, чтобы
можно было имѣть общее понятіе о томъ, ка- рис. 8а.
кимъ образомъ дѣйствуетъ земной шаръ. Всѣ
сдѣланныя наблюденія были собраны вмѣстѣ, и /м
мы посмотримъ теперь, къ чему они привели; ___
но для полной оцѣнки этихъ заключеній мы на-' У
чнемъ съ теоретическаго разбора, каково должно У У \
быть магнитное состояніе на поверхности земли, у а о» 1 х
если бы внутри ея находился магнитъ, распо- \ • /
ложенный по направленію одного изъ ея діамет- ---''
ровъ, такъ что полюсы его мало удалены отъ
центра земли. Изучивъ это гипотетическое со-
стояніе, мы посмотримъ, таково ли оно на землѣ въ дѣйствительности, или
встрѣчаются отступленія.
Пусть А и В ( рис. 85) противоположные полюсы магнита. Обозна-
чимъ черезъ а разстояніе каждаго изъ этихъ полюсовъ отъ центра земли,
отнесемъ ихъ кч> двумъ осямъ координатъ х и у и изслѣдуемъ дѣйствіе
полюсовъ на южный магнитный элементъ, находящійся въ какой-нибудь
точкѣ С на поверхности земли. Это дѣйствіе будетъ, какъ мы это ниже
докажемъ, обратно пропорціонально, квадрату разстоянія: оно можетъ быть
выражено двумя силами: одной притягательной , другой отталкива-
тельной -^7, и'обѣ онѣ приводятся къ другимъ двумъ силамъ, изъ кото-
рыхъ первая X дѣйствуетъ по нормали СХ, а вторая Т, направлена по
касательной СТ. Мы имѣемъ:
К =. соя ОСВ — . соя ОСА.
Т^^уяіп ОСВяіп ОСА.
Но также
соя ОСВ = Соя (1? — О) = Л + і . »• =
*) Ѳаивв. Вевпкаіе апв йеп ВеоЬасЬиіп§ѳп йѳв та^пе^всЬеп Ѵегеіпв, В4. Пг
214
ПЯТЬДЕСЯТЪ ШЕСТАЯ
• ^^1-, • ,» _ V с х — а у _ ау
віп ОСВ = мп (В — О) — в-._^-у
Точно также найдемъ, что
8Іп0СА=д-^;.
замѣнивъ этими выраженіями ихъ величины въ М и Т, имѣемъ:
1 г2 — ах 1 г2 4- ах
. ~ ВС® ’ВСТг д-с2 АС. г '
____1_ г° (АС5 - ВС2.) - «* (аС3 4- вс3)
~ г АС2 • ВС2
гр___ 1 ау_ . 1 ау_ __ ау ВС3 АС^
1 — ВС2 ' ВС.г "Г АС1 АС.г — г АС3 ' ВС3
Теперь АС и ВО надо замѣнить ихъ общими величинами, но мы пред-
положимъ, что а достаточно мало, такъ что квадратомъ а можно прене-
бречь; такъ какъ
АС2 = у~ + (ж 4* ®2) = ’’2 + 2а» 4~ а2
ВС2 = у* 4- (ж — а2) — тг — 2ах 4- а2
извлекая корень съ приближеніемъ
АС--Г 4- -
1 г
ВС = г — - :
Г
возвышая въ кубъ
АС3 = г3 4- Заг»
ВС3 = г3 — Загх.
Подставляя эти величины въ Хт и Т получимъ
Х1 4 а х
т = ^ Л
замѣтимъ, что ~ и есть синусъ и косинусъ угла СО?/, который мы
обозначимъ черезъ ?, и тогда
8іп« ,
Г V-
Т=^. Сон «.
г»
Изъ двукъ этихъ величинъ сначала опредѣляютъ наклоненіе въ точкѣ С,
потому что К и Т вертикальная и горизонтальная составляющія этого на-
клоненія и имѣемъ
1ЕКЦІЯ.
21В
фі=| = 2^«...........(1).
« называется магнитною широтою, ѵ
Если, наконецъ, мы желаемъ получить напряженіе силы, дѣйствующей
въ С, то надо взять сумму квадратовъ составляющихъ, которая будетъ
Г8 = (4 . ВІП « 4" с°82 “) — ~Т (1 + 3 ВІП2 а).
и если за единицу напряженія возьмемъ напряженіе когда а _ о, то
Р = V 1 -|- 3 віп2«.......(2).
Посмотримъ теперь, какими бы свойствами обладала земля, если бы
она была составлена такъ, какъ мы предположили.
I. Перпендикулярно къ АВ {рис. 86), можно провести большой
кругъ, для котораго а будетъ нуль: это будетъ рвс 86.
магнитный экваторъ и во всѣхъ его точкахъ ма-
гнитная стрѣлка будетъ, во-первыхъ, горизонталь- ,---
на, во-вторыхъ, параллельна АВ и перпендикулярна /......Л / \
направленію проведенной кривой; въ-третьихъ, маг- іг X. і
нитное напряженіе будетъ равно единицѣ и на всемъ \ . у
протяженіи этого экватора оно будетъ меньше, не- ,/
жели на всякой другой точкѣ поверхности земли. 4 5
П. Продолженная ось магнита АВ пересѣчетъ земной шаръ въ двухъ
точкахъ А' и В', которыя будутъ полюсами магнитнаго экватора. Въ
тихъ точкахъ а будетъ равно 90°, магнитныя дѣйствія, производимыя
А и В, будутъ обѣ вертикальныя и, слѣдовательно: 1) наклоненіе будетъ
равно 909; 2) стрѣлка склоненія не направляется никакою силою и будетъ
въ равновѣсіи во всѣхъ положеніяхъ; 3) наконецъ, напряженіе, вычислен-
ное Формулой (2), будетъ наибольшее и равно \/Т или 2.
III Черезъ магнитную ось АВ можно провести рядъ большихъ, кру-
говъ, каковы В'СА'; это будутъ магнитные меридіаны; ихъ направле-
нія означатъ на поверхности земли направленіе горизонтальной стрѣлки и
склоненіе, будетъ въ каждой точкѣ равно углу, составляемому меридіа-
нами географическимъ и магнитнымъ, пересѣкающимся въ этой точкѣ.
IV. Чтобы обозначить магнитныя лпироты, надо провести магнитные
параллельные круги, точно также какъ проводятъ географическіе парал-
лельные круги, проводя рядъ плоскостей, перпендикулярныхъ къ АВ, и а
останется постояннымъ на всемъ протяженіи каждаго изъ нихъ; они бу-
дутъ удовлетворять слѣдующимъ тремъ условіямъ: 1) они будутъ перпен-
дикулярны магнитнымъ меридіанамъ въ каждой точкѣ; 2) наклоненіе бу-
216
ПЯТЬДЕСЯТЪ ШЕСТАЯ
детъ постоянное на всемъ ихъ протяженіи, ,т. е. они будутъ кривыми рав-
ныхъ наклоненій или изоклиническими линіями; 3) напряженіе будетъ
одинаковымъ во всѣхъ точкахъ каждой изъ нихъ и, слѣдовательно, они бу-
дутъ кривыми равныхъ напряженіи или изодинамическими линіями.
V. Наконецъ, изъ всѣхъ магнитныхъ меридіановъ два будутъ такіе, въ
которыхъ въ одно время будетъ заключаться магнитная ось АВ и геогра-
фическая ось Ы8, и склоненіе будетъ нуль на всемъ ихъ пространствѣ;
и такъ будутъ двѣ линій безъ склоненій, идущія отъ сѣвернаго полюса
къ южному и обѣ расположенныя въ одной плоскости, проходящей черезъ
АВ и К8. ,
Посмотримъ теперь, выполняются ли эти различныя условія на земномъ
шарѣ,: для этого мы должны обратиться къ наблюденіямъ путешественни-
ковъ. Этотъ трудъ былъ составленъ Дюпереемъ, и мы познакомимся съ
результатами его.
Магнитный экваторть —Въ дѣйствительности оказывается такая
кривая, на которой во всѣхъ точкахъ наклоненіе нуль. Не будучи совер-
шенно правильной, она все-таки очень ясно очерчивается большимъ кру-
гомъ, пересѣкающимъ земной экваторъ въ двухъ точкахъ, называемыхъ
узлами; одна изъ нихъ 'находится близъ острова Санъ-Томе, на 30° 20'
восточной долготы; другая, не столь точно опредѣленная, находится ме-
•жду 166° 25' западной долготы и 175° 44' восточной долготы. Если сы-
скать среднюю плоскость этой кривой, то окажется, что она составляетъ
съ экватор >мъ уголъ 10° 49/ и что ось ея пересѣкаетъ поверхность земли
въ двухъ точкахъ, находящихся въ полярныхъ странахъ; точки эти нахо
дятся въ слѣдующихъ мѣстахъ земли:
Одна. . . 79° 11' X и 78° 21' О;.
Другая . . 79° 11' 8 и 101° 41' Е.
Но опредѣленный такимъ образомъ магнитный экваторъ, выполняющій
первое условіе, не удовлетворяетъ второму условію, т. е. магнитная
стрѣлка дѣйствительно горизонтальна въ каждой изъ его точекъ, но она
не перпендикулярна къ его плоскости и не параллельна постоянному на-
правленію АВ. При всемъ томъ она не значительно уклоняется отъ этого
условія, такъ какъ Дюперей *), означивъ ее въ 1825 году, нашелъ, что
она почти совпадаетъ съ кругомъ, полюсы котораго расположены:
Одинъ . . . 79° 6' X и 70" 31' 0,
Другой . . . 79° 6' 8 и 108° 18' Е.
*) Ояррегеу. Ашіаіев Де сЬеіпіе еі де рЬузідие. 2-е вегіе. Т. XXX, р. 337 еі с ХЬѴ,
р. 371.
ЛЕКЦІЯ.
317
Изѣ этого видно, что въ дѣйствительности магнитный экваторъ нашего
гипотетическаго случая не совершенно осуществленъ, но что сго можно
замѣнить двумя линіями, изъ которыхъ одна имѣетъ постоянное наклоне-
ніе нуль, а другая нормальна магнитнымъ меридіанамъ и раздѣляетъ ихъ
на равныя части; но обѣ эти линіи расположены очень близко другъ къ
ДРУГУ-
Послѣ того, какъ собраны нѣкоторыя наблюденія относительно магнит-
ныхъ напряженій, болѣе невозможно предполагать, что магнитный эква-
торъ имѣетъ напряженіе наименьшее и одинаковое во- всѣхъ своихъ точ-
кахъ. Слѣдовательно, можно начертить третью кривую, вѣроятно мало'уда-
ляющуюся отъ первыхъ двухъ, которая представитъ экваторъ наименьшаго
напряженія; но для опредѣленія ёя положенія имѣется еще очень мало
наблюденій.
Магнитные меридіаны. — Отличительное свойство магнитныхъ ме-
ридіановъ состоитъ въ томъ, что етрѣлка склоненія, двигающаяся но нимъ,
всегда будетъ находиться въ ихъ плоскости отъ сѣвера къ югу; слѣдова-
тельно по этому свойству можно ихъ начертить на картѣ. Это и было
сдѣлано Дюиереемъ; но, начертивъ ихъ, онъ увидѣлъ, что они вовсе не
составляютъ большіе круги земнаго шара, ни даже плоскія кривыя, но,
впрочемъ, они и не очень неправильны. По мѣрѣ удаленія отъ экватора,
они стараются сблизиться и наконецъ встрѣчаются въ двухъ крайнихъ
точкахъ. Въ этихъ точкахъ нѣтъ склоненія, т. е. стрѣлка принимаетъ без-
различное положеніе, а наклоненіе имѣетъ 90°; эти точки называются
магнитными полюсами земли. Ихъ географическое положеніе слѣдующее:
Одинъ полюсъ . . 70° 5' X и 90° 12' О,
Другой » . . 75° 25'8 и 100° 10'Е.
Сравнивая эти точки съ тѣми, въ которыхъ оси двухъ магнитныхъ
экваторовъ пересѣкаютъ земную поверхность, замѣчаемъ, что положеніе
полюсовъ мало различается отъ положенія точекъ пересѣченія этихъ осей,
и можно объяснить эту разницу, предположивъ, что ось магнита не про;
ходитъ черезъ центръ магнитнаго экватора, но что она расположена на
линіи, перпендикулярной къ его плоскости и мало удаленной отъ этого
центра.
Магнитныя параллели. —Дюперей точно также начертилъ магнит-
ныя параллели, наблюдая то условіе, чтобы онѣ въ каждой точкѣ были
перпендикулярны къ меридіанамъ. Въ нашей гипотезѣ эти линіи должны
соединять въ себѣ еще другія свойства. Во-первыхъ, онѣ должны имѣть
ту же магнитную широту, а слѣдовательно одно и- то же наклоненіе; но
218
ПЯТЬДЕСЯТЪ ШЕСТАЯ
это условіе не выполняется. Во-вторыхъ, онѣ должны имѣть одинаковое
магнитное напряженіе, что также не выполняется. Поэтому пришлось на-
чертить, одновременно съ этими параллелями, линіи равнаго наклоненія
или изоклиническія линіи, илиніи одинаковаго напряженія или изодинами-
ческія линіи.
Построеніе изоклиническихъ линій довольно сложно, а потому на нихъ
обращено было мало вниманія/
Но съ большею тщательностью занялись начертаніемъ изодинамическихъ
кривыхъ. Ганстенъ началъ эту работу, а Дюперёй *) продолжалъ ее. На-
пряженіе значительно увеличивается отъ магнитнаго экватора къ полюсамъ,
гдѣ оно наибольшее.
Мы теоретически нашли Формулу
ід і = 2 . ід а,
такъ что если бы она подтвердилась, то можно было бы вычислить ве-
личину наклоненія на каждой магнитной параллели, или же по измѣреніи
наклоненія і, вычислить широту а или разстояніе отъ магнитнаго экватора.
То, что мы сказали, показываетъ, что это выраженіе не строго вѣрно.
Однакоже, какъ это доказалъ Морле**), оно вѣрно на небольшихъ разстоя-
ніяхъ отъ магнитнаго экватора, не превышающихъ 25 или 30° широты и
до этихъ предѣловъ она можетъ быть употреблена съ точностью.
Линіи безъ склоненій. — Въ гипотезѣ центральнаго магнита, пло-
скость, заключающая магнитную и географическую ось, должна образовать
на поверхности земли большой кругъ, на которомъ наклоненіе нуль. На-
блюденія дѣйствительно показываютъ, что существуютъ двѣ линіи безъ
склоненій, которыя встрѣчаются на двухъ магнитныхъ полюсахъ; но, со-
вершенно не находясь въ одной плоскости, онѣ оказываются очень непра-
вильными. Одна въ настоящей время проходитъ черезъ Сѣверную Аме-
рику. Идя отъ Гудзонова залива, она около Нью-Іорка пересѣкаетъ во-
сточный край континента и затѣмъ идетъ черезъ Атлантическій океанъ
до мыса Сентъ-Рошъ, проходя который она снова идетъ по океану и
имѣетъ направленіе отъ сѣвера къ югу, къ южному магнитному полюсу.
Другая линія не такъ правильна и меньше изслѣдована; она идетъ восточ-
нѣе Шпицбергена, въ Бѣлое море, затѣмъ теряется въ Азіятской Россіи,
гдѣ ее еще не изслѣдовали, но, вѣроятно, она значительно уклоняется на
востокъ, потому что продолженіе ея нашли на восточной части Азіи, въ
*) Впррегеу. Аппаіев <іе сЬетіе еЬ <іе рЬуаіЦие. 2 вегіе. Т. XXX и ХЬѴ.
**) Могіеі. Мётоігев Дев ваѵапів ёігап^егв. Т. -Ш.
ЛЕКЦІЯ.
219
Охотскомъ морѣ. Далѣе она идетъ вдоль Японіи, проходитъ Индію отъ
востока къ западу, идетъ близъ Бомбея, во второй разъ идетъ къ востоку
вдоль Явы и пересѣкаетъ Новую Голландію съ сѣвера на югъ.
Мы вообще находимъ на земномъ шарѣ всѣ тѣ обстоятельства, къ ко-
торымъ насъ привела теорія; но только онѣ 'значительно измѣнены. Такъ
существуетъ въ дѣйствительности экваторъ и два полюса: магнитные ме-
ридіаны и параллели и напряженіе увеличивается отъ экватора къ полю-
самъ; но 1) на экваторѣ стрѣлка ни параллельна магнитной оси, ни перпен-
дикулярна линіи безъ склоненія и напряженіе не постоянное; 2) мери-
діаны не плоскіе; 3) наклоненія во всѣхъ точкахъ одной и той же парал-
лели не одинаковы, и магнитное напряженіе не постоянное, и, наконецъ
4) два математическіе закона:
іапд і = 2 . іапд а ... (1) • -
I = \/ 1+3 віп2 о . . . (2)
подтверждаются неточнымъ образомъ.
Если бы были только зти различія между дѣйствительными наблюде-:
ніями и тѣми обстоятельствами, которыя должны быть по теоріи, то это
еще не составляло бы препятствія, потому что мѣстныя особенности, какъ
напр. присутствіе скалъ, имѣющихъ въ своемъ составѣ болѣе или менѣе
желѣза, могли бы объяснить зти измѣненія; но существуетъ обстоятель,
ство, которое 'нельзя согласить съ идеей земнаго магнита: магнетизмъ
земли непостояненъ; онъ не остается однимъ и тѣмъ же, но на каждомъ
мѣстѣ земнаго шара склоненіе, наклоненіе и напряженіе измѣняются каж-
дый часъ, каждый мѣсяцъ, каждый годъ, такъ что магнитное состояніе,
описанное нами выше, которое было точно въ 1825'году, не было всегда
таковымъ на землѣ. Общій законъ этихъ измѣненій неизвѣстенъ, но из-
вѣстны нѣкоторыя подробности, которыя мы здѣсь изложимъ.
Измѣненія въ склоненіи. — Когда въ Парижѣ начали наблюдать
стрѣлку склоненія, ея сѣверный конецъ указывалъ на востокъ отъ геогра-
фическаго меридіана; слѣдовательно, склоненіе было восточное. Мало-по-
малу оно уменьшалось; оно было нуль въ 1663 году, затѣмъ оно измѣ-
нило направленіе и стрѣлка начала болѣе и болѣе отклоняться къ западу,
до 1814 года. Въ настоящее время западное движеніе ея прекратилось и
стрѣлка начала снова двигаться къ меридіану, чтобы перейти въ восточ-
ное. Помѣщаемъ здѣсь таблицу наблюденія надъ магнитнымъ склоненіемъ
въ Парижѣ.
220
ПЯТЬДЕСЯТЪ ШЕСТАЯ
Годъ. Склоненіе. Годъ Склоненіе.
1580 11° 30' восточн. 1820 22° 11' запади
1618 8 00 » 1823 22 23 »
1663 0 00 » 1824 22 23 >•>
1678 1 30 запади.' 1825 22 22
1700 8 10 о 1827 22 20 п
1767 19 16 » 1828 22 60 »
1780 19 55 » 1829 , 22 12
1785 22 00 » 1832 22 3 »
1805 22 5 » 1835 22- 4 »
1813 22 28 » 1849 го 34 »
1814 22 34 »' 1850 20 31 »
1816 22 25 » 1851 20 25 ч
1817 • 22 19 » 1858 19 41
1818. 22 22 » 1861 19 26
1819 22 29 »
Подобныя измѣненія наблюдались во всѣхъ государствахъ Европы и,
слѣдовательно, линія безъ склоненій, проходящая въ настоящее время че-
резъ Америку, проходила въ 1663 году черезъ Парижъ. Вѣроятно дру-
гая линія, проходящая теперь черезъ Азію, Индію и Австралію, впослѣд-
ствіи времени перемѣстится. Не трудно видѣть, что эти измѣненія, за-
ставляя стрѣлку перемѣщаться'въ каждомъ мѣстѣ, также измѣняютъ на-
правленіе всѣхъ магнитныхъ меридіановъ, и что карта, начерченная Дю-
переемъ въ 1825 году, представляетъ магнитное состояніе земли'только
для годовъ, близкихъ къ 1825. Такія измѣненія въ склоненіи стрѣлки на-
зываютъ вѣковыми колебаніями.
Не только ежегодно, но и ежечасно наблюдается измѣненіе въ склоне-
ніи. Каждое утро въ Парижѣ сѣверный полюсъ подвигается къ западу и
это движеніе продолжается до 2-хъ часовъ; затѣмъ стрѣлка отклоняется об-
ратно, возвращается на востокъ къ десяти часамъ и остается неподвиж-
ною въ продолженіе ночи. Размахи этихъ измѣненій лѣтомъ бываютъ отъ
13 до 15 минутъ, а зимою только отъ 8 до 10 м. Эти измѣненія назы-
ваются суточными колебаніями.
Кромѣ зтого, среднее положеніе различныхъ мѣсяцевъ не одинаково,
склоненіе уменьшается и стрѣлка идетъ къ востоку съ весны до лѣтняго
солнцестоянія, отъ этого времени до новой весны она возвращается къ
западу *); эти измѣненія, называемыя годовыми, не такъ правильны, какъ
Ч Атшіез сіе сЬетіе еі сіе рЬуеідие. 2-е аегіе. Т. XVI, р. 54,
ЛЕКЦІЯ.
221
суточныя. По мнѣнію Вольфя, среднія измѣненія каждаго года зависятъ
болѣе всего отъ количества пятенъ на солнцѣ.
Кромѣ всѣхъ этихъ послѣдовательныхъ измѣненій, называемыхъ пра-
вильными, замѣчаются еще неправильныя измѣненія въ склоненіи, слу-
чающіяся внезапно. Одна изъ причинъ, производящихъ неправильное из-
мѣненіе, относится къ появленію сѣвернаго сіянія, во время котораго
стрѣлка всегда сильно колеблется. Араго, по наблюденіямъ стрѣлки, часто
предсказывалъ сѣверное сіяніе, которое даже невидно было надъ париж-
скимъ горизонтомъ.
Измѣненія въ наклоненіи. — Наблюдая , измѣненія стрѣлки скло-
ненія, въ то же время изучали измѣненія въ наклоненіи. Результаты наблю-
деній, произведенныхъ въ Парижѣ, помѣщены въ слѣдующей таблицѣ:
Годъ. Наклоненіе.
1671 — — 75° 0'
1775 — — 72 15
1798 — — 69 51
1806 — — 69 12
1811 — 68 50
1820 — — 68 20
1832 — — 67 40
1840 — — 67 12
1851 — — 66 37
1858 — — 66 16
1861 — — 66 7
Слѣдовательно, въ Парижѣ наклоненіе постоянно уменьшается; то‘же
самое наблюдается въ Лондонѣ, гдѣ замѣчено, что съ 1720 года наклоне-
ніе постоянно уменьшается; поэтому мы можемъ заключить, что магнит-
ный экваторъ не можетъ быть постояннымъ.
Въ наклоненіи точно также существуютъ годовыя и суточныя измѣне-
нія, но вообще наблюденій по этому предмету сдѣлано очень мало. Что
же касается до вѣковыхъ колебаній, то и о нихъ мы еще ничего не мо-
жемъ сказать но недостатку данныхъ.
Измѣненія въ напряженіи.—Чтобы убѣдиться въ томъ, суще-
ствуютъ ли вѣковыя измѣненія въ напряженіи земнаго магнетизма, должно
заставлять колебаться въ различныя эпохи магнитную стрѣлку, имѣющую
постоянно одну и ту же магнитную силу: но очень трудно сохранить въ
стрѣлкѣ одну и ту же- силу въ продолженіе большаго числа лѣтъ.
222
ПЯТЬДЕСЯТЪ ШЕСТАЯ ЛЕКЦІЯ.
Пуассонъ указалъ способъ опредѣленія абсолютнаго напряженія магне-
тизма земли, независимо отъ силы употребляемыхъ стрѣлокъ; для этого
должно только имѣть двѣ тожественныя ртрѣлки, имѣющія одинаковое
строеніе и одинаковое магнитное состояніе. Стрѣлки эти заставляютъ сперва
колебаться только подъ вліяніемъ магнетизма земли, затѣмъ подъ вліяніемъ
магнетизма вемли и другой стрѣлки, расположенной параллельно стрѣлки
наклоненія, и измѣряютъ продолжительность колебанія въ обоихъ случаяхъ.
Кромѣ этого надо знать разстоянія центровъ тяжести двухъ стрѣлокъ и ихъ
моменты инерціи. Магнитная сила земли тогда получится изъ Формулы
р _ № ,
* к’ ’
гдѣ к, к' к", величины, зависящія отъ продолжительности колебаній.
Гаусъ *), употребивъ подобный же способъ, нашелъ, что магнитное
напряженіе земли въ Геттингенѣ и въ нѣкоторыхъ другихъ мѣстахъ въ
продолженіе нѣсколькихъ лѣтъ не измѣнялось; но промежутокъ времени,
въ которомъ производились наблюденія, еще слишкомъ малъ для того,
чтобы мы могли вывести какія-нибудь точныя заключенія; только время
можетъ разрѣшить этотъ вопросъ.
Но если еще неизвѣстны законы всѣхъ зтихъ колебаніи, то, по край-
ней мѣрѣ, съ точностію извѣстно, что въ землѣ происходятъ магнитныя
перемѣщенія, а этихъ перемѣнъ уже достаточно, чтобы убѣдить насъ въ
томъ, что всѣ изложенныя нами магнитныя явленія не могутъ быть отне-
сены къ существованію центральнаго магнита. Но обстоятельства, кото-
рыя мы впослѣдствіи изложимъ, даютъ землѣ свойства аналогичныя тѣмъ,
которыя бы она имѣла, если бы дѣйствительно существовалъ магнитъ, и
какъ обстоятельства эти со временемъ измѣняются, то мѣсто и напряже-
ніе этого воображаемаго магнита также кажутся измѣняемыми.
*) (яаивв. ІпЛепвНав ѵів та^пеіісге іеггевігів іп шепѳигаш аЬвоІпЬіт геѵосяіа. СбШп^еп,
1833. Ро^еініогІГз Аппаіеп. Вй. XXVIII.
ПЯТЬДЕСЯТЪ СЕДЬМАЯ ЛЕКЦІЯ.
Объ измѣреніи магнитныхъ силъ.
Законъ магнитныхъ притяженій и отталкиваній, опредѣленный по спо-
собу колебаній. — Способъ крученія. — Распредѣленіе магнетизма въ
прямолинейныхъ и въ непрямолинейныхъ магнитахъ.
Подобно тому, какъ мы измѣряли электрическія дѣйствія, мы должны
будемъ изучать законы магнитныхъ притяженій и отталкиваній. Здѣсь упо-
требляются тѣ же способы, съ нѣкоторыми измѣненіями, которыхъ тре-
буютъ условія опыта.
Способъ колебаній. — Возьмемъ магнитную стрѣлку АВ (рис. 87),
ПО ВОЗМОЖНОСТИ болѣе короткую, И ПОДВѢСИМЪ р 87
ее за центръ ея тяжести на некрученой шелко-
винкѣ.
Стрѣлка эта, будучи подвержена дѣйствію
/х' г
‘------
..ртмиип ию двпѵіпіи дну А о раопшло .шотду х-------------ц-
собою силъ Е и Р, приложенныхъ къ ея по- ________
люсамъ А и В, на разстояніи I отъ ея сере-
дины, и тогда произведеніе Г/ будетъ момен-
томъ, который и называется магнитнымъ моментомъ стрѣлки. Если
стрѣлку- вывести изъ ея положенія равновѣсія, то она будетъ колебаться
подобно маятнику.
Для того, чтобы найти законъ этого колебанія, разсмотримъ половину
стрѣлки ОА и представимъ себѣ, что сила Г, дѣйствующая на полюсъ А,
замѣнена безконечнымъ множествомъ другихъ силъ, параллельныхъ между
собою и силѣ Р, приложенныхъ къ различнымъ матеріальнымъ точкамъ
$т стрѣлки, пропорціональныхъ ихъ разстоянію г отъ оси привѣса, массѣ
$т и постоянной величинѣ х; силы эти выразятся черезъ гхЗт, такъ что
224
ПЯТЬДЕСЯТЪ СЕДЬМАЯ
если бы эти матеріальныя точки были свободны, то они, отъ дѣйствія
этихъ силъ, получили бы ускореніе гх. Моменты этихъ силъ будутъ 'і'х'лп,
и чтобы на стрѣлку произвести то же дѣйствіе, какое производитъ сила Г.
надо, чтобы сумма этихъ моментовъ .была равна К/ и, слѣдовательно,
Е/ = 'Ел'-хіт. = хѣг*<іт
откуда
VI
х = '
Если мы будемъ разсматривать отдѣльно каждую изъ этихъ точекъ,
то каждая изъ нихъ, подъ вліяніемъ приложенныхъ къ нимъ силъ, бу-
детъ колебаться подобно простому маятнику, имѣющему длину г; поэтому
къ нимъ можно приложить Формулу маятника, замѣнивъ въ ней ускореніе
тяжести д ускореніемъ гх; тогда
’ гх V х V VI
Отсюда видно, что время К колебаній не зависитъ отъ г, т. е. что
время колебанія будетъ одно и то же для всѣхъ точекъ въ отдѣльности,
если бы онѣ не были связаны между собою, и для всей стрѣлки, въ кото-
рой всѣ эти точки соединены, и что если это время Т найти изъ опыта,
то магнитный моментъ Е/ найдется изъ Формулы
р I .
2г’о т есть моментъ инерціи стрѣлки; выразимъ его черезъ МК’ и тогда
получимъ
Ег=^5!.......(і)
Заставивъ стрѣлку колебаться подъ вліяніемъ только одного дѣйствія
земли, помѣстимъ въ В' (рис. 87), по направленію ОВ' магнитнаго ме-
ридіана и на извѣстномъ разстояніи ОВ' = (1, сѣверный полюсъ очень
длиннаго магнита, расположеннаго вертикально, такъ чтобы его южный по-
люсъ, помѣщенный надъ плоскостію колебанія или подъ нею, былъ на,
столько удаленъ, что дѣйствіемъ его можно было пренебречь. В' будетъ
дѣйствовать притяженіемъ на А и отталкиваніемъ на В; слѣдовательно,
на стрѣлку дѣйствуетъ система двухъ противоположныхъ силъ, приложен-
ныхъ къ двумъ полюсамъ А и В; мы предположимъ, что они равны ме-
жду собою и той силѣ, которая дѣйствовала бы, если бы разстояніе В'
отъ полюсовъ А и В было постоянное и всегда равное ОВ'; мы обозна-
чимъ ихъ черезъ Е'. Это равенство и постоянство двухъ силъ не без-
ЛЕКЦІЯ.
225
условно выполняется въ дѣйствительности, но они тѣмъ болѣе прибли-
жаются къ нимъ, чѣмъ стрѣлка короче и полюсъ В' болѣе удаленъ.
Теперь стрѣлка будетъ подвержена дѣйствію земли и полюса В' или
двухъ силъ ТГ—|—ЗГ', приложенныхъ въ каждомъ полюсѣ; заставляя ее
колебаться подъ этимъ двойнымъ вліяніемъ, находятъ № колебаній въ
продолженіе времени Т; и мы получимъ уравненіе
(Е+Р)г=-^“51............(2).
сравнивая (2) съ (1) получимъ
р 1= 0^ — №)
затѣмъ мѣняютъ мѣсто полюса В' и помѣщаютъ его на разстояніи : по-
томъ снова начинаютъ тѣ же измѣренія, находятъ колебаній во время
Т и получаютъ
Е«г=(№'8 —№)—
раздѣляя ихъ, имѣемъ
Е’ • —к»
р* — №* — № *
Найдя отношеніе силъ Р и Е", Кулонъ *) сравнилъ ихъ съ обрат-,
„и '
нымъ отношеніемъ квадратовъ разстояніи и нашелъ тѣ же числа; изъ
этого заключили, что притяженія или отталкиванія между двумя магнит-
ными полюсами обратно пропорціональны квадратамъ разстояній между
ними.
Способъ кручевія.,— Кромѣ способа колебаній, Кулонъ употребилъ
еще другой способъ, помощію крутительныхъ вѣсовъ.
Крутйтельные вѣсы Кулона **) устроены такъ же, какъ и.тѣ, кото-
рые мы описали въ статьѣ «Статическое электричество». Стекляный ци-
линдръ С (рис. 88), высотою 3 десиметра и почти такого же діаметра,
имѣетъ .въ верхней крышкѣ стекляную трубку В, длиною въ 5 десимет-
ровъ и діаметромъ двухъ сантиметровъ. По оси трубки В проходитъ не-
крученая шелковая нить, имѣющая внизу очень длинный и очень легкій
магнитный цилиндръ. Нить прикрѣплена къ прибору для крученія г, устрой-
ство котораго представлено на рисункѣ отдѣльно, въ увеличенномъ видѣ;
этотъ крутительный приборъ вставляется въ верхнюю часть трубки, так-
же представленную отдѣльно.
•) СоиІотпЬ. Мстпоігев йе ГАсайешіе йез есіепеев. Рана. 1785.
**) СоиІошЬ. Мстоігез йе 1’Асайётіе. Рагіз. 1785.
Физика. ІП. 15
226
ПЯТЬДЕСЯТЪ СЕДЬМАЯ
Стремя, въ которое кладется стрѣлка, внизу утолщено; такимъ обра-
зомъ оно служитъ грузомъ, натягивающимъ нить и въ то же время этою
частію стремя погружается въ сосудъ, наполненный водою, съ цѣлью
уничтожить колебанія стрѣлки, не препятствуя ей, однако, принимать ка-
кое угодно направленіе.
Представимъ себѣ горизонтальное сѣченіе прибора (рис. 89); АВ по-
движный магнитъ; нить проектируется въ О, ОА^ — направленіе магнит-
Рис. 88.'
наго меридіана. Такъ какъ должно помѣстить магнитную стрѣлку въ на-
правленіи ОА', причемъ нить не должна быть закручена, то Кулонъ
сперва вмѣсто магнитной стрѣлки подвѣсилъ мѣдный стержень такого же
вѣса, какъ и стрѣлка, и поворачивая трубку / (рис. 88), вмѣстѣ съ ми-
крометромъ, заставилъ стержень этотъ расположиться въ направленіи ОА',
затѣмъ онъ замѣнилъ стержень стрѣлкой АВ (рис. 89), которая и при-
няла то же самое направленіе, не закручивая нити.
ЛЕКЦІЯ.
227
Прежде нежели приступить къ опытамъ, должно предварительно измѣ-
рить, какое земля производитъ усиліе для возвращенія стрѣлки въ на-
правленіе магнитнаго меридіана, если она выведена изъ этого положенія
и отклонена на какой-нибудь уголъ а; Кулонъ поступилъ для этого слѣ-
дующимъ образомъ: онъ закрутилъ нить отъ А' къ А на двѣ окружно-
сти, причемъ магнитъ отклонился на уголъ 20°. Въ это время магнитъ
подвергался дѣйствію двухъ силъ, находившихся въ равновѣсіи: одной дѣй-
ствующей отъ А къ С, и измѣряемой угломъ крученія 2.360°—20°=700»;
другой направленной отъ А къ В, которая есть касательная составляю-
щая земнаго дѣйствія К, направленной по АЕ и величина которой равна
Е . сов ЕАВ = Е віп 20°. Слѣдовательно можно положить
Р . віп 20° = 700°
откуда
р=_І00_
віп 20’
я если затѣмъ стрѣлка будетъ отклонена отъ какого-нибудь другаго угла а,
то сила земли, стремящаяся возвратить ее въ первоначальное положеніе, бу-
детъ Е . 8Іп а и слѣдовательно
Е. 8ІП « = 700» -4^-
аш 20*
или принявъ синусы пропорціональными дугамъ
Е . ВІП « = 700» -^-= 35 . а
20’
это значитъ, что Сила земли равняется 35° скручиванія для каждаго гра-
дуса отклоненія стрѣлки.
Опредѣливъ дѣйствіе земли на стрѣлку, Кулонъ приступилъ къ изуче-
нію магнитныхъ отталкиваній слѣдующимъ образомъ. Черезъ верхнее от-
верстіе онъ помѣстилъ въ вѣсы южный полюсъ неподвижнаго магнита,
установивъ этотъ магнитъ вертикально, для того, чтобы его сѣверный по-
люсъ можно было разсматривать какъ бы удаленный на безконечно боль-
шое разстояніе. На рис. 89 положеніе сѣвернаго полюса находится въ А'.
Стрѣлка тотчасъ же оттолкнулась на 24°. Кулонъ уменьшилъ удаленіе
стрѣлки сначала до 17°, а потомъ до 12°, скручивая для этого нить сперва
на три окружности, а потомъ на восемь. Эти результаты, для всѣхъ трехъ
случаевъ, мы напишемъ въ слѣдующей таблицѣ:
Углы отклоненія. Углы скручиванія.
24» 24°
17 3(360») 4-17»
12 8 (360°) 4-12»
15*
228
ПЯТЬДЕСЯТЪ СЕДЬМАЯ
Чтобы получить полныя отталкивательныя силы, къ угламъ скручива-
нія должно прибавить еще дѣйствіе земли, которое равно 35° скручива-
нія на каждый градусъ отклоненія и, слѣдовательно, скручиванія будутъ
24° + 24.35°
3 (360°) + 17° + 17 . 35°
8 (360°)+ 12°+ 12.35°.
Произведя дѣйствіе, получимъ для отталкивательныхъ силъ числа
864°; 1692°; 3312°.
Числа эти должны быть обратно пропорціональны квадратамъ разстоя-
ній: 24, 17 и 12; поэтому они должны быть равны
(3312)@’;(3312)@’; 3312,
или произведя вычисленіе
818°;. 1650°; 3312°.
Такъ какъ разница между ними небольшая, то мы и можемъ принять,
что отталкиванія между двумя магнитами обратно пропорціональны квадра-
тамъ разстояній.
Теперь мы должны разобрать результаты, и найти, какія слѣдствія
можно изъ нихъ вывести и принять за законъ. Если бы на каждомъ концѣ
двухъ магнитовъ былъ только одинъ центръ дѣйствія, т. е. если бы по-
люсъ обратился въ матеріальную точку, то предъидущій законъ выражалъ,
бы отталкиваніе двухъ магнитныхъ массъ. Въ дѣйствительности же дѣй-
ствіе, которое мы измѣряли, гораздо сложнѣе, потому что всѣ точки не-
подвижнаго магнитнаго бруска дѣйствуютъ на всѣ точки подвижнаго маг-
нита. Но, во-первыхъ, уголъ АОА' очень малъ, вторая половина ОВ
стрѣлки всегда достаточно удалена, такъ что дѣйствіемъ на нее А' можно
пренебречь, въ особенности если стрѣлка очень длинна; во-вторыхъ, верх-
няя половина неподвижнаго магнита, который выбирается очень длиннымъ,
будетъ дѣйствовать на АВ только очень наклонно и издали, и притомъ
это такое дѣйствіе, которое можно не принимать въ разсчетъ. Поэтому,
всѣ обстоятельства сводятся къ тому, что на О А дѣйствуютъ только са-
мыя близкія части неподвижнаго магнита. Слѣдующій опытъ показываетъ
какъ дѣйствуютъ эти части.
Помѣстивъ конецъ неподвижнаго магнита въ А', Кулонъ закрутилъ
нить привѣса до того, что привелъ ОА въ прикосновеніе съ А', затѣмъ
онъ постепенно опускалъ неподвижный магнитъ и нашелъ, что до двухъ
линій отъ конца магнита, скручиваніе, необходимое для поддержанія при-
косновенія, надо было увеличивать, а затѣмъ его приходилось такъ быстро
ЛЕКЦІЯ.
229
уменьшать, что когда точка пересѣченія была въ трехъ дюймахъ отъ
конца магнита, то скручиваніе сдѣлалось только четвертью первоначальной
величины. За этой точкой оно сдѣлалось почти нулемъ. Это намъ показы-
ваетъ, во-первыхъ, что для произведенія точныхъ измѣреній и для полу-
ченія наибольшаго дѣйствія, надо помѣстить точку пересѣченія на двухъ
линіяхъ отъ обоихъ концовъ магнитовъ, расположенныхъ другъ противъ
друга, и во-вторыхъ, что взаимное дѣйствіе двухъ магнитовъ почти огра-
ничивается тѣмъ дѣйствіемъ, которое производятъ первые три дюйма од-
ного на первые три дюйма другаго. Но, приведя даже къ этому, мы все-
таки имѣемъ еще очень сложное дѣйствіе, и мы измѣрили только равно-
дѣйствующую неизвѣстныхъ элементарныхъ силъ. Въ заключеніяхъ, кото-
рыя выводятъ изъ этихъ опытовъ, идутъ гораздо дальше, потому что
предполагаютъ, что притяженіе и отталкиваніе между отдѣльными магнит-
ными точками обратно пропорціонально квадратамъ разстояній. Этотъ за-
конъ можно считать вѣроятнымъ, но онъ тогда только будетъ доказанъ,
когда въ опытахъ сдѣлаютъ пространства, въ которыхъ совокуплено маг-
нитное дѣйствіе, безконечно малыми въ отношеніи раздѣляющаго ихъ раз-
стоянія, чего въ предъидущихъ опытахъ выполнено не было.
Замѣтивъ тожество этого закона съ закономъ электрическихъ притя-
женій и отталкиваній и съ дѣйствіемъ тяжести, дополнили этотъ законъ,
и говорятъ, что магнитныя притяженія и отталкиванія пропорціональны
количествамъ жидкости находящимся другъ противъ друга. Но по этому
поводу еще не было сдѣлано никакихъ опытовъ.
Распредѣленіе магнетизма въ магнитахъ. — По тѣмъ теорети-
ческимъ даннымъ, которыя уже получили, мы можемъ отыскать въ магни-
тахъ большой длины и очень малаго сѣченія' количества свободной жидко-
сти, увеличивающейся отъ средней линіи къ концамъ. Теперь должно ука-
зать, какъ посредствомъ опыта сравнить распредѣленіе жидкости въ каж-
дой точкѣ. Вотъ какъ поступалъ для этого Кулонъ *).
Въ своихъ крутительныхъ вѣсахъ онъ подвѣсилъ магнитную стрѣлку,
которая и расположилась въ плоскости магнитнаго меридіана. Положимъ,
что А {рис. 90) сѣченіе стрѣлки крутительныхъ вѣсовъ перпендикуляр-
ной плоскости; въ вѣсы Кулонъ опускаетъ прямолинейный магнитъ аЬ въ
видѣ стальной проволоки и располагаетъ его противъ стрѣлки А, такъ
чтобы другъ противъ друга находились полюсы одного наименованія,
*) СоиІошЪ. БеІашёіЪегіе оЪзёгѵаЬ зиг Іа рЪузідие. Т. ХЫП. (ІеЫег’й РЪузікаіізсііез \Ѵбг-
ГегЬиеЬ, ВЪ. VI.
230
ПЯТЬДЕСЯТЪ СЕДЬМАЯ
стрѣлка оттолкнулась, но онъ привелъ ее въ то а;е положеніе скручива-
ніемъ нити. Чтобы постоянно помѣщать стрѣлку въ одинаковомъ разстоя-
Рис 90 ніи отъ неп°Движнаг0 магнита, Кулонъ приложилъ къ маг-
ниту деревянный брусокъ СВ, равной толщины, къ кото-
* • рому и прикасалась стрѣлка. Скручиваніе, которое прихо-
дилось давать ниткѣ, для того, чтобы установить прикосно-
веніе, увеличивалось, когда точка пересѣченія т прибли-
/ жалась къ концу а, и мы сейчасъ докажемъ, что во вся-
— комъ случаѣ оно пропорціонально напряженію магнетизма
Ч ’ этой точки т.
а Во-первыхъ, точка т производитъ на А отталкиваніе,
” которое пропорціонально количеству р находящей въ ней
жидкости и обратно пропорціонально квадрату разстоянія г, которое равно
толщинѣ бруска, слѣдовательно отталкиваніе равно .
Во-вторыхъ, если мы возьмемъ два безконечно малыя сѣченія р і і],
изъ которыхъ одно выше т, а другое ниже его, и оба находятся на рав-
ныхъ разстояніяхъ й отъ т, то одно изъ нихъ будетъ заключать въ себѣ
количество жидкости р—«, а другое р-(-«, потому что кривую напря-
женій можно разсматривать какъ прямую между р к и всѣ отталкива-
нія, которыя они производятъ, будутъ
ц — а ц. -|- а
г’ + аі и г>+ '
Но они дѣйствуютъ на А косвенно, и только однѣ горизонтальныя состав-
ляющія этихъ силъ производятъ отталкиваніе; слѣдовательно, найденныя
выше силы должно помножить на косинусъ угла т А р, который ра-
венъ ГТГ
1/г*+<Р
; а слѣдовательно сумма этихъ составляющихъ будетъ
2л г
(Г* 4- 4*) 7»
Сдѣлавъ то же вычисленіе для ряда такихъ сѣченій какъ р и р, по-
мѣщенныхъ выше и ниже т, на возрастающихъ разстояніяхъ А, А', А".,
получимъ
г і । 2г 2г. -,
* (<? + ?•) 7. “г (ГЧгч'/Л' _!
Изъ этого видно: 1) что если г очень мало, а этотъ случай и соот-
вѣтствуетъ нашему опыту, такъ какъ брусокъ очень тонокъ, то члены
ряда уменьшаются очень быстро, когда разстоянія А, А', А"... . увели-
чиваются, и что дѣйствительное дѣйствіе будетъ ограничиваться на очень
ЛЕКЦІЯ.
231
маломъ разстояніи отъ т. 2) Дѣйствіе постоянно пропорціонально количе-
ству р жидкости, находящейся въ этой точкѣ т, и если мы перемѣнимъ
точку пересѣченія, передвигая неподвижный магнитъ, то въ предъидущей
Формулѣ мы измѣнимъ только величину количества р. Слѣдовательно,
должно предположить, что наблюдаемыя отталкиванія пропорціональны ко-
личеству свободной жидкости въ точкѣ пересѣченія и достаточно сравнить
эти отталкиванія, чтобы получить отношеніе количествъ свободныхъ жид-
костей, находящихся на различныхъ сѣченіяхъ бруска аЪ.
Но это разсужденіе и это заключеніе могутъ быть приложены только
въ томъ случаѣ, когда находится одинаковое число дѣйствующихъ сѣче-
ній выше и ниже точки, т, а это не имѣетъ мѣсто, если конецъ а' по-
мѣщенъ противъ А. Въ этомъ случаѣ дѣйствіе происходитъ только съ од-
ной стороны и дѣлается половиною того, которое было бы, если бы ма-
гнитъ былъ продолженъ подъ А. Поэтому, Кулонъ, измѣривъ въ этомъ
случаѣ отталкиваніе, удвоилъ его; конечно, это только приблизительная
поправка, но ею можно удовольствоваться.
По сдѣланнымъ измѣреніямъ Кулонъ построилъ кривую магнитныхъ
напряженій, проведя изъ каждой точки э.
линіи АВ (рис. 91), представляющей у. 61
прямолинейный магнитъ, ординаты и і
откладывая на нихъ величины, про- і.
порціональныя измѣреннымъ въ этихъ
точкахъ отталкиваніямъ; для того же, —....-----------~і~~~
чтобы указать на различіе обѣихъ
жидкостей, онъ взялъ -на одномъ !
концѣ АВ положительныя ординаты, а на другомъ концѣ отрицательныя.
Біо *) старался отыскать эмпирическую Формулу этой кривой; онъ на-
шелъ, что называя черезъ 2/ длину магнитной стрѣлки, кривую эту можно
выразить слѣдующимъ уравненіемъ:
у = А(рх — р-2'-х), \.-
и дѣйствительно
На концѣ..............х = о, у = А(1—ргІ)
На серединѣ . . . . х = I, у = о
На другомъ концѣ. . х—21, у = А.(у?1—1).
Кромѣ того, изслѣдуя Формулу, замѣчаемъ, что ординаты почти нули
на всѣхъ точкахъ бруска, исключая его оконечностей, и приближаясь къ
’) Віоі. Тгаііё <1е рНуаіцие ехрёгітепіаіе еі шаіЬётаіічие. Т. III, р. 75.
232
ПЯТЬДЕСЯТЪ СЕДЬМАЯ
точкамъ А и В они быстро возрастаютъ. Кулонъ, изслѣдуя множество
стрѣлокъ различныхъ длинъ, приготовленныхъ изъ одной и той же сталь-
ной проволоки и намагниченныхъ до насыщенія, нашелъ, что обѣ вѣтви
кривой всегда почти одинаковы на концѣ, и съ увеличиваніемъ или умень-
шеніемъ длины магнита онѣ только удаляются или сближаются между
собою.
Найдя кривыя и .имѣя уравненіе, мы теперь можемъ вычислить
положеніе полюсовъ. Дѣйствительно, полюсами будутъ только точки при-
ложенія равнодѣйствующихъ дѣйствій, произведенныхъ магнитной точ-
кой, находящейся на безконечности, на всѣ магнитные элементы каждой
половины бруска; и какъ всѣ эти дѣйствія параллельны и пропорціональны
ординатамъ кривой въ каждой точкѣ АВ, то полюсы эти найдутся, если
отыщемъ центры тяжести 6г и 6г' дугъ каждой половины кривой и про-
ектируемъ ихъ въ а и Ъ на ось магнита. Такъ какъ мы имѣемъ уравненія
кривой, то точки эти надо только вычислить; было найдено, что въ стрѣл-
кахъ Кулона полюсы находились въ разстояніи 41 миллиметра отъ концовъ.
Надо замѣтить, что точка эта постоянна для всѣхъ стрѣлокъ, имѣю-
щихъ одинаковое сѣченіе и намагниченныхъ до насыщенія. Это и понятно,
потому что обѣ вѣтви кривой напряженій всегда одинаковы во всѣхъ ма-
гнитахъ. Но если длины магнитовъ уменьшать безпредѣльно, то кривыя,
сближаясь, наконецъ измѣняются и переходятъ въ два треугольника съ
сходящимися вершинами и ихъ центры тяжести находятся на одной трети
ихъ высоты, а потому полюсы находятся на трети каждой половины
магнита.
Положеніе полюсовъ въ цилиндрическихъ намагниченныхъ проволокахъ
не будетъ тоже самое, если діаметръ ихъ измѣняется: кажется, что раз-
стояніе ихъ отъ концовъ пропорціонально діаметрамъ этихъ проволокъ.
Такъ Беккерель *), намагнитивъ стальную проволоку, имѣвшую 128
миллиметровъ и */Г5 миллиметра діаметромъ **), нашелъ въ ней полюсы
на 8,5 миллиметровъ отъ концовъ; слѣдовательно, они были еще болѣе
приближены къ концамъ, нежели въ опытахъ Кулона.
•) Весциегеі. Аипаіеа бе сЬешіе ег бе рііузідие. 2вегіе. Т. XXII. р. 113.
**) Столь тонкую проволоку Беккерель приготовилъ по способу Вульстена. Въ се-
ребряномъ цилиндрѣ просверливаютъ но оси отверстіе, діаметромъ въ 20 разъ меньше
діаметра цилиндра, и помѣщаютъ въ это отверстіе стальную проволоку; затѣмъ весь
цилиндръ вытягиваютъ въ очепь тонкую проволоку, при чемъ діаметръ стальной прово-
локи въ 20 разъ меньше общаго діаметра. Серебро растворяютъ въ сухой ртути и та-
кимъ образомъ отдѣляютъ его отъ платияы-
ЛЕКЦІЯ.
233
Магнитный моментъ стрѣлки, подверженной дѣйствію земли, равенъ
произведенію изъ силы Е, приложенной къ полюсу, на разстояніе этого
полоса отъ центра; если Ь половина длины стрѣлки, Іі радіусъ ея, а К
постоянный коэфиціентъ, то магнитный моментъ будетъ
(Ъ—КВ)Е.
Опредѣлить его можно или по способу колебаній или посредствомъ крути-
тельныхъ вѣсовъ; изъ него видно, что если длина стрѣлки измѣняется, а
діаметръ остается постояннымъ, то только разстояніе полюса измѣняется;
магнитный моментъ пропорціоналенъ (Ь — КВ.) или просто Ь, если длина
бруска достаточно велика, такъ что можно пренебречь величиной КВ.
Выбирая подобные бруски, но различныхъ длинъ и діаметровъ, Кулонъ
нашелъ, что магнитные моменты пропорціональны кубамъ сходственныхъ
измѣреній. Положимъ, что Ь и В длина и діаметръ одного бруска; Ьа и Ва
тѣ же величины другаго, подобнаго первому, бруска, то по предъидущему
закону получимъ:
(Ьа — КІІ«| Р' ,
(Ь—КК)Р “ ’
Это показываетъ, что
Р _ •
р, “ >
т. е. магнитныя силы пропорціональны квадрату подобныхъ измѣреній
или пропорціональны сѣченіямъ двухъ брусковъ; и какъ эти силы при из-
мѣненіи длины магнита, но при одномъ и томъ же діаметрѣ, сохраняютъ
одно и то же напряженіе, то можно сказать, что въ двухъ какихъ ни есть
брускахъ различныхъ діаметровъ магнитныя силы пропорціональны ихъ
сѣченіямъ.
Распредѣленіе магнетизма въ иепрямолинейныхъ магни-
тахъ.— До сихъ поръ мы разсматривали призматическіе или цилиндри-
ческіе магнитные бруски и полоски, которыя намагничены правильно и въ
которыхъ безразличная точка находится въ серединѣ. Если магнитъ имѣетъ
какую-нибудь другую Форму, или если онъ неправильно намагниченъ, то
вычисленія уже не могутъ указать на положеніе полюсовъ, и тогда ихъ
отыскиваютъ опытомъ. Такимъ образомъ узнали,, что въ магнитныхъ стрѣл-
кахъ, имѣющихъ Фигуру растянутаго ромба, полюсы приближаются къ
центру, и тѣмъ значительнѣе, чѣмъ мсн’Ііс растянутъ ромбъ. Въ однород-
ныхъ кольцахъ полюсы могутъ находиться или на концахъ одного діаметра,
или на концахъ различныхъ діаметровъ. При широкихъ и толстыхъ пла-
стинкахъ, большею частію, обнаруживается нѣсколько безразличныхъ то-
чекъ по длинѣ полоски; ихъ легко обнаружить, посыпая на листъ бумаги,
234
ПЯТЬДЕСЯТЪ СЕДЬМАЯ
находящійся поверхъ магнита, желѣзныя опилки (стр. 183); такой рядъ
безразличныхъ точекъ называется послѣдовательными точками.
Въ прямолинейныхъ магнитахъ очень небольшаго сѣченія, часто случает-
ся неравносильное дѣйствіе обоихъ полюсовъ, и тогда безразличная точка
располагается не по серединѣ полоски, но ближе къ одному изъ концовъ.
Купферъ нашелъ, что безразличная точка перемѣщается даже отъ
вліянія дѣйствія земли; такъ въ нашемъ полушаріи, если помѣстить ма-
гнитъ вертикально, сѣвернымъ полюсомъ внизъ, то сѣверный полюсъ дѣ-
лается сильнѣе южнаго и безразличная точка перемѣстится внизъ; если же
затѣмъ перевернуть стрѣлку южнымъ полюсомъ внизъ, то безразличная
точка переходитъ на середину и полюсы дѣлаются равносильными.
Гальда *) намагничивалъ стальныя пластинки, поверхность которыхъ
имѣла отъ 2 до 3 квадратныхъ дециметровъ, а толщина была отъ 1 до
3 миллиметровъ; онъ проводилъ по поверхности ихъ сильный и немного
удлиненный магнитъ и затѣмъ посыпалъ на него желѣзныя опилки, кото-
рыя приставали именно къ тѣмъ мѣстамъ, по которымъ былъ проведенъ
магнитъ и образовали такимъ образомъ магнитныя фигуры.
Распредѣленіе магнетизма внутри магнита. — При изслѣдова-
ніи магнетизма стальнаго магнита, оказывается, что намагничиваніе увели-
чивается по мѣрѣ приближенія къ его поверхности; изъ этого заключили,
что магнитная сила распредѣляется преимущественно' на поверхности ма-
гнитовъ. Кулонъ сдѣлалъ по этому предмету слѣдующіе опыты: онъ взялъ
16 одинаковыхъ стальныхъ полосокъ, вырѣзанныхъ изъ одного и того же
тонкаго листа, имѣвшаго 21 миллигр. ширины и 162 миллигр. длины.
Онъ намагнитилъ ихъ до насыщенія и составилъ изъ нихъ пучки по
2, 3, 4 .... 16 пластинокъ. Затѣмъ онъ изслѣдовалъ каждый пучекъ въ
крутительныхъ вѣсахъ, наблюдая, какое дать скручиваніе нити, чтобы от-
клонить эти пучки изъ магнитнаго меридіана на 30°. Результаты розыска-
ній Кулона помѣщены въ слѣдующей таблицѣ:
Число полосокъ Уголъ
въ пучкѣ. скручиванія.
1 82°
2 125
4 150
6 172
8 182
12 205
16 229
') НаІбаГ Аппаіев де сііепііе еі бе рііувідпе. 2 вегіе. Т. ХЫІ, р. ЭЗ.
ЛЕКЦІЯ.
235
Опытъ этотъ показываетъ, что сила магнита далеко не пропорціональна
числу полосокъ; это происходитъ оттого, что одна полоска дѣйствуетъ
на другую и значительно измѣняетъ ея магнитное состояніе. Кулонъ, по
раздѣленіи полосокъ, нашелъ силы ихъ не одинаковыми: онѣ уменьшались
изнутри къ поверхности. Углы скручиванія, необходимые для отклоненія
ихъ на 30° отъ магнитнаго меридіана, были, для восьми полосокъ, нахо-
дящихся на одной сторонѣ, начиная отъ середины, слѣдующіе:
Рядъ полоски. Углы скручиванія.
1 48°
2 36
3 35
4 33
5 34
6 38
7 35
8 31
Надо замѣтить, что результаты эти не точно показываютъ магнитное
напряженіе различныхъ полосокъ, когда они сложены, потому что съ раз-
дѣленіемъ ихъ и съ прекращеніемъ взаимнаго вліянія, ихъ состояніе должно
измѣниться. Что дѣйствительно происходитъ значительное ослабленіе въ
полоскахъ, когда онѣ соединены, видно изъ того, что магнитный моментъ
одной, взятой отдѣльно полоски, былъ 82°, а соединенныхъ 16 полосокъ
былъ только 228°, 8, что среднимъ числомъ составляетъ только 14°,3 для
каждой. Кулонъ находилъ иногда среднія полоски въ естественномъ со-
стояніи и даже намагниченными въ обратномъ направленіи. Слѣдовательно,
брусокъ не можетъ быть разсматриваемъ, какъ состоящій изъ очень тон-
кихъ ниточекъ, равномѣрно намагниченныхъ; это объясняетъ, почему по-
люсы сближаются между собою по мѣрѣ уменьшенія сѣченія магнитнаго
бруска.
Нобили *) изслѣдовалъ тотъ же вопросъ. Онъ составилъ пукъ изъ 50
иголокъ и, соединивши ихъ, намагнитилъ. По раздѣленіи, онъ нашелъ
всѣ ихъ сильно намагниченными въ одну сторону. Затѣмъ онъ снова,
ихъ соединилъ, связавъ веревкой и раздѣливъ черезъ полчаса, и нашелъ,
что нѣкоторыя изъ нихъ находились въ естественномъ состояніи. При дру-
гомъ опытѣ, при которомъ иголки оставались связанными въ продолженіе
‘) ЫоЬіІі. ВіЫіоЙіёдие ипіѵегвеііо <іе бепёѵе (Йеіепсев е( агГз). Т. ЬѴІ, р. 82.
236
ПЯТЬДЕСЯТЪ СЕДЬМАЯ ЛЕКЦІЯ.
двухъ часовъ, нѣкоторыя изъ нихъ имѣли полюсы обращенными. Изъ этого
Нобили заключилъ, что иголки дѣйствуютъ одна на другую: сильныя изъ
нихъ мало-по-малу уничтожали намагничиваніе болѣе слабыхъ.
Въ предъидущихъ опытахъ были взяты отдѣльныя пластинки или
иголки вмѣсто цѣлаго бруска. Но слѣдующіе опыты привели къ тѣмъ же
результатамъ. Нобили закалилъ и затѣмъ намагнитилъ два цилиндра изъ
одинаковой стали; внѣшніе размѣры этихъ цилиндровъ были совершенно
одинаковы, но одинъ изъ нихъ былъ массивный, а другой былъ просвер-
ленъ по всей длинѣ. Онъ нашелъ, что послѣдній отклонилъ стрѣлку на
19°, а массивный отклонялъ ее только на 9°,5, хотя вѣсъ его былъ почти
вдвое болѣе пустаго. Нельзя, однако, ручаться, чтобы цилиндры въ этомъ
опытѣ были неодинаково закалены.
Гальда сильно намагничивалъ желѣзную трубку посредствомъ электри-
ческаго тока, о которомъ мы скажемъ впослѣдствіи, и нашелъ, что сила
желѣзной трубки оставалась одна и та же, когда она была пустою и когда
въ нее помѣщали массивный цилиндра или плотно наполняли ее желѣз-
ными опилками. Наконецъ Барло нашелъ, что магнитное дѣйствіе на ма-
гнитную стрѣлку, какъ массивнаго, такъ и полаго желѣзнаго шара, было
одно и то же, хотя толщина послѣдняго была только 0,1 миллиметра.
ПЯТЬДЕСЯТЪ ВОСЬМАЯ ЛЕКЦІЯ.
О способахъ намагничиванія.
Способы намагничиванія. — Послѣдовательныя точки. — Магнитные
пучки. — Оправа. — Якорь. — Сдерживающая сила магнита. — Влія-
ніе механическихъ силъ на магнетизмъ бруска. — Вліяніе степени за-
каливанія стали. — Вліяніе теплоты. — Вліяніе свѣта. — Намагни-
чиваніе дѣйствіемъ земли. — Магнитные металлы.
Способы намагничиванія. — Чтобы возбудить магнетизмъ въ стали,
на сталь должно дѣйствовать сильными магнитами, которые бы разложили
ея нейтральную жидкость; въ этомъ собственно заключается дѣйствіе на-
магничиванія, и всѣ способы намагничиванія различаются другъ отъ друга
только тѣми пріемами, посредствомъ которыхъ совершается процессъ раз-
ложенія жидкостей. Опытъ показалъ, что'въ стальной полосѣ можно воз-
будить тѣмъ болѣе сильный магнетизмъ, чѣмъ сильнѣе будетъ взятый для
намагничиванія магнитъ; но весь возбужденный магнетизмъ въ стали не
сохраняется, а со временемъ постепенно уменьшается, до опредѣленнаго
предѣла, по достиженіи котораго магнетизмъ остается въ полоскѣ неопре-
дѣленное время. Тогда говорятъ, что сталь намагничена до насыщенія.
Когда магнитныя жидкости раздѣлены одна отъ другой, то они стремятся
соединиться, и когда притягивающая ихъ сила сдѣлается равною силѣ про-
тиводѣйствующей ихъ соединенію, т. е. задерживательной силѣ металла,
то равновѣсіе достигнуто и магнитъ намагниченъ до насыщенія. Слѣдова-
тельно, должно стараться всегда возбудить въ стальныхъ полоскахъ магне-
тизмъ сильнѣе того, который они въ состояніи удержать, тогда они сами
собою приходятъ къ состоянію насыщенія.
Простое прикосновеніе. — Простое вліяніе, происходящее черезъ
прикосновеніе магнита къ стальной полоски уже достаточно для намагни-
чиванія послѣдней, но при этомъ намагничиваніе совершается медленно и
238
ПЯТЬДЕСЯТЪ ВОСЬМАЯ
неправильно. Если полоска не очень длинна, то въ точкѣ прикосновенія
ея къ полюсу магнита образуется полюсъ ему противоположный, а на дру-
гомъ концѣ полоски развивается полюсъ того же наименованія, какъ и
прикасающійся полюсъ. Такъ, если мы прикоснемся къ сѣверному полюсу
К магнита, то въ точкѣ з полоски зп (рис. 92) будетъ южный полюсъ,
рис 92 на концѣ п" сѣверный, а безразлич-
ная точка болѣе приближена къ з, не-
іі іі і™» жели къ п". Дѣйствіе ускоряется,
если полоску привести въ сотрясеніе
или натирать ее не магнитнымъ тѣломъ; вліяніе этого дѣйствія еще не
объяснено. Когда длина подверженнаго вліянію стальнаго бруска очень
большая, то дѣйствіе X дѣлается неправильнымъ; въ точкѣ прикосновенія
X, въ полоскѣ образуется южный полюсъ з; немного далѣе, къ серединѣ,
появляется сѣверный полюсъ п. Часто въ з" развивается опять южный
полюсъ, а на концѣ сѣверный полюса и". Этотъ рядъ нѣсколькихъ полю-
совъ въ магнитѣ, какъ мы выше уже сказали, называется послѣдователь-
ными точками. Со временемъ это неправильное распредѣленіе измѣняется;
послѣдовательныя точки переходятъ отъ п къ и" и послѣ продолжитель-
наго дѣйствія магнита X, наконецъ является одинъ сѣверный полюсъ въ п".
Вслѣдствіе неправильнаго возбужденія магнетизма, способъ простаго
прикосновенія можно употребить только въ томъ случаѣ, когда намагничи-
ваемая полоска очень коротка, тонка и намагнитить ее требуется слабо.
Простое натираніе.—Для увеличенія дѣйствія вліянія магнита, ма-
гнитъ А (рис. 93) ставятъ вертикально на одинъ конецъ горизонтальной
рис 93 стальной полоски МХ, напр. на конецъ М, и
проводятъ имъ вдоль этой полоски къ концу X;
| здѣсь магнитъ подымаютъ, снова переносятъ на
м іа к М и опять двигаютъ къ X. Послѣ семи или
й~ь ігі игъ восьми натираній полоска МХ намагничивается.
Этотъ способъ называется простымъ натирані-
емъ. Дѣйствіе магнита можно разсматривать слѣдующимъ образомъ. Когда онъ
находится въ А, то онъ разлагаетъ въ противоположныя стороны жидкости
двухъ частей АМ, АХ, образуя подъ собою послѣдовательную точку; но,
двигаясь далѣе, магнитъ переходитъ эту частицу и сообщаетъ ей магнит-
ное состояніе, въ которомъ южная жидкость идетъ къ М, а сѣверная къ
X. Когда магнитъ А достигнетъ конца X, полоска уже намагничена и по-
слѣдующія натиранія служатъ только для усиленія ея магнетизма.
ЛЕКЦІЯ.
239
Двойное натираніе.—Митчель *) вмѣсто одного, предложилъ свя-
зывать два магнита, обращенные къ намагничиваемой полоскѣ МЫ проти-
воположными полюсами А и В (рис. 94) и раздѣленные одинъ отъ дру-
гаго кусочкомъ дерева. Очевидно, что при томъ условіи, въ которомъ на-
ходятся магниты на рисункѣ, на магнитные эле-
Рис. 94.
менты, находящіеся передъ магнитами и за ни-
ми происходятъ противоположныя дѣйствія, III
вслѣдствіе чего магнетизмъ зтихъ элементовъ »«ІМл а
почти не измѣняется; но ясно также, что
элементъ аЪ, находящійся между полюсами А и В, подверженъ двумъ
противоположнымъ дѣйствіямъ, а потому аЪ намагничивается. Магниты
проводятъ по длинѣ всей полосы и такимъ образомъ послѣдовательно намагни-
чиваются всѣ элементы, такъ какъ всѣ они помѣщаются послѣдовательно
между полюсами А и В.
Обыкновенно натираніе производятъ такъ, что, поставивъ магниты на
серединѣ полоски МЫ, двигаютъ ихъ отъ Ы къ М, потомъ отъ М къ Ы
ит. д., когда каждая половина полоски получитъ одинаковое число нати-
раній, магниты приводятъ къ серединѣ и здѣсь ихъ снимаютъ. Дѣйствіе
дѣлается болѣе полнымъ, если противъ концовъ М и Ы помѣстить куски
мягкаго желѣза, потому что зти куски желѣза сохраняютъ черезъ свое
противодѣйствіе магнетизмъ, развитый въ стали треніемъ.
Эпинусъ измѣнилъ этотъ способъ, усовершенствовавъ его. Онъ поло-
жилъ намагничиваемую полоску (рис. 95) на противоположные полюсы
двухъ магнитовъ, которые сами по
себѣ стараются намагнитить полоску
черезъ вліяніе; затѣмъ онъ помѣстилъ
на середину полоски МЫ деревян-
ный призматическій кусочекъ дерева —— А
и приложилъ къ нему концы двухъ
магнитовъ Ы и 8 противоположными полюсами, такъ что магниты Ы и 8
были наклонены къ горизонту, составляя съ нимъ уголъ отъ 15 до 20°.
Послѣ этого, не измѣняя относительнаго положенія магнитовъ, ихъ дви-
гаютъ, вмѣстѣ съ деревяннымъ брускомъ, къ одному концу намагничивае-
мой полоски, напр. къ п, оттуда къ а, потомъ опять къ п и такъ нѣ-
сколько разъ, наблюдая, чтобы обѣ половинки полоски были натираемы
*) МііэсЪеП. А ігеайае оп агіЖсаІз тадпеіа іп лѵЪісІі іа веЬеіѵп ап сазу ап<1 ехреШНопа
теНюсі оГ шакіп§ Ціеш зирѳгіог іо (Не Ьезі паіогаі опез еіс. СатЬі'іД^е, 1750.
240
ПЯТЬДЕСЯТЪ ВОСЬМАЯ
одинаковое число разъ. Наконецъ, приведя магниты къ серединѣ, сни-
маютъ ихъ. Полезно послѣ натиранія перевернуть полоску и натереть та-
кимъ же образомъ другую ея сторону; если для намагничиванія взять до-
вольно толстый брусокъ, то надо натереть всѣ четыре его бока.
При этомъ способѣ получаются сильные, но почти всегда неправиль-
ные магниты и нерѣдко въ нихъ обнаруживаются послѣдовательныя точки.
Кулонъ нашелъ, что безразличная точка располагается на нѣсколько мил-
лиметровъ ближе къ тому концу, по которому происходило послѣднее на-
тираніе.
Двойное натираніе отдѣльными магнитами. — Кнейтъ, Дюга-
мель *), Антомъ **) и Кулонъ употребили способъ, отличающійся отъ
предъидущаго тѣмъ, что помѣщая противоположные полюсы двухъ магни-
товъ на середину намагничиваемой полосы, не оставляютъ ихъ въ неиз-
мѣняемомъ относительномъ положеніи, но одинъ изъ нихъ отодвигаютъ
къ одному, а другой къ другому концу полосы; затѣмъ магниты поды-
маютъ, снова помѣщаютъ ихъ на середину и снова ведутъ къ концамъ и
т. д. Кулонъ при этомъ совѣтуетъ наклонять магниты отъ 20 до 30°.
Если сравнивать этотъ способъ со способомъ Эпинуса, то здѣсь полу-
чаются магниты менѣе сильными, но за то болѣе правильными, а потому
этотъ способъ преимущественно употребляется при намагничиваніи стрѣ-
локъ для буссолей.
Магнитные пучки. — Оправы. — Стараясь получить по возможно-
сти болѣе сильные магниты, сначала стали увеличивать ихъ размѣры, но
при этомъ встрѣтилось большое затрудненіе въ ихъ намагничиваніи. За-
тѣмъ придумали составлять пучки изъ большаго числа отдѣльныхъ стерж-
ней или полосокъ, намагниченныхъ до насыщенія. Этотъ способъ, какъ мы
выше видѣли изъ опытовъ Кулона, также не представилъ большихъ вы-
годъ, потому что 16 полосокъ, изъ которыхъ каждая отдѣльно скручивала
нить на 82°, составленныя въ одинъ пучекъ, должны бы были заставить
нить закрутиться на 16X82 = 1312°, а между тѣмъ скручиваніе равня-
лось только 229°,8. Причина уменьшенія силы каждой отдѣльной полоски,
какъ мы выше сказали, происходитъ отъ взаимнаго вліянія ихъ другъ на
Друга.
Чтобы предупредить ослабленіе магнетизма въ среднихъ полоскахъ ма-
гнитныхъ пучковъ, придумали обдѣлывать пучки кусками мягкаго желѣза,
*) ОиЬашеІ. Мётоігев Де ГасаДётіе Дев асіеисев. 1750, р. 154.
•*) АаіЬеаит. Мётоіге виг Іев аітапів агШісіеІв диі а гетрогіё 1е ргіх Де ГАсасІёшіе
Де РёІегзЪоицр Рагів. 1760.
ЛЕКЦІЯ.
241
по величинѣ того груза, который въ со-
Сила эта, называемая сдерживающею
Рис. 97. Рис. 98.
которые назвали оправами (рис. 96). Концы каждой полоски вдѣлываютъ
въ оправы, образующіяся, черезъ вліяніе, настоящими магнитами, которые
своимъ противодѣйствіемъ на полоски удерживаютъ въ нихъ магнетизмъ. Ку-
лонъ совѣтуетъ не равнять концы
всѣхъ полосокъ, но, чтобы вліяніе А в
ихъ другъ на друга было менѣе
сильно, онъ дѣлалъ среднюю по-
лоску длиннѣе крайнихъ,такъ чтобы она выступала за краяпослѣднихъ;притомъ
и самыя полоски должны находиться на небольшомъ разстояніи другъ отъ друга.
Часто о силѣ магнита судятъ
стояніи сдержать этотъ магнитъ.
силою, зависитъ отъ количества
и распредѣленія жидкостей, со-
держащихся въ магнитѣ, и, что-
бы сдѣлать магнитъ болѣе силь-
нымъ, его изгибаютъ и даютъ ему
видъ подковы, такъ что противо-
положные полюсьг оканчиваются
другъ противъ друга (рис. 97 и
98); затѣмъ къ полюсамъ этимъ
прикладываютъ кусокъ мягкаго
желѣза, такъ чтобы поверхность
его прикасалась разомъ къ обоимъ полюсамъ. Этотъ кусокъ мягкаго желѣза
называется якоремъ. Якорь имѣетъ крючекъ для подвѣшиванія къ нему
чашки вѣсовъ съ гирями.
Какъ магнитныя полосы складываютъ въ пучки, такъ точно и магнит-
ныя подковы соединяютъ по нѣскольку, для увеличенія силы магнита.
Если число полосъ или подковъ значительно, то получается магнитная
система, изъ очень же большаго числа полосъ и подковъ составляется
магнитный магазинъ.
Сдерживающая сила магнита.—Мы выше сказали, что силу ма-
гнита испытываютъ тѣмъ грузомъ, который въ состояніи магнитъ удер-
живать. Для этой цѣли должно хорошо выполировать концы магнитнаго
бруска и приложить къ нему якорь, къ которому подвѣсить чашку вѣсовъ
и постепенно прикладывать на нее гири, до тѣхъ поръ, пока якорь не
оторвется. Сумма вѣсовъ якоря, чашки и положенныхъ гирь выразитъ
сдерживающую силу магнита. Такъ какъ полюсы правильнаго магнита
должны быть одинаково сильны, то сдерживающая сила всего магнита
Физика. III. 16
242
ПЯТЬДЕСЯТЪ ОСЬМАЯ
равняется удвоенной сдерживающей силѣ одного полюса. Если мы имѣемъ
магнитную подкову, то къ обоимъ ея полюсамъ прикладывается одновре-
менно одинъ якорь и къ нему подвѣшивается чашка вѣсовъ; такимъ обра-
зомъ, на магнитной подковѣ разомъ опредѣляется сдерживающая сила всего
магнита.
Геккеръ *) производилъ много опытовъ надъ сдерживающей силой ма-
гнитовъ. Онъ намагничивалъ какъ можно совершеннѣе подковообразные
магниты, а также и различныя полосы, и затѣмъ старался найти отно-
шеніе между вѣсомъ магнита и его сдерживающею силою.
Обозначивъ вѣсъ магнитной подковы черезъ Р, черезъ п отношеніе
между сдерживающею силою и вѣсомъ магнита, Геккеръ нашелъ, что для
подковы, намагниченной по возможности сильно, величину а, т. е. зави-
симость между сдерживающей силой и вѣсомъ, можно выразить слѣдую-
щей Формулой:
а = п $ р“\/
Логариѳмируя это выраженіе, получимъ:
Іод а — Іодп-\- */3 Іод Р.
Въ опытахъ Геккера величина а, для всѣхъ взятыхъ имъ магнитовъ,
получилась почти одна и та же; именно: если Р выражаетъ вѣсъ въ ба-
варскихъ лотахъ, то
а =40.
Обозначимъ теперь сдерживающую силу магнита черезъ Т, тогда п бу-
Т
детъ равно р-; слѣдовательно
Т.З/— т
а— рѵ р — і/рг ;
отсюда сдерживающая сила /
.з_____\ /
Т = а. V Р*, У
гдѣ а есть постоянная величина; итакъ, сдерживающая сила магнита
прямо пропорціональна корню кубичному изъ квадрата ею -
Въ слѣдующей таблицѣ помѣщены числа, найденныя изъ опытовъ Гек-
кера надъ различными магнитными подковами.
*) Наскег. Ро^&епйоій'в Аопаіеп. Вд. І*ѴП, 8. 321.
*
ЛЕКЦІЯ.
243
р Т т Т = п Іод а
лоты. лоты.
'/120 50/ / 32 190 1,581
Б4 2,5 160 1,602
'/з2 4 128 1,605
7.. 13 89 1,647
3,5 98 28 1,625
13 240 18,5 1,638
104 800 7,7 1,558
224 1344 6 1,561
Среднее 1,602 = Іод 40.
Если Р выражаетъ вѣсъ въ киллограмахъ, то
а =10,33.
Изъ уравненія видно, что сдерживающая сила магнита возра-
Т
стаетъ значительно медленнѣе его вѣса и, слѣдовательно, отношеніе съ
возрастаніемъ вѣса Р уменьшается. При нѣкоторой опредѣленной вели-
чинѣ Р, это отношеніе сдѣлается равнымъ 1; мы найдемъ, при какой
именно величинѣ Р оно сдѣлается единицею изъ уравненія.
Іод. а='/ъІодѴ.
откуда
Р = 1104 киллогр.
Если магнитъ такого вѣса будетъ намагниченъ до насыщенія, то онъ
сдерживаетъ грузъ равнаго себѣ вѣса.
Замѣчательно, что Геккеръ нашелъ то же отношеніе годнымъ и для
магнитныхъ подковъ, которыя составлены изъ отдѣльныхъ заранѣе нама-
гниченныхъ тонкихъ полосокъ, такъ что такимъ образомъ составленный
магнитъ изъ отдѣльныхъ массъ имѣетъ только то преимущество, что, въ
случаѣ нужды, его легче возстановить, тогда какъ очень затруднительно на-
магнитить до насыщенія большой массивный магнитъ.
Для магнитныхъ полосъ Геккеръ нашелъ то же самое отношеніе между
сдерживающею силою и вѣсомъ магнита *), и притомъ опыты показали,
что для магнитной полосы постоянное а имѣло почти ту же величину;
какъ и для магнитныхъ подковъ, когда онъ удвоилъ сдерживающую силу
одного полюса полосы. По опытамъ Геккера
Іод а = 1,588; а = 38,7.
*) Наскег. Репйогй’з Аппаіеп. Вй. ЪХІІ.
16*
ПЯТЬДЕСЯТЪ ОСЬМАЯ
244
Замѣтимъ здѣсь, что Эліасъ *). не только самъ приготовлялъ магнит-
ныя подковы значительно большей сдерживающей силы, но онъ даже уве-
личивалъ сдерживающую силу тѣхъ магнитныхъ подковъ, которыя были
представлены Геккеромъ. Такъ, магнитамъ Геккера, вѣсъ которыхъ рав-
нялся 0,657 килограммъ, онъ придавалъ притягательную силу въ 10 ки-
лограммъ. Величина а приэтомъ равнялась 13,23, тогда какъ у Геккера,
если Р выразить въ килограммахъ, то а — 10,3.
При подвѣшиваніи груза къ якорю магнита наблюдается еще явленіе,
которое до сихъ поръ невозможно объяснить. Если подвѣсить къ магнит-
ной подковѣ наибольшій грузъ, который она въ состояніи удержать, то
черезъ нѣсколько времени можно увеличить этотъ грузъ и перейти тотъ
предѣлъ, при которомъ прежде якорь отрывался. Затѣмъ еще черезъ нѣ-
сколько времени можно приложить еще большій грузъ, и такимъ образомъ,
прикладывая ежедневно незначительный грузъ, мы достигнемъ того, что
магнитъ будетъ сдерживать грузъ почти вдвое болѣе первоначальнаго.
Увеличивая постепенно грузъ, мы достигнемъ новаго предѣла, при кото-
ромъ якорь наконецъ оторвется и тогда притягательная сила магнита снова
дѣлается такою же, какою была первоначально.
Вліяніе механическихъ силъ на іиагнетнзіиъ полосы. — Если
намагничиваемую полоску привести въ сотрясеніе, то магнетизмъ ея дѣ-
лается сильнѣе, нежели тогда, когда ее намагничиваютъ безъ сотрясенія;
это уже давнишнее средство ударять по полюсу подковы для усиленія ея
магнетизма или натирать ее немагнитнымъ тѣломъ.
Если готовый уже магнитъ сильно сотрясать или ударить по немъ, то
магнетизмъ его ослабѣваетъ; такъ магнитъ, упавшій на полъ съ нѣкото-
рой высоты, теряетъ значительную часть своего магнетизма.
Видеманъ **) нашелъ, что если въ магнитной полоскѣ, противополож-
нымъ намагничиваніемъ отнять ея магнетизмъ весь, или только частію,,
или даже если намагнитить полоску въ обратномъ направленіи, то, вслѣд-
ствіе одного только сотрясенія, она принимаетъ часть первоначальнаго сво-
его магнетизма.
Но особенно интересны новѣйшія розысканія надъ вліяніемъ скручива-
нія магнита на его магнитное состояніе. Матеуччи ***) и Вертгеймъ ****)
*) Еііаа, Ро^депЦоНГз Аппаіеп. ВЦ. ЬХѴІІ.
**) ІѴіеЦешап, Ро^епЦ. Аппаіеп. ВЦ. С. Ніе ЬеЬге ѵот баіѵапіатив ип<і Еіекігота^пе-
іівтпв. ВгаппвсЬіѵеі^. ВЦ. II, р. 429.
***) МаПеиссі, Сотріеа КепЦив Це ГАсаЦётіе Цев всіепсев. Т. ХХТѴ.
****) УУегіЬеіт, Сошріев КепЦиа. Т. XXXV. Апиаіез Це сЫтіе Й Це рЬузідие. Ш вегіе. Т. Ь.
ЛЕКЦІЯ.
245
доказывали уже вліяніе скручиванія на магнетизмъ полосы; ихъ мнѣнія
были подтверждены опытами Видемана *), который нашелъ зависимость
между магнетизмомъ и скручиваніемъ.
Для своихъ изслѣдованій надъ вліяніемъ скручиванія на магнетизмъ магнита,
Видеманъ **) приготовилъ стальные бруски длиною 227 миллиметровъ,
толщиною въ 2 миллиметра и шириною 7 миллиметровъ; брускамъ этимъ
былъ сообщенъ магнетизмъ различной силы, и затѣмъ одинъ конецъ каж-
даго бруска былъ крѣпко сжатъ въ латунныхъ тискахъ, а за другой ко-
нецъ магнитъ скручивали и степень скручиванія точнымъ образомъ опре-
дѣляли помощію особаго круга съ дѣленіями, по которому двигался ука-
затель.
Изъ изслѣдованій Вертгейма и Видемана оказалось, что скручиваніе
во время намагничиванія имѣетъ слѣдующее вліяніе. Если брусокъ скру-
чивать нѣсколько разъ въ ту и другую сторону, во время намагничива-
нія, то онъ скоро, при каждомъ возвращеніи въ раскрученное состояніе,
пріобрѣтаетъ постоянно одинъ и тотъ же магнетизмъ, который, при одина-
ковомъ скручиваніи вправо и влѣво уменьшается на одинаковую величину.
Если стальной брусокъ во время намагничиванія скручивать постоянно въ
одну сторону, то, при слабомъ скручиваніи, магнетизмъ его возрастаетъ,
а при усиленіи скручиванія онъ уменьшается.
Если скручивать готовый уже магнитъ, то съ каждымъ скручиваніемъ
магнетизмъ его уменьшается; при раскручиваніи точно также происходитъ
въ немъ небольшая потеря. При повтореніи скручиванія въ ту же сто-
рону, магнетизмъ уже ослабѣваетъ очень мало. Но если брусокъ скручи-
вать въ противоположную сторону, то снова происходитъ сильное умень-
шеніе магнетизма.
Результаты наблюденій Видемана собраны въ слѣдующей таблицѣ.
Въ первомъ столбцѣ находятся углы скручиванія, причемъ скручиваніе въ
правую сторону обозначены знакомъ -|-, а скручиваніе въ лѣвую сторону
знакомъ —; въ столбцахъ, обозначенныхъ буквою т, помѣщены наблю-
денные магнетизыы, а въ столбцахъ, обозначенныхъ буквою я, помѣщены
отношенія предъидущаго магнетизма къ послѣдующему.
*) ТѴіейетапп, Ро^епб. Апп. ВЦ. СШ, иші СѴІ. Оіе ЪеЬгѳ ѵот Саіѵапізіпиз ппі
Еіекігоша&пеіівіпиа. В(1. II, р. 431 И.
’*) ДѴІесІеіпапп, Ро^епв. Аппаіеп. В4. СІП ип<1 СѴІ. Оіѳ ЬеЬге ѵот Саіѵапізшиз иисі
Еіекігота^иейвтив. В. II.
246
ПЯТЬДЕСЯТЪ ОСЬМАЯ
Скручиваніе, т а т 56 а т 95,2 а т 156,8 а
0 42,2
+ 20 39 0,924 51,5 0,919 88,6 0,930 150 0,959
+ 40 36 0,923 48,5 0,941 84,8 0,957 143,2 0,954
+ 60 33,8 0,939 46 0,949 81,2 0,958 138,5 0,967
0 — 60 0 Какъ 33,2 29 29 видно, 45,5 41,3 42 при скручиваніи вправо, 80,3 74 75 , магнетизмъ 136,5 126,5 128,5 бруска постоянно
ослабѣваетъ; притомъ, при одинаковомъ скручиваніи почти пропорціонально
первоначальнымъ магнетизмамъ бруска, раскручиваніе производитъ только
очень незначительное ослабленіе магнетизма, тогда какъ скручиваніе влѣво
снова причиняетъ значительное ослабленіе.
Послѣдній изслѣдуемый брусокъ былъ снова подверженъ скручиванію
вправо и влѣво на 60°; онъ показалъ слѣдующіе магнетизмы
Скручиваніе. 0 т 128,5
+ 60 123,6
0 123,8
— 60 120,2
0 122
+ 60 120,5
0 121
Слѣдовательно, повторяемыя въ ту и въ другую сторону скручиванія
заставляютъ магнетизмъ бруска приблизиться къ постоянной величинѣ.
Это также ясно доказываетъ слѣдующій результатъ. Первоначальный ма-
гнетизмъ бруска былъ равенъ 496,4. Когда брусокъ этотъ скручивали по-
стоянно въ одну сторону, то получили слѣдующіе результаты.
Скручиваніе. Магнетизмъ.
0 496,4
10° 68,2
20 60,2
30 59
40 57,7
50 57,5
60 56,8
80 55,9
100 54,9
120 54,5
ЛЕКЦІЯ.
247
Когда же брусокъ былъ скручиваемъ вправо и влѣво только до 30°,
то магнетизмъ бруска былъ слѣдующій:
Скручиваніе. Магнетизмъ.
-|-30° 59,4
0 57,1
— 30° 53
0 ' 54,4
+ 30 59,4
0 57,2
— 30 53
0 54,5
+ 30 59,4
0 57,1
Когда брусокъ скручивали въ обѣ стороны столько разъ, что магне-
тизмъ его въ раскрученномъ состояніи сдѣлался постояннымъ, то каждое
скручиваніе въ одну только сторону увеличивало его магнетизмъ, а скручи-
ваніе въ противоположную сторону уменьшало его магнетизмъ. Магне-
тизмъ же бруска при раскручиваніи находился между обоими; онъ больше,
когда брусокъ возвращается въ положеніе равновѣсія изъ бблыпаго скру-
чиванія, нежели изъ меньшаго.
Если стальной брусокъ сперва намагнитить, затѣмъ, отнявъ часть его
магнетизма, сильно скручивать его постоянно въ одну и ту же сторону,
то получается странный результатъ, какъ показываетъ слѣдующая таблица
Въ первомъ столбцѣ этой таблицы, подъ буквою М, помѣщенъ первона-
чальный магнетизмъ брусковъ; во второмъ столбцѣ, подъ т, магнетизмъ,
оставшійся въ брускахъ послѣ намагничиванія ихъ въ противную сторону;
въ остальныхъ столбцахъ помѣщены магнетизмы, обнаруживаемые бру-
сками послѣ скручиванія ихъ на то число градусовъ, которое находится
наверху столбца.
М т 10° 20° 30° 40° 50° 60°
205 174 154 137 126 118 111 109
209 91 92,5 89,7 84,3 80,2 78 76
185 71,1 73,6 72,5 69,5 66,3 64,6 63,5
190 51,5 57 59,5 58 57,5 57 56,5
180 37,5 41,7 45,6 46,8 47 46,8 46,5
185 29 34,5 39,5 42 42,6 43,5 43,5
180 5 14,5 20,8 23,2 25,6 28,2 29
180,5 1 1.8 14 18 21,6 22,3 —
248
ПЯТЬДЕСЯТЪ ОСЬМАЯ
Изъ этой таблицы видно, что если въ магнитномъ брускѣ, черезъ про-
тивоположное намагничиваніе, магнетизмъ уже ослабленъ, но незначи-
тельно, то черезъ скручиваніе въ немъ магнетизмъ еще болѣе уменьшается;
когда же въ томъ же магнитномъ брускѣ противоположнымъ намагничи-
ваніемъ уничтожена большая часть его магнетизма, то при скручиваніи
магнетизмъ въ немъ усиливается. При этомъ магнетизмъ возрастаетъ до нѣ-
котораго тахітит’а и при дальнѣйшемъ скручиваніи онъ снова умень-
шается. Чѣмъ больше количество противоположнаго магнетизма возбуждено
въ брускѣ, тѣмъ сильнѣе должно скрутить брусокъ, чтобы достигнуть
этотъ тахітит. Если брусокъ совершенно размагниченъ противополож-
нымъ намагничиваніемъ, то онъ черезъ скручиваніе получитъ снова ма-
гнетизмъ, который возрастаетъ съ величиной крученія, но медленнѣе са-
маго крученія.
Если желѣзному бруску, раньше магнитнаго вліянія на него, сообщить
сильное скручиваніе, потомъ намагнитить и раскручивать его при по-
стоянномъ вліяніи намагничивающей силы, то магнетизмъ его увеличи-
вается до тѣхъ поръ, пока .брусокъ не придетъ въ положеніе равновѣсія,
даже если передъ раскручиваніемъ бруска его сильно сотрясли. Скручи-
вая и раскручивая брусокъ подъ вліяніемъ намагничивающей силы, до-
стигаютъ тахітит магнетизма, прежде нежели брусокъ достигнетъ по-
ложенія равновѣсія. Затѣмъ, при совершенномъ раскручиваніи, магнетизмъ
бруска опять уменьшается. Для мягкаго желѣза магнитный тахітит до-
стигается гораздо скорѣе, нежели для твердаго желѣза.
Для стальнаго магнита получились подобныя же явленія; когда сильно
скрученный стальной брусокъ былъ намагниченъ и затѣмъ прекращено
дѣйствіе намагничивающей силы, то при раскручиваніи магнетизмъ его
увеличивался до нѣкотораго предѣла. Предѣлъ этотъ достигается тѣмъ
при меньшемъ раскручиваніи, чѣмъ мягче сталь.
Замѣчательно, что Видеманъ нашелъ совершенно подобное вліяніе
магнетизма на скручиваніе бруска *).
Если намагничивать скрученную желѣзную проволоку, то она только
вслѣдствіе намагничиванія частію раскручивается. Это раскручиваніе тѣмъ
значительнѣе, чѣмъ сильнѣе возбужденъ въ проволокѣ магнетизмъ; однако,
раскручиваніе увеличивается не пропорціонально увеличенію магнетизма,
но нѣсколько слабѣе.
*) ІѴіейетапп, Ро^епйогіГв Аппаіеп. ВЦ. СѴІ. Оіе ЬеЬге ѵот (Іаіѵапівтіів ппсі
Еіекігота&пеіівтив. Вй. II.
ЛЕКЦІЯ.
249
Если намагнитить желѣзную проволоку слабо, такъ чтобы она раскру-
тилась только незначительно и затѣмъ уничтожить намагничивающую ея
силу и снова приложить ее черезъ нѣсколько времени, то раскручиваніе
уже болѣе не происходитъ; но если затѣмъ проволоку намагнитить совер-
шенно также сильно, но въ противоположную сторону, то она опять на-
чинаетъ раскручиваться. При послѣднемъ обстоятельствѣ можетъ случиться,
что брусокъ раскрутится такъ сильно, что противоположное затѣмъ нама-
гничиваніе опять произведетъ скручиваніе, а новое намагничиваніе опять
въ ту же сторону, снова произведетъ раскручиваніе.
Чтобы лучше понять послѣдній результатъ, мы помѣщаемъ здѣсь
ряда наблюденій Видемана. Знакъ -|- соотвѣтствуетъ намагничиванію
одномъ направленіи а — въ противуположномъ.
I. Проволока толщиною 0,8 миллим., скручена на 302°.
два
въ
Магнетизмъ. Раскручиваніе.
+ 7 0 + 7 0 --7 0 + 7 0 — 7 0 II. Проволока толщиною 6,4 4,7 6,4 4,7 13,8 12,1 10,6 10,4 13,5 12,6 0,8 миллим., скручена на 530°. -
Магнетизмъ. — 7,8 0 + 7,8 0 — 7,8 0 + 7,8 — 7,8 Отсюда нсно видно, что Раскручиваніе. 5,5 5,2 14 13,7 10,3 9,8 13,5 10,3. раскручиваніе, происшедшее вслѣдствіе на-
магничиванія въ одномъ направленіи, значительно увеличивается черезъ на-
магничиваніе въ противоположномъ направленіи; но если затѣмъ снова намаг-
ничивать въ первоначальномъ направленіи, то раскручиваніе уменьшается.
250
ПЯТЬДЕСЯТЪ ОСЬМАЯ
До сихъ поръ мы говорили объ изслѣдованіяхъ, произведенныхъ надъ
проволоками, достигшими черезъ сильное вращеніе извѣстной величины
скручиванія. Изслѣдованія обнаружили также вліяніе магнетизма на про-
волоку, получившую сперва опредѣленное скручиваніе постояннымъ вра-
щеніемъ въ одну сторону, которая затѣмъ противоположнымъ вращеніемъ
была частію снова раскручена. Результаты этихъ изслѣдованій состоятъ
въ слѣдующемъ:
Если намагнитить желѣзную проволоку, бывшую скрученною, то скру-
чиваніе ея уменьшается. Если проволока была скручена и скручиваніе не-
много уменьшить, вращая ее въ противоположную сторону, то при нама-
гничиваніи этой проволоки скручиваніе ея еще болѣе уменьшается; но
если противоположнымъ вращеніемъ проволока раскручена значительно,
то слабое затѣмъ намагничиваніе увеличиваетъ скручиваніе до тахітиш’а.
Сильное намагничиваніе опять уменьшаетъ скручиваніе.
Наконецъ, Видеманъ изслѣдовалъ вліяніе намагничиванія на скрученныя
проволоки, къ которымъ былъ приложенъ натягивающій грузъ, нѣсколько
ихъ раскрутившій. Оказалось, что проволоки, при слабомъ намагничиваніи,
скручивались сильнѣе и что сильное скручиваніе увеличивало намагничи-
вающую силу. При болѣе сильномъ намагничиваніи, проволока еще болѣе
раскручивалась, и при прекращеніи намагничиваніе возвращалась въ перво-
начальное положеніе.
Соединяя всѣ результаты, относящіеся до вліянія скручиванія на ма-
гнетизмъ и вліяніе магнетизма на скручиваніе, мы видимъ совершенную
аналогію между этими явленіями и для бблыней очевидности напишемъ
ихъ въ слѣдующимъ порядкѣ:
Скручиванія.
1. Постоянное скручиваніе же-
лѣзныхъ проволокъ при намагничи-
ваніи ихъ уменьшается, и тѣмъ
медленнѣе, чѣмъ болѣе увеличи-
вается магнетизмъ.
2. Повторяемыя намагничиванія
въ одну и ту же сторону также
уменьша