Автор: Жамен   Вюльнер   Фон-бооль В.  

Теги: физика  

Год: 1867

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 уменьшаютъ скручиваніе. Намагни- чиваніе въ сторону, противополож- ную первому намагничиванію, произ- водитъ новое уменыненіескручиванія. Магнетизмъ. 1. Постоянный магнетизмъ сталь- ныхъ брусковъ при скручиваніи ихъ уменьшается, и тѣмъ медлен- нѣе, чѣмъ болѣе увеличивается скручиваніе. 2. Повторяемыя скручиванія въ одну и ту же сторону также умень- шаютъ магнетизмъ. Скручиваніе же въ сторону, противоположную пер- вому скручиванію, производитъ но- вое уменьшеніе магнетизма.
ЛЕКЦІЯ. 251 Совершенно подобная же аналогія существуетъ и во всѣхъ прочихъ случаяхъ. Вліяніе степевн закаливанія стали. —Такъ какъ задерживатель- ная сила различныхъ стальныхъ полосокъ различна, то и степень насыще- нія ихъ при намагничиваніи не одинакова; мы должны отыскать, при ка- комъ условіи намагниченная стальная полоска дѣлается наиболѣе сильною. Кулонъ произвелъ надъ этимъ предметомъ очень важные опыты, которые были обнародованы послѣ его смерти, Біо *). Кулонъ бралъ стальные бру- ски одинаковыхъ размѣровъ, и, нагрѣвая ихъ до различныхъ температуръ, закаливалъ ихъ въ водѣ; затѣмъ онъ намагничивалъ бруски до насыщенія и, заставляя ихъ колебаться, нашелъ продолжительность десяти колебаній. Такъ какъ можно предположить, что при каждомъ опытѣ положеніе полю- совъ было почти одно и то же, то магнитныя силы бруска были обратно пропорціональны квадратамъ наблюденныхъ временъ колебаній; вотъ ре- зультаты, полученные Кулономъ: Температура при закаливаніи . . 875°, 975°, 1075?, 1187° Продолжительность десяти колебаній 93 сек. 78, 64, 63, Слѣдовательно, задердшвалельнаясила увеличивается съ увеличеніемъ сте- пени закаливанія стали. Желая подтвердить эти результаты обратнымъ способомъ, Кулонъ, взявъ эти сильно закаленные бруски, нагрѣвалъ ихъ до различныхъ тем- пературъ, . послѣ чего медленно охлаждалъ; и послѣ этихъ отжиганій онъ снова намагничивалъ бруски до насыщенія и получилъ слѣдующія числа, которыя показываютъ, что съ увеличеніемъ температуры отжиганій, за- держивательная сила измѣняется Температура отжиганія .... 15° 267° 512° 1122° Продолжительность десяти колебаній 63 сек. 64,5 70, 93. Вліяніе температуры. —Повышеніе температуры всегда произво- дитъ уменьшеніе магнитнаго момента. Можетъ также случиться, что въ магнитѣ окажутся измѣненія при слабыхъ измѣненіяхъ температуры, про- исходящихъ отъ атмосферическихъ перемѣнъ; но въ этомъ случаѣ состоя- ніе магнита измѣняется только временно. При значительномъ нагрѣваніи магнитной полоски явленія бываютъ различныя, смотря по тому, нагрѣ- ваютъ ли ее въ первый разъ, или ее уже нѣсколько разъ нагрѣвали и охлаждали. Наибольшая потеря магнетизма происходитъ при первомъ на- грѣваніи полоски и слѣдующемъ за нимъ охлажденіи. Если нагрѣть по- *) Віоі, Тгаііё сіе рЬуаідие ехрёгішепиіе еі шаіЬёшаіічие. Т. III, р. 106.
252 ПЯТЬДЕСЯТЪ ОСЬМАЯ лоску до той же температуры второй разъ, то при охлажденіи наблюдается опять уменьшеніе магнетизма, но значительно меньше, нежели при первомъ нагрѣваніи. При повторяемыхъ нагрѣваніяхъ, до той же температуры, ослабленіе магнетизма дѣлается все меньше и наконецъ магнетизмъ поло- ски черезъ нагрѣваніе ослабляться больше не будетъ, такъ что послѣ охлажденія она оказывается намагниченною такъ же сильно, какъ и до нагрѣванія. Эти результаты извѣстны изъ прежнихъ наблюденій Кулона *), КупФера **) и другихъ. Продолжительность потери, при одинаковыхъ прочихъ обстоятельствахъ, по опытамъ ДіОФура ***) тѣмъ больше, чѣмъ выше та температура, до ко- торой нагрѣвается полоска. По опытамъ Мозера и Рисса ****) оказывается, что при одинаковыхъ повышеніяхъ температуры продолжительность потери измѣняется съ Фор- мою и размѣрами магнитовъ, съ свойствомъ стали и, въ особенности, съ ея жосткостію. Медленное или быстрое нагрѣваніе не имѣетъ вліянія. По Мозеру и Риссу, продолжительность потери увеличивается съ тол- щиною полосокъ,' она больше въ полыхъ магнитахъ, нежели въ массив- ныхъ, значительно больше въ короткихъ магнитахъ, нежели въ длинныхъ, твердая сталь теряетъ значительно больше, нежели мягкая. Обозначивъ черезъ Мо магнетизмъ полоски при температурѣ , то ма- гнетизмъ ея М при температурѣ можно выразить слѣдующимъ урав- неніемъ: М = М0. {1— а (і' — і) — Ь (і' — і-Уі. Постоянныя величины а а Ъ этого уравненія зависятъ точно также отъ различныхъ обстоятельствъ: отъ силы магнетизма М°, отъ свойства стали и т. п. Во многихъ случаяхъ Ь можно принять за 0, и тогда М — Мо {1 — а(і' — I)}. Слѣдовательно, потеря пропорціональна нагрѣванію *****). Формула эта очень важна при измѣреніи напряженія магнетизма зем- наго шара, такъ какъ съ нею можно исправить погрѣшность, происходя- щую отъ измѣненія температуры въ различныхъ точкахъ поверхности земли. *) СоиІотЬ, ВіоІ. Тгаііё бе рЬузідие. Т. III. *й) Киріег, Казіпег’в АгсЬіѵ. ВсІ. VI. ***) ИиГоиг, АгсЬіѵев бе всіепсез рЪузідиез еіс. бе Оёпеѵе. Т. XXXIV. ****) Мовег ипб Йіезз, Ро^епбогіГз Аппаіеп. Вб. XVII. *****) Мовег ипб Кіева, ѴѴіебешап. Сіе Ьеіігѳ ѵот Оаіѵапізтпз ипб Еіекігота&пеіівшив. Вб. И, р. 484.
ЛЕКЦІЯ. 253 Когда магнитная стрѣлка раскаляется до красна, то она теряетъ свой магнетизмъ. Вотъ еще нѣкоторые результаты опытовъ Кулона, подобные предъидущимъ; полоску изъ твердой стали сперва намагничивали, потомъ отжигали, нагрѣвая послѣдовательно болѣе и болѣе и послѣ каждаго от- жига заставляли ее колебаться. Температура при отжиганіи. Время десяти колебаній. 15° 93 секунды. 50 97 100 104 264 147 » 425 215 » 637 290 > 850 очень большое. Слѣдовательно, значительнымъ повышеніемъ температуры стальная по- лоска потеряла свой магнетизмъ и возвратилась въ естественное состояніе. Пулье изслѣдовалъ желѣзо во все время нагрѣванія его, и нашелъ, что- при вишнево-красномъ каленіи желѣзо болѣе не имѣло свойства притяги- ваться къ сильному магниту, приближенному къ нему, т. е. оно уже сдѣ- лалось подобнымъ мѣди и всѣмъ другимъ немагнитнымъ тѣламъ. Итакъ, нагрѣваніе производитъ на магнитъ три различныя дѣйствія: когда оно слабо, оно уменьшаетъ магнетизмъ магнита, но только временно; когда оно сильнѣе, оно уменьшаетъ магнетизмъ его такъ, что полоска, при охлажденіи, уже не возвращается въ прежнее состояніе; наконецъ, когда нагрѣваніе достигаетъ краснаго каленія, сталь совершенно размаг- ничивается. Вліяніе свѣта на магнетизмъ. — Вопросъ о непосредственномъ вліяніи свѣта на магнитное состояніе намагничиваемыхъ тѣлъ, былъ перво- начально поднятъ Моришини *), который въ 1812 году доказалъ, что го- лубые и Фіолетовые лучи свѣт; намагничиваютъ стальную стрѣлку. Вслѣдъ за Моришини были произведены тѣ же опыты многими уче- ными, и нѣкоторые изъ нихъ не могли получить никакихъ результатовъ;, другимъ же удалось намагнитить стрѣлку **), такъ что нѣсколько времени *) МогісЬіпі, СгіІЪегГ.’н Аппаіеп. Вй. ХЪІІІ. *•) Опыты были произведены Вольтою, Ге-Люссакомъ и другими неуспѣшно; но Ба- бипи (ВаЪіпі) получилъ намагничиваніе. Всѣ прежнія розыскавіа можно наВти въ клас- сическомъ сочиненіи Муаньо, подъ заглавіемъ: «Кёрегіоіге <ГорЩ|пе пюбегпе». Рагів. 1850. Т. III, р. 1,006.
254 ПЯТЬДЕСЯТЪ ОСЬМАЯ не знали, слѣдуетъ ли довѣрять открытію Моришини, когда миссъ Мэри Зоммервиль *) и Баумгартнеръ **) доказали, что стрѣлка отъ вліянія свѣта намагничивается. Миссъ Зоммервиль увѣдомила лондонское королевское общество, что для того, чтобы намагнитить стальную стрѣлку, должно одну половину ея подаергнуть дѣйствію Фіолетовыхъ лучей, и, въ то же время, другую поло- вину стрѣлки прикрыть экраномъ, тогда конецъ, подвергнутый дѣйствію лучей, пріобрѣтетъ сѣверный полюсъ, а противоположный конецъ южный. Съ голубыми лучами получается то же дѣйствіе, но намагничиваніе бы- ваетъ слабѣе и долго не обнаруживается. Баумгартнеръ нашелъ, что сталь- ная стрѣлка, выполированная только до половины, намагничивается подъ вліяніемъ обыкновеннаго дневнаго свѣта. -''"'Риссъ и Мозеръ ***) произвели продолжительные опыты надъ вліяніемъ свѣта на магнетизмъ стрѣлки; они подвѣшивали стрѣлку на шелковинкѣ въ сосудѣ, подобномъ крутительнымъ вѣсамъ, и нашли, что свѣтъ не имѣетъ вліянія на' магнитное состояніе стрѣлки, такъ какъ не происходило ника- кого измѣненія въ продолжительности ея колебанія. Изъ этого надо заключить, что свѣтъ не измѣняетъ магнитнаго состоя- нія нашихъ магнитовъ. Намагннчиваніе вліяніемъ земли. — Изъ того, что мы выше го- ворили, слѣдуетъ, что каждый разъ, какъ кусокъ желѣза помѣщенъ по близости магнита, онъ намагничивается. Такъ какъ земля дѣйствуетъ такъ же, капъ и магнитъ, то она также должна намагничивать брусокъ мягкаго желѣза. Эго слѣдствіе легко подтвердить опытомъ. Помѣстимъ желѣзный брусокъ въ томъ направленіи, которое принимаетъ стрѣлка наклоненія, то нижній конецъ его долженъ сдѣлаться южнымъ полюсомъ, а верхній конецъ сѣвернымъ. Чтобы въ ртомъ убѣдиться, стоитъ только изслѣдовать брусокъ магнитной стрѣлкой, и тогда окажется, что нижній конецъ бруска притягиваетъ къ себѣ сѣверный полюсъ стрѣлки, а верхній конецъ юж- ный,- Въ южномъ полушаріи происходитъ обратное намагничиваніе. Если въ то время, когда брусокъ находится въ этомъ положеніи, со- общить ему задерживательную силу, то онъ сохранитъ въ себѣ магне- тизмъ, развитый въ немъ землею. Такъ какъ скручиваніе, удары, колеба- *) Мівз Вогашегѵіііе, Аппаіев бе сѣвшіе еі бе рѣувідче. Т. XXI. **) Вачга^йгіпег, ХеИзсЬгіІѢ Гйг МаІѣешаНк ипб Рѣузік, топ Вашп^агіпег ипб ЕЦіп^в- ѣачзеп. ВЦ. I. ***) Кіева ип<1 Моѳег, Ро^епбогЙГз Аппаіеп. Вб.ХѴІ.
ЛЕКЦІЯ. 255 нія развиваютъ магнетизмъ, то можно расположить по направленію стрѣлки наклоненія пучекъ закаленныхъ стальныхъ проволокъ и скручивать ихъ въ этомъ положеніи; они получаютъ и сохраняютъ южный магнетизмъ внизу, а сѣверный наверху. Можно взять стальной брусокъ и ударять по немъ молоткомъ; онъ также пріобрѣтетъ магнетизмъ; вотъ почему слесарные инструменты, большею частію, бываютъ намагничены. Магнитные металлы. — До сихъ поръ мы видѣли, что только же- лѣзо обладаетъ магнитными свойствами и только на него въ состояніи дѣй- ствовать магнитъ; но, кромѣ его, мы въ началѣ этой статьи упомянули еще о никкелѣ, кобальтѣ и о хромѣ и марганцѣ. Впослѣдствіи мы уви- димъ, что и другіе металлы можно также причислить къ магнитнымъ тѣ- ламъ, хотя доказать зто не такъ легко. Должно, однако, замѣтить, что тѣла эти никогда не могутъ сдѣлаться сами магнитами; они только притя- гиваются, но сообщить имъ противоположные полюсы невозможно. Мы въ подробности разберемъ вопросъ о магнитныхъ металлахъ въ статьѣ «о ди- намическомъ электричествѣ.»
«іляэт. $• ‘Л'5:'.и'мм<і:<'| <.-ь:ком 04 . .. ѵечТ'»Н і>Фи.<ІН<ІГл2 <гун «п'іінвѵ^фн к . ;;ія.06:"у,і; .гхыи.і <ѵнннч..іч>‘ і. -лшині ціня «іч/> і с.і.точг ігтсж.нвд/.ч? н <г>ѵ>:ы>уі.пн ніи< зіінэжог.'ш, 1Н ОІІ 4ТЧСИІ.Ѵ Н ГС!О !уцЬ. ІК:Н(П.«>:> ОНЙф.1/ . (;.7і|”н«н . ІІМІЦ]'> ік]с-й[.п .<гг<ія. :.<гир.нт-мтм ла»ялт рно г«<»я •йшмиигілмьн «гтон'гШЙ «едітаиг ,ит«<ягх: » (М.ІКО! <>П’ ,НЫ!Ж Л.1И «Г.-4Я11 ГХИТ <—,.ш.мт^п вИНТНИ.Ів] 7. НІНЯОТ.х .) .Гв ОѴ’ЦЛП '.'ІІ.ІН’1 П іі’/лпт ;ІІ,>;;•!. вдгніТВІПВИ «ГГЬЧ.’іІ.Гч» ггчуоі»^ и.к.'-т > йоте г.гвп .гя мѵ ..да> •""чи ,,<>н :,ггинилг ^,т X 'ни -ціяг-’/Лі/іопЯ ,;і.!ці. ѵі'іѵ. н. о н 4тДу.Гкгл ліллйянн е <г:.‘і~'н-'іипьм‘, ..а -ип'іж'нфі «чкявт о.в::юм ыы.сі•« <іимі|ь н- ,оп> •, ^атнта-уііг. ',<>явн.г.о ,сня:м>Д .-•:-т-ѵл. анвт <н отс <ггсвбжі,і. нтох ш|!і ои-л.пт ено :гн<іч'мн'фк і..<тн! :!;г> >гг'{ «•ѵчОК..ВЛ іомн ига. ыМ .•.>і;;кпиг<і(і<ні іаэіягоіі, оынжт.шіоні-тчфі .п.'н • .ітщіЛюп. оь .иѵп о» гГгіТі'.тб ,гн Л’КМ.МіТРМ .гхыитмн-ыг І, ,;ѵіПфь.и . . - Дні;. : ,гіг..» »<
ДИНАМИЧЕСКОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО. Физика. III. 17

ПЯТЬДЕСЯТЪ ДЕВЯТАЯ ЛЕКЦІЯ. Объ электрическихъ токахъ и о средствахъ измѣренія ихъ силы. Опредѣленіе токовъ. — Гипотеза происхожденія токовъ. — Открытіе Эрстеда. — Гальванометръ. — Напряженіе токовъ. — Синусъ бус- солъ. — Тангенсъ буссолъ. — Прерыватели и коммутаторы. При заряженіи электрическаго конденсатора, на обѣихъ поверхностяхъ его накопляютъ значительныя и почти одинаковыя количества противопо- ложныхъ электричествъ и, при сообщеніи оболочекъ посредствомъ провод- ника, даютъ движеніе двумъ электричествамъ, которыя проходятъ черезъ этотъ проводникъ, двигаясь въ противоположныя стороны, и такимъ обра- зомъ въ проводникѣ является движеніе въ обѣ стороны, которое и назы- вается электрическимъ токомъ. При этомъ движеніи, въ проводникѣ замѣчаются разнообразныя явле- нія: обыкновенно проводникъ этотъ нагрѣвается; если онъ металлическій, то можетъ расплавиться; если онъ сгараемый, то воспламеняется; если въ немъ заключается вода, или окиси, или соли, то онѣ разлагаются, и если проводникомъ служитъ животный органъ, ’ то онъ получаетъ сильныя сотрясенія. Во взятомъ нами примѣрѣ токъ продолжается только одно мгновеніе; но если какая-нибудь причина въ состояніи постоянно возобновлять электри- чества, выходящія черезъ проводникъ, то и тѣ явленія, о которыхъ мы упомянули, будутъ продолжаться столько же времени, сколько будетъ про- должаться самый токъ. Это дѣйствительно такъ и происходитъ, при соединеніи противоположныхъ проводниковъ электрической машины Арм- стронга или Наирна, или даже при соединеніи кондуктора обыкновенной 17*
260 ПЯТЬДЕСЯТЪ ДЕВЯТАЯ электрической машины съ землею, которая дѣйствуетъ какъ тѣло, заря- женное отрицательно. Всѣмъ сколько-нибудь извѣстно, что существуютъ электрическіе столбы и батареи, имѣющіе особенное свойство развивать и постоянно возобно-1 влять на своихъ концахъ, называемыхъ полюсами, значительныя количе- ства противоположныхъ электричествъ, которыя, слѣдовательно, развиваютъ постоянные токи въ каждомъ проводникѣ, соединяющемъ эти полюсы. Та- кіе столбы и батареи во все время движенія электричествъ производятъ тѣ же дѣйствія, которыя мы получали при разряженіи конденсатора: они под- держиваютъ въ проводящихъ проволокахъ возвышенную и постоянную темпе- ратуру, производятъ разложеніе сложныхъ тѣлъ, черезъ которыя они про- ходятъ и производятъ продолжительныя сотрясенія въ животныхъ органахъ. Гипотезы происхожденія токовъ. — Зная, что въ проводникѣ, сообщающемъ противоположныя электричества, развиваются токи, мы должны теперь составить себѣ понятіе, какимъ образомъ совершаются самыя элек- трическія движенія. Первое понятіе, которое представляется уму, это то, что два противоположныя электричества дѣйствительно двигаются въ про- тивоположныя стороны въ видѣ двухъ простыхъ токовъ; положительное электричество идетъ отъ положительнаго полюса къ отрицательному, а отрицательное двигается въ противоположномъ направленіи. Можно точно также объяснить соединеніе обоихъ электричествъ, нако- пившихся на полюсахъ, если предположить существованіе одного изъ этиХъ основныхъ токовъ, и какъ доказать этого нельзя, то можно одина- ково предположить, что или одно положительное электричество сходитъ съ положительнаго полюса, чтобы нейтрализовать отрицательное электри- чество противоположнаго полюса, или же отрицательное электричество идетъ черезъ проводникъ къ положительному полюсу. Кромѣ этихъ двухъ гипотезъ, существуетъ еще третья, болѣе остро- умная, предложенная Деларивомъ. Представимъ себѣ проводникъ, соеди- няющій противоположные полюсы, разложеннымъ на тонкія ниточки, ча- стицы которыхъ А, В, С.... (рис. 99) подвержены вліянію двухъ по- Р1ІС. 99. м Д в с н . і і, ц. —+- + -“ +• + — + *“ + — люсовъ- -|- м и—К, которые онъ соединяетъ. Тотчасъ же каждая частица зарядится электричествомъ на концѣ обращенномъ къ — Ми элек- тричествомъ — на копцѣ обращенномъ къ М, такъ что части двухъ
ЛЕКЦІЯ. 261 частицъ,обращенныя другъ къ другу, получаютъ противоположныя заряженія. Это раздѣленіе черезъ вліяніе быстро увеличивается до тѣхъ поръ, пока противоположныя электричества не пріобрѣтутъ такое напряженіе, что они могутъ преодолѣть сопротивленіе промежутковъ между частицами; тогда электричества соединяются, весь проводникъ приходитъ въ естественное состояніе, опредѣленная часть электричества — подвинулась на одну ча- стицу къ -I- М, равное•количество электричества перешло въ обрат- номъ направленіи на одну частицу къ — К, оба полюса частію разряди- лись, и тотчасъ затѣмъ столбъ дѣйствуетъ для возстановленія ихъ перво- начальнаго напряженія. Итакъ, какъ все снова пришло въ первоначальное состояніе, то снова начинается то же дѣйствіе и продолжается до тѣхъ поръ, пока существуетъ сообщеніе. Изъ трехъ этихъ гипотезъ, одинаково возможныхъ, трудно выбрать которую-нибудь, если мы будемъ представлять себѣ токъ механическимъ движеніемъ частицъ, могущимъ объяснить всѣ явленія электродинамики. Послѣдняя же гипотеза, которая основана на законахъ электрическаго вліянія, одна можетъ объяснить химическія дѣйствія'И многіе другіе Факты, которые мы увидимъ впослѣдствіи: поэтому мы примемъ именно эту гипотезу. Но при этомъ не должно забывать ея гипотетическаго харак- тера и не дѣлать зависимымъ отъ нея изученіе явленій. Условились говорить, что токъ идетъ отъ положительнаго полюса къ отрицательному и направленіе движенія его обозначаютъ стрѣлкой + М . . . М- .... — X Это не заключаетъ въ себѣ никакого понятія о природѣ электриче- скаго движенія; это только выраженіе и условное графическое предста- вленіе, опредѣляющее положеніе полюсовъ относительно соединяющаго ихъ проводника. Во многихъ случаяхъ необходимо болѣе точнымъ обра- зомъ опредѣлить направленіе тока; тогда предполагаютъ, что токъ про- ходитъ черезъ наблюдателя, входя въ его ноги и выходя изъ головы; за- тѣмъ полагаютъ, что токъ и составляетъ этого, наблюдателя, говорятъ, что онъ имѣетъ бокъ, спину, правую сторону, лѣвую, это бокъ, спина, сто- рона наблюдателя. Принявъ это, посмотримъ, какимъ способомъ мы мо- жемъ открыть существованіе токовъ и измѣрять ихъ напряженіе. Открытіе Эрстеда.—Въ 1819 году датскій профессоръ Эрстедъ *) *) ОегаЫ, Ехрегішепіа сігса ейісасіаш еопйісіпа еіеоігіоі іп асиш ша^иеНсаш. НаГ- пія, 21 3иі. 182І). 4 8. 4°. СгіІЬегі’з Аппаіеп/ В<1. ЬХѴІ. 8 . 295. (1820). — Всіпѵеі^ег’а ДоигпаІ Йіг РІіузік шій СЬешіе. Вй. XXIX, 8. 275 — 281.—ТПошаоп’а. АппаІ. оГ РЫІоз. (1) ѴоІ. XVI.
262 ПЯТЬДЕСЯТЪ ДЕВЯТАЯ нитнаго меридіана, надъ магнитной Рос. 100. открылъ весьма важное явленіе: онъ открылъ, что магнитная стрѣлка, находящаяся вблизи тока, принимаетъ новое положеніе равновѣсія, откло- няясь на уголъ <р. Для опыта располагаютъ токъ ЕЕ, въ плоскости маг- стрѣлкой АВ (рис. 100), вращаю- щейся на остріи. Если токъ очень сильный и расположенъ очень близко къ стрѣлкѣ АВ, то <у равно 90°; если токъ ослабѣваетъ или постепенно уда- ляется, отклоненіе стрѣлки умень- шается. То же самое наблюдается, если проводникъ помѣщенъ ‘ подъ стрѣлкой, въ СО, или если онъ находится въ положеніи СЕ или ЕО. Стрѣлка находится на остріи, и понятно, что дѣйствіе силъ сводится на пару. Чтобы отыскать направленіе этой пары, расположимъ сперва вблизи стрѣлки неподвижный брусокъ въ такомъ положеніи, чтобы онъ сдѣлалъ колебанія стрѣлки очень медленными и уничтожилъ бы дѣйствіе на нее земли; тогда стрѣлка подвергается только вліянію дѣйствія тока, и оказывается, что каково бы ни было напряженіе этого тока и каково бы ни было направленіе его въ плоскости СБЕЕ, стрѣлка всегда отклоняется на 90°; слѣдовательно, пара перпендикулярна къ плоскости, проходящей черезъ токъ и черезъ остріе стрѣлки. Если мы хотимъ опредѣлить сторону отклоненія вслѣдствіе дѣйствія этой пары, то - должны только принять слѣдующее правило Ампера *):. Если представимъ себѣ наблюдателя р', черезъ котораго проходитъ токъ изъ ногъ въ голову и который лежитъ'лицомъ къ стрѣлкѣ, то сѣ- верный конецъ стрѣлки всегда, отклонится влѣво, будетъ ли токъ вертикальный или горизонтальный, надъ стрѣлкой или подъ нею. Теперь понятны всѣ частности, которыя можно извлечь изъ этого свой- ства. Мы узнаемъ, что токъ проходитъ въ проводникѣ, если провод- никъ этотъ отклоняетъ расположенную близъ него магнитную стрѣлку; по величинѣ отклоненія можно измѣрить силу этого тока, и по той сто- ронѣ, въ которую отклоняется сѣверный полюсъ, опредѣлится направленіе тока; но, чтобы можно было дѣйствовать съ большимъ удобствомъ, при- думали для этого особый приборъ, —.гальванометръ. . ») Ашрёге. КіІЬегІ’а Аппаіеп. ВО. ЬХѴІІ, 8. 113 пші 127.1827.-Аппа1е8 сіе Сѣвшіе еі Де РЬувічие. 1820. Т. XV, р. 59 еі 170. — Гог^еіга^еп ѵоі- сіег АкаОешіе ги Рагіа, 2 Оеі., 9 Осі< ии<1 6 Моѵ. 1820. —Ашрёге. Вёеиеіі О’оЬзегѵаНопв ёіесігосіупашічиез, р. 49.
ЛЕКЦІЯ. 263 Гальванометръ. — Вокругъ стрѣлки АВ изгибаютъ проволоку въ видѣ прямоугольника ВЕЕС (рис. 101). Каждая изъ сторонъ прямоуголь- ника дѣйствіемъ своимъ стремится от- клонить сѣверный полюсъ влѣво отно- сительно направленія тока. Такъ что если представимъ себѣ наблюдателя сперва надъ стрѣлкой, затѣмъ пред- ставимъ себѣ его передвигающимся по проволокѣ и переходящимъ по всѣмъ сторонамъ прямоугольника р', р", р"', чтобы онъ всегда былъ обра- щенъ лицомъ къ стрѣлкѣ и его лѣвая сторона всегда оставалась бы впереди то увидимъ, что всѣ части прямоугольника стремятся сообщить стрѣлкѣ отклоненіе въ одну и ту же сторону, указанную стрѣлками А и В. Если изогнемъ проволоку такъ, чтобы получить еще второй прямоугольникъ,- наложенный ва первый, то этимъ мы удвоимъ дѣйствіе тока; а если сдѣ- лаемъ тысячу такихъ оборотовъ, то дѣйствіе сдѣлается въ тысячу разъ сильнѣе: отсюда происходитъ названіе мультипликатора, которое даютъ такому прибору, производящему значительное отклоненіе магнитной стрѣлки очень слабымъ токомъ. Мультипликаторъ былъ изобрѣтенъ Швейгеромъ *) и ПоггендорФомъ **); магнитную стрѣлку АВ помѣщаютъ внутри оборотовъ, надъ оборотами на- ходится кругъ, раздѣленный на 360°, и, чтобы можно было опредѣлить вели- чину отклоненія, параллельно стрѣлкѣ АВ, на одномъ съ ней стержнѣ, укрѣ- пляютъ мѣдную стрѣлку А'В', которая двигается по раздѣленному кругу. Чтобы приготовить болѣе "чувствительный мультипликаторъ, должно ослабить дѣйствіе земнаго магнетизма, употребивъ двѣ параллельныя стрѣлки па и и'з', обращенныя одноименными полюсами въ противополож- ныя стороны (рис. 103) и утвержденныя параллельно одна другой на вер- тикальномъ стержнѣ, такъ, чтобы они могли вращаться только вмѣстѣ. Та- кая система называется астатическою системою или астатическою стрѣлкою. Земля, дѣйствуя на астатическую систему, заставляетъ обѣ стрѣлки вращаться въ противоположныя стороны, такъ что получается равнодѣй- •) ЗеЬѵеі^ег. ВсЬягеіее- Іоигпаі Йіг РІіузік иші СЬетіе. ВЦ. XXXI, 8. 2 ипй 12. 1821.— ОіІЬегі’а Аппаіеп. 1821. **) Ро^епііогіГ. ОІІЬегСз Аппаіеп. ВЦ. ЬХѴІІ. 1821.
264 ПЯТЬДЕСЯТЪ ДЕВЯТАЯ ствующая пара силъ, равная разности силъ, дѣйствующихъ отдѣльно на каждую стрѣлку и которая будетъ тѣмъ меньше, чѣмъ меньше разность магнетизма обѣихъ стрѣлокъ. Съ другой стороны, полное дѣйствіе тока на систему состоитъ, во-1-хъ, изъ того, которое производитъ токъ на стрѣлку п'з'. помѣщенную вну- три оборотовъ проволоки и, во-2-хъ, изъ того, которое имѣетъ токъ на Рис. 102. Рис. 104. ’ К стрѣлку пз, помѣщенную надъ оборотами и которая_стремится, отъ дѣй- ствія тока проходящаго подъ нею, повернуться въ ту же сторону, какъ и стрѣлка п'з', что не трудно видѣть на рис. 101, предположивъ, что А'В' и АВ астатическая система, и расположивъ подъ А'В' наблю- дателя, согласно правилу Ампера, полюсъ А', поворачивается въ ту же сторону, какъ и полисъ В. Слѣдовательно, присовокупленіе къ п'з1 второй магнитной стрѣлки зп имѣетъ двойное вліяніе: 1) уменьшеніе земной пары, и 2) увеличеніе пары образуемой токомъ; и если припомнимъ, что послѣд- няя пропорціональна числу оборотовъ, то увидимъ, что предѣлъ чувстви- тельности прибора заключается только въ трудностяхъ постройки. Чтобы построить мультипликаторъ, приготовляютъ деревянную рамку
ЛЕКЦІЯ. 265 (рис. 102), и наматываютъ по обѣ стороны іи мѣдную проволоку, обви- тую шелкомъ. Рамку эту помѣщаютъ на середину латуннаго круга т (рис. 104), который, посредствомъ установочныхъ винтовъ, можетъ быть приведенъ въ горизонтальное положеніе. Весь верхній кругъ т можетъ вращаться въ горизонтальной плоскости на нижнемъ кругѣ; значительные повороты производятся рукою, а слабыя вращенія винтомъ з. Концы про- волоки, намотанной на рамкѣ, прикрѣплены къ нажимнымъ винтамъ р и д. На верхнемъ кругѣ т утверждены также стойки ЕЕСг, на верху кото- рыхъ, какъ разъ надъ среднимъ отверзтіемъ рамки, находится винтъ К, къ которому подвѣшена некрученая шелковинка съ астатическою систе- мою на концѣ. Нижняя стрѣлка этой системы помѣщается внутри обо- ротовъ, въ промежуткѣ 88 (рис. 102), а верхняя надъ раздѣленнымъ кругомъ, насаженнымъ на верхнюю часть рамки. , Чтобы нѣсколько ограничить колебанія стрѣлки, отъ нулеваго дѣленія круга, по обѣ стороны на 90° находятся небольшіе вертикальные шпеньки, въ которые верхняя стрѣлка упирается при поворачиваніи на 90°. Весь приборъ покрывается стеклянымъ колпакомъ, надъ которымъ выходитъ винтъ К. Когда приборъ употребляютъ для опыта, нижними винтами устана- вливаютъ его такъ, чтобы стрѣлки свободно колебались, безъ малѣйшаго тренія о какую бы то ни было часть рамки или средней щели; затѣмъ приборъ поворачиваютъ около оси до тѣхъ поръ, пока верхняя стрѣлка не совпадетъ съ линіею 0—180 круга: при этомъ система параллельна плоскости проволокъ и земной парѣ. Затѣмъ сообщаютъ приборъ съ про- волоками, въ которыхъ идетъ токъ, укрѣпляя эти проволоки нажимными винтами р, д. Нерѣдко на одну рамку наматываютъ двѣ различныя проволоки, и тогда концы другой проволоки прикрѣпляютъ къ двумъ среднимъ нажимнымъ винтамъ. Тогда можно пропустить токъ или только черезъ одну изъ этихъ проволокъ; или разомъ черезъ обѣ: это даетъ возможность сообщать при- бору различныя степени чувствйтельности. Если обѣ проволоки мультипликатора одинаковой длины, одинаковаго сѣченія и намотаны вмѣстѣ, то, пропустивъ одинъ и тотъ же токъ пооче- редно черезъ каждую проволоку, мы получимъ совершенно одинаковыя отклоненія стрѣлки; если же мы пропустимъ разомъ черезъ обѣ прово- локи одинаковый токъ въ противоположныя стороны, то отклоненія не будетъ вовсе. Слѣдовательно, подобный гальванометръ даетъ возможность опредѣлить равенство силы тока или величину разности силы двухъ то-
266 ПЯТЬДЕСЯТЪ ДЕВЯТАЯ ковъ. Поэтому онъ называется иногда дифференціальнымъ гальваноме- тромъ. РумкорФЪ устроилъ, по указаніямъ Беккереля, вертикальный гальвано- метръ большихъ размѣровъ. Двѣ магнитныя стрѣлки вращаются на гори- зонтальной оси; одна стрѣлка находится внутри вертикальной рамки, на ко- торую намотана проволока, а другая снаружи. Къ одному концу наруж- ной стрѣлки придѣланъ указатель длиною въ 5 дециметровъ, а на дру- гомъ концѣ этой же стрѣлки находится противовѣсъ. Указатель двигается по дѣленіямъ большой дуги. Этотъ гальванометръ не имѣетъ большой чув- ствительности, но онъ очень удобенъ въ аудиторіяхъ, гдѣ въ одно время могутъ наблюдать отклоненіе стрѣлки слушатели, находящіеся и вблизи и въ отдаленіи. Сила тока. — Понятно, что уголъ отклоненія стрѣлки гальванометра увеличивается съ увеличеніемъ силы тока; но, какъ мы сейчасъ увидимъ, уголъ отклоненія'не измѣряетъ силы тока. Сила тока есть величина, по- добная всѣмъ другймъ; она будетъ двойною, тройною, четверною и т. д., если черезъ одинъ и тотъ же проводникъ пропустимъ одновременно два, три, четыре и т. д. равные тока. Вообще два тока относятся одинъ къ другому какъ т къ п, если они составляются изъ соединенія первый т, а второй п равныхъ токовъ, служащихъ имъ общею мѣрою, и принимая эту общую мѣру за единицу, они выражаются черезъ т и п. Если пропустить черезъ гальванометръ токъ силы і, который отклонитъ стрѣлку на уголъ то, когда стрѣлка находится въ этомъ положеніи, токъ дѣйствуетъ на нее по направленію пары, которая находится въ рав- новѣсіи съ земнымъ дѣйствіемъ; моментъ же этой пары пропорціоналенъ: 1) магнитному моменту т каждой стрѣлки; 2) силѣ тока, потому что если бы мы совокупили два равные тока, что составитъ двойной токъ, то получатся двѣ равныя пары, которыя и соединятся; 3) неизвѣстной намъ сложной Функціи отъ разстоянія полюсовъ отъ всѣхъ элементовъ тока, функціи зависящей отъ всѣхъ обстоятельствъ устройства прибора, но ко- торая для даннаго прибора измѣняется только съ отклоненіемъ <р, такъ какъ это одна только причина, измѣняющая положеніе полюсовъ относи- тельно тока. Изображая ея черезъ / (<?), моментъ С пары, произведенной токомъ, будетъ: С — іт/ (®). Если затѣмъ черезъ тотъ же гальванометръ пропустить другой токъ, сила котораго г', то отклоненіе будетъ и тогда получимъ:
ЛЕКЦІЯ. 267 С. = іт/ (ір/) и, слѣдовательно, * с' / (?') і с /• и- Это показываетъ, что отношеніе силъ двухъ токовъ не равно отношенію паръ отклоненія и точно также не могутъ быть выражены отношеніемъ наблю- даемыхъ отклоненій. Но если будемъ дѣйствовать въ такихъ условіяхъ, что стрѣлка всегда сохраняетъ одно и то же положеніе относительно рамки, то / (<р) будетъ равна / (у'), и Отношеніе силы токовъ будетъ равно отношенію паръ С и С/. Это условіе выполняется въ приборахъ, описанныхъ нами ниже и предложенныхъ Пулье *). Синусъ буссоль. —На^мс. 105 представленъ измѣненный гальвано- метръ. На треножникѣ съ установоч- ными винтами утвержденъ раздѣлен- ный горизонтальный кругъ Н. На вер- тикальной оси этого азимутальнаго круга вращается деревянная рамка К въ видѣ кольцо, на которую намотана обвитая шелкомъ мѣдная проволока. Къ тому же столбу, который поддер- живаетъ проволочный кругъ, прикрѣ- плена алидада А съ ноніусомъ, слу- жащимъ для точнаго опредѣленія ве- личины поворота круга К. Вторая алидада, утвержденная на томъ же столбѣ, имѣетъ нажимные винты, въ которые утверждаютъ проволоки ба- тареи; въ этихъ же винтахъ укрѣ- плены концы проволоки К. По, гори- зонтальному діаметру рамки К уста- новлена мѣдная коробка съ стекляною крышкою. На крышкѣ установлена трубка съ воротомъ наверху; къ нему прикрѣплена некрученая шелко- винка, идущая по оси трубки и имѣющая на концѣ магнитную стрѣлку, концы которой указываютъ' на дѣленія круга въ коробкѣ. Шелковинка должна совпадать съ осью вращенія рамки К. Дѣленія буссоли сдѣланы *) РоиіІІеі. Родашіогй’в Аппаіеп. Всі. ХІЛІ, 8. 283. 1837.—Сошріей гешіиз <іе 1'Аеа- Дёшіе <іев веіепсев. Т. IV, р. 267. 1837.
268 ПЯТЬДЕСЯТЪ ДЕВЯТАЯ такъ, что 0° и 180° лежатъ на діаметрѣ, совпадающемъ съ діаметромъ рамки. Кольцо К устанавливаютъ въ плоскости магнитнаго меридіана, тогда стрѣлка совпадетъ съ діаметромъ 0—180° круга; затѣмъ опредѣляютъ положеніе алидады А на кругѣ Н. Когда пропустимъ токъ черезъ про- волоку рамки К, стрѣлка отклонится на какой-нибудь уголъ <р, рамку К Поворачиваютъ аъ сторону отклоненія <р, до тѣхъ поръ, пока рамка, стрѣлка и линія 0—180 опять совпадутъ въ одной плоскости. Рпс. 106. Пусть (рис. 106) общая вертикальная нло- I р скость магнитнаго меридіана, рамки К, магнитной стрѣлки и линіи 0 — 180 буссоли. Линія ВА об- д'х, щая вертикальная плоскость рамки, стрѣлки и ли- Ах ніи 0 — 180 буссоли, когда пропущенъ токъ ,и рам- у ку К повернули. Опредѣляютъ на сколько иеремѣ- стилась алидада А, т. е. измѣряютъ уголъ МОА = г. Мы получимъ ", С = іт/ (0). Такъ какъ стрѣлка будетъ въ равновѣсіи между земною силою Т, дѣй- ствующей въ магнитномъ меридіанѣ, и дѣйствіемъ Р тока, которое пер- пендикулярно къ рамкѣ, то необходимо, чтобы АС = Т. віп г = Г, называя черезъ 21 длину стрѣлки, имѣемъ 2ГТ віп г = 2/Е; но 2/Т выражаетъ магнитный моментъ стрѣлки или т, а 2ГР есть мо- ментъ С пары, произведенной токомъ, поэтому іп. віп г — С — іт/ (о), откуда і — у—; віп г ' к. віп г. І (о) Это показываетъ, что сила тока не зависитъ отъ магнитнаго момента и что во-1-хъ, она пропорціональна, синусу перемѣщенія г алидады А, отсюда и происходитъ названіе этого прибора синусъ буссолъ; во-2-хъ коэфиціентъ — к перемѣнная величина въ различныхъ приборахъ, но постоянная для одного и того же. Изъ этого слѣдуетъ, что однѣ бус- соли могутъ быть чувствительнѣе другихъ, но что всѣ онѣ дадутъ одно и то же число для выраженія отношенія силы двухъ токовъ. Увеличивать рамку К безполезно: чѣмъ она меньше, тѣмъ будетъ чувствительнѣе приборъ. Слѣдовательно, можно этой буссоли дать видъ
ЛЕКЦІЯ. 269 ібыкновеннаго гальванометра, прибавивъ къ его основанію азимутальный кругъ и алидаду для измѣренія г. Тангенсъ буссоль. — Синусъ буссоль требуетъ значительнаго вре. мени для своей установки; поэтому, для тѣхъ случаевъ, когда приходится опредѣлять силу тока, постоянно измѣняющагося, Пулье устроилъ тан- генсъ буссолъ *). Тангенсъ буссоль былъ измѣненъ многими Физиками. На рис. 107 представленъ тангенсъ буссоль Вебера **); на деревянномъ тре- Ряс. 107. ножникѣ утверждено вертикальное мѣдное кольцо і діаметромъ 3 десиме- тровъ. Нижняя часть кольца разрѣзана и мѣдныя пластинки, придѣланныя *) Роиіііеі. Ро§#еи(1огіГ8 Аппаіеп. Віі. ХЫІ. **) ѴѴеЪег. Ро@&епсіогіГ8 Апп. В(1. ЬѴ, 8. 27. 1842.
270 ПЯТЬДЕСЯТЪ ДЕВЯТАЯ къ краямъ этого разрѣза, пропущены въ отверстіе штатива и оканчи- ваются нажимными винтами а и 6, къ которымъ присоединяются прово- локи гальванической батареи. На томъ же штативѣ утвержденъ верти- кальный столбъ съ буссолью; магнитная стрѣлка буссоли дѣлается очень короткою, около 3 сантиметровъ длины, и подвѣшивается на некру- ченой шелковинкѣ, которая проходитъ внутри стекляной трубки т и прикрѣпляется къ вороту і. Къ концамъ магнитной стрѣлки при- дѣланы мѣдныя или стекляныя палочки, служащія для удлиненія стрѣл- ки; концы палочекъ двигаются по дѣленіямъ, центръ круга котораго совпадаетъ съ центромъ мѣднаго кольца г. Буссоль покрыта сверху стекломъ, на которомъ и утверждена трубка г, точно такъ же какъ и въ си- нусъ буссоли. Треножникъ имѣетъ нажимной винтъ, отвинтивъ который можно кольцо вмѣстѣ съ буссолью повернуть около вертикальной оси и укрѣпить его этимъ винтомъ въ какомъ угодно направленіи. При употребленіи, приборъ сначала устанавливаютъ помощію устано- вочныхъ винтовъ, такъ, чтобы нить привѣса стрѣлки проходила по оси трубки г, затѣмъ поворачиваютъ кольцо по направленію магнитнаго мери- діана, наблюдая, чтобы стрѣлка была параллельна плоскости круга, при этомъ стрѣлка укажетъ на дѣленія 0 и 180°. Сообщивъ полюсы батареи съ винтами а и 6, пропускаютъ токъ че- резъ кольцо і и измѣряютъ уголъ отклоненія ? стрѣлки, не повертывая кольца, какъ это дѣлали въ синусъ буссоли. Такъ какъ стрѣлка очень ко- ротка, а діаметръ кольца великъ, то безъ чувствительной погрѣшности можно принять, что оба полюса стрѣлки всегда находятся въ одинаковомъ разстояніи отъ различныхъ частей тока; поэтому / (?) можно принять за постоянную и можетъ быть замѣнена к. Если К8 магнитный меридіанъ (_рис. 108); пз направленіе магнитной стрѣлки, отклоненной изъ положенія магнитнаго меридіана йа уголъ ?, то- зі пропорціональна силѣ земнаго магнетизма Т, а зг—силѣ тока Г; для равновѣсія же этихъ силъ должно быть 21. Т. еіп ? = 2/Г сов ? = С. сов ?. или т. віп ? = іт/ (?) сов ?. откуда і = ттт іг ? = к. іи ? / (?) & т 6 '
ЛЕКЦІЯ. 271 Слѣдовательно, сила токовъ пропорціональна тангенсамъ угловъ отклоненія стрѣлки; поэтому приборъ этотъ и называется тангенсъ буссолъ. Очевидно, что каждый гальванометръ удовлетворяетъ тѣмъ же условіямъ, какъ и к ' эта буссоль, если только отклоненія стрѣлки • его такъ малы, что можно положить, что не измѣнилось чувствительно отношеніе меж- ду положеніями стрѣлки и рамки, и такъ какъ въ этоиъ случаѣ ід у пропорціонально дугѣ у, то можно написать і = к. у, т. е. въ этомъ случаѣ силу токовъ можно измѣрять прямо отклоненіями стрѣлки. Поэтому, тангенсамъ буссоли можно оставить «норму обыкновенныхъ гальвано- .метровъ, не увеличивая размѣровъ ихъ рам- ' ки, но уменьшивъ ихъ чувствительность, такъ чтобы отклоненія сдѣлались измѣрять отклоненія съ возможной способъ Гаусса, который описанъ очень малыми; но тогда необходимо точностью; для чего можетъ служить на стр. 203 — 206 этой части. Рис. 109. Очень точные результаты даетъ приборъ, устроенный Видеманомъ *). На толстомъ мѣдномъ поломъ цилиндрѣ А (рис. 109), стѣнки котораго *) ТѴіейеіпапп. Ро^спОогЯ'в Аппаіеп. ВО. ЬХХХІХ, 8. 504. Ке ЬеЬге ѵош баіѵа- півтпв еіо. ВО. II, § 181.
272 ПЯТЬДЕСЯТЪ ДЕВЯТАЯ имѣютъ 17 миллиметровъ толщины, длины 21 миллиметръ, утверждена стекляная трубка; внутри трубки проходитъ некрученая шелковинка, и на ней подвѣшено стальное зеркало (на рисункѣ оно находится от- дѣльно і<8), толщиною въ 1 миллим. и діаметромъ 19 миллим. Стальное зеркало намагничено такъ, что его магнитная ось совпадаетъ съ горизон- тальными діаметрами круговъ. Чтобы центръ зеркала установить гіо оси цилиндра А, въ верхпей части трубки, сдѣлана горизонтальная щель, въ нее вставлена пластинка слоновьей кости, имѣющая внутри прорѣзъ только до половины, въ который проходитъ шелковинка, утвержденная къ верх- нему винту. Мѣдный цилиндръ съ зеркаломъ установленъ на серединѣ доски, которая приводится въ горизонтальное положеніе помощію устано- вочныхъ винтовъ. На этой же доскѣ могутъ двигаться взадъ и впередъ между рельсами проволочныя спирали В, В, внутренній діаметръ кото- рыхъ такъ великъ, что спирали могутъ быть надѣты на А. Каждая спи- раль состоитъ изъ мѣдной проволоки въ 60 миллим. длиною и 1 миллим. толщиною, концы которой утверждены къ нажимнымъ винтамъ. Приборъ устанавливаютъ такъ, чтобы оси цилиндра А и спиралей В совпадали съ магнитнымъ меридіаномъ; положеніе зеркала наблюдается точно такъ же какъ въ магнитометрѣ Гаусса посредствомъ зрительной трубы со шкалс о. Смотря по силѣ измѣряемаго тока, спирали можно или надѣть на концы цилиндра А, или удалить ихъ отъ него на какое угодно разстояніе. Веберъ *) для этой же цѣли устроилъ переносный электрическій магнитометра. На рис. 110 изображенъ приборъ Вебера въ перспек- тивѣ. На латунномъ шаровомъ сегментѣ утверждена нижняя доска при- бора, состоящаго изъ мѣднаго полаго эллиптическаго цилиндра е, е, имѣю- щаго 80 миллим. ширины и толщину стѣнокъ 8 миллим. Внутри этого эллиптическаго цилиндра, по направленію большой оси, колеблется маг- нитная стрѣлка. . На эллиптическій цилиндръ надѣта рамка изъ листовой мѣди, на ко- торую намотано, одинъ около другаго, 9 рядовъ обвитой шелкомъ мѣдной проволоки, толщиною 0,66 миллиметровъ. Въ каждомъ ряду находится 80 оборотовъ. Каждые три ряда составляютъ одну общую проволоку, такъ что на рамкѣ находятся три проволоки, каждая въ три : ряда. Начало первой проволоки сообщается съ нажимнымъ винтомъ /, а конецъ съ вин- томъ начало второй проволоки сообщается съ уединеннымъ нажимнымъ *) ГѴ. ГѴеЪеі . ЕІекІгогіупаішвсЬе МаавЪевНішпип^еп іпвЪезоіійеге ГѴІйеівипйвтеввип- §еп, р. 338.
ЛЕКЦІЯ. 273 винтомъ д, а конецъ съ начало и конецъ третьей проволоки сооб- щаются съ к и А'. Итакъ, можно по желанію пропустить токъ черезъ одну проволоку, сообщивъ батарею съ или соединивъ р съ д, а батарею сообщивъ съ у и д', мы пропустимъ токъ черезъ двѣ проволоки; нако- нецъ сообщая у съ д, д' съ Л, а батарею съ у ц А' заставимъ токъ пройти черезъ всѣ три проволоки. Къ мѣдному -цилиндру ее привинчена рамка кк, верхняя часть которой поддер- живаетъ стекляную трубку і; посрединѣ ея проходитъ некрученая шелковинка съ металлическимъ зеркаломъ, расположеннымъ внутри рамки кк. Отъ зеркала проходятъ черезъ прорѣзы, сдѣланные въ мѣдномъ эллиптическомъ цилиндрѣ, тонкіе стержни, оканчивающіеся внутри эллиптическаго ци- линдра крючками, на которые помѣщаютъ мѣдный стержень, поддерживающій магнит- ную стрѣлку К. Зеркало, перпендикулярное къ стрѣлкѣ К, движется вмѣстѣ со стрѣл- кою и служитъ для измѣренія съ большою точностію, по способу Гаусса, небольшихъ отклоненій. Цѣль массивныхъ мѣдныхъ цилиндровъ, какъ въ приборѣ Видемана, такъ й въ при- борѣ Вебера, та, чтобы скорѣе прекращать колебанія магнитной стрѣлки, потому что, какъ мы ниже увидимъ, мѣдь имѣетъ свой- ство быстро останавливать колеблющуюся стрѣлку. Приборъ этотъ очень точенъ для малыхъ отклоненій. Когда уголъ отклоненія стрѣлки въ тан- генсъ буссоли увеличивается, то полюсы ея выходятъ изъ плоскости круга, и это Рис. ПО. составляетъ причину ошибки въ опредѣленіи силы тока посредствомъ тан- генса буссоли. Кромѣ того, являются значительныя ошибки, если стрѣлка находится не совершенно въ центрѣ тока. Поэтому Гогенъ *), желая уни- *) (Іаіщаіп. Сотріев гепйив. Т. XXXVI, 1853.—Ро^епдогіГв Аппаіеп. ВО. ЬХХХѴПІ 8. 88. 1853. — Оіп^іег’в. РоІуіесЬпівсЬев Лоигпаі. Р. СХХѴН. р. 340. Физика. III. I*
274 ПЯТЬДЕСЯТЪ ДЕВЯТАЯ чтожить происходящія ошибки въ тангенсъ буссоли, далъ ей другой видъ. Деревянное кольцо Е (рис. 111) имѣетъ внѣшнюю поверхность срѣзан- ную конусомъ, такъ что снаружи кольцо представляетъ усѣченный ко- нусъ, котораго высота равна чет- 1‘пс- 1П- верти основанія. На наружную Точныя вычисленія поверхность этого кольца намо- тана мѣдная проволока, дѣлаю- щая нѣсколько оборотовъ; концы проволоки укрѣплены къ нажим- нымъ винтамъ р и г. Близъ кольца находится столикъ Т съ раздѣленнымъ кругомъ, котораго центръ находится какъ разъ на вершинѣ конуса. По кругу вра- щается магнитная стрѣлка, под- вѣшенная на шелковинкѣ, про- ходящей по оси стекляной труб- ки г. Трубка г утверждена на стеклѣ, покрывающемъ раздѣ- ленный кругъ. Браве *) показали, что, каковъ бы ни былъ діа- метръ кольца, но если только основаніе конуса равно учетверенной вы- сотѣ, и центръ стрѣлки находится на вершинѣ этого конуса, то тангенсы угловъ отклоненія пропорціональны силѣ токовъ и что даже принимая законъ .тангенсовъ, при эксцентрическомъ положеніи полюсовъ, получается очень малая погрѣшность. Кромѣ гальванометровъ, сила тока измѣряется еще другими способами, съ которыми мы познакомимся впослѣдствіи; но прежде нежели мы при- ступимъ къ изученію динамическаго электричества, опишемъ еще нѣкото- рые приборы, которые намъ придется часто употреблять. Прерыватели и коммутаторы. — Для того, чтобы можно было по произволу устанавливать токъ въ цѣпи или прерывать его, употребляются приборы, называемые прерывателями и коммутаторами. Изъ множества приборовъ этого рода мы опишемъ здѣсь только два. *) Вгаѵаів. Сошріеа КепДпа. Т. XXXVI, р. 193. 1853.—Ро^^еп(1оі'й"а Аппаіеп. В(1. ЬХХХѴШ, 8. 446. 1853.
ЛЕКЦІЯ. 275 На рис. 112 представленъ одинъ изъ прерывателей. На деревянной доскѣ находятся четыре нажимные винта, имѣющіе отверстія для помѣще нія въ нихъ проволокъ; каждый изъ этихъ винтовъ имѣетъ мѣдную пру жину, нажимающую на средній ци- линдръ, снабженный ручкою О, за ко- торую можно повернуть цилиндръ на вертикальной оси. Цилиндръ сдѣланъ изъ слоновьей кости и имѣетъ на по- верхности своей двѣ мѣ/ныя пла- стинки, расположенныя одна противъ другой, такъ что пластинки отдѣ- Рис. 112. ляются другъ отъ друга промежутками слоновьей кости. Положимъ, что мы хотимъ пропустить токъ черезъ тѣло V и затѣмъ прервать его ірис. 113, 1). Укрѣпимъ одинъ конецъ проволоки въ на- жимной винтъ с прерывателя <1, проведя эту проволоку черезъ V и галь- ванометръ 6г, укрѣпимъ затѣмъ ее въ другой нажимной винтъ <1. Къ вин- тамъ а и Ь присоединимъ проволоки батареи. Затѣмъ повернемъ цилиндръ Рис. 113. такъ, чтобы пружины отъ винтовъ Ъ и с прикасались къ одной мѣдной пластинкѣ на поверхности цилиндра, а пружины винтовъ а и <1 къ дру- гой пластинкѣ. Тогда токъ идетъ изъ положительнаго полюса батареи въ Ь, отсюда черезъ мѣдную поверхность прерывателя въ с, потомъ по про- волокѣ черезъ тѣло V, въ гальванометръ Сг, пройдя проволоку гальвано- метра, онъ идетъ въ винтъ й; отсюда, по другой пластинкѣ прерывателя, 18"
276 ПЯТЬДЕСЯТЪ ДЕВЯТАЯ въ а и въ другой полюсъ батареи. Направленіе тока на рисункѣ обозна- чено стрѣлкою. Если повернуть цилиндръ прерывателя такъ, чтобы пружины отъ вин- товъ а и с упирались бы въ промежутокъ между пластинками, то такъ какъ слоновья кость не проводникъ электричества, токъ уничтожится, и, Слѣдовательно, черезъ тѣло V токъ болѣе проходить не будетъ. Точно тцкимъ же образомъ можно уничтожить токъ, если повернуть цилиндръ такъ, чтобы къ слоновьей кости прикасались пружины винтовъ Ъ и <1. Этотъ же приборъ служитъ какъ коммутаторъ, для измѣненія на- правленія тока въ проводникѣ. Для этого съ полюсами батареи должно соединить, противоположные нажимные винты, напр. а и с (рис. 113, 2), а винты Ъ и (1 сообщаются между собою проводникомъ. Когда всѣ че- тыре пружины касаются металлическихъ пластинокъ цилиндра, такъ что а и Ь на одной пластинкѣ, а с и гі на другой, то токъ идетъ изъ бата- реи въ с въ (1, изъ <1 въ Ъ черезъ соединяющій ихъ проводникъ, изъ 6 въ а и къ другому полюсу батареи; но если мы повернемъ цилиндръ такъ, чтобы с и 6 были на одной пластинкѣ, а а и гі на другой, токъ пойдетъ изъ с въ Ь, изъ Ъ въ (1, по направленію, противоположному предъидущему, а изъ <1 въ а. Мы опишемъ здѣсь еще коммутаторъ Румкорфа, который встрѣчается на многихъ электрическихъ приборахъ. На рис. 114 представленъ коммутаторъ Румкорфа въ разрѣзѣ. Ци- линдръ слоновьей кости М вращается на металлическихъ осяхъ С, В. Ось С имѣетъ металлическое сообщеніе съ нажимнымъ винтомъ А, а ось В Рис. 114. Рис. 115. такое же сообщеніе съ винтомъ В. На поверхности цилиндра привинчены другъ противъ друга двѣ мѣдныя пластинки ЕЕ' и РР', посредствомъ винтиковъ; винтъ Е доходитъ до оси С, а винтъ Р' до оси В. Съ бо- ковъ цилиндра находятся нажимные винты Н и К (рис. 115); отъ вин- товъ этихъ идутъ мѣдныя пружины Ь, I, нажимающія на поверхность
лекція. 277 цилиндра М. Полюсы батареи сообщаются съ винтами А, В, а провод- никъ, черезъ который желаемъ пропустить токъ, сообщается съ винтами Н, К; если пружины I, Ь, находятся противъ частей, не покрытыхъ мѣдными пластинками, какъ на рис. 115, то цѣпь разомкнута, но если повернемъ цилиндръ въ ту или въ другую сторону, такъ, чтобы I, Ь при- касались къ мѣднымъ частямъ поверхности цилиндра, то цѣпь замыкается, и токъ устанавливается. Положимъ, что въ А положительный полюсъ, а въ В отрицательный, и цилиндръ повернутъ такъ, что Ь опирается на РЕ, а I на ЕЕ'; токъ пойдетъ въ А, въ ось С, въ ЕЕ', въ I, въ К, пройдетъ черезъ проводникъ, въ Н, въ Ь, въ ЕЕ', въ ось В и нако- нецъ въ В. Повернувъ коммутаторъ на 180°, мы заставимъ пройти токъ въ томъ же проводникѣ, въ обратномъ направленіи. Итакъ, коммутаторъ РумкорФа можетъ служить коммутаторомъ и прерывателемъ.
ШЕСТИДЕСЯТАЯ ЛЕКЦІЯ. Открытіе гальваническаго тока и возбужденіе его отъ прико- сновенія. Краткія историческія свѣдѣнія объ открытіи гальваническаго тока.— Электризованіе черезъ прикосновеніе двухъ металловъ. — Рядъ электро- возбудителей. — Конденсаторъ Колърауиш. — Законъ электровозбуди- тельнаго ряда. —Возбужденіе электричества отъ прикосновенія метал- ловъ и жидкостей. — Электровозбудительный рядъ металловъ, погру- женныхъ въ жидкости.—Возбужденіе электричества отъ ггрикосновенія двухъ жидкостей. — Возбужденіе электричества отъ прикосновенія ме- талловъ и газовъ. Открытіе гальванизма.—Электричество отъ прикосновенія двухъ металловъ. — Въ статьѣ «Статическое электричество», при перечисленіи источниковъ электричества,, мы, между прочимъ, сказали, что электричество развивается также отъ прикосновенія разнородныхъ тѣлъ. Первое наблюденіе надъ развитіемъ электричества отъ прикосновенія было произведено, въ 1757 году, Сюльсеромъ *). Опытъ Сюльсера состоитъ въ слѣдующемъ: Если двѣ пластинки разнородныхъ металловъ, одну свинцо- вую, Другую серебряную, приложить .къ языку съ боковъ его и затѣмъ соединить противоположные концы этихъ пластинокъ, то языкъ ощущаетъ особый вкусъ, похожій на вкусъ желѣзнаго купороса, тогда какъ каждый изъ металловъ, взятый отдѣльно, ничего подобнаго не обнаруживаетъ. Это наблюденіе оставалось безъ важныхъ послѣдствій болѣе нежели тридцать лѣтъ, до девятидесятыхъ годовъ прошедшаго столѣтія, когда Вольта повто- рилъ и объяснилъ этотъ опытъ. *) Яиізег. М&цоігед гіа ѴАсаДАпи (Ів Вегііп. 1360- Тійшг* <Іп
ШЕСТИДЕСЯТАЯ ЛЕКЦІЯ. 279 Второе наблюденіе того же способа возбужденія электричества сдѣлалъ, въ 1789 г., профессоръ Болоньи, Людвигъ Гальвани *). Вблизи кондук- тора электрической машины находились приготовленныя заднія ноги и часть хребта свѣжей лягушки, положенныя на столѣ (рис. 116). Гальвани замѣтилъ, что каждый разъ, какъ извлекали искру изъ кондуктора, ноги лягушки приходили въ сотрясеніе, не смотря на то, что онѣ не были со- общены съ машиною. Эти сотрясенія были дѣйствіемъ возвратнаго удара, хорошо извѣстнаго Физикамъ того времени и самому Гальвани **). Галь- вани сталъ изучать всѣ обстоятельства этого явленія, какъ надъ тепло- кровными животными, такъ и надъ животными съ холодною кровью, въ надеждѣ доказать тождество между нервною жидкостью и электричествомъ и посвятилъ на это изученіе шесть лѣтъ ***). Во время своихъ изслѣдованій, Гальвани хотѣлъ попробовать, имѣетъ ли такое же вліяніе на животное электричество электричество атмосферное; Рис. 116. съ этой цѣлью онъ подвѣсилъ нѣсколько лягушечныхъ препаратовъ на же- лѣзныхъ перилахъ своего балкона, помощію мѣдныхъ крючковъ. Лягушечьи препараты состояли изъ обнаженныхъ ногъ лягушки (рис. 116), которыя, по- *) Саіѵапі. Це ѵігіЬиэ іп пюіи тизсиіагі СошшеіНагіиз, іп беп Соттеиіагіиз Аеаб. Впіопіж. Т. VII. 1791. ’’) Хотя нѣкоторые писателя и стараются доказать, что Гальвани не зналъ теоріи возвратнаго удара, но это легко опровергается тѣмъ, что за десять лѣтъ до открытія Гальвани, въ 1789 году, теорія и дѣйствіе возвратнаго удара были подробно изложены въ сочиненіи Матова, подъ заглавіемъ: «Ргіпсіріез о! Еіесігісііу.» Ьопбоп. ***) СаѵагеЬ. 8иг Іез гесЬетеЬез бе бгаіѵапі. Аппаіез бе сЫшіе еі бе рЬузіцие. 3 зёгіе. Т. XXV, р. 158.
280 ШЕСТИДЕСЯТАЯ мощію берцовыхъ нервовъ, соединялись съ оставшеюся нижнею частію по- звоночнаго столба. Мѣдный крючекъ былъ продѣтъ черезъ позвоночный столбъ, такъ, что онъ образовалъ соединеніе съ спиннымъ мозгомъ, съ которымъ, съ другой стороны, соединялись берцовые нервы. Вліяніе атмосфернаго электричества не обнаружилось, сколько времени ни висѣли ноги лягушки на мѣдномъ крючкѣ. Но когда Гальвани снималъ мѣдные крючки, то ноги лягушки прикоснулись къ желѣзу и въ нихъ об-. наружились сотрясенія; Гальвани понялъ, что сотрясенія эти происходили не отъ атмосфернаго электричества и окончательно убѣдился въ этомъ, когда онъ въ комнатѣ положилъ ноги лягушки на желѣзную пластинку и прикасался къ этой пластинкѣ мѣдной проволокой, соединенной съ позво- ночнымъ столбомъ. Когда Гальвани составилъ дугу изъ двухъ металловъ: мѣди и желѣза, то прикасаясь однимъ металломъ къ нервамъ, а другимъ къ ногамъ лягушки, онъ получалъ тѣ же сотрясенія; впослѣдствіи Гальвани нашелъ, что дуга изъ одного металла также давала сотрясенія, но только гораздо слабѣе. Гальвани полагалъ, что въ нервахъ и мускулахъ животныхъ находится животное электричество, которое онъ назвалъ жизненною жидкостію и сравнивалъ тѣло лягушки съ лейденскою банкою, которой внѣшнюю обо- лочку составляетъ мускулъ, а внутреннюю оболочку нервъ; обѣ оболочки заряжены жидкостію на подобіе электричества. Когда устанавливается со- общеніе между нервами и мускулами посредствомъ металлической дуги, о происходитъ разряженіе и вслѣдствіе этого сотрясенія. Извѣстіе объ этомъ опытѣ быстро распространилось, теорія Гальвани была принята и многіе повторяли его опытъ. Профессоръ Павіи, Але- ксандръ Вольта *) сомнѣвался въ вѣрности объясненія Гальвани; онъ по- вторилъ опытъ съ лягушкою, и замѣтилъ, что сотрясенія бываютъ очень сильны, когда дуга состоитъ изъ двухъ металловъ; когда же дуга сдѣлана изъ одного .металла, то получаются сотрясенія неправильныя и едва за- мѣтныя. Вслѣдствіе этого онъ предположилъ, что источникъ сотрясеній находится въ прикосновеніи двухъ металловъ, что при этомъ прикоснове- ніи-развивается электричество и что электричество это, проходя черезъ лягушечій препаратъ, производитъ наблюдаемыя сотрясенія. Слѣдовательно, по мнѣнію Вольта, лягушечій препаратъ былъ не что иное, какъ очень чувствительный электроскопъ. Что сотрясенія происходятъ и при одномъ •) Ѵоііа. (ліогпаіе РЬувіео-шеШео йі В. Впі^паіеііі. 1794,— Цгепз Дош'паі Гііг РЬувік.
ЛЕКЦІЯ. 281 металлѣ, Вольта объяснялъ это тѣМъ, что полоска.- приготовленная изъ од- ного металла, никогда не бываетъ вполнѣ однородна, а впослѣдствіи онъ также объяснилъ, что при прикосновеніи металловъ съ нервами и муску- лами уже развивается, электричество. Споръ, происшедшій между Гальвани и Вольтою *), окончился въ пользу теоріи Вольты, когда онъ доказалъ другимъ способомъ, что при прикосновеніи двухъ металловъ дѣйствительно развивается электричество. Опыты Вольты состояли въ слѣдующемъ **). Онъ вэялъ два кружка съ изолирующими ихъ ручками: одинъ кружекъ цинковый, другой мѣдный, наложилъ ихъ одинъ на другой, и, разнявъ, прикоснулся мѣднымъ круж- комъ къ нижнему кругу электрометра-конденсатора (стр. 108 — 109, 3 ч.), сообщая въ то же время верхній кругъ съ землею. Когда, затѣмъ, отнявъ палецъ и мѣдный кружокъ, онъ поднялъ верхній кругъ конденсатора, то, по отклоненіи золотыхъ листочковъ, оказалось, что конденсаторъ зарядился отрицательнымъ электричествомъ. Для опыта гораздо лучше взять электроскопъ Фехнера или Рисса (стр. 76) и придать къ нему конденсаторъ,. тогда можно прямо видѣть родъ электричества на кружкѣ. Если вмѣсто мѣдныхъ круговъ конденсатора взять цинковые, то, по- вторивъ тотъ же опытъ прикосновенія' двухъ кружковъ и, затѣмъ прика- саясь къ конденсатору цинковымъ кружкомъ, оказывается, что теперь кон- денсаторъ зарядился положительно, такъ же сильно, какъ прежде отрица- тельно. Опытъ этотъ показываетъ, что при прикосновеніи ' кружковъ мѣднаго и цинковаго, электричество разложилось, и цинкъ, только вслѣдствіе при- косновенія, наэлектризовался положительно, а мѣдь наэлектризовалась от- рицательно. *) Ученый споръ между Гальвапп п Вольтою читатели могутъ прослѣдить въ по- дробности въ слѣдующихъ источникахъ: АНЬегі. «Еіо&е Ьівіогідие сіе Ьоиів Оаіѵапі, въ Мёшоігеэ сіе Іа Зосіёіё тёбісаіе б’ётиіаііоп.» Рагіз, 1801. (Агіпёе IX). Р. I. Тоже дочине- ніе Алпбера, изданіе 1806 года. Но всѣ историческія подробности, касающіяся этого спора, собраны въ самомъ началѣ перваго тома замѣчательнаго сочиненія Дюбуа Ре- мона, подъ заглавіемъ: «ѴпІег8исЬип§'еп ііЪег ІЬіегівсЬе еІекігісіШі;.» Вегііп, 1848. Хотя теорія прикосновенія Вольты была1 прппята всѣми п электрическая жидкость въ нер- вахъ и мускулахъ животныхъ была пмъ совершенно отвергнута, но позднѣйшія изслѣ- дованія, какъ мы ниже увидимъ, доказали, что въ нервахъ п мускулахъ животныхъ дѣйствительно существуетъ электричество, какъ это принималъ Гальвани, и оно можетъ быть обнаружено тѣми приборами, которые были изобрѣтены впослѣдствіи. **) Основный опытъ Вольты изложенъ въ «Иепез «Іоигпаі Гйг РЬузідие.® (Зтеп. Вб. IV. СгіІЬегѣз Аппаіеп. Вб. X.
282 ШЕСТИДЕСЯТАЯ Если электроскопъ недостаточно чувствителенъ, то раньше разнятія круговъ конденсатора должно нѣсколько разъ повторить опытъ прикосно- венія цинка съ мѣдью и послѣ каждаго прикосновенія передавать развив- шееся въ одномъ изъ металловъ электричество электроскопу. Такъ какъ можно думать, что въ этомъ опытѣ электричество разви- вается отъ тренія или сжатія двухч, кружковъ, то Вольта произвелъ опытъ рпс 117 еще иначе. Онъ спаялъ два равные прямоуголь- д- ника изъ цинка 2к и мѣди Сп (рис. 117). Взявъ въ руку эту мѣдно-цинковую пару, за цинковый конецъ, онъ прикоснулся мѣднымъ концемъ Си къ одному изъ круговъ конденсатора, сообщая другой съ землею и послѣ этого прикосновенія, по разнятіи круговъ конденсатора, оказалось, что мѣдный конецъ заряженъ отрицательно. Чтобы объяснить эти, такъ называемые, основные опыты, Вольта со- ставилъ три гипотезы. 1) Электричество развивается въ мѣстѣ прикосновенія двухъ разнород- ныхъ металловъ. 2) При прикосновеніи цинка и мѣди, разлагается ихъ естественное электричество: цинкъ электризуется положительнымъ электричествомъ, на- пряженіе котораго —Е, а мѣдь равнымъ количествомъ отрицательнаго электричества —Е. Неизвѣстная сила, являющаяся при прикосновеніи двухъ металловъ и производящая разложеніе естественнаго электричества тѣлъ, называется элвктровозбудитвлъною силою. Сила эта измѣряется тѣмъ дѣйствіемъ, которое она производитъ, т. е. разностію 2Е электри- ческихъ напряженій, которыя она развиваетъ между пластинками. 3) Электровозбудительная сила всегда разлагаетъ одно и то же коли- чество естественнаго электричества двухъ тѣлъ, въ которыхъ она разви- вается, каково бы ни было ихъ электрическое состояніе до прикосновенія; такъ напр., если электрическое напряженіе металловъ до прикосновенія было А, то послѣ прикосновенія ихъ оно будетъ А Е на одной и А — Е на другой пластинкѣ; слѣдовательно, разность -этихъ напряженій постоянная и равна -2Е. Послѣдняя гипотеза подтвердилась опытомъ Вольты. Когда онъ пере- вернулъ свою мѣдно-цинковую пару, взялъ въ руки мѣдь и прикоснулся къ кругу конденсатора цинкомъ, онъ не получилъ никакихъ слѣдовъ электричества; это показываетъ, что разность электрическихъ напряженій всегда 2Е. Дѣйствительно, мѣдь Си, сообщаясь черезъ руку съ землей, мцѣет-ь натяженіе 0, цинкъ 2к имѣетъ напряженіе О -Д- 2Е или 2Е, а
ЛЕКЦІЯ. 283 мѣдный кругъ конденсатора на электрометрѣ 2Е — 2Е или 0. Вотъ по- чему, для доказательства того, что цинкъ при прикосновеніи заряжается положительнымъ электричествомъ, должно конденсаторъ сдѣлать изъ цинка. Итакъ, вообще, если отъ прикосновенія на положительномъ металлѣ раз- вивается количество тЕ электричества, то на отрицательномъ металлѣ бу- детъ количество, равное (т — 2) Е. До сихъ поръ мы предполагали, что пластинки были сближены до прикосновенія; но спрашивается: не возбуждается ли электричество уже тогда, когда металлы очень приближены одинъ къ другому, но еще не прикасаются? Вольта полагалъ что электрическое возбужденіе возможно при очень маломъ разстояніи *). По опытамъ Гассіота, это кажется и дѣйствительно такъ. Гассіотъ **) приблизилъ цинковую пластинку къ мѣд- ной до 0,25 миллиметра: пластинки были сообщены проволоками съ вер- тикальными золотыми кружками, между которыми висѣлъ золотой листо- чекъ. Золотой листочекъ былъ заряженъ отрицательнымъ электричествомъ; и онъ при удаленіи пластинокъ цинковой и мѣдной, отклонялся къ тому кружку, который сообщался съ цинковой пластинкой. Изъ этихъ опытовъ слѣдуетъ, что уже при извѣстномъ разстояніи между металлами не только нарушается ихъ электрическое равновѣсіе, но уже происходитъ между ними обмѣнъ электричествъ ***). Рядъ электровозбудителей. — Какъ мѣдь и цинкъ отъ прикосно- венія электризуются противоположными электричествами, такъ точно и каж- дые два металла при прикосновеніи обнаруживаютъ разнородныя электриче- ства, но э.іектровозбудительная сила въ различныхъ прикасающихся металлахъ неодинакова и, какъ въ отношеніи рода возбужденнаго электричества, такъ и въ отношеніи его количества, зависитъ отъ природы металловъ. Такъ напр., мѣдь при прикосновеніи съ цинкомъ, электризуется отрицательно, точно также при прикосновеніи съ оловомъ или съ желѣзомъ, мѣдь электризуется отрица- тельно, но только значительно слабѣе; при прикосновеніи же съ платиною или съ серебромъ мѣдь электризуется положительно. Какъ по роду, такъ и по количеству электричества, возбуждаемаго въ прикасающихся металлахъ, Вольта помѣстилъ всѣ металлы въ рядъ, называемый 'электровозбудителъ- 1 *) ѴоІНі. Іп КіНег'н Веііга^еп гнт (таіѵппівтпн. В<1. I. АпсЬ іи ЕесЬпег’в ЬеЬгЪнсІі йев бгаіѵапізиіиз. Р. 26. **) Оавзіоі. РЬііозорЬісаІ Мардшн. Р. XXV. 1844. •••) Впдеманъ полагаетъ, что опытъ этотъ можно объяснить вліяніемъ; онъ, кром!> того, полагаетъ, что электризованіе въ основномъ опытѣ происходило пе отъ прико- сновенія металловъ, а отъ другой причины. ѴѴіебетапп. Піе Ьеіие ѵот ваіѵапівтги иші яд Г. А гМ. я, ,Чй,
284 ШЕСТИДЕСЯТАЯ нымъ рядомъ *), въ которомъ каждый предъидущій металлъ, въ прикосно- веніи съ каждымъ стоящимъ въ ряду ниже его, электризуется положи- тельно, а съ каждымъ стоящимъ выше его въ ряду, электризуется отри- цательно; при томъ, количество электричества, возбуждающагося при при- косновеніи двухъ металловъ, будетъ тѣмъ больше, чѣмъ дальше другъ отъ друга въ ряду расположены взятые металлы. Чтобы опредѣлить положеніе какого-нибудь металла въ ряду электро- возбудителей, производятъ опытъ, которымъ и опредѣляютъ, какимъ элек- тричествомъ и въ какомъ количествѣ, электризуется металлъ въ прикосно- веніи съ другимъ, имѣющимъ опредѣленное уже мѣсто въ ряду. Для опы- товъ берутъ электроскопъ съ конденсаторомъ. Мы изложимъ здѣсь тотъ способъ, который употребилъ Пфэфъ при составленіи своего электровозбудительнаго ряда. Пфэфъ взялъ конденса- торъ съ цинковыми кругами и, прикасаясь каждымъ изъ изслѣдуемыхъ метал- ловъ къ кругу конденсатора, опредѣлялъ силу электрическаго возбужденія. Цинкъ въ прикосновеніи со -всѣми металлами электризуется положительно; поэтому, чѣмъ сильнѣе онъ электризуется при прикосновеніи съ какимъ- нибудь металломъ, тѣмъ ниже, въ ряду электровозбудителей, былъ по- мѣщенъ этотъ металлъ. Такимъ образомъ нашли, напр., что цинкъ, въ прикосновеніи съ желѣзомъ, электризуется слабѣе, нежели въ прикоснове- ніи съ мѣдью; поэтому желѣзо помѣщено въ ряду электровозбудителей между цинкомъ и мѣдью. Вслѣдствіе этого, по закону составленнаго ряда, желѣзо должно въ прикосновеніи съ мѣдью электризоваться положительно, что и подтверждается опытомъ. Кромѣ металловъ въ ряду электровозбу- дителей помѣщается еще углеродъ, нѣкоторыя перекиси и нѣкоторые сѣр- нистые металлы. Рядъ электровозбудителей, составленный Вольтою, былъ впослѣдствіи повѣренъ другими Физиками; мы помѣщаемъ здѣсь ряды, составленные Зее- бекомъ**), Мункомъ***), Пфяфомъ ****) и Пекле *****). ѴоІ(а. СИІЬегГв Аппаіеп. В<1. X. **) йееЬеск. АЬЪапбІип^еп бег Вегііпег Акабетіе. 1822 —1823, 9. 295. *•») Мипк а? Ковепвскаіа. Ро^епб. Апп. Вб. XXXV, 8. 55. 1835. **»*) РИ, Родап<1. Апп. Вб. Ы, 8. 209. 1840. *****) Рёсіеі. Аппаіев бе скітіе е( бе ркузідие. III 8ёгіе, Т, II, р. 243.
ЛЕКЦІЯ. 285 Рядъ электровозбудителей: Вольта. Зеебекъ. Мункъ. Пфэфъ. Пежле. + + + + + Цинкъ Цинкъ Цинкъ Цинкъ Свинецъ Свинецъ полированный Кадмій Свинецъ Олово Олово Олово Олово Желѣзо .Свинецъ шероховатый Свинецъ Висмутъ Мѣдь Сурьма Мѣдь Вольфрамъ Сурьма Серебро Висмутъ Желѣзо Желѣзо Золото Желѣзо Серебро Висмутъ Мѣдь ГраФитъ Мѣдь Золото Сурьма Золото Перекись Платина Черная сѣрни- Мѣдь — марганца стая ртуть ,. — Серебро Сѣрный кол- Серебро чеданъ — Перекись марганца Золото Перекись свинца Уранъ (?) Теллуръ Платина Палладій За небольшимъ исключеніемъ, во всѣхъ рядахъ тѣла, составляющія ихъ, идутъ въ одномъ и томъ же порядкѣ; только желѣзо, сурьма и вис- мутъ не вездѣ находятся на соотвѣтствующихъ мѣстахъ. Причина этого заключается, вѣроятно, въ томъ, 'что металлы Зеебека были не совершенно химически чисты, и малѣйшая примѣсь въ нихъ уже могла послужить къ измѣненію ихъ электровозбудительной силы, что видно изъ того, что влія- ніе на возбужденіе электричества имѣло различное состояніе поверхности свинца полированнаго и неполированнаго. Электровозбудительный рядъ показываетъ не только родъ электриче- ства, которое развивается въ двухъ металлахъ при ихъ прикосновеніи, но также и относительную величину электричества, такъ какъ электри- ческая разность двухъ металловъ въ ряду электровозбудителей равна суммѣ электрическихъ разностей всѣхъ тѣлъ, помѣщенныхъ между ними. Это положеніе было первоначально опредѣлено Вольтою *) черезъ из- мѣреніе электрическихъ разностей на его соломенномъ электрометрѣ, къ *) ѴоИл. СіІЬѳгѴв Аппяіеп. Вй. X,
286 ШЕСТИДЕСЯТАЯ которому былъ присоединенъ конденсаторъ. При этомъ Вольта предполо- жилъ, что возбужденное электричество пропорціонально отклоненію соломи- нокъ (мы в ыше видѣли, стр. 77, что это предположеніе не вполнѣ точно). Изъ такихъ измѣреній, Вольта нашелъ для электрическихъ разностей слѣдующія величины: Цинкъ | Свинецъ =_ 5 Свинецъ | Олово = 1 Олово | Желѣзо — 3 Желѣзо | Мѣдь — 2 Мѣдь | Серебро — 1 Цинкъ | Серебро = 12 Цинкъ | Желѣзо = 9 Мѣдь | Олово = 5 Обозначая металлы ихъ химическими знаками и э.іектровозбудительную силу между нйми вертикальною черточкою, раздѣляющею рядомъ стоящіе металлы, при чемъ металлы, электризующіеся положительно, поставлены по лѣвую сторону черточки, а электризующіеся отрицательно по правую сто- рону, мы изъ предъидущихъ чиселъ получаемъ: 2п | Аё = 2п | РЬ + РЬ | 8іі + 8п | Ее + Ее | Си + Си | Аё. 2іі | Ее = 2п | РЬ + РЬ | 8п + 8п | Ее. 8п | Си = 8п | Ее + Ее | Си. Числа Вольты, какъ мы оказали, не точны; точность закона электро- возбудительнаго ряда можно доказать другимъ опытомъ. Присоединяютъ къ электрометру съ золотыми листочками конденсаторъ, одинъ кругъ котораго мѣдный, а другой цинковый, и прикасаются къ мѣдному кругу конденсатора мѣдною пластинкою, держа сообщенную съ ней цинковую пластинку въ рукѣ; прикоснувшись въ то же время къ цинковому кругу конденсатора пальцемъ, конденсаторъ получитъ опредѣ- ленное количество электричества, которое, по снятіи цинковаго круга, про- изведетъ опредѣленное расхожденіе золотыхъ листочковъ. Повторимъ тотъ опытъ, помѣстивъ между цинкомъ и мѣдью сколько угодно другихъ метал- ловъ, и отклоненіе золотыхъ листочковъ покажетъ, что количество элек- тричества, пришедшее на конденсаторъ, совершенно равно тому количеству, которое было въ предъидущемъ опытѣ. Изъ эгого опыта выходитъ, что электрическая разность концовъ цѣлаго ряда прикасающихся одинъ къ другому металловъ зависитъ только отъ электрической разности крайнихъ металловъ, и что разность эта остается тою же, будутъ ли эти послѣдніе
ЛЕКЦІЯ. 287 два металла непосредственно прикасаться одинъ къ другому, или между ними будетъ находиться какое угодно число прикасающихся металловъ. Это необходимое слѣдствіе закона электровозбудительнаго ряда, и по- тому изъ него выводимъ, что напр. 2п | Си = 2іі | РЬ + РЬ | 8п 4-,8п | Ее + Ее | Си. Такимъ образомъ опытъ вполнѣ подтверждаетъ законъ электровозбудитель- наго .ряда. Изъ этого закона слѣдуетъ, что въ металлической цѣпи, концы кото- рой состоятъ изъ одинаковыхъ металловъ, электрическое напряженіе на концахъ должно быть равно нулю. Законъ электровозбудительнаго ряда былъ окончательно доказанъ точ- нымъ измѣреніемъ Кольрауша, на устроенномъ имъ конденсаторѣ *). . На деревянной доскѣ а (рис. 118) находятся подставки круговъ кон- денсатора; подставки эти состоятъ, изъ совершенно сухаго дерева, и одна ійъ нихъ, с, неподвижна, а другая, Ь, можетъ передвигаться вдоль сталь- ной призмы, утвержденной на доскѣ а. Гиря натягиваетъ шнуръ, идущій отъ Ъ черезъ блокъ. Подставки бис наверху просверлены; отверстія за- литы шеллакомъ, черезъ который проходятъ мѣдные стержни, имѣющіе на одномъ концѣ нажимные винты, а на другомъ концѣ круги іі, діаме- тромъ около 15 сантим., поверхности которыхъ находятся какъ разъ одна противъ другой. Чтобы установить круги совершенно параллельно другъ другу, лѣвая стойка, с, посредствомъ винта можетъ нѣсколько вра- щаться на оси вправо и влѣво. Правая стойка, Ь, можетъ быть нѣсколько наклонена, для чего приподнимаютъ пружину сі. *) КоЫгапзеЬ. Ро^епДогЯв Аппаіеп. БД. ЬХХХѴІП; 8. 465; 1853; шій БД. ЬХХХП. 8. 1; 1851.
288 ШЕСТИДЕСЯТАЯ Чтобы круги находились на опредѣленномъ разстояніи во все время опыта, на лѣвой стойкѣ находится винтъ п, а на правой, какъ разъ про- тивъ п, имѣется стержень т. Вывинчивая или ввинчивая винтъ п, сколько нужно, двигаютъ с и Ъ до тѣхъ поръ, пока п не упрется въ т, тогда круги іі сами собою уже сблизиться не могутъ. Круги іі не покрыты ла- комъ, и, слѣдовательно, изолирующимъ тѣломъ между ними служитъ воздухъ *). Круги конденсатора дѣлаются изъ различныхъ металловъ: цинка и мѣди, или платины и цинка и т. п. Сблизивъ круги, сообщаютъ ихъ другъ съ другомъ проволокою и затѣмъ измѣряютъ на электрометрѣ Дель- мана (стр. 28) ихъ электрическую разность; пусть эта разность будетъ = <1. Отъ нажимныхъ винтовъ конденсатора идутъ проволоки,которыя должнысо- общаться съ постояннымъ источникомъ электричества, который бы доставлялъ оба электричества въ равномъ количествѣ; для этого былъ взятъ элементъ Да- ніеля, котораго описаніе и рисунокъ помѣщены ниже. Элементъ этотъ состо- итъ изъ мѣдной цилиндрической кружки, во внутренность которой помѣщаютъ стаканчикъ изъ пористой глины, съ слабой сѣрной кислотой и съ кускомъ цинка; между стѣнками мѣднаго цилиндра и пористаго сосуда наливается растворъ мѣднаго купороса. Ниже мы увидимъ, что на мѣди возбуждается положительное, а на цинкѣ отрицательное электричество опредѣленнаго напряженія. Пусть электрическое напряженіе цинка и мѣди равно к. Положимъ, что круги конденсатора сдѣланы изъ двухъ металловъ М и М7 и при непосредственномъ прикосновеніи ихъ М заряжается положи- тельно, а М' отрицательно; соединимъ М съ мѣдью) а М' съ цинкомъ элемента Даніеля. Жидкости элемента Даніеля проводятъ электричество. Кругъ М конденсатора получитъ слѣдующее заряженіе: 1) Количество электричества а . к, перешедшее съ мѣди, на которой находилось количество к положительнаго электричества, причемъ а вели- чина постоянная, зависящая отъ свойства конденсатора. 2) Отъ прикосновенія М съ мѣдью количество а . М | Си, положи- тельнаго или отрицательнаго электричества, смотря по тому, электризуется ли М въ прикосновеніи съ мѣдью положительно или отрицательно. Поло- жимъ, что это будетъ положительное электричество. *) Такого вида конденсаторы Кольрауша приготовляетъ, въ Марбургѣ, уппверситет- сків механикъ Шубартъ (ЗсЬиЬагІЬ). Въ классическомъ сочиненіи. Видемана, на которое мы уже нѣсколько разъ дѣлали ссылки (Віе ЬеЬге ѵот (Мѵапівтие еіс.), въ 1-й части, на стр. 29, § 13, описанъ приборъ Кольрауша. нѣсколько другаго устройства, но осно- ванія его тѣ же самыя.
ЛЕКЦІЯ. 289 3) Отъ прикосновенія цинка съ М7, кругъ М получитъ, вслѣдствіе проводимости жидкости, количество а . Хп | М'. Слѣдовательно, все электричество, находящееся на М, будетъ: + М | Си + Хп | М'). По закону же электровозбудительнаго ряда: М | Сп + Хп | М' = М | Сп + Сп | Хп + Хп | М' — Си | Хп = М | М' —Си | Хп, такъ что электричество, находящееся на М, равно А = а (к — Си | Хп Д- М | М') — а (Г + М | М') = а (Г + гі). Кругъ М' получитъ слѣдующее количество электричества, которое отыщется такимъ же образомъ: — а (Г + <І). Послѣ этого кругъ М сообщаютъ съ цинкомъ, а кругъ М' съ мѣдью элемента Даніеля; тогда кругъ М получитъ слѣдующее количество элек- тричества: 1) Количество электричества — ак, перешедшее отъ цинка. 2) Отъ прикосновенія съ цинкомъ аМ | Хп. 3) Вслѣдствіе прикосновенія >1' съ мѣдью, а Си | М'; слѣдовательно всего В = а (М | Хп 4- Си | М' - к) = а (М | М' — Хп | Си— к), такъ какъ Хп | Си = — Си | Хп, ТО В — а [М I МІ — (к — Си 1 Хп)] = а — Г). А изъ А и В имѣемъ откуда наконецъ А+В , — = «<* А—В -р •—=а-к> А А + В Г А —В’ Слѣдовательно, оба эти опыта даютъ одно искомое отношеніе Л къ величинѣ Г. Для совершенной вѣрности надо еще ввести поправку; величина к не будетъ, какъ мы приняли, совершенно постоянною, но со временемъ под- вергается нѣкоторыйь колебаніямъ. Чтобы уничтожить эти колебанія, Кольраушъ всегда производилъ опытъ одновременно на двухъ конденсато- рахъ: одинъ,“постоянный при всѣхъ опытахъ, цинко-мѣдный конденса- Фиаикл. III. 19
290 ШЕСТИДЕСЯТАЯ торъ, а другой, только-что описанный. На цинко-мѣдномъ конденсаторѣ были точно также наблюдаемы заряженія, когда мѣдь была соединена про- волокою съ мѣдью элемента Даніеля и цинкъ съ цинкомъ, и когда мѣдь конденсатора была соединена съ цинкомъ элемента и цинкъ конденсатора съ мѣдью элемента. Разберемъ, такъ же какъ и прежде, заряженіе этого конденсатора. Когда цинковый кругъ его сообщенъ съ мѣдью элемента, мѣдный кругъ съ цин- комъ элемента, то, такъ какъ цинкъ въ прикосновеніи съ мѣдью положи- теленъ, мы получимъ слѣдующее заряженіе цинковаго круга: А' = а' (Г + Хп | Си); а когда цинковый кругъ конденсатора соединенъ съ цинкомъ элемента, то заряженіе его будетъ В' = а' (Хп | Си — Г). Изъ двухъ этихъ равенствъ, сперва складывая ихъ, а потомъ вычитая, получимъ: А' + В' = 2а' . Хп | Си, и А' — В' = 2 . а' Г, откуда Хп | Си _ А1 4- В’ Р “' А'-В’ ’ Положимъ, что электрическая разность 2п | Си равна 100, и найдемъ изъ этого электрическую разность прочихъ металловъ; мы можемъ Е ис- ключить, и тогда получимъ й _ (АД-В) (А'-В') Хп | Си “ (А - В) (А1 + В') ’ Кольраушъ подробно описалъ опытъ для опредѣленія электрической разности между цинкомъ и платиной. Такъ какъ цинкъ въ прикосновеніи съ платиною положительный металлъ, то при соединеніи платины съ цинкомъ, который въ элементѣ Даніеля отрицателенъ, мы получимъ А = а (Г Д- 2п | Рі), а при соединеніи платины съ мѣдью, которая положительна въ цѣпи, В = а (Хп | Рі — Е). Кольраушъ нашелъ на пластинкахъ конденсатора слѣдующія величины заряженія, выраженныя въ единицахъ, найденныхъ для его крутительнаго электрометра:
ЛЕКЦІЯ. 291 ЦИНКО-ПЛАТИНОВЫЙ КОНДЕНСАТОРЪ. ЦИНКО-МѢДНЫЙ КОНДЕНСАТОРЪ. ЦИНКОВАЯ НЛАСТИНКА. ПЛАТИНО- ВАЯ НЛА- СТИНКА. СРЕДНЕЕ. ЦИНКОВАЯ ПЛАСТИНКА. МѢДНАЯ ПЛАСТИНКА. СРЕДНЕЕ. А + 11,98 - 12,02 12,000 А' + 11,0 — 11,12 11,06 В — 3,01 + 2,92 — 2,965 В' — 3,15 + 3,01 — 3,08 а. <і + 4,46 — 4,46 4,46 а1. 2п | Сн + 3,92 - 4,05 3,985 Знаки, находящіеся передъ величиною В, которые всегда противопо- ложны знакамъ А, показываютъ, что Г, или электровозбудительная сила элемента Даніеля, больше й\ электрическая разность 2и | Рі больше, не- жели 2п | Си. Полуразность А — В есть заряженіе перваго конденсатора однимъ только элементомъ Даніеля; она равна величинѣ аЕили 7,482; полусумма А-|-В дѣлаетъ заряженіе ай равнымъ 4,5175; величина эта отличается отъ величины ай, выведенной изъ опытовъ и равной 4,46, очень незна- чительно. Для втораго конденсатора аі . Е = = 7,07 а'2п | Си =3,99; послѣдняя величина изъ опытовъ получилась равною 3,98, слѣдовательно она совершенно одинакова съ полученною черезъ вычисленіе 2п | РІ _ 9,03.14,14__ 1 . 2п | Си 14,96.7,98 Слѣдовательно, если электрическую разность 2п | Си выразимъ чи- сломъ 100, то электрическая разность 2п | Рі = 106,4. Кольраушъ опредѣлилъ такимъ образомъ электрическія разности слѣ- дующихъ электровозбудйтелей: Наблюденіе. Вычисленіе. Наблюденіе П. - 2п Си 100 100 2п Аи 112,7 115 2п А^ 105,6 109 2п Рі 107,0 123 2п Ее 74,7 Ее Си 31,9 25,3 Ее Рі 32,3 32,3 Ее Аи 39,7 38 Ее А^ 29,8 30,9 19*
292 ШЕСТИДЕСЯТАЯ Числа, полученныя черезъ вычисленія, были опредѣлены по закону электровозбудительнаго ряда; такъ напр.: Ее | = 2п | — 2п | Ее. Какъ видно, кромѣ Ее | Си, числа, полученныя вычисленіемъ, почти совершенно согласны съ числами, полученными изъ опыта. При опытахъ со свинцомъ, Кольраушъ нашелъ, что малѣйшее измѣ- неніе металла уже имѣло вліяніе на электрическую разность; такъ, для 2п | РЬ онъ нашелъ совершенно различныя величины, когда пластинка была свѣжая, блестящая, и когда она находилась нѣсколько времени въ воздухѣ, и поверхность ея окислилась. Такъ какъ при своихъ опытахъ Кольраушъ взялъ цинковыя пластинки не совершенно блестящія, то это заставило, его повторить опытъ для тѣхъ случаевъ, въ которыхъ входили цинковыя пластинки *). Результаты этихъ опытовъ помѣщены въ наблюденіяхъ II. Для электрической разности ме- жду чистою пластинкою цинка и пластинкою, покрытою окисью цинка, т. е. для 2п | 2п0, Кольраушъ нашелъ величину 39,9. Возбужденіе электричества отъ прикосновенія металловъ и жидкостей. — При первомъ открытіи возбужденія электричества отъ при- косновенія, Вольта полагалъ, что электричество развивается только отъ при- к сновенія двухъ металловъ, но Гальвани указалъ на то обстоятельство, что при употребленіи дуги изъ одного металла происходятъ также сотрясенія лягушечнаго препарата. Впослѣдствіи онъ получилъ, на особенно устроен- номъ конденсаторѣ, такъ называемомъ дупликаторѣ, возбужденіе электри- чества отъ' прикосновенія металловъ съ водою **). Онъ нашелъ', что, при- водя изолированныя пластинки цинка, латуни, серебра, олова, въ прикоснове- ніе съ смоченнымъ деревомъ, всѣ эти металлы электризовались отрицательно. Чтобы доказать электрическое возбужденіе металла и жидкости, можно поступить по указанію Буфа ***). На нижній кругъ конденсатора, нахо- дящійся на электроскопѣ Бонненбергера или Фехнера, кладутъ тонкую стекляную дощечку, которой нижняя поверхность и ребро покрыты лакомъ. Верхнюю поверхность стекла, не покрытую лакомъ, покрываютъ тонкимъ слоемъ изслѣдуемой жидкости, для этого или помѣщаютъ на эту поверх- ность кружокъ изъ протечной бумаги, напитанный этою жидкостію, или же просто покрываютъ ее жидкостію посредствомъ рисовальной кисточки. Затѣмъ берутъ на изолирующей ручкѣ проволоку, изъ того же металла, *) КоЫгаивсЬ. Ро^ешіогіГв Апп. Всі. ЪХХХѴІІІ. **) Ѵоііа. ВгіеГ ап Сігеп іІЬегвеіаі іп сіеіп егзіеп Вапсіе ѵоп Кіііег’в Веіігй^еп. ***) Вий. ЬіеЬі§’8 Аппаіеп сіег СЬегаіе еіс. Ві. ХІЛ1 ішй Всі. ХЫѴ.
ЛЕКЦІЯ. 293 изъ котораго сдѣланъ кругъ конденсатора, и однимъ концомъ ея прика- саются къ жидкости, находящейся на стеклѣ, а другимъ къ кругу кон- денсатора. Электричество возбуждается въ томъ мѣстѣ, гдѣ проволока прикасается къ жидкости; отсюда одно электричество начинаетъ распро- страняться въ жидкости, другое по кругу конденсатора, до тѣхъ поръ, пока напряженіе электричества, въ точкѣ прикосновенія проволоки къ кон- денсатору, не сдѣлается равнымъ напряженію электричества на проволокѣ. Если затѣмъ удалить проволоку и снять стекляную пластинку, то электри- чество, находившееся прежде на поверхности конденсатора, распростра- нится теперь по электроскопу и по отклоненію золотаго листочка можно узнать, какой родъ электричества возбудился на металлѣ вслѣдствіе при- косновенія его съ жидкостію. Такимъ способомъ Буфъ изслѣдовалъ многіе металлы и жидкости и по- лучилъ слѣдующіе результаты. Тѣла электризуются въ прикосновеніи: съ водой Цинкъ сильно, платина слабо отрицат. съ разведенной сѣрной кислотой Цинкъ, желѣзо, мѣдь отрицательно; цинкъ сильнѣе, мѣдь слабѣе всѣхъ; золото, платина положительно. съ разведенной азотной кислотой Желѣзо, цинкъ отрицательно; пла- съ концентрированной азотной кислотой. съ ѣдкимъ кали съ концетрированнымъ раство- ромъ цинковаго купороса. Подобнымъ же способомъ тина, золото положительно. Мѣдь не электризуется. Цинкъ отрицательно, очень слабо; плати- на, золото, мѣдь, желѣзо положительно. Всѣ металлы отрицательно. Цинкъ сильно, мѣдь слабо отрица- тельно; платина положительно. много опытовъ произвелъ Пфэфъ *). По его опытамъ, всѣ металлы въ прикосновеніи съ щелочными жидко- стями, каковы ѣдкое кали, ѣдкій натръ, отрицательны. Въ прикосновеніи съ кислотами, всѣ металлы раздѣляются на двѣ группы; одна изъ, нихъ электризуется положительно, а другая отрица- тельно,— результатъ , который подтвердилъ опыты Буфа. Такъ по Пфафу, металлы: серебро, золото, платина положительны въ прикосновеніи: съ кон- центрированной сѣрной кислотой, съ азотной кислотой, съ хлористо-водород- ной кислотой, а цинкъ отрицателенъ; съ сѣрной кислотой, кромѣ того, поло- ') РСаіУ. Ро^&епйогіГз Аппаіеп. ВсІ. Ы.
294 ШЕСТИДЕСЯТАЯ жительны: овинецъ, мѣдь и мягкое желѣзо; отрицательны: сурьма и олово; съ азотной кислотой положительны: сталь, овинецъ, олово и мѣдь; отри- цательны мягкое желѣзо и сурьма. Для металловъ, погруженныхъ въ соляные растворы, Пфэфъ нашелъ, что въ растворѣ цинковой соли воѣ металлы, кромѣ цинка, дѣлаются отрицатель- ными, а въ растворѣ хлористаго золота воѣ металлы дѣлаются положительными. Изъ результатовъ опытовъ, помѣщенныхъ здѣсь, мы находимъ, что от- носительно рода' возбужденнаго электричества, жидкости не могутъ быть помѣщены въ электровозбудительный рядъ. Дѣйствительно, въ цинкѣ, на- примѣръ, отъ прикосновенія оъ кислотами возбуждается отрицательное электричество; слѣдовательно, если въ рядъ электровозбудителей помѣстить кислоты, цинкъ долженъ занять мѣсто послѣ нихъ, но тогда и всѣ осталь- ные металлы, какъ стоящіе ниже цинка, должны въ прикосновеніи съ ки- слотами быть отрицательными. На самомъ же дѣлѣ мы видимъ совершенно другое, и всѣ металлы, помѣщенные на отрицательномъ концѣ ряда, въ прикосновеніи съ кислотами электризуются положительно. Что жидкости не могутъ быть расположены въ рядъ электровозбудите- лей легко доказать опытомъ, подобнымъ тому, изъ котораго слѣдуетъ законъ электровозбудительнаго ряда. Если составить цѣпь изъ прикасающихся другъ къ другу металловъ, то напряженіе электричества на концахъ цѣпи будетъ нуль, если только концы состоятъ изъ одного и,того же металла. Составленную такимъ образомъ цѣпь прерываютъ въ одномъ мѣстѣ и по- гружаютъ перерванное мѣсто въ жидкость, то на оконечностяхъ цѣпи снова является электричество, если только въ мѣстѣ перерыва различные металлы. Изъ этого слѣдуетъ, что жидкости не могутъ быть помѣщены въ электровозбудительномъ ряду металловъ. Поэтому металлы и жидкости различаютъ, какъ проводники перваго класса и проводники втораго класса; тѣ тѣла, которыя входятъ въ электро- возбудительный рядъ металловъ, называютъ проводниками перваго класса, а тѣ тѣла, которыя проводятъ электричество, но не входятъ въ составъ электровозбудительнаго ряда, называются проводниками втораго класса. Впослѣдствіи мы увидимъ, что различіе существуетъ даже въ способѣ, какииъ эти тѣла проводятъ электричество. Прежде полагали, что электрическое возбужденіе металловъ при прикосно- веніи ихъ съ жидкостями, очень слабо; но уже Пфэфъ *) говорилъ, что если вообще электрическое возбужденіе отъ прикосновенія металловъ къ жидко- *) РГай". Ро^епйогіГв Аппаіеп. В<1. Ы.
ЛЕКЦІЯ. 295 стямъ слабѣе нежели отъ прикосновенія металловъ между собою, то, по край- ней мѣрѣ, въ нѣкоторыхъ случаяхъ электрическое возбужденіе металловъ отъ жидкостей бываетъ сильнѣе, нежели электрическое возбужденіе между ме- таллами, даже далеко расположенными относительно другъ друга въ ряду. Это получилось изъ непосредственнаго опыта Беккереля *) на цинко- платиновомъ конденсаторѣ. Если оба металла соединить проволокою, то на платинѣ возбуждается отрицательное электричество, а на цинкѣ поло- жительное; если же соединить оба металла влажнымъ пальцемъ, то цинкъ дѣлается отрицательнымъ, а платина положительною; изъ этого слѣдуетъ, что отрицательное возбужденіе цинка отъ влажности значительно больше положительнаго возбужденія его отъ платины. Пекле **) воспользовался этимъ указаніемъ и сдѣлалъ нѣкоторыя измѣ- ренія, употребивъ золото-цинковый конденсаторъ. Когда обѣ пластинки со- единены проволокой, то при снятіи цинковой пластинки, золотой листочекъ электроскопа показывалъ отклоненіе, которое равнялось — 3, отрицатель- ный знакъ, поставленный впереди, показываетъ, что золото было отрица- тельно. Когда же пластинки были соединены влажнымъ пальцемъ, то по отнятіи цинковой пластинки, отклоненіе было 20. Отсюда слѣдуетъ, что возбужденіе цинка отъ влаги почти въ семь разъ сильнѣе возбужде- нія цинка отъ прикосновенія съ золотомъ. Точныя измѣренія Кольрауша ***) точно также показали, что электри- ческое возбужденіе отъ металловъ и жидкостей часто бываетъ больше электрическаго возбужденія отъ самихъ металловъ. Методъ, употребленный Кольраушемъ, подобенъ тому, который мы описали выше. На мѣдно-цинковомъ конденсаторѣ прежде всего было опредѣлено за- ряженіе, когда пластинки конденсатора сообщены между собою проволо- кою. Заряженіе было измѣрено на крутительномъ электрометрѣ Кольрауша, и равнялось 4,17 единицамъ, принятымъ Кольраушемъ для своего электро- метра. Затѣмъ, мѣдная пластинка конденсатора была соединена съ мѣдью элемента Даніеля, а цинковая пластинка съ цинкомъ того же элемента: при этомъ цинкъ элемента былъ погруженъ въ растворъ цинковаго купо- роса, а мѣдь въ растворъ мѣднапо купороса. Электровозбудительная сила въ этомъ случаѣ была въ мѣстахъ прикосновенія цинка съ цинковымъ ку- поросомъ, мѣди съ мѣднымъ купоросомъ, и въ прикосновеніи обѣихъ жид- костей. Послѣдней мы можемъ пренебречь, такъ какъ мы впослѣдствіи уви- *) Е. Веедиегеі. Сотріев Непііиз ііе ГАеаДётіе Дез зсіепсез. 1'. XXII, р. 677. *’) Рёсіеі. Апиаіев Де сЫтіе ёі Де рЬувіцпе. III зёгіе, I. III. ***) КоЫгаизеЬ. Ро^епДогіРв. Апп. ВД. ЬХХ^Х.
296 ШЕСТИДЕСЯТАЯ димъ, что электровозбудительная сила при прикосновеніи жидкостей только едва замѣтна. Цинкъ отъ прикосновенія съ цинковымъ купоросомъ электри- зуется отрицательно, а жидкость положительно; мѣдь отъ прикосновенія съ мѣднымъ купоросомъ электризуется также отрицательно, а жидкость положи- тельно. Заряженіе цинка въ жидкости, а также цинка конденсатора будетъ про- порціонально разности между электровозбудительными силами цинка, цинко- ваго купороса и мѣди, мѣднаго купороса. На крутительномъ электрометрѣ за- ряженіе конденсатора оказалось равнымъ 4,51. Такъ какъ для обоихъ опытовъ служилъ одинъ и тотъ же конденсаторъ, то изъ этого слѣдуетъ, что 2п | Си : (2п | 2иО 8О3 — Си | СиО 8О3) — 4,17 : 4,51. Для опредѣленія отношенія электровозбудительныхъ силъ 2п | 2пО 8О3 и Си | СпО 8О3 къ электровозбудительной силѣ ' 2п | Сп, недостаточно одного этого уравненія. Для полученія другаго уравненія, Кольраушъ упо- требилъ способъ Бу®а. На цинковый кругъ конденсатора былъ положенъ тонкій стекляный кружокъ, а на него протечная бумага, пропитанная, раство- ромъ цинковаго купороса. Затѣмъ цинковая пластинка конденсатора была со- общена цинковой проволокой съ протечной бумагой; такимъ образомъ цинко- вая пластинка была соединена съ жидкостію. Цинкъ наэлектризовали отри- цательно и на крутительномъ электрометрѣ получилось для него число 4,41. Послѣ этого, на стекляную пластинку конденсатора былъ положенъ кружокъ протечной бумаги, пропитанный растворомъ мѣднаго купороса, и жидкость была сообщена съ цинковой пластинкой конденсатора посред- ствомъ мѣдной проволоки. Теперь цинковая пластинка зарядилась отъ раз- ности электровозбудительныхъ силъ 2п | Си и Си | СиО 8О3, такъ какъ мѣдь отъ прикосновенія съ мѣднымъ купоросомъ дѣлается отрицатель- ною. На крутительномъ электрометрѣ получилось заряженіе 2,94. Такъ какъ оба послѣднія числа получились на одномъ и томъ же кон- денсаторѣ, то 2п | 2пО 8О3: (2п | Си — Си | СиО 8О3) = 4,41: 2,94. Мы уже получили, что электровозбудительная сила 2п | Си — 4,17, то изъ обоихъ уравненій получимъ 2п | 2п0803=5,21 Си | СиО 8О,= 0,70. Произведя рядъ подобныхъ опытовъ, Кольраушъ нашелъ для нѣкото- рыхъ другихъ жидкостей слѣдующія величины: Цинкъ | Мѣдь................. 100 Цинкъ | Цинковый купоросъ. — 129 Цинкъ | Сѣрная кислота . . — 115
ЛЕКЦІЯ. 297 Мѣдь | Цинковый купоросъ. — 36 Мѣдь | Мѣдный купоросъ . — 21,5 впослѣдствіи Кольраушъ *) прибавилъ къ нимъ еще слѣдующія величины: Амальгамированный цинкъ | Сѣрная кислота. . . — 149 Платина | Азотная кислота. . . 149 Изъ этого слѣдуетъ, что во многихъ случаяхъ электровозбудительная сила между металлами и жидкостями больше электровозбудительной силы между металлами?"~Числа, найденныя Кольраушемъ, имѣютъ большое значе- ніе въ практикѣ, такъ какъ они относятся именно къ тѣмъ гальваниче- скимъ соединеніямъ, которыя обыкновенно употребляются. Не входя теперь въ теоретическія подробности относительно причины электровозбудительной силы, скажемъ здѣсь только, что Видеманъ **) пред- полагаетъ, что алектровозбудительная сила не развивается при прикосно- веніи металловъ; но что электричество возбуждается только при прико- сновеніи металловъ и жидкихъ тѣлъ. Другая гипотеза, принятая многими физиками вскорѣ послѣ открытія Вольты и послѣ полученія химическихъ дѣйствій посредствомъ электричества отъ прикосновенія, состоитъ въ томъ, что электровозбудительная сила происходитъ только отъ химическаго дѣй- ствія, что только тогда при прикосновеніи двухъ тѣлъ развивается элек- тричество, когда между этими тѣлами происходитъ химическое дѣйствіе, и что развитіе электричества есть только слѣдствіе этого дѣйствія. Электровозбудительный рядъ металловъ погруженныхъ въ жидкости. —Если мы сообщимъ цинковую пластинку 2 (рис. 119), посредствомъ проволоки Л, съ мѣдною пластинкою С и погрузимъ затѣмъ обѣ пластинки въ жидкость, напримѣръ, въ растворъ цинковаго купороса, то черезъ прикосновеніе мѣди съ цинкомъ положительное электричество распространяется отъ мѣста прикосновенія по цинку, отрицательное же элек- тричество распространяется по мѣди. Такъ какъ жидкость не входитъ въ элек- тровозбудительный рядъ, то мы можемъ жидкость разсматривать, пока, какъ безразличный проводникъ. Возбужденное на цинкѣ положительное электри- чество пойдетъ въ жидкость; то же самое произойдетъ съ отрицательнымъ электричествомъ мѣди. Но изъ жидкости положительное электричество бу- детъ переходить на мѣдь, а отрицательное электричество на цинкъ, такъ что, вслѣдствіе проводимости жидкости, между цинкомъ и мѣдью устана- вливается связь, по которой электричества, возбужденныя на обѣихъ пла- ") КоЫгапвеЬ. Ро^епйогіГз Апп. Вй. ЬХХХІІ, р. 407. **) ТѴіейешапп. Віе І.еііге ѵош Оаіѵапівшив еіс. Вй. I ипй іш НіеогеІізеЬеп Карііеі йев II Вй.
298 ШЕСТИДЕСЯТАЯ станкахъ, переходятъ другъ къ другу и соединяются. Но такъ какъ элек- трическая разность обоихъ прикасающихся металловъ остается постоян- ною, то электровозбудительная сила, развиваемая отъ прикосновенія, тот- часъ же производитъ Рис. 119. новое раздѣленіе электричествъ, изъ которыхъ поло- жительное электричество идетъ отъ С черезъ проволоку Л въ X, а отрицательное электри- чество идетъ отъ 2 черезъ проволоку въ С. Та- кимъ образомъ, черезъ всю цѣпь совершается круговое движеніе обоихъ электричествъ, при- чемъ положительное электричество отъ положи- тельнаго металла 2 идетъ черезъ жидкость къ отрицательному металлу С, а отсюда снова че- резъ проволоку <1 къ положительному металлу 2. Отрицательное электри- чество имѣетъ противоположное движеніе. Это движеніе электричествъ черезъ замкнутую цѣпь и называютъ галь- ваническимъ токомъ. Слѣдовательно, въ гальваническомъ токѣ электриче- ства двигаются такъ же, какъ и въ лейденской банкѣ, т. е. въ противопо- ложныя стороны, а потому, какъ мы выше уже сказали, направленіе тока считается по направленію положительнаго электричества; такимъ образомъ, во взятомъ нами примѣрѣ токъ внутри цѣпи имѣетъ направленіе отъ цинка къ мѣди, а внѣ цѣпи, то есть, въ проволокѣ, отъ мѣди къ цинку. Если бы мы вмѣсто цинка взяли другой металлъ, находящійся въ ряду электровозбудителей между цинкомъ и мѣдью, то направленіе тока оста- лось бы то же самое; но такъ какъ отъ прикосновенія этихъ металловъ развивалось бы электричество въ меньшемъ количествѣ, то и токъ былъ бы слабѣе. Замѣнивъ въ нашемъ примѣрѣ цинкъ такимъ металломъ, который от- рицателенъ относительно мѣди, мы получили бы другое направленіе тока, т. е. токъ пошелъ бы отъ мѣди къ этому металлу и сила, тока будетъ зависѣть отъ электрической разности между металлами. Кромѣ возбужденія электричества отъ прикосновенія двухъ металловъ, происходитъ еще электрическое возбужденіе между металлами и жидко- стію. Въ нашемъ примѣрѣ цинкъ, точно также какъ и мѣдь, отъ при- косновенія къ раствору электризуются отрицательно, первое возбужденіе увеличиваетъ, а второе уменьшаетъ количество электричества, двигающа- гося въ цѣпи. Въ цѣпи, вслѣдствіе прикосновенія цинка съ мѣдью, про- ходитъ количество электричества, пропорціональное электрической разности между этими металлами; пусть разность эта будетъ — 100. Вслѣдствіе
ЛЕКЦІЯ. 299 прикосновенія между цинкомъ и цинковымъ купоросомъ, какъ мы выше сказали, изъ точекъ прикосновенія идетъ отрицательное электричество на цинкъ, отсюда черезъ проволоку Л на мѣдь; положительное электричество идетъ черезъ жидкость къ мѣди, а отъ нея черезъ проволоку на цинкъ. Слѣдовательно, вслѣдствіе этого прикосновенія происходитъ движеніе элек- тричествъ въ томъ же направленіи, какое происходитъ вслѣдствіе прико- сновеній цинка и мѣди. Количество электричества, проходящаго въ цѣпи вслѣдствіе прикосновенія цинка къ цинковому купоросу, также пропорціо- нально электрической разности между цинкомъ и цинковымъ купоросомъ, и такъ какъ, выразивъ электрическую разность между цинкомъ и мѣдью числомъ 100, эта разность равняется 129, то количество электричества, проходящаго въ цѣпи вслѣдствіе прикосновенія цинка и цинковаго купо- роса =129. Мѣдь отъ прикосновенія къ цинковому купоросу электри- зуется отрицательно, и, слѣдовательно, отъ мѣста прикосновенія отрицатель- ное электричество идетъ въ мѣдь, отсюда черезъ проволоку въ цинкъ, а положительное идетъ черезъ жидкость къ цинку, отсюда черезъ проволоку къ мѣди. Количество обоихъ этихъ электричествъ равно 36. Предположивъ, что это электричество уничтожается съ такою же частію электричества, идущаго въ обратномъ направленіи, имѣемъ слѣдующее количество элек- тричества, двигающагося въ цѣпи: 100 + 129 — 36 = 2п | Си + 2пО8О3 | 2п + Си ( 2п О8О3. Изъ этого слѣдуетъ, что количество электричества, двигающагося въ цѣпи, пропорціонально суммѣ электровозбудительныхъ силъ, дѣйствующихъ въ этой цѣпи. Если теперь въ другомъ случаѣ будетъ находиться въ сосудѣ такая жидкость, которая электризуетъ цинкъ положительно, а мѣдь отрицательно, то, обозначивъ жидкость черезъ Е, количество электричества въ замкнутой цѣпи будетъ пропорціонально 2п | Си Г | 2п + Си | Е, и, омотря по величинѣ количества Е | 2п Си | Е, сумма эта можетъ быть равна нулю или сама сдѣлаться отрицательною, т. е. движеніе элек- тричества можетъ сдѣлаться противоположнымъ тому, которое должно про- изойдти отъ прикосновенія металловъ. Изъ прежнихъ теоретическихъ соображеній слѣдуетъ, что дѣйствіе отъ прикосновенія между жидкостями и металлами различается отъ дѣйствія, происходящаго отъ прикосновенія между металлами; чтобы объяснить по- слѣднее обстоятельство принимаютъ, что электрическая разность двухъ металловъ въ жидкостяхъ должна быть другая нежели въ воздухѣ, такъ
300 ШЕСТИДЕСЯТА Я что, напр., если электрическая разность между цинкомъ и мѣдью въ воз- духѣ. равна 100, то въ растворѣ цинковаго купороса она равна 193. От- сюда слѣдуетъ, что электровозбудительный рядъ металловъ, находящихся въ различныхъ жидкостяхъ, не можетъ быть одинъ и тотъ же, а будетъ измѣняться 'съ природою той жидкости, въ которую погружены металлы; при чемъ, по той теоріи, которая допускаетъ происхожденіе тока только отъ прикосновенія металловъ, каждый изъ двухъ металловъ, находящихся въ одной жидкости, положителенъ и къ нему черезъ проволоку идетъ по- ложительное электричество отъ другаго металла. Такимъ образомъ и соста- вили электровозбудительныс ряды металловъ въ различныхъ жидкостяхъ. . Электровозбудителыіый рядъ металловъ въ жидкостяхъ опредѣляютъ из- мѣреніемъ силы тока или посредствомъ гальванометра или посредствомъ разложенія воды *). Изъ такихъ измѣреній составили слѣдующіе ряды, въ которыхъ каждый изъ предъидущихъ металловъ положителенъ относи- тельно послѣдующихъ, т. е. въ соединительной проволокѣ токъ идетъ отъ послѣдующаго металла къ предъидущему. Электровозбудительные ряды металловъ. въ водъ по ФЕХЭЕРУ”). ВЪ РАЗВЕДЕННОЙ сѣрпой кислотѣ ПО ПОГГЕН- ДОРФУ ВЪ РАЗВЕДЕННОЙ АЗОТНОЙ КИСЛОТЪ ПО ФАРЕДЭ ВЪ КОПЦЕВТРПР. АЗОТНОЙ КИСЛОТѢ ПО ФАРЕДЭ ’•”*). ВЪ КОПЦЕИТРИРОВ. АЗОТПОЙ КИСЛОТѢ ПО ШЕНБЕЙПУ”””) ВЪ СИНЕРОДИСТОМЪ КАЛИ ПО ПОГГЕН- ДОРФУ ’•••"*). + + + + + + Цинкъ Цинкъ, Цинкъ Кадмій Пассивное Амальгампро- Свинецъ Кадмій Кадмій Цинкъ желѣзо ванный цинкъ Олово Желѣзо Свинецъ Свинецъ Платила Цинкъ Желѣзо Олово Олово Олово Перекись Мѣдь Сурьма Свинецъ Желѣзо Желѣзо свинца Кадмій Висмутъ Аллюминій Никкель Висмутъ Перекись Олово Мѣдь Ннккель Висмутъ • Мѣдь серебра Серебро Серебро Золото Сурьма Висмутъ Мѣдь Серебро Платина Сурьма Мѣдь Серебро Сурьма Серебро Ннккель Никкель Сурьма Свинецъ Ртуть Палладіи Висмутъ Желѣзо Платина Чугунъ Уголь ’) О разложеніи воды дѣйствіемъ тока, смотри ниже въ статьѣ «О химическомъ дѣйствіи тока.» ГееЬпег. Эсіітѵеі^ег’з Доигааі. Всі. ЕІП. Даѣі-^ап§;. 1828. я**") Ро""еп<1огй’. Ро^^епіі. Апп. Вй. ЬХХШ. Еагайеу. Ехрегішепіаі гевеатсііез. XVII. КеіЬе аіѣ. 2012. Роё^епйогіГз Аппаіеп Вй. ЫІІ. Еагайау. а. а. _ О. **’***) ЙсЬйпЪеіп. Ро^епйогіГе. Апп. Вй. ХЬШ. Ро^епйогіГ. Ро^епйотіГе Апп. Вй. ЬХѴІ.
ЛЕКЦІЯ. 301 Вообще, эти различные электровозбудительные ряды для однихъ и тѣхъ же металловъ довольно согласны, какъ между собою, такъ и съ рядами, по- мѣщенными выше. Однако, встрѣчаются отступленія даже при одной и той же жидкости различной крѣпости. Такъ въ концентрированной азот- ной кислотѣ кадмій стоитъ выше цинка, мѣдь выше сурьмы, въ разведен- ной кислотѣ они стоятъ въ обратномъ порядкѣ; изъ этого слѣдуетъ, что кадмій отъ концентрированной кислоты возбуждается отрицательно сильнѣе цинка, а въ разведенной кислотѣ слабѣе цинка. Очень замѣчателенъ элек- тровозбудительный рядъ металловъ въ растворѣ синеродистаго кали, въ которомъ мѣдь слѣдуетъ тотчасъ за цинкомъ и желѣзо стоитъ передъ са- мой платиной. Изъ этого слѣдуетъ, что мѣдь отъ раствора синероди- стаго кали возбуждается отрицательно сильнѣе цинка. Помощію наблюденія гальваническаго тока. ПоггендорФЪ доказалъ за- конъ электровозбудительнаго ряда *), т. е., что электрическая разность какихъ бы то ни было двухъ металловъ, находящихся въ электровозбуди- тельномъ ряду, равна суммѣ электрическихъ разностей металловъ, находя- щихся между ними. Изъ этого закопа слѣдуетъ другой законъ, который ПоггендорФЪ на- звалъ электровозбудителѵнымъ закономъ, и который онъ Формулировалъ такимъ образомъ. Взявъ какіе-нибудь три металла изъ ряда и распо- ложивъ ихъ въ жидкости въ томъ же порядкѣ, въ какомъ они находятся въ ряду, электровозбудительная сила, развиваемая крайними метал- лами въ жидкости, должна быть равна суммѣ электровозбудительныхъ силъ, развиваемыхъ въ жидкости среднииъ металломъ съ каждымъ изъ крайнихъ. Что законъ этотъ слѣдуетъ изъ закона электровозбудительнаго ряда, легко доказать слѣдующимъ образомъ. Возьмемъ Рис. 120. цинкъ, мѣдь и платину и составимъ гальвани- • ческій элементъ изъ цинка и платины (рис. 120). Обозначивъ жидкость черезъ Е, электровозбуди- тельная сила элемента будетъ: 2п | Рі 4" Г | 2іі -|- Рі | Е = а. Теперь составимъ въ той же жидкости эле- МЯМНІЯВЯГ ментъ изъ цинка и мѣди; электровозбудительная сила элемента будетъ 2п | Си-|-Г | 2и 4-Си | Е = Ь. ’) Реп<1огй'. Роу^еп(1- Аппаіеп. Вй. ЬХХ.
302 ШЕСТИДЕСЯТАЯ Наконецъ, замѣнимъ цинкъ платиной; такъ какъ мѣдь относительно платины положительна, то электровозбудительная сила этого элемента будетъ: Си | Р*+Е | Сп+Рі | Е = с. Изъ нихъ & + с = 2п I Си + Си I РІ + Е I 2п + РІ | Е + Е | Си + Си I Е. и такъ какъ Е | Си = —Си | Е то & + с=2п I Си+ Си I РІ4-Е I 2п + РІI Е. По закону электровозбудительнаго ряда: 2п | Си + Си | Рі = 2п | Рі, поэтому Ь 4- с = 2п | Рі + Е | 2п 4- Рі I Е = а. то есть Ь 4- с = а. Слѣдовательно, электровозбудгтелъный законъ справедливъ. ПоггендорФЪ сдѣлалъ много опытовъ для сравненія электровозбудитель- ной силы наиболѣе употребительныхъ металловъ. Такимъ образомъ, онъ нашелъ слѣдующія величины электровозбудительныхъ силъ, выраженныхъ въ химической мѣрѣ: I. Жидкость: разведенная сѣрная кислота. Металлы: цинкъ, олово, мѣдь-. Ъ = 7,70 с = 7,79 2>-|-с= 15,49 а = 15,52 цинкъ, мѣдь, серебро: Ъ — 15,76 с = 4,04 6 + «= 19,80 а — 19,83 желѣзо, мѣдь, серебро: Ь = 7,86 с = 4,02 Ъ + с= 11,86 а = 11,87 II. Жидкость: разведенная азотная кислота. Амальгамированный цинкъ, мѣдь, платина: Ъ — 16,61 с = 11,60 & -4- с= 28,21 а =28,18
ЛЕКЦІЯ. 303 ПІ. Жидкость: растворъ ѣдкаго кали. Металлы: цинкъ, желѣзо, серебро: Ъ — 18,88 с = 3,78 6-4-с= 22,66 а = 22,57 цинкъ, сурьма, платина: Ъ =10,20 с =13,66 6 —|—с = 23,56 а = 23,67 IV. Жидкость: растворъ синеродистаго кали. Металлы: цинкъ, серебро, желѣзо: Ь = 10,27 с = 7,91 Ъ-\-с— 18,18 а = 18,21 цинкъ, мѣдь, висмутъ: Ъ =0,98 с = 15,41 Ь -|-с= 16,39 а = 16,46. Изъ этихъ чиселъ видно, что суммы 6 -|- с во всѣхъ случаяхъ только очень незначительно отличаются отъ а, что происходитъ отъ тѣхъ по- грѣшностей, которыя неизбѣжны при всякомъ опытѣ; и такъ опытъ под- тверждаетъ точность закона электровозбудительнаго ряда, точно также и того закона, что въ замкнутой цѣпи движущіяся электричества пропорціо- нальны суммѣ электровозбудительныхъ силъ. Возбужденіе электричества отъ прикосновенія двухъ жидко- стей. — При взаимномъ прикосновеніи жидкостей также развивается, электровозбудительная сила; это было въ первый разъ доказано Нобили *); но въ особенности замѣчателенъ опытъ Фехнера. Фехнеръ **) для своего опыта взялъ четыре сосуда а, Ъ, А, В (рис. 121), изъ нихъ а и Ь были наполнены одною и тою же жидкостью: чистой колодезной водой, или солянымъ растворомъ, или растворомъ селитры и т. п. Въ сосудахъ А и В были различныя жидкости. Сосуды а съ А, Ъ съ В и А съ В, сообщались между собою тремя сифонными трубками, изогнутыя части ко- торыхъ были вытянуты въ волосныя трубки, Уровень жидкостей въ со- *) КоЫІі. Ро^^спсІогіГе. Апп. Вй. XIV, 8. 169. Аппаіев сіе екішіе еі йе рЬуяіпце Т. ХХХѴШ, р. 239. *“) ГесЬпег. РодапйотЯ’в. Апп. Вй. ХЬѴІІІ. 8. 1 ипй 225. 1839.
304 ШЕСТИДЕСЯТАЯ судахъ а и 6 былъ постоянно нѣсколько выше, нежели уровень сосуда А, В, черезъ что жидкость постоянно переходила черезъ наполненную сифонную трубку изъ а въ А и изъ Ь въ В. Въ сосудѣ а и Ь были погружены платиновыя пластинки, сообщавшіяся съ концами проволоки очень чувствительнаго мультипликатора, т. е. имѣвшаго . очень большое число оборотовъ. Платиновыя пластинки должны быть совершенно одно- родными чистыми, иначе нельзя быть увѣреннымъ, что токъ дѣйстви- тельно происходить отъ прикосновенія жидкостей. Если платиновыя пла- стинки имѣютъ малѣйшее различіе, уже является токъ, хотя бы онѣ были погружены въ одну и ту же жидкость. Чтобы убѣдиться въ однородности платиновыхъ пластинокъ, Фех- неръ, не соединяя еще сосуды трубками, соединяетъ трубкой только сосуды а и Ъ; если при- нтомъ не происходитъ отклоне- нія стрѣлки мультипликатора, то пластинки однородны. Когда ока- залось, что платиновыя пластинки совершенно однородны, то Фех- неръ, не вынимая трубки сооб- Рис. 121. щающей а съ Ъ, помѣщаетъ на свои мѣста трубки 1 и 2, которыя со- общаютъ сосудъ а съ А и Ь съ В и выжидаетъ не произойдетъ ли че- резъ это соединеніе тока; если стрѣлка мультипликатора отклонится, то это покажетъ, что жидкость въ сосудахъ а и Ъ не однородна. Если же стрѣлка гальванометра осталась въ покоѣ, то можно быть увѣреннымъ, что жидкости въ сосудахъ а и Ъ совершенно однородны. Затѣмъ вынимаютъ трубку, сообщающую сосудъ а съ Ъ, и помѣщаютъ на свое мѣсто трубку сообщающую сосуды А и В; тогда тотчасъ же происходитъ отклоненіе стрѣлки. Обозначимъ жидкость въ сосудахъ а и Ъ черезъ Р; въ сосудѣ А че- резъ Р,. въ сосудѣ В черезъ Р,, то присоединеніи, показанномъ на ри- сункѣ, электровозбудительная сила будетъ: Р | Р,+Р, | Р2 + Р2 | Р. Если оказывается токъ, то изъ этого слѣдуетъ, что отъ прикосновенія жидкостей развивается электровозбудительная сила. При всѣхъ опытахъ Фехнера происходило отклоненіе стрѣлки; это по- казываетъ, что взятыя имъ для опыта жидкости должны быть помѣщены
ЛЕКЦІЯ. 305 въ ряду электровозбудителей. Помѣщаемъ здѣсь нѣкоторые результаты, полученные Фехнеромъ *). Жидкость Жидкость Направленіе тока въ а и Ъ. въ А. въ В. въ жидкости. Колодезная вода Азотная кислота Растворъ • » » Поваренной соли отъ А къ В. » » Нашатыря » » » Кали я » Цинковаго купороса я » » Мѣднаго купороса » Селитры 3» » Глауберовой соли 3» » Сѣрной кислоты отъ А къ В » Сѣрная кислота Поваренной соли отъ В къ А » Нашатыря » » » Мѣднаго купороса Селитры » » Глауберовой соли 3» Хлористоводородная кислота Поваренной соли » Нашатыря 3» Кали » Селитры » Сѣрной кислоты отъ А къ В. Въ этомъ ряду при каждомъ данномъ растворѣ величина электровоз- будительной силы идетъ уменьшаясь. Вильдъ указалъ **), что извѣстныя группы жидкостей могутъ быть рас- положены въ ряду электровозбудителей. Онъ придумалъ для своихъ опытовъ приборъ, представленный на рис. 122. Въ дно деревяннаго ящика вдѣланы двѣ стекляныя трубки, закрытыя снизу металлическими оправами, проводящими гальваническій токъ. Ме- таллическія оправы были сообщены съ гальванометромъ, чтобы убѣдиться въ однородности этихъ оправъ. Затѣмъ въ обѣ стекляныя трубки была на- лита одна и та же жидкость Е до опредѣленныхъ высотъ; потомъ одна Всѣ результаты изслѣдованій Фехнера можно найтн въ Оіе ЬеЬге ѵош ваіѵапіз- пшв еіс. "ѴѴіейетапп. Вй. I, § 35, 8. 67, 69. *•) Жіа. РодавйогГѳ. Апп. Вй. СІІІ, 8: 353. Физика. ПІ. 20
306 ШЕСТИДЕСЯТАЯ трубка была почти до дна ящика налита другою жидкостію Р,, такъ чтобы она не смѣшивалась съ жидкостію Р. Наконецъ, другая трубка Рис. 122. была дополнена третьей жидкостію Р2, которую на- лили также въ ящикъ. Изъ своихъ опытовъ Вильдъ вывелъ слѣдующіе результаты: 1) Жидкости вообще относительно другъ друга не слѣдуетъ Вольтову закону электровозбудительнаго ряда. 2) Электрическая разность между различными рас- творами измѣняется съ крѣпостію растворовъ. 3) Также растворенныя соединенія одинаковаго порядка вообще не слѣдуютъ электровозбудительному закону. 4) Напротивъ того, всѣ среднія сѣрнокислыя соли, состава ВО 8О3 под- чиняются закону электровозбудительнаго ряда; исключеніе изъ этого соста- вляетъ средній сѣрнокислый аммоній, потому что соединеніе СпО 8О3 I Ш,0 8О3 I КО 80, I СпО 803 о I *і а | «> । і> даетъ токъ, который въ растворѣ идетъ отъ сѣрнокислаго аммонія къ сѣрно- кислому кали. Къ электровозбудительному ряду среднихъ сѣрнокислыхъ солей не отно- сятся соли, составъ которыхъ имѣетъ видъ В2 03 3803, потому что со- единеніе $-> 2п0 803 I КО 803 I А12 03 3803 I 2п0 803 О I 0 1*0 о і ѵ даетъ токъ, имѣющій направленіе, которое указываетъ помѣщенная надъ соединеніемъ стрѣлка. 5) Кислоты вообще не слѣдуютъ закону электровозбудительнаго ряда, точно также и соли одинаковаго основанія, но различныхъ кислотъ. 6) Галоидныя соли: хлористый калій, бромистый калій, іодистый калій, слѣдуютъ закону электровозбудительнаго ряда. Результаты Вильда были впослѣдствіи расширены Шмидтомъ *), кото- рый произвелъ опыты по способу Вильда и нашелъ: 1) Не только среднія сѣрнокислыя соли, имѣющія Формулу В080„ но также и азотнокислыя соли Формулы ВО КО, и хлористые металлы ВС1 подчиняются относительно другъ друга закону электровозбудите.іьнаго ряда. 2) Электровозбудительный рядъ сѣрнокислыхъ, азотнокислыхъ солей и *) Ѣ. 8сІішід(. Ро^е::<1огіГз Апп. В<1. СІХ.
ЛЕКЦІЯ. 307 хлористыхъ металловъ совпадаетъ съ электровозбудительнымъ рядомъ ме- талловъ. Такъ электровозбудительный рядъ Сѣрнокислыхъ солей. 2п0 8О3 ГеО 803 СиО 8О3 Ихъ металлы 2п Ре Си Азотнокислыхъ солей. 2п0 Ж)5 РЬО ЫО4 ' РеО №)5 СпО Кт03 АеО №). Ихъ металлы 2п РЬ Ре Си М Изслѣдованіемъ своимъ надъ сѣрнокислыми и азотнокислыми солями и надъ хлористыми соединеніями, Шмидтъ, прибавилъ къ электровозбудитель- ному ряду нѣсколько еще не опредѣленныхъ прежде металловъ. Такимъ образомъ, онъ помѣстилъ ихъ въ слѣдующемъ порядкѣ: Марганецъ Натрій Цинкъ ' Олово Магній Кальцій Олово Желѣзо Мѣдь Стронцій Барій Серебро. Наконецъ, Шмидтъ нашелъ, что при употребленіи солей, имѣющихъ одно и то же основаніе, но различныя кислоты, направленіе тока полу- чается то же самое, какое бываетъ при употребленіи однѣхъ кислотъ. Что касается величины электрической разности между жидкостями, то по измѣреніямъ Фехнера и Вильда получалось, что она вообще гораздо меньше той электрической разности, которая получается при прикосно- веніи двухъ металловъ, а также жидкостей съ металлами. Электричество при прииосиовеніи металловъ и газовъ. — Возбужденіе электричества при- прикосновеніи металловъ и газовъ было 20*
308 ШЕСТИДЕСЯТАЯ замѣчено уже давно, но явленіе это неправильно объясняли. Матеуччи *) и Шенбейнъ **) первые утверждали, что это явленіе происходитъ отъ того, что металлы покрыты газами. Затѣмъ Букъ ***) доказалъ, помощію конденсатора, что чистый цинкъ дѣлается отрицательнымъ относительно цинка, покрытаго водороднымъ газомъ. Но особенно важны доказательства Грове, относительно возбужденія электричества отъ газовъ ****): Опытъ, произведенный Грове, состоялъ въ слѣдующемъ. Онъ взялъ трехгорлую ВульФову склянку, и въ оба боковыя горлышка ея вставилъ Рис. 123. стекляныя трубки 0 и Н (рис. 123), открытыя снизу; въ каждой трубкѣ находится платинрвая пла- стинка, прикрѣпленная къ платиновой проволокѣ, про- ходящей въ трубку сквозь стекло сверху. Проволоки эти имѣютъ наверху маленькія чашечки, въ которыя наливаютъ по каплѣ ртути. Платиновыя пластинки гальваническимъ путемъ платинированы, т. е. по- крыты тонкимъ слоемъ губчатой платйны. Въ склянку, почти до половины, наливаютъ веду, къ которой прилито немного сѣрной кислоты; среднее отверстіе закрываютъ стекляной пробкой и, перевер- нувъ склянку, дожидаются пока трубки Н и 0 не наполнятся водою, затѣмъ подвигаютъ обѣ трубки во внутрь склянки такъ, что когда склянку снова ста- вятъ на дно, то концы трубокъ остаются погружен- ными въ жидкость; тогда раскисленная вода изъ тру- бокъ Н и 0 не выливается. Потомъ открываютъ пробку, вставляютъ сюда стекляную трубку съ изогнутымъ концомъ и въ трубку Н впускаютъ водородъ, а въ трубку 0 кислородъ, такъ, чтобы объемъ кислорода въ О былъ вдвое меньше объема водорода въ Н *****). *) МаЦенссі. Сошріеи Кеисіиз. Т. VI. р. 741. **) ЗсіюиЬеіп. Ро^епйогіГз Апп. Всі. ХЬѴІІ. ***) ВиіГ. ЫеЬіг'8 Аппаіеп. Вб. ХЫ. ***’) бгоѵе. РЬПозорІііеа! Ма^агіи. Ѵоі. XIV, 8. 129. 1839 г. РЫІозорІііеаІ Майами, XXI, 8. 417. 1842. Ро^ыісі. Апп. Всі. ХЬѴП. Родаші. Апп. ВгІ. ЬѴШ, 8 . 202. РЬіі'озорЬісаІ Тгапваейопе Іо г Не уеаг. 1843. Роддсші. Апп. ЕггапкипвзЬапб II. РЬПозорЬіеаІ Тгапзас- Поп. 1845. Ро&^епсі. Апп. Ег&апкип&зЪаші II. *****) Наполненія трубокъ газами можно достигнуть гальваническимъ путемъ, для чего чашечку вадъ трубкою О сообщаютъ съ положительнымъ полюсомъ, а чашечку Н съ отрицательнымъ полюсомъ сильной батареи в пропускаютъ токъ; тогда, вслѣдствіе разложенія воды, водородъ будетъ отдѣлаться въ Н, а кислородъ въ 0 и именно въ такой пропорціи, что объемъ водорода будетъ вдвое больше объема кислорода.
ЛЕКЦІЯ. 309 Если погрузить затѣмъ во ртуть, находящуюся въ чашечкахъ прово- локу гальванометра, то наблюдается отклоненіе стрѣлки, слѣдовательно, здѣсь происходитъ токъ, который, какъ показываетъ отклоненіе стрѣлки, имѣетъ направленіе черезъ жидкость отъ платиновой пластинки, покрытой водородомъ, къ пластинкѣ, покрытой кислородомъ, слѣдовательно, внѣ эле- мента токъ идетъ отъ 0, черезъ гальванометръ, въ Н. При этомъ видно, какъ жидкость въ трубкахъ Н и О подымается, и въ трубкѣ Н почти вдвое быстрѣе, нежели въ О. Поднятіе жидкости происходитъ отъ того, что черезъ жидкость проходитъ токъ, разлагающій воду на кислородъ и водородъ. Водородъ отдѣляется въ трубкѣ 0, кислородъ въ Н. Такимъ образомъ, какъ въ трубкѣ 0, такъ и въ Н кислородъ и водородъ нахо- дятся въ прикосновеніи съ губчатой платиной, а потому они соединяются въ пропорціи двухъ объемовъ водорода съ однимъ объемомъ кислорода и образуютъ воду; черезъ это соединеніе объемъ водорода въ Н уменьшается вдвое быстрѣе кислорода въ 0. Направленіе тока показываетъ, что платина отъ водорода возбуждается отрицательно, а отъ кислорода положительно, или, если также отрица- тельно, то слабѣе. Дѣйствительно, въ цѣпи всѣ части совершенно одина- ковы: обѣ платиновыя пластинки однородны и находятся въ одной и той же жидкости; единственное различіе заключается только въ томъ, что въ Н платина окружена водородомъ, а въ 0 кислородомъ, а слѣдовательно, при- чину тока надо искать только въ этомъ различіи. Такъ какъ положительное электричество идетъ черезъ жидкость изъ трубки Н въ 0, а отрицатель- ное черезъ -проволоку, то, слѣдовательно, водородъ положителенъ, а пла- тиновая пластинка отрицательна. Чтобы найти, какъ велика электровозбудительная сила отъ прикосно- венія кислорода къ платинѣ, обѣ трубки снова наполняютъ жидкостью и впускаютъ въ Н водородъ, а 0 оставляютъ наполненною раскисленной водою; сообщивъ затѣмъ обѣ платиновыя пластинки съ гальванометромъ, получаютъ въ первый моментъ токъ, почти совершенно такой же сильный, какъ и прежде; но сила его тотчасъ же начинаетъ быстро уменьшаться. Иаъ этого опыта слѣдуетъ, что электрическая разность кислорода и пла- тины очень мала, потому что иначе, безъ кислорода, токъ и въ началѣ долженъ быть слабѣе, чѣмъ въ первомъ опытѣ, Причину быстраго осла- бленія тока при этомъ опытѣ легко объяснить: она происходитъ опять-таки вслѣдствіе разложенія воды, причемъ водородъ отдѣляется въ трубкѣ 0. Такимъ образомъ, мы помѣстили водородъ въ Н, а вслѣдствіе тока въ ко- роткое время и въ 0 платиновая пластинка покроется водородомъ;' черезъ
310 ШЕСТИДЕСЯТАЯ это въ трубкѣ О возбуждается токъ противоположный току въН, который уменьшаетъ его дѣйствіе. Впустивъ въ трубку О кислородъ и оставивъ другую трубку напол- ненную водою, оказывается, что теперь возбуждается только очень слабый токъ въ направленіи, противоположномъ предъидущему, откуда слѣдуетъ, что платина отъ кислорода возбуждается положительно только очень слабо *). Хлоръ и бромъ, точно такъ же, какъ и озонированный кислородъ, какъ доказалъ Шенбейнъ, возбуждаютъ платину сильно положительно **). Грове ***) произвелъ много опытовъ надъ газами и парами съ различ- ными металлами и показалъ, что газы могутъ быть вмѣстѣ съ металлами расположены въ электровозбудительный рядъ. Помѣщенный здѣсь начи- нается съ наиболѣе отрицательнаго тѣла. Хлоръ Эѳирное масло Бромъ Углеродисто-водородный газъ Іодъ Эѳиръ Кислородъ Алькоголь Закись азота Сѣра Углекислота ФосФоръ Азотъ Окись углерода Металлы не разлагающіе воду Водородъ КамФора Металлы, разлагающіе воду. Этотъ электровозбудите.іьный рядъ надо понимать такимъ образомъ: если какой-нибудь изъ металловъ, не разлагающихъ воду, какъ напримѣръ: платина, золото, серебро и т. п., будетъ находиться въ прикосновеніи съ однимъ изъ помѣщенныхъ выше него въ ряду газовъ, то онъ будетъ положителенъ; если же онъ будетъ въ прикосновеніи съ газомъ или па- ромъ, находящимся ниже его, то онъ будетъ отрицательнымъ; электри- ческое возбужденіе металла тѣмъ сильнѣе, чѣмъ болѣе удаленъ отъ него газъ въ ряду. Чтобы получить описаннымъ выше способомъ сильный токъ, метал- лическую пластинку приводятъ въ прикосновеніе въ одной трубкѣ съ га- зомъ, находящимся въ ряду выше этого металла, а въ другой трубкѣ, такую же металлическую пластинку приводятъ въ прикосновеніе съ газомъ, находящимся какъ можно ниже его въ ряду. *) ВсЬОпЬеіп. Родовой. Апп. Вй. ЬХП, 8. 220. 1844. *») ВсЬвпЬеіп. Родатісі. Апп. ВсІ. Г,XXII ипсі ЬХХІѴ. ' (Ігоѵе. РЫІоворЬісаІ Тгапвасйопв. 1845. Родоепсі. Апп. Ег^апгип^вЬапй П.
ЛЕКЦІЯ. 311 Изъ того, что было сказано, слѣдуетъ, что, при взаимномъ прикосно- веніи двухъ проводниковъ электричества, развивается электричество, кото- рое производитъ токъ. Уже Фехнеръ *) произвелъ много опытовъ, которые доказали, что металлы въ прикосновеніи съ худыми проводниками элек- тричества, каковы сѣра, также электризуются. Бу®ъ **) доказалъ, что и два худые проводники въ прикосновеніи другъ съ другомъ электризуются точно такъ же, какъ если бы эти тѣла были натерты одно объ другое. Изъ этого мы можемъ вывести общій законъ, что когда два разнородныя ве- щестпа-между собою соприкасаются, въ нихъ развивается электричество, причемъ одно изъ нихъ электризуется положительно, а другое также сильно отрицательно. Буфъ заключаетъ изъ зтого, что источникъ электри- чества, развиваемаго при треніи, надо искать въ прикосновеніи, и что треніе имѣетъ только то значеніе, что при немъ всегда тѣла прикасаются другъ къ другу различными частями, между тѣмъ, какъ въ тѣхъ частяхъ, кото- рыя уже были въ прикосновеніи, электричество можетъ накопляться. *) ВееЬпег. ЬеЬіЪііеЬ сіев (Мѵашвтпв, гидіеіеіі аів III. Вяп<1 сіег гтееііеп АиЙа§е веіпег ІІеЪегвеГгппн ѵоп Віоі’в Ніувік,,р. 21. **) ВиіІ. ІЛеЬі&’з Аппаіеп. В<1. СХІѴ.
ШЕСТЬДЕСЯТЪ ПЕРВАЯ ЛЕКЦІЯ. Различнаго вида гальваническія цѣпи. — Возбужденіе электриче- ства отъ теплоты. Вольтовъ столбъ. — Различныя формы Вольтова столба. — Столбъ съ чашечками. — Столбъ Криксганкса. — Столбъ Вульстена. — Столбъ Юта. — Элементъ Эрстеда. — Спиральный столбъ Хоре. — Сухіе столбы и примѣненіе ихъ. — Элементы съ постояннымъ токомъ. — Элементъ Даніеля. — Элементъ Ррове. — Элементъ Бунзена. — Сое- диненіе элементовъ съ постояннымъ токомъ въ батареи. — Электро- возбудительная сила, развиваемая отъ теплоты. — Термо-электриче- скій столбъ. Вольтовъ столбъ. — Мы разсмотрѣли электрическое возбужденіе при различныхъ гальваническихъ соединеніяхъ, и доказали, что являющаяся на концахъ гальваническихъ соединеній электровозбудительная сила про- порціональна суммѣ электровозбудительныхъ силъ, развивающихся во всѣхъ частяхъ этихъ соединеній. Зная это обстоятельство, мы можемъ устроить такое соединеніе, въ которомъ бы развивающееся отъ прикосновенія элек- тричество значительно усиливалось бы; подобное соединеніе было въ пер- вый разъ сдѣлано Вольтою, поэтому оно и получило названіе вольтова столба *). Положимъ на мѣдно-цинковую пару С, 2 (рис. 124), въ которой мѣдь С, посредствомъ проводника, сообщена съ землею, суконный или папковый кружокъ Р, пропитанный водою, въ которую прибавлено нѣ- сколько капель сѣрной кислоты; на суконный кружокъ положимъ вторую такую же мѣдно-цинковую пару С( 2( ит. д.; тогда на мѣдномъ кружкѣ, *) Ѵоііа. РЬіІоворЬісаІ Тгапвясііопв. 1800. Р. 402. СИІЬѳгі’в Апп. ВЙ. VI, 8. 340. Аппя- Іев йе сЬітіе еі йе рЬувідие. Т* ХЬ, р. 225. бііЬегі’в Апп. Вй. X, 8. 389 шій 421.
ШЕСТЬДЕСЯТЪ ПЕРВАЯ ЛЕКЦІЯ. 313 сообщенномъ съ землею, электрическое напряженіе на всѣхъ точкахъ, не находящихся въ прикосновеніи съ цинкомъ, будетъ О. Но цинковый кру- жокъ получитъ отъ прикосновенія къ мѣди опредѣ- рнс ленное количество Е положительнаго электричества, г которое тотчасъ же, вслѣдствіе проводимости, распро- странится по всѣмъ кружкамъ, лежащимъ надъ нимъ, такъ что на каждой точкѣ ихъ поверхности, только ’ вслѣдствіе возбужденія нижней пары, электрическое напряженіе бу- детъ: Е2|С. Суконный кружокъ, лежащій на цинковомъ кружкѣ, только вслѣдствіе прикосновенія съ цинкомъ, получаетъ количество Ег|в положительнаго электричества, такъ что напряженіе всего электричества на этомъ кружкѣ будетъ: Е21 с -|~ Ер 12. Это электричество также распространяется на кружки, лежащіе надъ пер- вымъ суконнымъ кружкомъ: поэтому, вслѣдствіе этихъ двухъ электровоэ- будительныхъ силъ, напряженіе положительнаго электричества на поверх- ностяхъ ихъ будетъ: Ег । с “Ь Ер 12. Положимъ теперь на смоченный суконйый кружокъ мѣдный кружокъ С,, то вслѣдствіе электровоэбудительной силы Си | Е, на немъ будетъ находиться извѣстное количество отрицательнаго электричества — ЕС|р; поэтому, электрическое напряженіе на мѣдномъ кружкѣ С,, отъ дѣйствія всѣхъ электровозбудительныхъ силъ, будетъ: Е, — Е21 с -|~ Ер 12 — Ес ।г- Положимъ теперь на мѣдный кружокъ снова цинковый кружокъ 2,, на него положимъ влажный суконный кружокъ, на который положимъ но- вый мѣдный кружокъ, то верхній мѣдный кружокъ, только вслѣдствіе про- водимости, получитъ электрическое напряженіе Е,. Вслѣдствіе электриче- ской разности Си | 2, къ нему прибавится еще количество Е2|с, вслѣд- ствіе разности Г | 2п—количество Ер 12, и наконецъ вслѣдствіе прикосно- венія Си | Е приходитъ количество отрицательнаго электричества —ЕС|Г. Слѣдовательно, мѣдный кружокъ, лежащій на второмъ суконномъ кружкѣ, имѣетъ свободное положительное электричество слѣдующаго напряженія: Е2 — Е, Е21 с 4" Ер 12 — Ес । р — Е1 ~|— Е, — 2Е, Накладывая снова цинкъ, смоченный суконный кружокъ и мѣдь, по- втеримъ опять то же самое, такъ что если всего п мѣди, цинковъ и сы- рыхъ проводниковъ положены одинъ на другой и на я-ый суконный кружокъ
314 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ПЕРВАЯ положенъ опять мѣдный кружокъ, то электрическое напряженіе на по- слѣднемъ кружкѣ будетъ: Е„ = яЕ,. Итакъ напряженіе электричества въ вольтовомъ столбѣ, котораго ниж- ній конецъ сообщенъ съ землею, возрастаетъ отъ этого конца къ другому, пропорціонально числу паръ; притомъ, если нижній кружокъ сообщенъ съ землею и пластинки идутъ въ такомъ порядкѣ: мѣдь, цинкъ, сукно, мѣдь, цинкъ и т. д., то въ столбѣ распространяется положительное электричество. Если бы столбъ былъ расположенъ въ обратномъ порядкѣ, т. е.: внизу цинкъ, потомъ мѣдь, сукно, цинкъ, мѣдь ИТ. д., и нижній цинкъ былъ бы сообщенъ съ землею, то въ столбѣ распространялось бы свободное от- рицательное электричество и при п числѣ паръ было бы — Е„ = — яЕ,. Біо доказалъ это положеніе опытомъ, соединивъ съ конденсаторомъ верхніе круги столбовъ съ различнымъ числомъ паръ *). Электрическое напряженіе при одномъ и томъ же числѣ паръ измѣ- няется съ природой жидкости, смачивающей суконные кружки и съ вели- чиною пластинокъ. Распредѣленіе свободнаго электричества на уединенномъ вольтовомъ столбѣ будетъ нѣсколько другое; на такомъ столбѣ оба электричества находятся въ равномъ количествѣ, и отъ всѣхъ мѣстъ прикосновенія оба электричества идутъ въ противоположныя стороны; изъ этого слѣдуетъ, что половина уединеннаго вольтова столба электризована положительно, а другая половина отрицательно. Чтобы найти распредѣленіе электричествъ въ уединенномъ столбѣ, представимъ себѣ два столба на изолирующей подставкѣ; одинъ изъ этихъ столбовъ устроенъ такъ: мѣдь, цинкъ, влаж- ное сукно, мѣдь, цинкъ, сукно и т. д., такъ что на послѣднемъ, верх- немъ влажномъ кружкѣ находится мѣдный кружокъ, а другой столбъ устроенъ въ обратномъ порядкѣ: цинкъ, мѣдь, сукно, цинкъ, мѣдь, сукно ит. д., такъ что наверху лежитъ цинкъ. Если сообщимъ верхніе концы обо- ихъ столбовъ съ землею, то первый столбъ будетъ имѣть на нижнемъ концѣ отрицательное электричество, котораго напряженіе — яЕ,, а второй столбъ будетъ имѣть на нижнемъ концѣ положительное электричество на- пряженія-(-яЕ,. Сложимъ теперь столбы ихъ верхними концами, кото- рые все еще сообщаются съ землею; поставивъ второй столбъ на первый, мы получимъ одинъ- столбъ съ 2га элементами, расположенными въ •) Віоі. ГесЬпег ЬеЬгЬисЬ <Іе8 ваіѵапіыпив, р. 38.
ЛЕКЦІЯ. 316 слѣдующемъ порядкѣ: і^ѣдь, цинкъ, сукно, мѣдь, цинкъ, сукно ит. д.; въ средней части этого столба электрическое напряженіе будетъ О, такъ какъ эта часть сообщена съ землею; отъ середины, вверхъ и внизъ, на- пряженіе электричества возрастаетъ до пЕ,. Это же электрическое со- стояніе столба не измѣнится, если мы уничтожимъ сообщеніе его средней части съ землею, такъ какъ теперь противоположныя электричества, нахо- дящіяся въ этой части столба въ равныхъ количествахъ, соединяются и нейтрализуются. Итакъ, на концахъ уединеннаго столба, состоящаго изъ 2и элемен- товъ, напряженіе электричества равно пЕ, т. е. равно половинѣ того на- пряженія электричества, которое бываетъ на одномъ концѣ столба, если другой конецъ его сообщенъ съ землею; кромѣ того, на серединѣ уеди- неннаго столба напряженіе равно О, и одинъ конецъ его имѣетъ положи- тельное электричество, а другой отрицательное. Это состояніе столба можно найти прямо, опредѣляя электрическое на- пряженіе на всѣхъ пластинкахъ уединеннаго столба. Назовемъ находящіяся на концѣ электрическія разности 2п | Си — 2а; Е | 2п = 26; Си | Е = 2с; если основаніе .столба, начинающагося съ мѣди, сообщено съ землею, по предъидущему электрическое состояніе столба снизу кверху будетъ идти въ слѣдующемъ порядкѣ: Си = О.........................................=0 2п = 2а Г = 2а 4-26 Си = 2а 4- 26 4- 2с.............. . . '. . . = Е1 2п = 2а 4“ 26 4“ 2с 4“ 2а Г —2а 4-26 4-2с 4-2а 4-26 Си := 2а 26 4~ 2с 4~ 2а 4- 26 4" 2с . . . . . . . = 2Е, 2п = 2а 4- 26 4~ 2с 2а -|- 26 -|- 2с -|- 2а Е 2а 4~ 26 4~ 2с 4~ 2а 4“ 26 4- 2с 4~ 2а 4~ 26 Си—2а 4-264-2с4-2а 4-26 4-2с4-2а264-2с . = ЗЕ,. Но если мѣдь не сообщена съ землею, то она получаетъ отъ при- косновенія къ цинку отрицательное электричество — а, а въ то же время первый цинкъ получаетъ только 4- а; отъ прикосновенія лежащаго на цинкѣ сыраго кружка, на цинкѣ развивается — а, на сыромъ кружкѣ 4~ а и т. д., такъ что электрическое состояніе уединеннаго столба выражается слѣдую- щей схемой:
316 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ПЕРВАЯ Си — -|~ й —|- Ъ -|- с а -]- Ь -|— с -|~ й Ъ -р с — 3 %- Е — + & — с 2п —|— о> —|— Ъ —|— с —|— й —|— Ь —1“ с —|~ й — Ъ — с Си = Ч-а + &4-с + ° + 6 + с — а — Ъ — с= В Е = 4- а 4- Ъ -|- с 4- а Ь — с — а — Ъ — с Хп -|” & -|— р 4“ о 4" — & — о — & — 5 — с Си — 4~ о, 4- Ь 4" с — а — Ъ — с — а — Ъ — с — — Е = 4- а 4- Ъ — с — а—Ъ — с — а — Ъ — с Хп = 4- а — Ь — с — а — Ъ — с — а'— Ъ — с Си — — а — Ъ — с — а — Ъ — с — а — Ъ — с — — 3 Какъ видимъ, электрическая разность послѣдовательно каждой пластинки Рис. 125. совершенно та же, какъ и въ предъидущемъ случаѣ; но такъ какъ отри- цательное электричество не уходитъ въ землю, то напряженіе положи- тельнаго электричества на верхнемъ концѣ дѣлается только въ половину. Въ истинѣ этого заключенія легко убѣдиться опытомъ. На изолирую- щей подставкѣ (рис. 125), между тремя стекляными столбиками, соста- вляютъ столбъ изъ 100 паръ: Си, Хп, Г; Си, Хп, Е, и т. д., такъ что столбъ оканчивается мѣдной же пластинкой, помѣщенной на послѣд- немъ сыромъ кружкѣ, и къ обоимъ крайнимъ мѣднымъ кружкамъ прикрѣпляютъ по проволокѣ. Если проволокой, сообщающейся съ верхней мѣд- ной пластинкой прикоснуться къ электроскопу, то онъ покажетъ присутствіе положительнаго электричества; если прикоснуться къ электро- скопу нижней проволокой, то онъ обнаруживаетъ присутствіе отрицательнаго электричества. Соединивъ электроскопъ съ одной изъ про- волокъ и въ то же время сообщивъ другую про- волоку съ землею, потчасъ же замѣтимъ, что ; отклоненіе золотаго листочка дѣлается сильнѣе. Съ этимъ столбомъ можно получить тѣ же явленія, какія мы получали съ электричествомъ отъ тренія; такимъ образомъ можно доказать электрическія притяженія и отталкиванія, зарядить лейденскую банку и т. п. Если верхній конецъ столба соединить съ нижнимъ посредствомъ про- волоки, то черезъ проволоку и столбъ проходитъ токъ, имѣющій напра-
ЛЕКЦІЯ. 317 вленіе въ проволокѣ отъ нижняго полюса столба къ верхнему. Если верх- ній мѣдный кружокъ и суконный кружокъ столба снимемъ и соединимъ проволокою нижнюю мѣдь съ верхнимъ цинкомъ, то токъ пойдетъ въ про- волокѣ точно также отъ нижняго конца къ верхнему, т. е. отъ мѣди къ цинку, поэтому цинковый полюсъ столба называется отрицательнымъ полюсомъ или катодомъ, а мѣдный полюсъ положительнымъ полюсомъ или анодомъ. Итакъ, цинкъ электроположителенъ относительно мѣди и токъ внутри столба идетъ отъ цинка къ мѣди, но въ практикѣ важно знать направле-. ніе тока внѣ столба, т. е. въ соединительной проволокѣ, и такъ какъ здѣсь токъ имѣетъ направленіе противоположное току внутри столба, то цинкъ называютъ отрицательнымъ полюсомъ, а мѣдь положительнымъ. Столбъ въ видѣ колонны имѣетъ очень важные недостатки: вслѣдствіе давленія верхнихъ частей, жидкость выжимается изъ суконныхъ кружковъ; остающаяся жидкость, дѣйствуя на цинкъ, растворяетъ его, черезъ что обра- зуются новыя соли; вслѣдствіе всего этого столбъ высыхаетъ, дѣлается менѣе проводимымъ и дѣйствуетъ слабѣе, такъ что вначалѣ довольно силь- ныя дѣйствія столба быстро ослабѣваютъ и наконецъ дѣлаются незамѣт- ными. Эти важныя неудобства столба первоначальнаго устройства заста- вили измѣнить его конструкцію. Столбъ съ чашками. — Вольта *), самъ находя сказанныя недо- статки своего столба, сталъ устраивать свой столбъ горизонтально, черезъ что уничтожилось выдавливаніе жидкости изъ суконныхъ кружочковъ; впо- Рис. 126. слѣдствіи, для уничтоженія быстраго измѣненія состава жидкости, Вольта устроилъ столбъ съ чашечками, который онъ назвалъ согопа 1г іагге. *) ѴоІІа. №сЬоІ8оп'8 Допгпаі, Т. IV, р. 179. біІЬеі'І'а Апп. Вй. VI, 8. 345.
318 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ПЕРВАЯ Круги быіи замѣнены прямоугольными пластинками а,Ь,с... {рис. 126), изогнутыми въ видѣ обращенной буквы II; одно колѣно каждой изогнутой пластинки сдѣлано изъ цинка, а другое изъ мѣди. Пластинки эти погру- жены въ сосуды съ водой, въ которую .прилито немного сѣрной кислоты; крайнія пластинки к и д имѣютъ только одно колѣно. Такимъ образомъ, въ каждомъ сосудѣ находится цинкъ, жидкость и мѣдь, и, слѣдовательно, устройство всего столба слѣдующее: 2п, К, Си; 2п, Г, Си и т. д. Къ концамъ А и В, помощію нажимныхъ винтовъ, присоединяютъ соедини- тельныя проволоки и на мѣдной пластинкѣ В находится положительный полюсъ, а на цинковой А отрицательный полюсъ; соединивъ проволоки А съ В, получимъ токъ, который въ замыкающей цѣпь проволокѣ пойдетъ отъ В къ А, когда же цѣпь не замкнута на А находится свободное отри- цательное, а на В свободное положительное электричество. Такого устройства столбъ, имѣетъ два различія отъ колоннаго столба: во-1-хъ, сукно, заключающее въ себѣ очень мало жидкости, здѣсь замѣ- нено значительной массой раскисленной воды, химическій составъ которой измѣняется очень медленно, черезъ что сила тока этого столба сохраняется довольно продолжительное время ослабѣвая немного; во-2-хъ, каждый эле- ментъ можетъ быть здѣсь совершенно уединенъ. Для этого основанія со- судовъ покрываютъ гуммилакомъ. Столбъ Криксгаикса въ ящикѣ. — Каждый, кто употреблялъ вышеописанные столбы, знаетъ, какъ много надо употребить времени, чтобы зарядить и расположить столбъ при большомъ числѣ элементовъ. Это неудобство было устранено тѣмъ, что металлы соединили одинъ съ Рис. 127. другимъ, такъ что для заряженія столба надо только налить раскисленную воду въ промежутки между цинкомъ и мѣдью каждаго элемента; таково устройство ящиковаго столба Криксганкса *). *) СгііісквЬапкв. МісЬоІопв’а Доигпаі. Т. IV, р. 223. ОПЬегі'в Апп. В(1. VII, 8. 99. 1801.
ЛЕКЦІЯ. Цинковыя и мѣдныя пластинки имѣютъ квадратную Форму (рис. 127); онѣ спаяны попарно и вертикально вставлены въ пазы деревяннаго ящика. Промежутки между пластинками наливаются раскисленной водой. Послѣд- нія пластинки А и В не двойныя, а одна изъ нихъ цинковая, другая мѣдная. Если всѣ пластинки имѣютъ обращенную къ А сторону мѣдную, а къ В цинковую, то А должна быть цинковая, а В мѣдная, и тогда положительный полюсъ будетъ на мѣди В, а отрицательный на цинкѣ А. Столбть Вульстена.—Столбъ Вульстена *) составляетъ улучшенный столбъ съ чашечками Вольты. Къ горизонтальному бруску АВ {рис. 128) прикрѣпляютъ цинка и мѣди, такъ что всѣ ихъ можно поднять и опу- Рис. 128. Рис. 129. совершенно. Нажимные стить одновременно и такимъ образомъ вынуть изъ жидкости и снова по- грузить въ нее, черезъ это столбъ можетъ быть быстро приведенъ въ дѣйствіе. Вульстенъ замѣтилъ, что токъ получается тѣмъ сильнѣе, чѣмъ больше поверхность погруженныхъ пластинокъ и чѣмъ пластинки болѣе сближены, поэтому онъ взялъ цинковыя пластинки 2, 2, (рис. 129) въ нѣ- сколько квадратныхъ сантиметровъ и вокругъ нихъ изогнулъ мѣдныя пластинки С, С,. Ста- каны здѣсь замѣнены большими, но узкими со- судами, помѣщенными въ рядъ на доскѣ. Двѣ зубчатыя стойки даютъ возможность погрузить пластинки больше или меньше, или вынуть ихъ *) ѴѴоПазіоп, ТЬошзоп’а Лошпаі. 1815. Т. VI р. 209. біІЬегі’а Апп. Вй. ЫѴ, 8.1.1811.
320 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ПЕРВАЯ винты С и В служатъ для утвержденія въ нихъ проволокъ, изъ нихъ С сообщенъ съ послѣднимъ цинкомъ, а В съ послѣдней мѣдью, слѣдо- вательно на В положительный полюсъ, а на С — отрицательный. Можно сказать, что столбъ Вульстена, не уничтожая первоначальнаго типа столба, соединилъ въ себѣ всевозможныя удобства. Столбъ Юнга. — Устройство, данное Вульстеномъ, подвергалось, впослѣдствіи, различнымъ измѣненіямъ. Такъ Юнгъ *) примѣнилъ двойной цинкъ и двойную мѣдь •Рис. 130. Элементъ Рис. 131. (рис. 130), такъ что у него не только цинкъ окруженъ съ обѣихъ сторонъ мѣдью, но точно также и мѣдь окружена цинкомъ. Цинковыя пла- стинки 2, 2... соединены одна съ другою цин- ковыми полосками я.; между цинковыми пла- стинками помѣщены мѣдныя К, К..., которыя соединены между собою мѣдными полосками к. . Пластинки эти могутъ быть погружены въ одинъ общій сосудъ съ раскисленной водой. Эрстеда. — Очень удобно также устройство, данное Эр- стедомъ **), въ которомъ мѣдной пластинкой служитъ самый сосудъ. На рис. 131 представленъ только одинъ элементъ Эрстеда, состоящій изъ двойнаго мѣд- наго цилиндра К, имѣющаго нижнее дно. Въ про- межутокъ между внѣшнимъ и внутреннимъ цилинд- ромъ вставляется' цинкъ также въ видѣ цилиндра, но открытаго снизу. Чтобы цинкъ не прикасался внизу къ мѣди, на дно мѣднаго сосуда кладутъ деревянныя подставки. Къ каждому цилиндру припаяны мѣдныя полоски съ маленькими чашечками, въ которыя нали- въ нихъ погружа'ютъ или концы проволокъ, сообщающіе съ другимъ, или концы проволокъ служащихъ для за- ваютъ ртуть, и одинъ элементъ маканія цѣпи. Спнральный столбъ. — Если надо устроить столбъ съ очень боль- шою поверхностью, то берутъ цинковый листъ, кладутъ на него мѣдный листъ, раздѣляя поверхности сукномъ, и затѣмъ листы эти навертываютъ на деревянный цилиндръ. Такимъ образомъ, получаются спиральные эле- менты или дефлагатвры (рис. 131) устроенные Офферсгаузомъ ***) и *) Ѵоип§;. РЫІозорЫсаІ Ма&агіп. БД. X, 8. 241. 1837. Ро^епсі. Апп. Вй. ХЬ. 8. 624. **) Оегзіей. 8сЬтсеі^§;ег’з Лош-паі. Вг]. XX, 8. 209. 1818. ***) ОІГегзЬапз. ЩІЬегг’з Апп. Всі. ЕХ1Х, 8. 198. 1821.
ЛЕКЦІЯ. 321 Харе *), изъ которыхъ составляютъ столбы. Спираль погружаютъ въ сла- бую сѣрную кислоту; проволоки, припаянныя къ цинку и мѣди, служатъ для соединенія съ другими элементами. Дешлагаторы иногда Рис. 132. называютъ также калоримотерами. Кромѣ описанныхъ нами столбовъ съ одной жидкостію, было ' і „ лг. предложено еще много другихъ системъ, которыя здѣсь изла- [уКіу'--.-. гать было бы не умѣстно; желающіе же познакомиться съ ними |вЙШ ; могутъ обратиться къ источникамъ, указаннымъ въвыноскѣ**). Изъ всѣхъ описанныхъ нами столбовъ, только два имѣ- ~ ютъ на полюсахъ своихъ значительное напряженіе, потому |г аВге | что только ихъ элементы могутъ быть изолированы: это ко- | лонный столбъ и столбъ съ чашками; они отклоняютъ лис->- точки электроскопа, и напряженіе на ихъ полюсахъ пропор-^М— ціонально числу паръ. Гассіотъ ***) составилъ батарею изъ 3520 элементовъ цинка и мѣди совершенно уединенныхъ и, сблизивъ полюсы до У6О доли дюйма, онъ получалъ искры въ продолженіе пяти недѣль; лейденская банка сильно заряжается этимъ столбомъ. Такой, столбъ слѣдовательно, произво- дитъ всѣ дѣйствія машины Наирва, однако съ двумя отличительными осо- бенностями: во-1-хъ, получаемыя отъ него искры весьма коротки, слѣдо- вательно, напряженіе электричества очень мало; во-2-хъ, онъ заряжаетъ лейденскую банку очень быстро, тогда какъ электрическая машина дѣлаетъ это въ довольно продолжительное время; это показываетъ, что столбъ съ не- обыкновенной быстротой развиваетъ на своихъ полюсахъ тѣ электричества, которыя отъ него отнимаются. Опытъ показываетъ, что токъ машинъ мало чувствителенъ, тогда какъ токъ столбовъ и гальваническихъ батарей очень силенъ. Итакъ, машины доставляютъ мало электричества, но оно имѣетъ большое напряженіе, а столбы развиваютъ много электричества, но напря- женіе его слабое. Къ этому предмету мы еще возвратимся. Во всѣхъ описанныхъ нами элементахъ, цинкъ взятъ былъ какъ ме- таллъ электроположительный; но цинкъ растворяется въ сѣрной кислотѣ, черезъ что элементъ скоро портится. Чтобы предохранить цинкъ отъ рас- *) Наге. Апп. оГ РЬіІозорІі. К. 8. Т. I, р. 329. Аппаіея сіе еЫшіе еі сіе рЬузідне. Т. XX, р. 314. 1822. бПЬей’8 Апп. Всі. ЕХІХ. 8. 126. 1821. **) Системы: Фаредэ, Мюнха, Волькинсона, Шмидта и мног. другихъ; всѣ эти си- стемы описаны въ I томѣ сочиненія Видемава: Сіе ЕеЬге ѵот баіѵапізппи еіе. стр. 245 — 257, § 142. Система Фаредэ. Ехрегішепйіі гевеагсЬез, X. Ро^епсІогЕГз Аппаіеп. Вй. XXXVI. ***) Сгавзіоі. РЬіІоэорЫсаІ Ігапзассіоп. 1844. Т. I, р. 89. Рор^епЗ. Апп. Вй. ЕХѴ. 3. 476. ІѴІссІепіапп. Сгаіѵапізшпз ипсі ЕІекігоша^пеНэпшв. ва. I, §§ 33 и 67. Физика. III.
322 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ПЕРВАЯ творенія, Стердженъ *) началъ цинкъ амальгамировать, т. е. покрывать ртутью, употребляя для этого жидкую цинковую амальгаму Кэмпа **). Этимъ амальгамированіемъ пріобрѣли двойную выгоду. Во-1-хъ, амальга- мированный цинкъ не растворяется въ сѣрной кислотѣ ***); во-2-хъ, элек- трическая разность между мѣдью и амальгамированнымъ цинкомъ больше электрической разности между мѣдью и обыкновеннымъ цинкомъ. Подобное же дѣйствіе имѣетъ ртуть и на другіе металлы, измѣняя ихъ мѣсто въ электровозбудительномъ ряду, но не всегда въ положительную сторону. Такъ ПоггендорФъ ****) нашелъ, что амальгамированное олово и амальга- мированный свинецъ положительнѣе обыкновеннаго олова и обыкновеннаго свинца; напротивъ того, амальгамированный кадмій отрицателенъ относи- тельно обыкновеннаго кадмія. Отрицательными металлами въ цѣпи могутъ служить платина или пла- тинированное серебро, т. е. серебро, покрытое губчатой платиной. Цѣпи изъ амальгамированнаго цинка, слабой сѣрной кислоты и платинированнаго серебра*****) значительно сильнѣе цинко-мѣдной цѣпи. По Петерсону******) очень удобно употреблять желѣзо, но его надо платинировать, для чего его погружаютъ въ растворъ платины въ царской водкѣ. ' Слабую сѣрную кислоту можно замѣнить другими жидкостями: слабой азотной кислотой, растворомъ мѣднаго купороса, растворомъ цинковаго купороса, растворомъ нашатыря и т. п. Сухіе столбы. — Совершенно особый родъ Вольтова столба пред- ставляетъ сухой столбъ или столбъ Замбони *******). Для устройства этого столба ********) на обыкновенный листъ бумаги наклеиваютъ съ одной стороны оловянный, а съ другой стороны мѣдный *) 8іит§еоп. КевеагсЬев. 1830. ѴГаггеп <Іс Іа Кпе. РЬіІоворЬісаІ Ма^аа’п. ѴоІ. X. р. 244. 1837. Родапй. Апп. Вй. ХЬ. 8. 628. »*) Кетр. ЕйітЪ. ЗопгпаІ. ОсіоЬег 1828. ѴѴЬеаШЬопе. РЬіІоворЬісаІ Тгапвасйоп. 1843. 8. 309. Родапй. Апп. Вй. ЬХІІ. 8. 511. ***) Ленцъ продержалъ амальгамированный цинкъ цѣлыя сутки въ сѣрной, ки- слотѣ, и потомъ точнымъ взвѣшиваніемъ убѣдился, что онъ нисколько не потерялъ въ своемъ вѣсѣ, слѣдовательно, нисколько не растворился. «««», РодапйогіГ. Ро^спй. Апп. Вй. I. *»»*») Такимъ образомъ устроена цѣпь Сми. 8тее, РЬіІоворЬісаІ Ма^аап. Вй. XVI. 8. 315. 1840. Родапй. Апп. Вй. Ы. 8 . 375. ♦***’*) Раіегвоп. МесЬапісв Ма^агіп. ѴоІ. XXXIII, р. 20. ОоѵевЕѳрегСогіиш. Вй: VIII, р. 3. »»•«*•) ХатЬопі. ОіІЬегС’з Аппаіеп. Вй. XXIX. 8. 41. Вй. Ы. 8. 182. Вй. IX 8. 151. -$«*****) Сухіе столбы были въ первый разъ построены Беренсомъ. СтіІЬегйв Аппаіеп. Вй. ххіір
ЛЕКЦІЯ. 323 листъ и высѣкаютъ изъ этого листа кружки діаметромъ въ 2 сантиметра. Накладывая одинъ кружокъ на другой, такъ, чтобы олово ихъ было'обра- щено въ одну и ту же сторону и прикасалось бы всегда къ мѣди, со- ставляютъ столбы, которые помѣщаютъ въ сухую стекляную трубку, за- крытую съ одной стороны мѣдною оправою. Такимъ образомъ, столбъ со- стоитъ изъ слѣдующихъ частей: мѣдь, бумага, олово, мѣдь, бумага, олоро и т. д. Кружки плотно сжимаютъ между собою, и другой конецъ трубки также закрываютъ мѣдною оправою. Въ одномъ столбѣ заключается до 2000 и болѣе кружковъ. Олово и мѣдь можно замѣнить другими тѣлами: такъ Замбони замѣ- нялъ мѣдь перекисью марганца, смѣшаннаго съ растворомъ гуымиарабики въ водѣ; этимъ намазываютъ одну сторону бумаги и даютъ ей высохнуть. Если столбъ состоитъ изъ мѣди и цинка, то послѣдній цинкъ составитъ отрицательный полюсъ, а послѣдняя мѣдь на другой сторонѣ — положи- тельный полюсъ; если же столбъ состоитъ изъ олова и перекиси марганца, то положительнымъ полюсомъ будетъ перекись марганца. Электровозбудительная сила въ сухомъ столбѣ развивается въ точкахъ прикосновенія мѣди съ оловомъ. Бумага служитъ проводникомъ отъ одной лары къ другой. Делезень *) доказалъ, что столбы эти дѣйствуютъ только тогда, когда воздухъ влаженъ, причемъ бумага, какъ гигроскопическое ве- щество, втягиваетъ въ себя сырость; кромѣ того, столбъ перестаетъ дѣй- ствовать черезъ нѣсколько лѣтъ, когда поверхности прикосновенія мѣди и олова, или олова и перекиси марган- ца, вслѣдствіе продолжительнаго ихъ химическаго дѣйствія другъ на друга, испортятся. Сухіе столбы обнаруживаютъ на своихъ полюсахъ довольно сильное, на- пряженіе, пропорціональное числу кружковъ; но они даютъ токъ очень незначительный, потому что, имѣя малую проводимость, рни развиваютъ электричество медленно. Впрочемъ, Делезень, построивъ столбы изъ очень большихъ листовъ, увеличилъ ихъ проводимость и сцду ихъ тока. Сухіе столбы примѣрили къ устройству нѣкоторыхъ цриборовъ. При- Рис. 132. Оеіеаѳппе. Мётоігев <іе Іа Зооіёіё Де Шіе еі Агеіііѵен Де Д^ёеігіеііё. Т. V. 21*
324 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ПЕРВАЯ боръ, представленный на рис. 132, состоитъ изъ двухъ сухихъ вертикаль- ныхъ столбовъ, имѣющихъ наверху противоположные полюсы А и В; полюсы эти притягиваютъ къ себѣ стрѣлку изъ шеллака, имѣющую на концахъ крючковатыя металлическія пластинки, которыя касаются столбовъ при каждомъ полуоборотѣ и, наэлектризовавшись, тотчасъ отталкиваются/ вслѣдствіе этого происходитъ вращательное движеніе, продолжающееся нѣ- сколько лѣтъ. Другое очень важное примѣненіе сухихъ столбовъ мы уже разсмотрѣли въ статьѣ «Статическое электричество», при описаніи электроскоповъ Боннербергера, Фехнера и Рисса (стр. 76, рис. 21). Цѣпи съ постояннымъ токомъ. — Всѣ, описанныя нами цѣпи, состоящія изъ двухъ металловъ и одной жидкости, имѣютъ весьма важный недостатокъ, заключающійся въ томъ, что вскорѣ послѣ замыканія цѣпи дѣйствіе начинаетъ ослабѣвать. Это происходитъ отъ того, что, вслѣдствіе движенія тока, въ самой цѣпи развивается электровозбудительная сила, образующая токъ, противоположный току цѣпи. Токъ, проходящій въ цѣпи, разлагаетъ жидкость, заключающуюся между металлами, и въ особенности воду; составныя части воды: кислородъ и водородъ, освобождаются на металлахъ и покрываютъ ихъ. Такъ какъ внутри цѣпи токъ идетъ отъ положительнаго металла къ отрицательному, слѣдовательно, отъ цинка къ мѣди, то водородъ освобождается на мѣди, а кислородъ на цинкѣ. Кисло- родъ окисляетъ цинкъ, образуя окись цинка, которая, соединяясь съ сѣр- ною кислотою, даетъ сѣрнокислую окись цинка, растворяющуюся въ водѣ. Водородъ же сгущается на поверхности мѣди и покрываетъ ее, производя то же дѣйствіе, какое имѣлъ водородъ на платиновой пластинкѣ газоваго элемента Грове. Такъ какъ мѣдь, подобно всѣмъ отрицательнымъ метал- ламъ цѣпи, не можетъ разложить воду, то здѣсь, какъ и въ газовомъ эле- ментѣ, развивается электровозбудительная- сила, производящая токъ, имѣю- щій направленіе внутри жидкости отъ мѣди къ цинку, т. е. противопо- ложное тому току, который развивается внутри цѣпи, вслѣдствіе электро- возбудительной силы между цинкомъ и мѣдью. Другая причина, ослабленіе силы тока въ элементахъ съ одною жид- костію, состоитъ въ томъ, что, какъ мы сказали уже, сѣрная кислота ча- стію переходитъ въ цинковый купоросъ; соли этой дѣлается въ растворѣ все больше и больше, наконецъ она разлагается токомъ, и чистый цинкъ осаждается на мѣди въ видѣ слоя, болѣе и болѣе утолщающагося, и че- резъ это является новый токъ, противоположный основному току. Даніелы доказалъ, что этотъ осадокъ цинка можетъ сдѣлаться столь толстымъ, что
ЛЕКЦІЯ. 325 •уничтожается разнородность металловъ, т. е. поверхность мѣди не отли- чается отъ цинка, черезъ что дѣйствіе столба прекращается; осадокъ этотъ не уничтожается даже и тогда, когда въ сосуды налита новая жидкость; надо или отчистить мѣдь, или черезъ каждый элементъ пропустить очень сильный внѣшній токъ отъ мѣди къ цинку; при этомъ раскисленная вода разлагается, кислородъ и сѣрная кислота отдѣляются на мѣди и раство- ряютъ цинковый осадокъ. Уже прежде предлагали нѣкоторыя средства для уменьшенія дѣйствія водорода, отдѣляющагося на отрицательномъ металлѣ, но средства эти только уменьшали, а не уничтожали недостатки элементовъ съ одною жидкостію *). Первый, кто уничтожилъ отдѣленіе водорода на отрицательномъ ме- таллѣ и такимъ образомъ уничтожилъ причину ослаблѣнія тока въ цѣпи, былъ Даніель **). Элементъ Даніеля имѣетъ слѣдующее устройство: Въ мѣдномъ цилиндрѣ, дно котораго посерединѣ имѣетъ отверстіе, вставленъ кусокъ бычачьяго горла ’о (уис. 133), закрытаго внизу пробкой, закрывающей также нижнее отверстіе мѣднаго цилиндра. Верхняя часть бычачьяго горла прикрѣплена къ цилиндру с, утвержденнаго посерединѣ сита (1, служащаго крышкою для мѣднаго цилиндра. Черезъ середину пробки вставлена въ бычачье горло изогнутая стекляная трубка д. Въ мѣдный цилиндръ наливаютъ насыщенный растворъ мѣднаго купороса и, чтобы его поддерживать постоянно въ насыщенномъ состояніи, въ сито кладутъ кристаллы мѣднаго купороса. Въ бычачье горло наливаютъ раз- веденную сѣрную кислоту, въ которую погружаютъ амальгамированный цинковый цилиндръ, укрѣпленный- въ деревянной крышкѣ цилиндра с. Въ эту же крышку вставлена воронка, черезъ которую наливаютъ свѣ- жую разведенную сѣрную кислоту. Когда сѣрная кислота довольно про- должительное время находилась въ употребленіи, то цинкъ, вслѣдствіе хи- *) Чтобы уменьшить механическое препятствіе, которое производятъ пузырьки отдѣляющагося водорода, представляя движенію тока значительное сопротивленіе, пред- лагали облегчить отдѣленіе этого газа. Такимъ образомъ Сми предлагалъ платиниро- вать мѣдь, т. е. покрывать ее гальваническимъ путемъ слоемъ губчатой платины, ко- торая имѣетъ свойство заставлять водородъ отдѣляться очень маленькими пузырьками. Стердженъ предлагалъ подобное же измѣненіе, но болѣе дешевое, замѣнять мѣдь чу- гуномъ и т. п. (См. Боѵе. Керегіогшт. ВЦ. ѴПІ, р. 5; также УѴІесІешапп. Оаіѵапіяшци пші ЕІеШгота^пеііятнв. В<1. I, § 146. 8. 253 — 255). Но всѣ эти средства только умень- шаютъ вредъ, происходящій отъ отдѣленія водорода; ниже мы докажемъ, что кромѣ механическаго вреда здѣсь еще начинаетъ развиваться токъ, обратный току батареи. **) Вапіеіі. РЬіІозорЬісаІ Тгапзаоііопз. 1836 и 1837. Ро^епсІогіГз Апп. ВЦ. ХЫІ и ІХ.
326 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ПЕРВАЯ мическаго дѣйствія тока, въ ней растворяется; растворъ сѣрнокислой окиси цинка плотнѣе сѣрной кислоты, онъ опускается на дно и при на- ливаніи свѣжей кислоты вытѣсняется въ изогную часть трубки д. Къ мѣдному и цинковому цилиндрамъ, посредствомъ тисковъ прикрѣп- ляютъ металлическія полоски, служащія для соединенія съ другими эле- ментами, или придѣлываютъ къ нимъ чашечки, въ которыя и погружаютъ соединительныя проволоки. Рис. 133. Рпс. 134. Рис. 135. Элементъ Даніеля подвергался многимъ измѣненіемъ, и въ томъ видѣ, какъ онъ употребляется въ настоящее время, онъ представленъ на^ис. 134. Въ стекляномъ сосудѣ помѣщенъ полый мѣдный цилиндръ, открытый сверху и снизу; внутрь его вставляютъ стаканчикъ изъ пористой хорошо пережженой глины, а въ него помѣщаютъ цинкъ въ видѣ сплошнаго или полаго цилиндра, или крестообразной Формы (^>ис. 135). Къ мѣди и къ цинку придѣланы металлическія полоски съ нажимными винтами, для утвержденія соединенныхъ пройолбкъ. Въ. стекляной стаканчикъ наливаютъ насыщенный растворъ мѣднаго купороса, а въ глиняный стаканчикъ разведенную сѣрную кислоту. Чтобы опредѣлить направленіе тока въ этомъ элементѣ, при соеди- неніи цинка съ мѣдью, найдемъ дѣйствующую въ немъ электровозбуди- тельиую силу. Она будетъ Н& 2п | Си + 8О3 | Не 2п + СиО 8О31 80 + Си31 СиО 803.
ЛЕКЦІЯ. 327 Электровозбудительною силою между обѣими жидкостями, вслѣдствіе опытовъ Фехнера, можно пренебречь. По опытамъ Кольрауша (стр. 296— 297) имѣемъ: 2п | Си . . . . =100 8О3 | 2п . . . = 149 Си | СиО 8О3 . . = —21,5 Электровозбудительную силу 2п | Си примемъ также равною 100; за неимѣніемъ точнаго числа, тогда 100 4-149 — 21,5 будетъ сумма электровозбудительныхъ силъ въ элементѣ Даніеля; откуда слѣдуетъ, что положительный токъ идетъ въ соединительной проволокѣ отъ мѣди къ цинку, а внутри элемента отъ цинка къ мѣди; слѣдовательно, и здѣсь точно также отрицательный металлъ составляетъ положительный полюсъ или анодъ элемента. Постоянство элемента Даніеля зависитъ отъ происходящихъ въ немъ химическихъ процессовъ, которые мы разберемъ въ другомъ мѣстѣ; здѣсь же только укажемъ на то, что какъ разведенная сѣрная кислота, такъ точно и растворъ сѣрнокислой окиси мѣди, разлагаются на 803 Д- О и Си; изъ нихъ кислородъ и мѣдь освобождаются на отрицательномъ металлѣ, слѣдовательно, на мѣди отдѣляется кислородъ, водородъ и мѣдь; кисло- родъ, соединяясь съ водородомъ, тотчасъ же образуетъ воду, а мѣдь оса- ждается на мѣдномъ цилиндрѣ; такимъ образомъ на отрицательномъ ме- таллѣ не освобождается водорода, такъ что между водородомъ и мѣдью не развивается электровозбудительной силы, а вслѣдствіе этого цѣпь дѣй- ствуетъ съ постоянною силою, до тѣхъ поръ, пока мѣдный купоросъ остается насыщеннымъ. Разведенную сѣрную кислоту для этого элемента составляютъ изъ 1 части сѣрной кислоты и отъ 8 — 20 частей воды; употреблять концен- трированную кислоту неудобно, такъ какъ цинковый цилиндръ сильно разъѣдается, если онъ въ какомъ-нибудь мѣстѣ не совершенно хорошо амальгамированъ. Не уменьшая дѣйствія цѣпи, можно замѣнить сѣрную кислоту раство- ромъ цинковаго купороса. Изъ этого слѣдуетъ, что находящаяся на перво- начальномъ устройствѣ элемента Даніеля трубка {рис. 133), служащая для удаленія раствора цинка при прилитіи свѣжей сѣрной кислоты, мо- жетъ быть уничтожена. Другой элементъ съ постояннымъ токомъ, но значительно сильнѣе
328 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ПЕРВАЯ элемента Даніеля, предложилъ Грове *). Наружность элемента Грове, въ томъ видѣ, какъ онъ обыкновенно въ настоящее время употребляется, очень похожа на элементъ Даніеля. Въ стекляной стаканчикъ (рис. 136), вставляютъ цинковую пластинку, изогнутую въ видѣ открытаго съ обѣихъ сторонъ цилиндра; внутрь цинковаго цилиндра помѣщается стаканчикъ изъ пористой глины, а въ послѣдній пла- тиновая пластинка, изогнутая въ ви- дѣ буквы 8 (рис. 137). Послѣдняя утверждена на пробкѣ изъ фарфоро- вой глины. Пробка имѣетъ посере- динѣ небольшое отверстіе, черезъ ко- торое проходитъ мѣдная пластинка, соединенная съ платиновою; къ'верх- ней, выдающейся части этой пла- стинки укрѣплены тисочки, съ нажим- нымъ винтомъ, для утвержденія сое- динительной проволоки. Цинковый ци- линдръ снабженъ такими же тисоч- ками. Въ стекляной стаканчикъ наливаютъ разведенную сѣрную кислоту, а въ пористый цилиндрикъ—концентрированную азотную кислоту, такъ что въ этомъ элементѣ находятся слѣдующія тѣла: цинкъ, сѣрная кислота, азотная кислота, платина. Направленіе тока здѣсь точно также опредѣлится изъ разсмотрѣнія электровозбудительныхъ силъ; когда цинкъ соединенъ съ платиною по- средствомъ проволоки, то здѣсь получаются слѣдующія электровозбуди- тельныя силы: НЯ 2п | Рі + 8О3 | Не 2п + ЯО6 | 8О3 + Рі | ЯО5 или подставляя числа, при чемъ вмѣсто Не 2п | Рі, за неимѣніемъ точ- наго числа, подставимъ 2п | Рі, получимъ 123 + 149 + 149, при чемъ мы пренебрегали электрическою разностію между жидкостями. Изъ этого слѣдуетъ, что въ проволокѣ положительное электричество идетъ отъ платины къ цинку, а въ жидкости отъ цинка къ платинѣ. Слѣ- довательно, и здѣсь металлъ отрицательный въ электровозбудительномъ ряду составляетъ положительный, полюсъ, а положительный металлъ со- :) Сггоѵё. Сотріез Вепсѣіз. Т. ѴШ, р. 567. 1839, Ро^епйогйГв Апп. В<1. ХЬѴІІІ. 8.300.
ЛЕКЦІЯ. 329 ставляетъ отрицательный полюсъ. Изъ величины электровозбудительныхъ силъ мы выводимъ, что въ элементѣ Грове электровозбудительная сила почти вдвое больше электровозбудительной силы элемента Даніеля, потому что въ элементѣ Даніеля она = 227,5, а въ элементѣ Граве равна 421. Постоянство тока въ элементѣ Грове происходитъ оттого, что освобо- ждаемый на отрицательномъ металлѣ водородъ тотчасъ же соединяется съ кислородомъ азотной кислоты и образуетъ воду, черезъ это водородъ на платинѣ не отдѣляется. Но вслѣдствіе этого соединенія, азотная кислота переходитъ въ азотноватую кислоту, которая частію во время своего образо- ванія внутри азотной кислоты растворяется въ ней и окрашивается въ зеленоватый цвѣтъ, а частію выдѣляется изъ жидкости въ воздухъ въ видѣ бурыхъ паровъ. Электровозбудительная сила элемента Грове остается постоянною до тѣхъ поръ, пока есть достаточно азотной кислоты, чтобы кислородъ ея могъ соединяться съ отдѣляющимся на платинѣ водородомъ для образо- ванія воды. Не смотря на значительно большую силу противъ элемента Даніеля, элементъ Грове не можетъ всегда замѣнить этотъ элементъ, имѣя два важные недостатка; во-1-хъ, платина и азотная кислота дѣлаютъ его го- раздо дороже элемента Даніеля; во-2-хъ, отдѣляющіеся бурые пары азот- новатой кислоты вредно дѣйствуютъ на дыханіе и портятъ металлическіе приборы, съ которыми приходится работать. Послѣднее обстоятельство устраняется тѣмъ, что батарею эту устанавливаютъ въ особомъ помѣщеніи и закрываютъ, чтобы пары не входили въ комнату. Дорогая цѣна цѣпи Грове, вслѣдствіе употребленія платины, заставила замѣнить платину углемъ. Употребленіе угля было первоначально предложено Куперомъ *), но въ практикѣ было въ первый разъ примѣнено Бунзеномъ, который и устроилъ цинкоугольный элементъ, обыкновенно называемый элементомъ Бунзена **). Уголь обыкновенно приготовляютъ въ видѣ параллелепипедальнаго бруска, помѣщаютъ этотъ брусокъ въ глиняный стаканчикъ, который вставленъ въ стекляный или Фаянсовый стаканъ, и между стѣнками обоихъ стака- новъ помѣщаютъ полый, открытый съ обѣихъ сторонъ амальгамированный цинковый цилиндръ. Въ глиняный стаканъ наливаютъ концентрированную азотную кислоту, а въ стекляной — разведенную сѣрную кислоту. Иногда *) Соорег. РМІоворЬісаІ Ма^агт. Ѵоі. XVI. *’) Випвеп. Ро^епйогіГз Апп. Вй. ЫѴ и ЬѴ.
аз© ШЕСТЬДЕСЯТЪ ПЕРВАЯ Рис. 138. элементъ Бунзена имѣетъ Форму, представленную нарис. 138. Въ стекляной стаканъ вставляютъ полый угольный цилиндръ,' открытый съ обѣихъ сто- ронъ; внутри этого цилиндра помѣщенъ глиняный стаканчикъ, а въ него амальгамированный цинкъ или въ видѣ цилиндра, или крестообразной Фермы. Въ- стекляной стаканъ наливаютъ концентрированную азотную ки- слоту, а въ глиняный — разведенную сѣрную кислоту. Для прикрѣпленія къ углю соединительной проволоки, на верхнюю часть- угольнаго цилиндра надѣваютъ мѣдное или латунное кольцо съ нажим- нымъ винтомъ. Къ кольцу этому прикрѣплена мѣдная палочка съ малень- кими тисочками, въ которые и укрѣпляютъ со- единительную проволоку. Чтобы азотная ки- слота, вслѣдствіе волосности угля, не поднялась до мѣднаго кольца, верхнюю часть угля пред- варительно погружаютъ въ топленый воскъ *). Направленіе тока въ элементѣ Бунзена та- кое же, какъ и въ элементѣ Грове, т. е.: поло- жительный токъ идетъ, въ соединительной про- волокѣ, отъ угля къ цинку, такъ какъ цинкъ относительно угля положителенъ. Другое средство удешевить элементъ Грове, состоитъ въ замѣнѣ платины желѣзомъ. Если же- лѣзо погрузить въ совершенно концентрированную азотную кислоту, то оно принимаетъ пассивное состояніе, не портится больше отъ азотной кисло- ты и отъ прикосновенія съ нею становится сильно положительнымъ. Вслѣдствіе этого, желѣзо можетъ замѣнить платину, но при этомъ надо наблюдать, чтобы оно всегда находилось въ концентрирован- ной кислотѣ, потому что разведенная азотная кислота быстро разрушаетъ желѣзо и электризуетъ его отъ прикосновенія отрицательно. Чтобы уничтожить вредное дѣйствіе паровъ азотистой кислоты, выдѣ- ляемыхъ въ элементахъ Грове и Бунзена, вмѣсто азотной кислоты упо- требляютъ другія жидкости, преимущественно хромовую кислоту, или рас- *) Угольные цилиндры и бруски для элементовъ Бунзена приготовляютъ слѣдую- щимъ образомъ: перемѣшиваютъ двѣ части жженаго каменнаго угля съ одною частію иокса и, вабивъ этой смѣсью Форму изъ листоваго желѣза, помѣщаютъ въ умѣренное плама. Затѣмъ приготовленный цилиндръ погружаютъ въ помѣщенный растворъ сахара и, высушиваютъ. Можно также выпилить угольный брусокъ изъ угля, вынутаго изъ тазовой реторты, но, по причинѣ твердости, его трудно обдѣлывать.
ЛЕКЦІЯ. 331 творъ кислаго хромовокислаго кали- съ сѣрной кислотой, но до настоя- щаго времени еще не нашли вполнѣ удовлетворительнаго соединенія, которое могло бы совершенно замѣнить азотную кислоту *). Описанные нами элементы съ двумя жидкостями соединяются по нѣ- скольку для составленія гальваническихъ батарей или столбовъ. Батарею можно составить точно такимъ же образомъ, какъ мы это дѣлали при упо- требленіи элементовъ съ одною жидкостію, т. е. каждую мѣдь, или пла- тину, или уголь, соединять съ послѣдующимъ цинкомъ. Такое соедине- ніе называется послѣдовательнымъ соединеніемъ, оно представлено на рис. 139. Здѣсь точно такъ же, какъ и въ цѣпяхъ съ одною жидкостію, послѣдняя мѣдь, или платина, или уголь, составитъ положительный полюсъ или анодъ, а послій цинкъ составитъ отрицательный полюсъ или катодъ; слѣдовательно, въ соединительной проволокѣ токъ идетъ отъ мѣди, пла- Рис. 139. Рис. 140. тины, угля къ цинку, а внутри каждаго элемента токъ идетъ отъ Поло- жительнаго металла, цинка, къ отрицательному: платинѣ, мѣди и углю. Можно также какое угодно число элементовъ привести къ одному съ очень большою поверхностью, наподобіе дефлагатора Харе. Для этого всѣ цинки сообщаютъ между собою проволокою, и точно такъ же сообща- ютъ между собою всѣ мѣди. Подобное соединеніе находится на рис 140; всѣ цинки сообщены съ одной металлической полосой аЪ, утвержденной на деревянной рамѣ; всѣ мѣди, или платины, или угли, сообщены съ наружными металлическими полосками сгі и е/, которыя между собою со- единены полосою <1/. Такимъ образомъ всѣ цинки сообщены другъ съ другомъ, и всѣ мѣди сообщены между собою; такое соединеніе назы- вается параллельнымъ соединеніемъ; оно представляетъ одинъ элементъ съ поверхностію въ шесть разъ большею. Мы назвали элементы съ двумя жидкостями постояннымй; и дѣйстви- тельно, пока растворъ мѣднаго купороса насыщенъ, или азотная кислота *) См. относительно этого предмета ІѴіеііепіапп, баіѵашзппіз Вй. I, § 158, а также Воѵе Верегіогішп. Вй. ѴШ, р. 19.
332 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ПЕРВАЯ совершенно концентрирована, до тѣхъ поръ въ нихъ не происходитъ замѣт- наго тока; ослабленія; однако, какъ мы ниже увидимъ, все-таки проис- ходитъ небольшое измѣненіе въ силѣ. Развитіе электровозбудптельноп силы отъ теплоты. До сихъ поръ, для возбужденія гальваническаго тока, мы употребляли, два металла, раздѣляя ихъ жидкимъ проводникомъ. Если мы составимъ замкнутую цѣпь, напр. изъ двухъ металловъ аЪ и к {рис. 141), то, по закону электровозбудительнаго ряда, здѣсь не будетъ обнаруживаться ни- какого гальваническаго тока, потому что электровозбудительная сила дѣй- ствуетъ какъ въ точкѣ а, такъ'и въ точкѣ Ъ, слѣдовательно въ обѣихъ этихъ точкахъ возбуждаются токи въ противоположномъ направленіи, а потому дѣйствіе ихъ взаимно уничтожается. Но это равновѣсіе продол- жается только до тѣхъ поръ, пока температура во всѣхъ частяхъ метал- лической замкнутой цѣпи и въ особенности въ мѣстахъ прикосновенія различныхъ металловъ остается одна и та же. Если же температура ка- кой-нибудь части цѣпи измѣнится, то тотчасъ же въ замкнутой цѣпи является токъ. Первыя наблюденія этого рода токовъ были сдѣланы Зебекомъ въ 1823 году *). Зебекъ припаялъ къ металлическому бруску аЪ {рис. 141) мѣдную пластинку к, такъ что висмутъ Рис. 141. составилъ съ мѣдью замкнутую цѣйь. Вну- .................д. три этой цѣпи вращается, на вертикаль- ||...............|| номъ остріи, утвержденномъ на висмутѣ, магнитная стрѣлка пз. Установивъ приборъ такъ, чтобы висмутъ находился въ плос- ж кости магнитнаго меридіана и нагрѣвъ за- /И ж тѣмъ спайку Ъ, замѣчаютъ, что магнит- ная стрѣлка выходитъ изъ магнитнаго ме- ридіана, и притомъ сѣверный конецъ п ' - " стрѣлка отклоняется на востокъ. Это от- клоненіе показываетъ, что въ металлахъ идетъ токъ, имѣющій надъ стрѣл- кою направленіе отъ сѣвера къ югу, а подъ стрѣлкою отъ юга къ сѣверу. >) йееЬеск. біІЬегі’я Аппаіеп. Вй. ЬХХІИ. 8. 115 и 430. 1823. Ро^пй. Апп. В4. УІ. 8. 1, 133 и 253.
ЛЕКЦІЯ. 333 Итакъ, нагрѣваніе спайки производитъ токъ, который идетъ отъ мѣста спайки отъ висмута къ мѣди. Точно такъ же является токъ въ томъ же самомъ направленіи, если вмѣсто нагрѣванія спайки 6, охлаждать спайку а. Изъ этого слѣдуетъ, что при такомъ соединеніи всегда происходитъ токъ, если два мѣста, въ которыхъ металлы между собою прикасаются, имѣютъ различную температуру и притомъ, при нагрѣваніи одного мѣста прикосновенія, токъ идетъ отъ висмута къ мѣди, а при охлажденіи отъ мѣди къ висмуту. Слѣдовательно токъ будетъ имѣть направленіе противо- положное предъидущему, если нагрѣвать спай а или охлаждать спай Ъ. Магнитная стрѣлка остается отклоненною до тѣхъ поръ, пока темпе- ратура спаевъ различна, слѣдовательно, и токъ продолжается только это время;' поэтому, для отличія токовъ, возбужденныхъ нагрѣваніемъ, отъ тѣхъ токовъ, которые мы изучили прежде, и которые возбуждались отъ прикос- новенія, токи эти называются термо-электрическими. Термо-электрическіе токи обнаруживаются не только при нагрѣваніи одной спайки цѣпи, состоящей изъ висмута и мѣди, но точно такъ же во всякой цѣпи, составленной изъ какихъ угодно двухъ металловъ. Изъ этого слѣдуетъ, что металлы можно точно такъ же расположить въ термо-электри- ческомъ электровозбудительномъ ряду, какъ мы расположили ихъ въ Воль- товомъ электровозбудительномъ ряду, такъ что если изъ двухъ какихъ- нибудь металловъ этого ряда составить замкнутую цѣпь й нагрѣвать”одно соединеніе этой цѣпи, то токъ пойдетъ отъ металла, вышестоящаго въ ряду, къ металлу, ниже его стоящему. Для аналогіи съ Вольтовымъ ря- домъ, каждый вышестоящій металлъ, относительно послѣдующаго, назы- вается отрицательнымъ. Такимъ образомъ Зебекъ*) составилъ слѣдующій термоэлектрическій рядъ. Висмутъ Латунь № 2 Никкель Золото (червонное, 6,6 и 4,3 Си) Кобальтъ Мѣдь (продажная) Палладій Латунь ДО 1 Платина (химически чистая) Платина № 3 Уранъ Ртуть Мѣдь (химически чистая) Свинецъ Марганецъ Олово Титанъ Платина № 2 * йееЬеск. ВепкзсЬгійоп (Іег Вегііпег Акайетіе 1822 и 1823. Ро^ешІ. Апп. Вй. VI,
334 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ПЕРВАЯ Хромъ (химически чистый) Вольфрамъ Молибденъ Мѣдь (продажная) Родій Иридій Золото (чистое) Серебро Цинкъ Платина (№ 1 дѣльная) Кадмій Сталь Желѣзо (химически- чистое) Мышьякъ Сурьма Теллуръ + Въ ряду, составленномъ Генкелемъ *),. который мы здѣсь не помѣщаемъ, встрѣчаются нѣкоторыя несогласія, вѣроятно вслѣдствіе нѣкоторыхъ при- мѣсей, такъ какъ въ ряду. Зебека, мѣдь-Х« %-. и № >3 оба сорта были по- купные и заключали въ себѣ различныя, примѣси. Лигатуры металловъ помѣщаются въ термоэлектрическомъ ряду между металлами; но при этомъ замѣчательно, что нѣкоторыя лигатуры нахо- дятся въ ряду не между тѣми металлами, изъ которыхъ онѣ состоятъ, но выше или ниже ихъ. Такъ, напр., Зебекъ далъ слѣдующій рядъ для нѣ- которыхъ лигатуръ (числа показываютъ части по вѣсу): Висмутъ .Свинецъ Олово 1 висмутъ 3 цинкъ 1 висмутъ 3 свинецъ Платина .V: 2 1 висмутъ 3 олово Мѣдь № 2 1 висмутъ 1 свинецъ Золото А» 1 Серебро 1 висмутъ 1 олово Цинкъ 3 висмутъ 1 свинецъ 1 сурьма 1 мѣдь 1 сурьма 3 .мѣдь 1 сурьма 3 свинецъ; 3 сурьма 1 свинецъ *) НапкеІ. Ро^еші. Апп. В<1. ЬХП. 8. 197. 1844. ѴУіесІетапп. (Іаіѵапізтпз. В4. I. 5 401 8. Й56.
ЛЕКЦІЯ. 335 1 сурьма 3 олово; 3 сурьма 1 олово Сталь Полосовое желѣзо 3 висмутъ 1 олово 1 висмутъ 3 сурьма Сурьма 1 сурьма 1 олово 3 сурьма 1 цинкъ + Въ термоэлектрическомъ ряду, точно такъ же, какъ и въ Вольтовомъ электровозбудителы-юмъ ряду, величина электрическаго возбужденія зави- ситъ отъ того, какъ далеко отстоятъ металлы въ ряду относительно другъ друга; здѣсь такъ же, какъ и-тамъ, примѣняется .законъ электровозбудитель- наго ряда, т. е. электрическое возбужденіе какихъ-нибудь двухъ метал- ловъ ряда равно суммѣ электрическихъ возбужденій всѣхъ металловъ, на- ходящихся въ' ряду между-нмми,-если только разность температуръ всѣхъ спаекъ одна и та же. Означимъ, напр., электричеекое возбужденіе при разности температуръ, между висмутомъ да никкелемъ въ 50° черезъ Евіж, между никкелемъ и мѣдью черезъ Е® си, между висмутомъ и мѣдью че- резъ ЕВІСц, то Еві Си — Еві № + Ею Си- Не трудно доказать этотъ законъ. Берутъ какой-нибудь металлическій брусокъ, напр. брусокъ сурьмы, и къ обоимъ концамъ его прикрѣпляютъ про- волоки гальванометра. Нагрѣвая затѣмъ одинъ конецъ-бруека, напр. на 50°, въ томъ мѣстѣ, гдѣ утверждена на немъ мѣдная проволока, тотчасъ же получа- ютъ опредѣленное отклоненіе гальванометра. Совершенно на такой же уголъ отклоняется стрѣлка гальванометра, если между брускомъ сурьмы и мѣд- ною проволокою помѣстить какой-нибудь другой металлъ, напр. цинковый брусокъ, и затѣмъ то мѣсто, въ которомъ прикасается сурьма и цинкъ, и то, гдѣ прикасается мѣдная проволока къ цинку, нагрѣть на 50°. Беккерель *) доказалъ этотъ законъ термоэлектрическаго ряда, непо- средственнымъ сравненіемъ электровозбудительныхъ силъ различныхъ ме- талловъ при одинаковой разности температуръ ихъ спаекъ. Онъ соста- вилъ цѣпь изъ ряда металлическихъ проволокъ, спаенныхъ концами, какъ показываетъ рис. 142. Такимъ образомъ были послѣдовательно соединены *) Весдиегеі. Аппаіеа Де СЬішіе еі Де рііузіцие. Т. ХИ, р. 353. 1829.-₽ва<1.-Апп. ва. ХѴП. 8. 545.
336 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ПЕРВАЯ слѣдующіе металлы: желѣзо, платина, мѣдь, олово, желѣзо, серебро, мѣдь, цинкъ, серебро и золото. Съ одной стороны желѣзная, а съ другой зо- лотая проволоки, припаивались къ мѣднымъ проволокамъ Си, гальвано- метра, раздѣленнаго по способу Меллони *). Всѣ одиннадцать спаекъ раз- Рис 142 личныхъ металловъ поддерживались на температурѣ 0°. Гальванометръ при этомъ не отклонялся вовсе. За- Г, тѣмъ нагрѣвали только спайку тѣхъ металловъ, электро- возбудительную силу которыхъ хотѣли изслѣдовать, т а остальныя спайки на 0°. Такъ какъ вся цѣпь, Г кромѣ одного мѣста, имѣла температуру 0°, то токъ являлся только оттого, что изслѣдуемый металлъ въ \ у&і РДномъ мѣстѣ прикосновенія имѣлъ болѣе высокую 6а\ ] температуру, нежели въ другомъ. Опредѣливъ уголъ \ А отклоненія стрѣлки, а по ней силу тока, нагрѣвали ' спайку между другими двумя металлами, поддержи- вая всѣ остальныя спайки на 0°. Такъ какъ при всѣхъ этихъ опытахъ сопротивленіе цѣпи было одно и то же, то электровозбудительная сила была пропорціональна силѣ тока. Такимъ образомъ, Беккерель нашелъ слѣ- дующія величины электровозбудительныхъ силъ Е, когда температура нагрѣтой спайки была 20°, а всѣхъ остальныхъ 0°. + — Е Желѣза — олова.................31,24 Олова—мѣди.....................3,60 Желѣза — мѣди.................27,96 Мѣди — платины.................8,55 Желѣза — платины..............36,07 Желѣза — серебра..............26,20 Серебра — мѣди.................2,00 Цинка — мѣди...................1,00 Серебра — золота. ’............0,50 Изъ этой таблицы получается, что при одинаковыхъ температурныхъ разностяхъ 20°, Ре — Рі = Ее — 8п + 8п - Си + Си — Рі или подставляя числа 36,07 31,24 — 3,50 + 8,55 — 36,29. Точно также *) См. во 2-8 части статью «О лучистомъ теплородѣ».
ЛЕКЦІЯ. 337 Ге — Си - Ре — А% 4" А% — Си также точно и для всѣхъ другихъ случаевъ. Числа Беккереля даютъ намъ также отношеніе термоэлектрическихъ силъ различныхъ металловъ при одинаковыхъ различіяхъ температуръ спа- екъ. Обозначивъ термоэлектрическую разность между цинкомъ и мѣдью черезъ 1, термоэлектрическая разность будеіъ между желѣзомъ и серебромъ . По Бекерелю: . 26,20 По Видеману: 29,12 ' ' » » золотомъ . 26,70 — » • » цинкомъ. . 26,96 29,44 » » мѣдью . . 27,96 30,44 » » оловомъ. . 31,24 35,20 » » платиной . . 36 — » » латунью. . — 86,32 » » нейзи.іьберо.мъ . — 61,36 Числа Видемана *) были опредѣлены подобнымъ же образомъ, какъ и числа Беккереля; въ чихъ электрическая разность цинка мѣди. отію<и- тельно прочихъ металловъ, вѣско ъко меньше; но порядокъ ряда мета.і ловъ согласуется съ порядкомъ Беккереля. Термоэлектровозбудительная сила между металлами измѣняется съ раз- ностію температуръ спаекъ, она возрастаетъ съ увеличеніемъ этой раз- ности Для небольшохчі различій 'температуръ, адектровозбудите.іьная сила пропорціональна температурной разности спаевъ; слѣдовательно, поддер- живая одинъ спай на температурѣ 0° и нагрѣвая другой до темпера- туръ 10", 20", 30", получаемыя напряженія тока, а слѣдовательно, также и э.іектровозбудительныя силы, будутъ относиться между собою какъ 1:2:3. Совершенно то же самое будетъ въ томъ случаѣ, когда температура одной спайки будетъ не 0”, а какая-нибудь і'\ а другая спайка нагрѣта до і 4- 10, I + 20, I 4- 30° *) **). Этотъ законъ вообще примѣняется только для небольшихъ- темпера- турныхъ разностей; если температурная разность достигаетъ даже 50", пропорціональность уже не существуетъ. Это, между прочимъ, доказываютъ слѣдующія данныя Видемана ***). *) УѴіейетапп. Сіе І.еЬге ѵот Оііітстіетиз ітй Е1< кііотя^пеіі.-пшв Вй 1, § 113. Весдпегеі. Аппаіее йе сЪітіе еі сіе рЬукідпе. Т. ХЫ. Рор^епй. Апп. Вй. Х\Т. *•*) ІѴіейешапп. Г:іе Ьеііге ѵопі Саіѵипівішіе. Вй. I. § 416. См. также К дтичіН- Мё- гаоп-ев йе ГАсайешіе. Т. XXI. Р. 240. 1847, слѣдующую главу: «Ве Іа шевиге сіез іетрегаіш-ев». Физика. ІП. %%
338 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ПЕРВАЯ Раздѣляя наблюдаемыя электровозбудительныя силы при извѣстныхъ температурныхъ разностяхъ, на разность температуръ, вычислили электро- возбудительную силу для разности 1°. Въ слѣдующей таблицѣ показаны величины электровозбудительныхъ силъ при извѣстныхъ температурныхъ разностяхъ. Температура одной спайки была постоянно 0°; мометру Цельсія. въ таблицѣ помѣщены температуры по тер- Металлы, составляю- Температурная Электровозбуди- тельная сила для щіе цѣпь. разность. разности 1°. Серебро-сталь . ... 15° 2,80 45 2,79 57 2,69 70 2,64 88 2,62 Мѣдь - желѣзо ... 35 3,90 48 3,80 61 3,73 76 3,61 82 3,56 Латунь-желѣзо . ... 30 4,67 78 4,37 Итакъ, при серебро-стальной цѣпи, до температурной разности 45°, электровозбудительная сила пропорціональна этой разности; при большой же температурной разности, электровозбудительная сила относительно меньше; она увеличивается медленнѣе нежели температура. То же самое оказывается и для электровозбудительныхъ силъ другихъ цѣпей. Для многихъ цѣпей даже оказалось, что при значительныхъ темпера- турныхъ разностяхъ, электровозбудительная сила опять уменьшается. Въ такихъ цѣпяхъ напряженіе тока возрастаетъ съ увеличеніемъ температур- ной разности до опредѣленнаго тахітиш’а, затѣмъ напряженіе тока на- чинаетъ уменьшаться до нуля и, при еще ббльшей разности температуръ, онъ получаетъ даже обратное направленіе. Уже Зеебекъ сдѣлалъ нѣко- торыя подобныя указанія; Беккерель *) же нашелъ слѣдующее: Наибольшее иапряже- Напряженіе піе тока пра пуль прп Цинкъ-серебро. . . . 120° Ц. 225° Ц. Цинкъ-золото .... 70 > . 150 » *) Веищегеі. Аппаіез бе сЫшіе еі бе рЬувідііе. Т. XXXI, р. 371. 1828. Ро&репсі. Апп. Вб. IX, 8. 345.
ЛЕКЦІЯ. 339 При еще ббльшемъ нагрѣваніи, токъ идетъ уже въ обратномъ направле- ніи, т. е. не отъ серебра и золота къ цинку, а наоборотъ. Генкель *) и Томсонъ **) нашли то же самое для многихъ металловъ, такъ что при большой температурной разности термоэлектрическій воз- будительный рядъ совершенно отличается отъ того же ряда при маломъ различіи температуръ. Помѣщаемъ здѣсь параллельно два термоэлектри- ческіе ряда однихъ и тѣхъ же металловъ, составленныхъ Генкелемъ; изъ нихъ одинъ рядъ для малыхъ температурныхъ разностей, а другой для большихъ. При малыхъ температурныхъ При большихъ температурныхъ разностяхъ спаекъ. разностяхъ спаекъ. Висмутъ Висмутъ Нейзильберъ Кобальтъ Никкель Нейзильберъ Кобальтъ Платиновая пластинка Платиновая пластинка Никкель Золото Латунь Латунь Золото Мѣдь Олово Олово Свинецъ Свинецъ Желѣзо Мѣдь Л» 1, проволока Мѣдная проволока Цинкъ Серебро Серебро Гальваническая мѣдь Гальваническая мѣдь Цинкъ Кадмій Кадмій Желѣзо Сурьма. Сурьма. Термоэлектрическій токъ развивается не только при нагрѣваніи одного спая двухъ различныхъ металловъ, но также и при употребленіи одного металла. Уже Зеебекъ ***) указалъ, что при нагрѣваніи одного мѣста вис- мутнаго бруска является электрическій токъ; Беккерель ****) доказалъ, что если взять совершенно однородную проволоку, которая въ одномъ мѣстѣ ♦) Напкеі. Ро^епб. Апп. Вй. ЬХП, 8. 491. **) ТЬошвоп. РЬіІоворЬісаІ Тгапвасііопв Гог 1856. Рагі. III, р. 698. Вегііпег ВегісЬіе ІІЬег <1іе РогівсЬгіііе <1ег РЬувік іт ЛаЬге 1856. ЗееЬеск. Россіи! Апп. Вй. VI. Весдпегеі. ТгаіЙ йе Гёіеігісііё еі бе шаепейвте. 1858. Т. П, р. 38. 22’
340 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ПЕРВАЯ' изогнута въ спираль, то при нагрѣваніи такой проволоки около спирали,, полу- чается токъ, идущій вообще отъ нагрѣтой части въ спираль, но иногда и въ обратномъ направленіи, какъ это бываетъ съ цинкомъ, оловомъ и мѣдью. Вслѣдствіе этого Беккерель полагалъ, что произойдетъ токъ при всякомъ соединеніи толстой проволоки съ тонкой, если нагрѣвать мѣсто прикосновенія ихъ. Но Магнусъ ’*) доказалъ, что это заключеніе непра- вильно, и что токъ не происходитъ если нагрѣвать мѣсто соединенія двухъ проволокъ одинаковаго состава, но различныхъ діаметровъ, или не оди- наково полированныхъ и что, слѣдовательно, токъ происходитъ не отъ не- одинаковаго распространенія теплоты въ обѣ стороны. Онъ доказалъ также, что всякое различіе въ твердости проволоки по правую и по лѣвую сто- роны отъ мѣста нагрѣванія уже производитъ токъ. Токъ зтотъ идетъ отъ точки нагрѣванія, иногда отъ мягкой проволоки къ твердой, иногда обратно. Въ опытахъ Магнуса токъ шелъ отъ мягкой части къ твердой въ проволокахъ изъ Латуни, отклоняя стрѣлку гальванометра на 55° Серебра, » » » » 46 Стали, » » » » 45 Кадмія, » » » » 25 Мѣди, » » » » 18 Золота, » » » 10 Платины, » » » 5 Токъ шелъ въ обратномъ направленіи отъ болѣе твердой къ болѣе мяг- кой части въ металлахъ: Нейзильберѣ, производя отклоненіе 34° Цинкѣ » » 30 Оловѣ » » 5 Желѣзѣ » » 4 При употребленіи свинцовой проволоки токъ не обнаружился вовсе. Беккерель доказалъ также, что получаются токи, если присоединить къ гальванометру двѣ совершенно одинаковыя проволоки, изъ которыхъ одна холодная, а другая нагрѣта, и затѣмъ соединить ловцы этихъ проволокъ. Токи эти имѣютъ различное направленіе, смотря по роду металловъ и иногда даже направленіе ихъ измѣняется съ измѣненіемъ разности тем- пературъ. Итакъ, малѣйшее различіе по обѣ стороны отъ мѣста прикосновенія *) М.-і^пиз. Веикзсііі-ійеп сіег Вегііпег Акасіепііе. ЦЗЫ. Рсі^епсі. Апп. Всі. ЬХХХІП.
ЛЕКЦІЯ. 341 двухъ проволокъ, даже изъ одинаковыхъ металловъ, достаточно уже, чтобы при нагрѣваніи мѣста ихъ прикосновенія развилась электровозбудитель- ная сила. Вслѣдствіе этого надо полагать, что между металлами и жидкостями также должны существовать термоэлектрическія силы, точно также и при различныхъ жидкостяхъ, что и оказывается на самомъ да.іѣ. Но здѣсь мы только обратимся къ термоэлектрическимъ токамъ происходящимъ при. прикосновеніи двухъ разнородныхъ жидкостей *). Надъ термоэлектрическими токами, возбуждаемыми между жидкостями, дѣлалъ опыты Вильдъ **), употребивъ тотъ же приборъ, который мы опи-. сали при изученіи электрическаго возбужденія отъ прикосновенія жидко-, стей (стр. 306). Въ обѣ трубки Е (рис. 143) былъ ленной высоты растворъ одной и той же соли, на- примѣръ, мѣднаго купороса; затѣмъ трубки были осторожно долиты другой солью, такъ чтобы жидко- сти не перемѣшались, напр., цинковымъ купоросомъ, которйй занялъ также часть ящика. Такимъ обра- зомъ въ приборѣ былъ слѣдующій рядъ жидкостей: мѣдный купоросъ, цинковый купоросъ, мѣдный купо- росъ. Къ металлическимъ оправамъ, внизу трубокъ Г, присоединяли проволоки гальванометра; стрѣлка оста- валась въ покоѣ, но когда одно мѣсто прикосновенія двухъ жидкостей было нагрѣто, то стрѣлка отклонялась. Сравнивая между собою термоэлектрическія силы въ жидкостяхъ съ термо- электрическими силами въ металлахъ, оказывается, что между ними разница гораздо меньше той, которая существуетъ между электровозбудительными си- лами отъ прикосновенія двухъ жидкостей и двухъ металловъ. Такъ Вильдъ на- шелъ слѣдующія термоэлектрическія силы между различными жидкостями. Между сѣрнокисл. окисью мѣди и сѣрнокисл. кали . . . 5,72 » » » » » магнезіей . . 4,22 » » » » >. окисью цинка 3,61 Относительный вѣсъ растворовъ былъ отъ 1,05 до 1,09; за единицу термоэлектрической силы была взята термоэлектрическая сила между мѣдью и нейзильберомъ, при одинаковой температурной разности. *) Упомянувъ здѣсь только о томъ, что термоэлектрическіе токи развиваются так- же между металлами п жидкостями, отсылаемъ желающихъ подробнѣе познакомиться съ изслѣдованіями этого рода къ соч. Видемана: «Віе Іеѣте ѵош СЬіІѵяпІвшив», Вй. 1, § 440, 441,442,443 11444. **) ѴШ. Ро^епй. Апп. Вй. СШ, § 353. 1858. налитъ до опредѣ- Рис. 143.
342 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ПЕРВАЯ Точно также растворы одной и той же соли, но различной крѣпости, развиваютъ термоэлектрическій токъ. Что касается отношенія величинъ термоэлектрическихъ силъ къ ве- личинамъ электровозбудительныхъ силъ, развиваемыхъ вслѣдствіе прикос- новенія, то этимъ опредѣленіемъ занимался Пулье *). Онъ взялъ эле- ментъ Вульстена и термоэлекрическій элементъ изъ висмута и мѣди и устроилъ для нихъ цѣпи съ такими сопротивленіями, что оба они откло- няли стрѣлку буссоли на одинъ и тотъ же уголъ, слѣдовательно сила тока въ обоихъ случаяхъ была одна и та же. Ниже мы увидимъ, что электро- возбудительныя силы обѣихъ цѣпей въ этомъ случаѣ прямо пропорціональны сопротивленіямъ. Такимъ образомъ Пулье нашелъ, что при температурной разности 50°, электровозбудительная сила висмуто-мѣдной пары равна 0,0053 электровозбудительной силы элемента Вульстена. Уитстонъ **) также опредѣлилъ (другимъ способомъ) отношеніе электро- возбудительной силы мѣдно-висмутовой цѣпи при температурной разности спаевъ 100°, къ электровозбудительной силѣ цѣпи состоявшей изъ амальга- мированнаго цинка, мѣднаго купороса и мѣди, и нашелъ это отношеніе равнымъ 1,0105, т. е., если величину электровозбудительной силы, взя- той Уитстономъ для опыта гидроэлектрической цѣпи, примемъ за 1, то для термоэлектрической цѣпи она = 1,0103. Чтобы перевести эти величины на цѣпь Даніеля, можно воспользо- ваться данными Беккереля иРеньо; первый изъ нихъ нашелъ, что электро- возбудительная сила элемента Вульстена равна 0,558 электровозбудите.іь- ной силы элемента Даніеля, а второй опредѣлилъ электровозбудительную силу элемента Вульстена равной 0,838 силы Даніеля. Изъ этого мы получимъ для электровозбудителыюй силы мѣдновисму- товой цѣпи, при температурной разности 100°, слѣдующія числа: по Пулье. . . . 2.0,0053. 0,558 == 0,00596В. ***) » Уитстону. . . 0,0103. 0,838 = 0,00842В. При непосредственномъ же сравненіи получимъ: Реньо ****)................ 0,00558В Нейманъ *****)............. 0,00390В. *) Ропіііеі. Ро^епсі. Апп. Вй. ХЫІ. **) УУЬеаівіопе. Родапй. Аппаі. В<і. ЬХП. ***) Умножаемъ число Пулье па 2 потому, что Пулье получплъ свое число при раз- постп нагрѣванія 50°, а Уитстонъ, при разности 100’. ««*<) ВеепапШ. Аппаіез «іи СЬетіе еі Де рііуяідпе. III вёгіе, і. ХЫѴ. ***•*) Хеіппаип. УѴіейеіпапп. Оіе ЬеЬге ѵот (Мѵапіэтив. В<І. I, § 414.
ЛЕКЦІЯ. 343 Электровозбудительную силу мѣднонейзильберной цѣпи Вильдъ *) нашелъ равною 0,001080. Разность въ этихъ числахъ не должна насъ удивлять, такъ какъ мы уже знаемъ, что малѣйшее различіе въ строеніи металла уже измѣняетъ его мѣсто въ термоэлектрическомъ ряду. Изъ этихъ чиселъ слѣдуетъ, что электровозбудительная сила термо- электрическаго элемента, сравнительно съ электровоэбудительною силою, при прикосновеніи разнородныхъ тѣлъ, очень мала; а потому и напряженіе термоэлектрическаго тока одного элемента только очень слабо. Чтобы усилить термоэлектрическій токъ, устроиваютъ термоэлектри- ческіе столбы, состоящіе изъ большаго числа элементовъ; для этого спа- иваютъ цѣлый рядъ брусковъ изъ двухъ какихъ-нибудь металловъ, нанр. изъ висмута и сурьмы. На рис. 144 всѣ висмутовые бруски оттушованы, Ряс. 144. Рис. 145. а бруски изъ сурьмы оставлены бѣлыми; всѣ йечетныя спайки 1, 3, 5...: расположены на одной сторонѣ, и если ихъ разомъ нагрѣть, то сила тока значительно увеличится, такъ какъ она пропорціональна числу элементовъ. Нобили **) для уменьшенія пространства, занимаемаго термоэлектриче- скимъ столбомъ, сложилъ элементы вмѣстѣ (рис. 145), раздѣливъ ихъ одинъ отъ другаго слоемъ гипса и сообщивъ концы ихъ съ нажимными винтами 8, К, въ которыхъ утверждаются проволоки, соединенныя съ гальва- нометромъ. Даже самое слабое нагрѣваніе одной стороны этого столба, напр. О, уже даетъ токъ, отклоняющій стрѣлку гальванометра. Такой приборъ и послужилъ Меллони для изученія свойствъ теплородныхъ лучей ***). *) 5ѴІМ. Ро§$епсІ. Апп. Ай. СШ. *’) ЫоЪіІі. ВіЬПоіЬёдпе ипіѵетзеііе Де Оепёѵе. Т. ХЫѴ. Ап^оіо^іа Ді Гігепае. Ѵоі. И, р. 47. 1834. Ро^епД. Апп. ВД. XXXVI, § 525. ***) См. во П т. Жамена и Вюаьпера статью «О лучистой теплотѣ».
ШЕСТЬДЕСЯТЪ ВТОРАЯ ЛЕКЦІЯ. Физическая теорія батарей. Законъ Ома. — Опытное, доказательство закона Ома по способу Коль- рауша. — Опытное доказательство закона Ома, посредствомъ измѣ- ренія силы тока. — О наивыгоднѣйшемъ устройствѣ гальваническихъ цѣпей. — Развѣтвленіе тока. Законъ Ома. — Если полюсы гальванической батареи соединимъ проводникомъ, состоящимъ изъ металлическихъ частей и жидкостей, то, не измѣняя этого проводника, мы получимъ токъ опредѣленной силы. Но если къ этому проводнику прибавимъ какую-нибудь металлическую часть или жидкость, то замѣтимъ, что сила тока тотчасъ же измѣнится. Это показываетъ, что тѣла, по которымъ проходилъ электричество, пред- ставляютъ сопротивленіе электричеству, а потому они уменьшаютъ силу тока, т. е. количество электричества, проходящаго по тѣлу въ опре- дѣленное время. Весьма важно опредѣлить силу тока, когда извѣстно: 1) число, размѣры и родъ элементовъ гальванической батареи и 2) число, размѣры и родъ проводниковъ, по которымъ хотимъ пропустить токъ, соединяя ими полюсы батареи. Эта важная задача уже вполнѣ рѣшена. Дэви *) первый сталъ за- ниматься этимъ вопросомъ въ 1821 году, предположивъ, что сопротивленіе проводника прямо пропорціонально длинѣ его и обратно пропорціонально площади его поперечнаго сѣченія. Въ 1825 году, Беккерель **) подтвер- дилъ этотъ законъ посредствомъ изобрѣтеннаго имъ диФеренціальнаго галь- * § * *) Оаѵу. РЫІозорІііеиІ Ті'апааеііоп. 1821. Т. II, р. 433. ОіІЬегіа Аппаіеп. В<1. ЬХХІ, § 252. ••І ВесапегеІ. Аппаіеа <1е СЫіпіе еі За РЬузіапе. Т. XXXII, р. 420. 1826. Роеееіпі. Апп. В4. VIII, § 356.
ШЕСТЬДЕСЯТЪ ВТОРАЯ ЛЕКЦІЯ. 345 ванометра; наконецъ, въ 1827 году, Омъ *) -вполнѣ изслѣдовалъ этотъ вопросъ, исходя отъ того теоретическаго положенія, что электричество рас- пространяется въ проводникахъ какъ теплородъ въ стѣнѣ. Поэтому важ- ный законъ, выражающій зависимость силы тока отъ электровозбудительной силы и сопротивленія, называется закономъ Ома. Омъ впослѣдствіи под- твердилъ опытомъ нѣкоторые результаты, полученные имъ теоретически **); Фехнеръ, въ 1831 году ***), также занимался этими подтвержденіями, но онъ бралъ для опытовъ своихъ элементы съ одною жидкостію, токъ кото- рыхъ очень непостояненъ, а потому опыты Фехнера не имѣютъ большой точности. Такимъ образомъ вопросъ этотъ оставался рѣшеннымъ только теоретически, а потому во Франціи на него не было обращено должнаго вниманія; онъ былъ такъ мало извѣстенъ, что въ 1838 году Пулье ****) предпринялъ рядъ- опытовъ относительно вопроса зависимости силы тока отъ различныхъ обстоятельствъ, взявъ для этого элементы съ постоян- нымъ токомъ, и пришелъ къ ббльшей части тѣхъ результатовъ, которые были открыты уже нѣмецкимъ физикомъ *****). Теперь мы приступимъ къ изученію закона, открытаго Омомъ. Возьмемъ элементъ Даніеля, который, какъ сказано выше, по крайней мѣрѣ въ малый промежутокъ времени, даетъ постоянный токъ. Къ цинку зтого элемента, при а (рис. 146), приложимъ короткую, но •толстую мѣдную проволоку аЪ. Вслѣдствіе электровозбу- ! <’ дятельной силы, положительный полюсъ с этого элемента, , —----------л получаетъ опредѣленное количество положительнаго электри- I і чества, а отрицательный полюсъ Ъ, такое же количе- і I ство положительнаго электричества. Пусть напряженія * “ электричества на полюсахъ с и Ъ равны ± Е. Соединимъ между собою полюсы Ъ и с проволокою, длина которой = I, а площадь поперечнаго сѣченія — д; электричества будутъ переходить съ •) 6. 8. ОЬт. Віе ^аІѵапівоЬе КеИе таіѣетаіівеЬ. ЬеагЬеІіеІ. ВегІіп, 1827. *•) ОЬт. Ре!ИІ. Апп. Вй. VII. ***) ГесЬпег. МаайЪевНтшпп^еп. 1831. ****) Ропіііеі. Сотріез КепЗиа. Т. IV, р. 267. 1837. Ро^епЗ. Апп. Вй. ХШ, § 281. ****’) Закопъ Ома, по напечатавъ его, былъ принятъ въ ученомъ мірѣ очепъ разно- образно. Американскій физикъ Геярп говоритъ: «Когда я въ первый разъ прочелъ тео- рію Ома, то опа мпѣ показалась молніею, вдругъ освѣтпвшею комнату, погруженную во мракъ.» Нѣмецкіе ученые журналы, въ Берлинѣ, считали ее недостойною вниманія физиковъ. Англичане прислали ему за этотъ трудъ медаль. Въ Россіи Лепцъ п Якоби тотчасъ припали этогъ закопъ и способствовали его распространенію. Французы, какъ мы вид-вли, припали законъ Ома только дочти черезъ десять лѣтъ.
346 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ВТОРАЯ обоихъ полюсовъ на проволоку, какъ мы видѣли выше, при изложеніи теоріи Деларива (стр. 260); на полюсы же постоянно приходятъ черезъ жидко- сти новыя количества электричества, возбуждаемыя въ мѣстахъ прикос- новеніемъ Хп і Си, Е | Хп, Си | Е. Такимъ образомъ черезъ нѣкоторое время послѣ соединенія полюсовъ, электрическое напряженіе каждой точки цѣпи будетъ имѣть совершенно опредѣленную и постоянную величину; при наступленіи этого состоянія, конецъ с проволоки Ъс имѣетъ электри- ческое напряженіе -(- Е, концѣ Ь, напряженіе — Е, а на проволокѣ элек- трическое напряженіе будетъ одинаковое во всѣхъ точкахъ’ одной и той окружности. Изъ того, что какъ въ Ь и с, такъ и во всѣхъ точкахъ цѣпи элек- трическое напряженіе имѣетъ опредѣленную и постоянную величину, слѣ- дуетъ, что черезъ каждое поперечное сѣченіе проводника, въ равныя вре- мена проходятъ равныя количества электричества, т. е. что во всей цѣпи сила тока должна быть одна и та же. Въ самомъ дѣлѣ, если черезъ какое-нибудь сѣченіе проходитъ ббльшее количество электричества, нежели черезъ дру- гое, то въ той части проводника, которая находится между этими двумя сѣченіями, произойдетъ накопленіе электричества, а вмѣстѣ съ тѣмъ уве- личится напряженіе, и, слѣдовательно, нарушится постоянство электриче- скаго напряженія. Опыты и дѣйствительно показали, что сила тока во всей цѣпи одна и та же. Величина же количества электричества, прохо- дящаго черезъ каждое сѣченіе, зависитъ отъ электрическаго напряженія различныхъ точекъ проводника; Представимъ себѣ стекляную трубку изогнутую въ видѣ кольца, такъ что концы трубки соединены вмѣстѣ; трубка наполнена жидкостію и въ одномъ мѣстѣ имѣетъ перегородку, одна поверхность которой мѣдная, дру- гая—цинковая. Такимъ образомъ жид- кость,находящаяся въ трубкѣ, съ одной стороны прикасается къ цинку, а съ другой къ мѣди, и токъ, развивае- мый отъ цинковомѣдной пары, про- ходитъ постоянно по жидкости, слѣ- довательно получается совершенно Рис. 147. однородная замкнутая цѣпь. Возьмемъ прямую линію аЬ (рис 147), которая представляетъ взятую нами цѣпь, развернутою (для замыканія, а и Ь должны быть соединены); въ цѣпи этой двигается токъ, возбуждаемый въ точкахъ а и Ъ, причемъ въ а по-
ЛЕКЦІЯ. 347 лежимъ мѣдь, а въ Ь цинкъ; слѣдовательно, на а напряженіе электриче- ства равно -|- Е, а на 6 равно — Е. Если возьмемъ во всѣхъ частяхъ этого проводника поперечныя сѣ- ченія, и напряженіе электричества въ каждомъ сѣченіи выразимъ дли- ною перпендикуляра, возстановленнаго въ этомъ мѣстѣ, вверхъ, если элек- тричество положительное, и внизъ, если оно отрицательное, то ае будетъ пропорціональна напряженію въ а, то пропорціональна напряженію въ т и т. д. Ь/ должна быть равна и противоположна ае. Соединимъ концы этихъ перпендикуляровъ одною линіей ед/, и ординаты каждой точки этой кривой выразятъ ^напряженіе электричества въ соотвѣтствующихъ попе- речныхъ сѣченіяхъ. Наклонъ этой кривой надъ какой-либо опредѣленной точкой т линіи аЬ, отстоящей отъ начальной точки а на разстояніи х, выразитъ уменьшеніе электрическаго напряженія при переходѣ отъ этого сѣченія къ непосред- ственно за нимъ лежащему, или, по выраженію Ома, дастъ электрическое паденіе. Если и второе сѣченіе, находящееся отъ перваго на безконечно- маломъ разстояніи Да, то часть ор кривой, лежащую между ординатами то = у и пр — Ду, можно принять за прямую, и тогда тангенсъ угла род, составляемаго частію ор кривой съ аЬ, параллельной од, или Д У Д ж ’ будетъ мѣрой наклона кривой, т. е. уменьшенія напряженія электриче • ства между т и и или электрическаго паденія. Предположимъ теперь, что количество электричества этого уменьшенія напряженія или паденія, проходящее въ единицу времени черезъ безко- нечно малую часть проводника, пропорціонально находящемуся' въ про- водникѣ электричеству, т. е. мы дѣлаемъ предположеніе,, подтверждаю- щееся опытомъ, что наэлектризованнное тѣло въ равныя времена отдаетъ тѣмъ больше электричества, чѣмъ больше его напряженіе, тогда количе- ство электричества, проходящее въ единицу времени чрезъ поперечное сѣченіе проводника, въ этомъ мѣстѣ будетъ 1 = 0.А1. Дх Обозначимъ черезъ к количество электричества, проходящаго въ еди- ницу времени черезъ единицу площади поперечнаго сѣченія въ этомъ мѣстѣ, когда паденіе ^-=1,и черезъ д величину поперечнаго сѣченія, то С = к . д
348 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ВТОРАЯ И е — к . 7-4-^-. 7 Да Разсмотримъ два другія поперечныя сѣченія проводника г и 8 (рис. 147), точно также близкія одно къ другому, то наклонъ кривой надъ гя, равенъ тангенсу угла иіѵ, или если предположимъ иѵ = Д«/', то Ду' А х' Количество электричества, проходящаго въ единицу времени черезъ поперечное сѣченіе г.ч, будетъ е’ = кд. . * Да Такъ какъ количества электричества, проходящія въ единицу времени черезъ два какія угодно поперечныя сѣченія, должны быть равны между собою, то должно быть е = е' Д у _ Ду' Да Д а Изъ этого слѣдуетъ, что наклонъ кривой надъ аЪ, во всѣхъ частяхъ долженъ быть одинаковъ, потому что тангенсъ угла, составляемаго кривою съ аЬ, долженъ быть вездѣ одинъ и тотъ же. Но это условіе выполняетъ только прямая линія, потому что только она имѣетъ во всѣхъ частяхъ одинаковый наклонъ къ другой прямой линіи. Итакъ мы получимъ линію, ординаты которой выразятъ намъ напряже- ніе электричества въ каждомъ поперечномъ сѣченіи проводника, если изъ Рвс. 148. концовъ а и п (рис. 14»), прове- демъ ординаты ае и Ъ/, пропорціональ- ныя напряженіямъ электричества въ этихъ точкахъ, и концы этихъ орди- натъ соединимъ прямою линіею е/. Чтобы теперь опредѣлить электриче- ское напряженіе у на какомъ-нибудь сѣченіи, находящемся отъ а на раз- стояніи ж, пусть уголъ, составляемый е/"съ аЬ, равенъ а, и если ае = -|- Е, то имѣемъ = ; откуда у — Е — х . і#
ЛЕКЦІЯ. 349 Обозначимъ длину проводника черезъ I, то для х = I, напряженіе у = — Е и — 2Е = — I . а или 11 > - т, 2Е 2/ = Е- 1 -X. Изъ этого слѣдуетъ, что уменьшеніе напряженія электричества, или паденіе въ однородномъ проводникѣ, соединяющемъ полюсы цѣпи, прямо пропорціонально электрической разности полюсовъ, и обратно пропорціо- нальнр_лиинѣ этого проводника —--------- Если ® = 7, I, ТО У — о. Слѣдовательно, на проводникѣ, на половинѣ, прилегающей къ положи- тельному полюсу, находится свободное положительное электричество, ко- торое по мѣрѣ удаленія отъ полюса уменьшается до О; отсюда къ отри- цательному полюсу находится свободное отрицательное электричество, воз растающее до — Е. Чтобы опредѣлить электрическое паденіе, необходимо только узнать напряженіе у и на двухъ точкахъ проводника, которыхъ разстояніе отъ положительнаго полюса равно ж' и х", потому что тогда имѣемъ . т-, 2Е , у' — Е-------• х' у» х"-, а изъ нихъ , У —У. _ Ж х' — х“ I ' Если какая-нибудь точка проводника, соединяющаго полюсы, напр., точка к (рис. 149) сообщена съ землею, то на ней напряженіе свобод- наго электричества будетъ О; но все-таки электрическая разность полю- совъ, а слѣдовательно и паденіе остается'то же самое; поэтому мы полу- чимъ линію напряженія, когда проведемъ черезъ к линію ікк, параллель- ную е/. Напряженіе на полюсѣ, болѣе удаленномъ отъ этой точки к, уве- личится и будетъ аі, а на болѣе близкомъ полюсѣ оно уменьшится и
350 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ВТОРАЯ будетъ Ък. Если самый полюсъ Ъ сообщается съ землею, то напряженіе свободнаго электричества на немъ будетъ 0, и прямая ЪЛ, проведенная рис. 149. изъ Ъ параллельно в/", будетъ линіею напряженія. Итакъ въ зтомъ случаѣ на полюсѣ а на- пряженіе электричества удвои- вается, что мы дѣйствительно и получили въ неуединенномъВоль- товомъ столбѣ. Подставимъ найденную вели- чину паденія въ полученномъ нами выраженіи для количества электричества, проходящаго черезъ попе- речное сѣченіе проводника, тогда , 2Е 2Е 6 = к 1 Т=-Г • к. д слѣдовательно получимъ, что сила тока, или количество электричества, проходящаго черезъ поперечное сѣченіе проводника въ единицу времени, прямо пропорціонально Г нально величинѣ к. д электровозбудительной силѣ, и обратно пропорціо- зависящей отъ длины и поперечнаго сѣченія про- водника и коэфиціента к. Величину і— — № к . у называютъ сопротивленіемъ проводника; поэтому законъ Ома выражаютъ обыкновенно такъ: 2Е т. е. сила тока прямо пропорціональна электровозбудительной силѣ и обратно пропорціональна сопротивленію. Сопротивленіе проводника, съ своей стороны, прямо пропорціонально длинѣ его и обратно пропорціонально площади поперечнаго сѣченія и коэфиціенту к, зависящему отъ природы проводника. Мы выше выразили коэфиціентомъ к количество электричества, прохо- дящее черезъ единицу площади пойеречнаго сѣченія проводника въ еди- ницу времени, когда паденіе равно- единицѣ; можно опредѣлить такъ, что коэфиціентъ к выражаетъ то количество электричества, которое про- ходитъ черезъ единицу площади поперечнаго сѣченія проводника, когда
ЛЕКЦІЯ. 351 электрическая разность двухъ, удаленныхъ одинъ отъ другаго на единич- ной длинѣ, поперечныхъ сѣченій этого проводника, равно единицѣ. Величину 1 к ~' г называютъ относительнымъ сопротивленіемъ вещества. Подставивъ ее въ Формулу, получимъ гі го — —’ <1 т. е. сопротивленіе проводника прямо пропорціонально длинѣ его, къ его от- носительному сопротивленію и обратно пропорціонально площади попереч- наго сѣченія. До сихъ поръ мы разсмотрѣли только тотъ случай, когда проводникъ, соединяющій полюсы, совершенно однородный, и электровозбудительная сила находится только въ одномъ мѣстѣ; точно такимъ же образомъ мы выве- демъ законъ силы тока, если проводникъ состоитъ изъ различныхъ частей. Пусть проводникъ аЬ (рис. 150) состоитъ изъ двухъ соединенныхъ частей ас и сб; длина ихъ ас = I, сЪ — Г, площади поперечнаго сѣче- нія д и д', а проводящая способ- ность к и к'; при этомъ въ точкѣ Гис- 150- с, соединенія разнородныхъ проводни- ковъ нѣтъ никакой электровозбудитель- ной силы, а дѣйствующая электровоз- будительная сила находится только въ точкахъ а и Ъ, и напряженіе на по- люсѣ а, -(- Е,* а на полюсѣ Ь, — Е. Такъ какъ при одинаковомъ паде- ніи количество электричества, прохо- дящаго черезъ поперечное сѣченіе проводника, пропорціонально этому сѣченію и проводимости к, то паде- ніе въ различныхъ частяхъ проводника должно быть различное. Обозна- чимъ черезъ е на первомъ проводникѣ электрическую разность двухъ то- чекъ, находящихся одна отъ другой на разстояніи единицы длины, а че- резъ е' ту же величину на второмъ проводникѣ, тогда количество электриче- ства, проходящаго черезъ поперечное сѣченіе перваго проводника, будетъ . е = е . і . д , а черезъ поперечное сѣченіе втораго проводника е’ = е' . к1 . <у'. Обѣ эти величины должны быть равны и, слѣдовательно, гкд = і'к'д1
352 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ВТОРАЯ ИЛИ - - - ._ к’д' е кд ' . Такъ какъ е и паденія въ каждой части проводника, то, слѣдовательно, паденія въ различныхъ частяхъ проводника, обратно пропорціональны про- водимости и площадямъ поперечнаго сѣченія этихъ частей. Слѣдовательно, паденіе въ этомъ случаѣ выразится ломанной линіей (рис. 150); и наклоны ея отдѣльныхъ частей обратно пропорціональны произведеніямъ изъ проводимости на' площади поперечнаго сѣченія про- водника. Обозначимъ напряженіе электричества на точкѣ с черезъ В, то паде- ніе на проводники сЬ будетъ П - (—Е) _ п + Е Г ~ I' ’ а сила тока его равна ,, , Е + е & • Ч' Мы можемъ себѣ представить, что проволока сЬ замѣнена другою с/г, которой поперечное сѣченіе равно д и проводимость к, длина же ея ск = I", опредѣлится уравненіемъ V ___ I' к . д к' . ' Тогда сила тока у насъ не измѣнится, но паденіе будетъ вездѣ одно и то же, такъ какъ полученный проводникъ совершенно однородный во всѣхъ частяхъ. Сила тока тогда будетъ равна 2Е I + Г' ‘ \ Паденіе же будетъ прямо пропорціонально электрической разности, которая будетъ на проводникѣ, имѣющемъ вездѣ одинаковое сѣченіе и оди- наковую проводимость и обратно пропорціонально уменьшенной общей длинѣ проводника; на рж. 150 зто паденіе выражаетъ прямая еі. Напряженіе на какомъ-нибудь мѣстѣ проводника теперь не трудно опредѣлить; на поперечномъ сѣченіи, находящемся на разстояніи х отъ а, оно будетъ Если х — I, то у ~ В, и тогда Когда В опредѣлено, то мы получимъ напряженіе у' на точкѣ про- водника, удаленной отъ с, на разстояніи х'
ЛЕКЦІЯ. 353 Изъ паденія, вычисленнаго для проводника, имѣющаго одинаковое сѣче- ніе и одинаковую проводимость, получимъ силу тока кд к'д' или, обозначивъ сопротивленія черезъ гѵ и «>', т. е. кд к'д' получимъ 2Е в = -----;--г . «О + )!>' т. е., сила тока прямо пропорціональна элетровозбудительной силѣ и обратно пропорціональна суммѣ сопротивленій проводника. Если мы имѣемъ цѣлый рядъ проводниковъ, то такимъ же образомъ найдемъ, что знаме- натель будетъ состоять изъ суммы сопротивленій всѣхъ проводниковъ. Предположимъ теперь, что въ точкѣ прикосновенія с находится новая электровозбудительная сила, возбуждающая токъ въ томъ же направленіи какъ первая электровозбудительна сила, напряженіе же этого тока поло- жимъ ± Ег Положимъ, что аЬ {рис. 151).снова изображаетъ проводникъ, умень- шенной длины; ас напряженіе электричества въ а, Ь/ напряженіе въ Ь и линія напряженія, если бы электрическая разность была только 2Е; пусть се' напряженіе -|- Е, въ точкѣ с. Положимъ теперь, что начало Физика. Ш. 23
354 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ВТОРАЯ проводника находится въ с, то весь проводникъ будетъ сс', причемъ Ъс1 — ас. Если с'/" пропорціонально напряженію — Е,, то прямая е'/" выразитъ паденіе, въ томъ случаѣ если бы существовала только одна эта электро- возбудительная сила. Чтобы опредѣлить линію общаго напряженія на аЬ, отложимъ с/7 = с'/” и проведемъ И"/' параллельно е.’/",, тогда линіи е' А' и А'У' будутъ линіями напряженія на проводникѣ, вслѣдствіе электро- возбудительной силы 2Е,. Если уменьшенная длина проводника Ь, то напряженіе электричества на сѣченіи, находящемся на разстояніи х отъ а, вслѣдствіе первой элек- тровозбудительной силы будетъ 2Е обозначимъ разстояніе точки с отъ а черезъ (1, то напряженіе электриче- ства въ той же точкѣ (находящейся въ разстояніи х отъ а), вслѣдствіе второй электровозбудительной силы , -г. 2Е, , У = Е, — -ь- (ж — й)- Въ каждой точкѣ надо взять сумму обоихъ напряженій, тогда полу- чится равнодѣйствующее напряженіе; слѣдовательно, въ этой точкѣ будетъ і , і 2Е -|- 2Е. . 2Е, , у + у' = Е + Е,----------. <1- Точно такимъ же образомъ опредѣлимъ, напряженіе на каждомъ сѣче- ніи проводника и, соединивъ концы перпендикуляровъ, пропорціональныхъ напряженіямъ, общей линіей, мы получимъ линію, которая также дол- жна имѣть вездѣ одинаковый наклонъ относительно аЪ, такъ какъ орди- наты каждой точки ея получатся отъ сложенія ординатъ двухъ прямыхъ линій. Линіи Е,Г и ЕЕ, будутъ линіями напряженія, первая для части сЪ, вторая для части ас. Чтобы опредѣлить наклоненіе линіи относительно аЬ, мы должны опредѣлить напряженіе двухъ точекъ, лежащихъ по одну сторону с, и разность этихъ напряженій раздѣлить на разстояніе между этими двумя точками. Такимъ образомъ, для напряженія точки, удаленной отъ а на разстояніе х, мы уже имѣемъ ____ , , __т, ,------------2Е -{- 2Е, . 2Е. , Д = у + у =Е + Е, у-- ® + Т7 • І- Для напряженія точки, удаленной отъ а на разстояніе получимъ: = У, + у 1 =Е + Е,------------Е—х, 4- у-. <1, и такъ Д — Д । ___2Е 4* 2Е( Ху — х Ь
ЛЕКЦІЯ. 355 Слѣдовательно, паденіе, или уменьшеніе напряженія, прямо пропорціо- нально суммѣ электровозбудительныхъ силъ и обратно пропорціонально уменьшенной длинѣ проводника. Для силы тока, или для количества электричества, проходящаго черезъ сѣченіе въ единицу времени, мы получимъ ____ 2Е (- 2Е, е— ““Г кд т. е., здѣсь также сила тока прямр пропорціональна суммѣ электро- возбудительныхъ силъ и обратно пропорціональна сопротивленію проводника. Для какого угодно числа электровозбудительныхъ, силъ и проводниковъ, получимъ силу тока _______________________2Е + 2Е, 4- 2Е,, -4-.. АЕ го + гоі +«гн + ............................ 2го' Изъ всего этого видимъ законъ, что въ гальванической цѣпи сила тока прямо пропорціональна алгебрической суммѣ электровозбудитель- ныая силъ и обратно пропорціональна суммѣ всѣхъ сопротивленій цѣпи. Опытное доказательство закона Ома, по способу Кольрау- ша. — Теорія Ома можетъ быть доказана двумя способами; по одному спо- собу опредѣляютъ электрическое напряженіе на различныхъ точкахъ про- водника, черезъ который проходитъ токъ и такимъ образомъ находятъ электрическое паденіе; по другому же способу, посредствомъ приложенія тока, повѣряютъ окончательный результатъ теоріи, т. е. зависимость силы тока отъ электровозбудительной силы и сопротивленія. Первый способъ, для подтвержденія теоріи Ома, примѣнилъ Коль- раушъ *). Гораздо прежде, даже раньше Ома, были произведены нѣкото- рые опыты для опредѣленія свободнаго электричества въ проводникѣ, замы- кающемъ цѣпь. Такъ Эрманъ **) замкнулъ столбу, состоявшій изъ большаго числа паръ, трубкой съ водой, длиною отъ 2 до 5 футовъ или напитан- нымъ водою шнуромъ, длиною отъ 0,6 до 1,0 метра. Трубка была распо- ложена горизонтально, имѣла на верхней поверхности нѣсколько отверстій, въ которыя вставляли проволоку, сообщавшуюся съ шарикомъ очень чув- ствительнаго электроскопа (при смоченномъ шнурѣ, различныя мѣста его прямо клали на шарикъ электроскопа); при этомъ вблизи положительнаго полюса обнаруживалось свободное положительное электричество, а вблизи *) КоЫгацвсЬ. Ро^епй. Апп. ВсІ. ЬХХѴПІ. **) Егшапп. біІЬеН’в Аппаіеп. Всі. ѴШ, § 205, цпй Вй. X. 8. 1. 23*
356 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ВТОРАЯ отрицательнаго полюса свободное отрицательное электричество; напряженіе электричества уменьшалось съ удаленіемъ отъ полюса, такъ что въ се- рединѣ оказалась безразличная точка, въ которой электрическое напряже- ніе было О. Какъ выше было сказано, Омъ также произвелъ нѣкоторые опыты. Точныя измѣренія для опредѣленія электрическаго напряженія на раз- личныхъ точкахъ, или электрическаго паденія, произвелъ Кольраушъ по- средствомъ своего крутительнаго электрометра (стр. 28 рис. 6) и конден- сатора (стр. 287, рис. 11П- Кольраушъ прежде всего опредѣлилъ измѣреніе электрическаго напря- женія въ однородномъ проводникѣ, для чего онъ взялъ элементъ Даніеля и соединилъ оба полюса его очень длинной и тонкой проволокой, распо- ложенной въ видѣ зигзаковъ на деревянной рамѣ, такъ что всѣ колѣна зигзаковъ имѣли одинаковую длину. Въ сторонѣ находился конденсаторъ, оба круга котораго сдѣланы были изъ одного и того же металла, и сгу- щающій кругъ конденсатора сообщался посредствомъ проволоки съ зем- лею; съ этой проволокой была сообщена одна точка зигзака (слѣдовательно, эта точка зизгака также сообщалась съ землею). Если при этомъ сооб- щимъ какую-нибудь другую точку зигзака съ другимъ кругомъ конден- сатора, то послѣдній заряжается количествомъ электричества, пропорціо- нальнымъ электрическому напряженію этой точкѣ зигзака. При однородной цѣпи, Кольраушъ нашелъ слѣдующее: 1) Когда одна точка проводника, соединявшаго полюсы элемента, была сообщена съ землею, а другая точка, находящаяся ближе къ положитель- ному полюсу, изслѣдована на конденсаторѣ, то конденсаторъ заряжался положительнымъ электричествомъ; когда же испытуемая точка цѣпи нахо- дилась ближе къ отрицательному полюсу, то заряженіе было отрицательное. 2) Когда одна точка цѣпи (была сообщена съ землею, а нѣсколько другихъ точекъ, находящихся на различныхъ отъ нея разстояніяхъ, были одна за другою изслѣдованы на конденсаторѣ, то электрическое напряже- ніе этихъ точекъ оказалось прямо пропорціональнымъ ихъ разстояніямъ отъ точки, сообщенной съ землею, слѣдовательно электрическое паденіе во всей цѣпи одно и то же. Затѣмъ Кольраушъ взялъ двѣ серебряныя проволоки одинаковой длины, но различныхъ площадей поперечныхъ сѣченій; проволоки эти были спаяны концами, и полученную общую проволоку изогнули зигзакомъ, такъ что одну половину зигзака составляла толстая, а другую половину тонкая проволока, и этимъ проводникомъ была замкнута цѣпь.
ЛЕКЦІЯ. 357 При томъ же изслѣдованіи, какъ мы описали выше, получилось: 1) Въ каждой части этой проволоки было постоянное паденіе. 2) На этой проволокѣ точка а или а,, находящіяся на одномъ изъ кон- цовъ, была сообщена съ землею, а точка Ъ или 6, изслѣдована на конден- саторѣ. Точка а и Ъ, аі и Ъі были взяты такъ, что разстояніе ихъ аЪ и а,6, были равны. Напряженія Ъ и 6, оказались обратно пропорціональ- ными толщинамъ проволокъ. Слѣдовательно, и паденіе электричествъ обратно пропорціонально поперечнымъ сѣченіямъ проволокъ. Чтобы узнать, слѣдуютъ ли теоріи Ома жидкія части цѣпи, какъ напр. жидкости, находящіяся между цинковой и мѣдной пластинками, Кольраушъ взялъ элементъ призматической Формы. Деревянный ящикъ, имѣвшій че- тыреугольное сѣченіе, былъ внутри покрытъ воскомъ и на одномъ концѣ его вставлена была мѣдная пластинка, а на другомъ концѣ цинковая пластинка, заключенная въ глиняный' сосудъ, который былъ наполненъ растворомъ цин- коваго купороса, а деревянный ящикъ — растворомъ мѣднаго купороса. За- тѣмъ одно поперечное сѣченіе раствора мѣднаго купороса было сообщено съ землею, а нѣсколько другихъ сѣченій изслѣдованы на электрометрѣ- конденсаторѣ; при этомъ и здѣсь оказалось также постоянное паденіе; когда изслѣдуемое мѣсто находилось ближе къ цинку, нежели мѣсто, со- общенное съ землею, то заряженіе было положительное и тѣмъ сильнѣе, чѣмъ ближе оно было къ цинку. Слѣдовательно, здѣсь также результатъ опытовъ былъ совершенно согласенъ съ теоріею. Для полной повѣрки теоріи Ома, Кольраушъ опредѣлилъ электровоз- будительную силу устроеннаго имъ Даніелевскаго элемента, вычислилъ на- пряженіе свободнаго электричества на различныхъ точкахъ цѣпи, и сра- внилъ результаты, полученные черезъ вычисленіе, съ опытомъ. Приборъ, употребленный Кольраушемъ, представленъ на рис. 152. Де- ревянный ящикъ и составляетъ устроенный имъ элементъ Даніеля, а мѣд- ная пластинка, Ъ цинковая пластинка,' помѣщенная въ глиняный сосудъ; къ а и 6 припаяны толстыя мѣдныя проволоки, съ мѣдными чашечками с и іі на концахъ; въ чашечки эти наливаютъ ртуть, и въ нее, при замы- каніи цѣпи, погружаютъ концы проволоки, изогнутой зигзаками. Деревян- ную раму, поддерживающую проволоку, можно отогнуть назадъ и такимъ образомъ разомкнуть цѣпь. Чтобы опредѣлить электровозбудительную силу элемента, Кольраушъ поступалъ какъ указано было въ шестидесятой лекціи (см. рядъ электро- возбудителей). Въ разомкнутой цѣпи, ртуть въ чашечкѣ Ъ была сообщена съ землею, а с съ цинковымъ кругомъ цинко-мѣднаго конденсатора. Такъ.
358 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ВТОРАЯ какъ проволока ЛЬ мѣдная, то заряженіе конденсатора при этомъ было слѣдующее: 2п | Си + Е | 2іі + Си | Е, + 2п | Си гдѣ Е и Е, означаютъ обѣ жидкости, слѣдовательно сумма электровозбу- дительныхъ. силъ, дѣйствующихъ въ элементѣ Даніеля, увеличилась на • Рис. 152. 211 | Си. Чтобы опредѣлить отдѣльно 2п | Си, мѣдный кругъ конденса- тора былъ прямо сообщенъ съ цинковымъ кругомъ. Круги конденсатора были изслѣдованы на крутительномъ электрометрѣ, и заряженія опредѣ- ляли по величинѣ скручиванія, при постоянномъ разстояніи между шари- ками. Въ этомъ случаѣ'количества электричества пропорціональны корню квадратному изъ скручиванія. Такимъ образомъ Кольраушъ нашелъ, что 2п | Си + Е | 2п + Си | Е, + 2п | Си = 12,96. 2п | Си = 4,17, а потому электровозбудительная сила элемента Даніеля а = 2п | Си + Е | 2іі + Си | Е, = 8,79. По способу, изложенному нами ниже, вся цѣпь была приведена къ та- кой, которая имѣетъ во всѣхъ частяхъ одинаковое сѣченіе и одинаковую проводимость. Такимъ образомъ 'зигзакъ, имѣвшій длину 172,77, былъ приведенъ къ длинѣ 474; растворъ мѣднаго купороса, длина котораго
ЛЕКЦІЯ. 359 была 9, получилъ 540, растворъ цинковаго купороса, длина котораго рав- нялась 1, получилъ 103,5. Когда цѣпь была замкнута, чашечка со ртутью Л была сообщена мѣд- ною проволокою съ землею, и электрическое напряженіе на различныхъ точкахъ зигзака и жидкости было изслѣдовано на конденсаторѣ, съ кото- рымъ сообщалась изслѣдуемая точка и, при постоянномъ разстояніи, по скручиванію опредѣляли заряженіе конденсатора. Такимъ образомъ получились результаты, помѣщенные въ слѣдующей та- блицѣ; въ первомъ столбцѣ этой таблицы показаны разстоянія въ превра- щенныхъ длинахъ отъ точки </, сообщенной съ землею до четверти, по- ловины, трехъ четвертей, до конца зигзака, далѣе до разныхъ частей жид- кости и снова до сі; во второмъ столбцѣ помѣщены напряженія электри- чествъ, найденныя въ тѣхъ же мѣстахъ изъ опытовъ, а въ третьемъ ихъ напряженія, найденныя для тѣхъ же мѣстъ изъ теоретическаго вычисленія. Разстоянія Напряженія <1: л опыты. вычисленія. 118,5 0,85 0,93 237 1,85 1,86 355,5 2,69 . 2,80 474 3,70 3,73 610,3 5,03 4,80 745,3 ‘ 5,99 5,86 849 . 6,93 6,91 1014 7,96 7,89 Чтобы получить вычисленныя напряженія, пусть аЪ (рис. 153) пред- ставляетъ всю цѣпь, начиная отъ цинка', въ превращенной длинѣ; ас пусть будетъ зигзакъ, сЛ мѣдный Купоросъ, <іЪ цинковый купоросъ, такъ что Ь граница между цинковымъ купоросомъ и цинкомъ. Пусть ордината Ьт, находящаяся на границѣ цинка, пропорціональна электрической раз- ности, происходящей отъ прикосновенія цинка съ мѣдью и съ цинковымъ купоросомъ, т. е. пропорціональна электровозбудительной силѣ цѣпи; по- этому ат 'будетъ линіею напряженія. Но на границѣ мѣди и мѣднаго купороса- находится также электровозбудительная сила, отъ которой мѣдь возбуждается отрицательно, а жидкость положительно; если по пропор- ціональна этой электровозбудительной силѣ, то прямыя па и оЪ изобра- зятъ линіи напряженія. Отложимъ рк = ос, рк — сп, то ак и кт вы- разятъ находящіяся въ цѣпи напряженія. Слѣдовательно, на зигзакѣ элек-
360 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ВТОРАЯ трическое напряженіе отъ точки а, гдѣ оно равно 0, будетъ увеличи- ваться совершенно такъ, какъ если бы въ цѣпи сумма электровозбудитель- ныхъ силъ Ъе = Ът — кк находилась просто на границѣ цинковаго ку- пороса, и, слѣдовательно, если бы ае была линіею напряженія. На мѣдной пластинкѣ электрическія напряженія дѣлаютъ скачекъ; такъ какъ при из- слѣдованіи напряженія на мѣдномъ купоросѣ въ него погружаютъ мѣд- I 8,79 ’ 7 1117,5 ’ Л‘ показываетъ, какъ близко вычисленія схо- ную проволоку, то здѣсь также мѣдь отъ жидкости возбуждается отри- цательно, а потому здѣсь наблюдаемое напряженіе будетъ также только такое, какъ если бы электрической разности кк не было, слѣдовательно, какъ если бы въ цѣпи была только электрическая разность бе. Обозначимъ превращенную длину цѣпи черезъ I, разстояніе изслѣдуе- мой точки отъ точки а, соединенной съ землею черезъ Л, черезъ Б воз- будительную силу цѣпи, которая оказалась = 8,79, то напряженіе 3 на отдѣльной точки цѣпи будетъ і — Б Приведенная выше таблица дятся съ наблюденіями. Опытное доказательство закона Ома посредствомъ измѣ- ренія силы тока. Точность закона Ома гораздо удобнѣе доказать не- посредственнымъ измѣреніемъ силы тока. Какъ мы выше сказали; Пулье первый произвелъ точное измѣреніе силы тока. Силу тока можно измѣрить количествомъ гремучаго газа, получаемаго при разложеніи воды посредствомъ этого тока. Для этой цѣли употребля- ютъ приборъ, представленный па рис. 154, состоящій изъ широкогорлой склянки, черезъ пробку которой пропущены двѣ платиновыя’ проволоки « н Ъ съ параллельными платиновыми пластинками на концахъ. Въ на-
ЛЕКЦІЯ. 361 жимные винты утверждаютъ проволоки, по которымъ проходитъ токъ, и такимъ образомъ токъ идетъ въ а, въ платиновую пластинку, черезъ воду въ другую пластинку, въ проволоку Ъ; при этомъ вода разлагается на водородъ и кислородъ, которые собираются черезъ изогнутую .трубку, проходящую сквозь пробку въ сосудъ, раздѣленный на части равной емкости. Чтобы при различныхъ опытахъ, въ равныя времена, можно было сравнивать получаемые объемы газовъ, газы эти должны имѣть одинаковую тем- пературу и одинаковое давленіе. Обозначимъ электровозбудительную си- лу гальваническаго тока при какомъ-нибудь опытѣ черезъ Е; сумму сопротивленій че- резъ “ѴѴ, то для количества электричества, проходящаго черезъ каждое поперечное вщ сѣченіе проволоки въ единицу времени, получимъ Рис. 154. Е ,е ~ ѴГ Если въ какомъ-нибудь мѣстѣ цѣпи разлагается вода, то въ ней въ единицу времени, вслѣдствіе прохожденія электричества, развивается из- вѣстное количество Л гремучаго газа. Опыты показали, что количество образуемаго газа пропорціонально количеству электричества, проходящаго въ цѣпи; поэтому если а означаетъ постоянное число, то -г__ ___ лЕ Д _ а . е — Примемъ за единицу силы тока такую силу его, которая въ единицу времени развиваетъ единицу объема газа, то 1 будетъ сила тока въ хи- мической мѣрѣ. Мы должны сперва опредѣлить эту мѣру и выразить силу тока тѣмъ числомъ кубическихъ сантиметровъ гремучаго газа при 0° Ц. и 760 миллим. давленія, какое онъ можетъ образовать въ одну минуту. Примемъ теперь такую электровозбудительную силу за единицу, ко- торая въ цѣпи, имѣющей общее сопротивленіе равное единицѣ, даетъ .единицу силы тока, то если законъ Ома справедливъ, должно быть
362 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ВТОРАЯ гдѣ Е, есть электровозбудительная сила, выраженная въ принятыхъ еди- ницахъ, слѣдовательно въ химической мѣрѣ. Чтобы измѣрить силу тока посредствомъ гальванометра, лучше всего употребить тангенсъ буссоль такого вида, который ей далъ Веберъ (стр, 26&. рис. 107). Какъ мы видѣли, сила тока пропорціональна тангенсу углу отклоненія, т. ц. Я = Кі$г р. Чтобы подтвердить законъ Ома измѣреніемъ силы тока, замыкаютъ элементъ Бунзена тангенсъ-буссолью и замѣчаютъ отклоненіе р; если Е электровозбудительная сила элемента и IV сопротивленіе, то въ химиче- ской мѣрѣ будетъ Яо = К.і&То = |. Если введемъ въ цѣпь проволоку длиною I, поперечнаго сѣченія д, и относительнаго сопротивленія г, то будетъ Я=К.^р =— УУ + ? Затѣмъ будемъ прибавлять къ цѣпи послѣдовательно вторую, третью и'т. д. проволоки, такъ чтобы черезъ нихъ проходилъ токъ; длины этихъ проволокъ V, I", V"..., поперечныя сѣченія <?', дп, д"’..., то получимъ <Р = К . = К . I# р" И т. д. Всѣ проволоки приводятъ къ , Е — ---------------— 1 — г* тѴ « 2 2' ___ ___________Е ' “ УУ + г1 + + 4' 2- 2 2" одинаковому сѣченію и изъ какихъ-ни- будь двухъ найденныхъ величинъ для силы тока, вычисляютъ сопротивле- нія АѴ, выраженное въ длинахъ проволоки, имѣющей поперечное сѣченіе д. Напримѣръ, изъ первыхъ двухъ наблюденій имѣемъ: Фо _ 2, I ід » УУ откуда ' ТѴ —____1 г1 2Я.-Л То же самое УѴ можно получить изъ какихъ угодно другихъ двухъ наблюденій.
ЛЕКЦІЯ. 363 Можно также изъ величины 5Ѵ, опредѣленной изъ двухъ первыхъ наблюденій, опредѣлить Е Е = 30, а съ этой величиной Е вычислить величины У, и т. д. Затѣмъ составляютъ цѣпь изъ п элементовъ Бунзена, соединенныхъ послѣдовательно, и замыкаютъ цѣпь тангенсъ-буссолью. Такъ какъ сопро- тивленіе тангенсъ-буссоли сравнительно съ жидкостію элемента очень не- значительно, то имъ можно пренебречь и сопротивленіе цѣпи при п эле- ментахъ будетъ п . \Ѵ; но такъ какъ электровозбудительная сила увели- чилась также до п разъ, то то _ _ т — пѴГ — ',о Въ цѣпь вводятъ затѣмъ проволоки I, I9. . то т __ пЕ д ~~ тІ пѴѴ + — 5 V — —-—иЕ ... гі ТІ’ тіУѴ + — 4- —; 5 5' __ пЕ т — И т. д. Потомъ всѣ п элементовъ соединяютъ между собою параллельно; тогда получается одинъ элементъ съ поверхностію въ п разъ большею, а потому сопротивленіе его будетъ і прежняго сопротивленія; замкнувъ цѣпь тан- генсъ-буссолью, получимъ п и при введеніи въ цѣпь проволокъ I - Е и — 1 Т1 ~~ -уѵ а- — п ~ д ---------------------------- ігі ТС 4- П | V . . ., должно быть _ пЕ \Ѵ + п- 5 —и т- д- Опытами можно подтвердить всѣ результаты, выведенные изъ теоріи. О наивыгоднѣйшемъ устройствѣ цѣпи. По теоріи Ома сила тока зависитъ не только отъ величины электровозбудительной силы, но также отъ величины сопротивленій, и разсмотрѣнные нами примѣры пока- зываютъ уже, что увеличеніе электровозбудительной силы черезъ приба- вленіе числа элементовъ, при одномъ и томъ же проводникѣ, не всегда
364 ШЕСТЬДЕСЯТЬ ВТОРАЯ производятъ увеличеніе силы тока, потому что вмѣстѣ съ увеличеніемъ числа элементовъ увеличивается также сопротивленіе жидкостей, заклю- чающихся въ элементахъ, т. е. увеличивается такъ называемое главное, сопротивленіе. Положимъ, напримѣръ, что у насъ п элементовъ и жидкости каждаго изъ нихъ представляютъ сопротивленіе то соединивъ полюсы одного элемента проводникомъ, котораго сопротивленіе равно го, получимъ ,Т = Е ѴР + ш' Теперь составимъ цѣпь изъ всѣхъ элементовъ, соединивъ ихъ послѣ- довательно и замкнемъ цѣпь тѣмъ же проводникомъ, то будетъ Смотря по Отношенію го къ АѴ, токъ можетъ сдѣлаться сильнѣе не- жели Я или нѣтъ. Если го велико, то числитель въ этомъ уравненіи уве- личится въ п разъ, а знаменатель меньше, слѣдовательно токъ Зп будетъ сильнѣе, нежели Я, и тѣмъ сильнѣе, чѣмъ больше го относительно АѴ; если есть только весьма малая дробь отъ го, которою можно пренебречь, то сила тока сдѣлается въ п разъ больше; но если го очень мала сравни- тельно съ то сила тока почти не измѣнится. Можно элементы соединить между собою параллельно, т. е. цинкъ съ цинкомъ и уголь съ углемъ. Тогда получимъ одинъ элементъ съ поверх- ностію въ п разъ большею, и ' т . Е пЕ Изъ этого видно, что теперь сила тока будетъ въ п разъ больше если только го составляетъ весьма малую дробь' отъ АѴ. Итакъ, изъ закона Оиа слѣдуетъ, что сила тока зависитъ отъ отноше- нія сопротивленія, введеннаго въ цѣпь проводника, къ главному сопроти- вленію элемента. Поэтому рождается вопросъ: какъ должно соединить дан- ное число п элементовъ при данномъ сопротивленіи го проводника, чтобы получить наибольшую силу тока *)? Положимъ, что электровозбудительная сила одного элемента равна Е, сопротивленіе его равно АѴ, то, соединивъ всѣ элементы послѣдовательно, мы. получимъ силу тока Т — __________ пѴ + ѵ>‘ ’) РоййепйогЙ'. Ро^ёгакі. Аппаіеп. Всі. Г.Ѵ.
ЛЕКЦІЯ. 365 Но если мы х элементовъ соединимъ параллельно, то у насъ будетъ всего элементовъ, съ поверхностію въ х разъ большею, поэтому элек- тровозбудительная сила всѣхъ элементовъ теперь будетъ -Е. Сопроти- • к п вленіе каждаго элемента будетъ —, и такъ какъ - такихъ элементовъ соединены послѣдовательно, то главное сопротивленіе всей батареи будетъ Д ѴГ; а сила тока будетъ — . Е т х ___________ пхЕ п „ , яѴѴ 4- х'ю № Теперь не трудно опредѣлить величину х, для которой Л имѣло бы наибольшее значеніе; для этого надо только взять производную отъ Л по х и приравнять ее нулю = 0 = (пАѴ х*гб) пЕ — 2пя:2Е® или п\Ѵ — х2іѵ — О откуда АѴ = ш. Т. е., сила тока Л получаетъ наибольшую величину тогда, когда главное сопротивленіе равно сопротивленію проводника, на который желаемъ дѣйствовать. Слѣдовательно, если желаютъ получить наибольшую силу тока при данномъ числѣ элементовъ и данномъ проводникѣ, то должно соеди- нить элементы такимъ образомъ, чтобы главное сопротивленіе было равно сопротивленію проводника. Число х элементовъ, которые надо соединить параллельно, опредѣлится изъ уравненія х = \/ТЛ т. е. оно равно корню квадратному изъ отношенія главнаго сопроти- вленія, когда всѣ элементы соединены послѣдовательно, къ сопроти- вленію проводника. 'Этотъ выводъ легко подтвердить опытомъ, какъ это и сдѣлано было Поггендорфомъ и другими. Развѣтвленіе тока. — До сихъ поръ мы, при всѣхъ нашихъ изслѣ- дованіяхъ, постоянно принимали, что цѣпь была простая, т. е. что оба полюса были соединены однимъ проводникомъ, въ которомъ мы и опредѣ- ляли силу тока. Теперь мы должны еще изслѣдовать тотъ случай, когда
366 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ВТОРАЯ проводникъ, замыкающій цѣпь, состоитъ, изъ многихъ вѣтвей и опредѣлить силу тока какъ во всей развѣтвленной части цѣпи, такъ точно и въ одной только вѣтви. Пусть Е {рис. 155) гальваническій элементъ, котораго электровозбу- дительная сила равна Е; положимъ, что проводникъ аЫІс, соединяющій полюсы, развѣтвляется между Ъ и с/ на и проволокъ (на рис. этихъ проволокъ нахо- дится 4). Ч Сопротивленіе неразвѣтвленной части цѣпи ЬаеЛ пусть будетъ IV. Длина, относительное сопротивленіе и площадь поперечнаго сѣченія каждой отдѣльной проволоки пусть будетъ Іи г„ д,; Іг, гг, 13, г3, д3,............. гп, такъ что сопротивленіе этихъ частей будетъ _____ і.т, кт,. І.г. гѵ, — надо опредѣлить силу отдѣльной вѣтви этой Предположимъ, что развѣтвленная проволока замѣнена другою развѣт- вленною же, длина каждой ея вѣтви одна и та же и равна I; относи- тельная проводимость всѣхъ вѣтвей также одинакова и равна г, но по- перечныя сѣченія з2, з3,....зп вѣтвей выбраны такъ, что сопротив- леніе замѣняющей проволоки равно сопротивленію замѣненной проволоки. Если з, поперечное сѣченіе той проволоки, которая замѣняетъ проволоку ю,, то —го, — .... го = 4. ’ * _ тока Я во всей развѣтвленной части и въ каждой Откуда ____I. в . д, І.т 1___- 4 л 777 < Слѣдовательно, поперечное сѣченіе этой проволоки должно быть обратно пропорціонально тому сопротивленію, которое она должна представить току. Точно также І .г Іг 8л — , <$» ., , ... 2 ° гѵ* Всѣ'проволоки, соединяющія бис/, теперь будутъ представлять току точно такое же сопротивленіе, какъ если бы между Ъ и Л находилась одна проволока, длина которой равна I, относительное сопротивленіе равно г, но поперечное сѣченіе ея равно суммѣ всѣхъ поперечныхъ сѣченій Сопротивленіе такой проволоки будетъ равно
ЛЕКЦІЯ. 367 г I__ т . I <г «, +«. +.... »„• А сопротивленіе, представляемое всею цѣпью, будетъ Слѣдовательно, сила тока будетъ 5=--------------------------------------__________. ѵг +_______Г1________ «1 + 5# + . .. 5П Замѣнимъ з3.... величинами, опредѣленными выше, то будетъ Т___ Е Е ТѴн--------------------Ѵ'Л------------______________ _г1 ' і , і , 1 “’і “’а М’п “’і “’п ИЛИ 3—------------------------------------------5--------------------------- +_______________. адам>8.... юп + .... гѵп + .... 10,10,.... юп—, Положимъ теперь, что п = 4, то 1 д__________Е (и>ац>5и>, + и>,и>аи>, 4- ѵі,ѵі,<в, + и,иаи>8) ТѴ (и?ви?.и?, 4- + ициѵа,иц' Это есть сила тока во всей цѣпи. Чтобы получить силу тока одной вѣтви мы должны принять во вниманіе слѣдующія два положенія: во-1-хъ, сумиа врѣхъ силъ тока, находящихся во всѣхъ вѣтвяхъ проводника, дол- жна быть равна силѣ тока въ неразвѣтвленной части проводника. Изъ зтого положенія слѣдуетъ, что сила тока во всѣхъ поперечныхъ сѣче- ніяхъ проводника должна быть одна и та же, а слѣдовательно мы можемъ представить себѣ всѣ вѣтви замѣненными одною проволокой длины 6, и поперечнаго сѣченія <5 — л, -|- л2 - •5„- Во-2-хъ, сила тока въ каждой вѣтви должна быть обратно пропорці- ональна сопротивленію этой вѣтви, потому что въ проволокахъ, замѣняю- щихъ развѣтвленныя части и имѣющихъ одинаковую съ ними длину и одинаковое относительное сопротивленіе, токи распредѣляются именно такъ, что черезъ каждое поперечное сѣченіе ихъ проходитъ часть, пропор- ціональная этому сѣченію. Но такъ какъ поперечныя сѣченія этой про- волоки обратно пропорціональны сопротивленіямъ отдѣльныхъ вѣтвей, и такъ какъ сила тока въ отдѣльныхъ вѣтвяхъ должно быть совершенно равна силѣ тока въ замѣняющихъ ихъ проволокахъ, то, слѣдовательно, сила тока въ каждой вѣтви обратно пропорціональна ея сопротивленію.
368 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ВТОРАЯ Пусть г,, г,.... сила токовъ въ отдѣльныхъ вѣтвяхъ, то + й + •••• = 3 1 1 1 12 гѵ{ гѵ2 гѵп также 6,1 и>3іѵ, .... и>п -(-иьіа, іѵ,ѵ>3.... " . ___ .Т Ъ" Ѵ13і«5 .... И>„ -}- И>|И>3 ...и>„ + .... №,№, .... При 4-хъ, напримѣръ, вѣтвяхъ, получимъ . Е . 4 — УѴ (ѵ>3и>3ѵ>, + и>,и>5и>, -}- №«>,«>, + и>,«>2и>5) -р . Е . 3 ЛѴ 4 ге,«?5ия + -р іе,іевіе3«ій такъ что, слѣдовательно, отдѣльные члены въ выраженіи для ,1 даютъ силы токовъ отдѣльныхъ вѣтвей и при томъ каждый членъ выражаетъ силу тока той вѣтви, сопротивленіе которой находится въ числителѣ. Омъ *) доказалъ точность этой Формулы посредствомъ опыта и такимъ образомъ доставилъ новое подтвержденіе теоріи. Примѣняя эти начала мы можемъ опредѣлить силы токовъ, въ томъ случаѣ, когда проводникъ развѣтвляется не только въ одной точкѣ, но и въ нѣсколькихъ точкахъ и когда въ самыхъ вѣтвяхъ находятся электро- возбудительныя силы. Различныя задачи этого рода были рѣшены боль- шею частію ПоггендорФомъ **) и Ленцомъ ***). Всѣ случаи легко могутъ быть рѣшены съ помощію двухъ слѣдую- щихъ положеній Кирхгофа ****), 1) Если имѣемъ какое-нибудь число перекрещивающихся токовъ а, Рис 156 О<’ °2’ (Рис- 156), то алгебраическая к ь сумма всѣхъ силъ токовъ, идущихъ къ одной точкѣ, съ токами, идущими отъ этой точки, должна быть равна 0. Поэтому обозначимъ силы / х. токовъ черезъ За, За,, За.,ЗЬ,... то должно / / \Ь быть /». .Та + Ла, + Л«2 + Л6 +Л6< + Л52 = 2Л = 0 *) ОЬш. Віе ^аІѵапівсЬе Кейе. 8. 70. КсЬѵге^ег’в .Тоигпаі. Вб. ХЫХ. **) Ро&яепбогіГ. Роя&епб. Аппаіеп. В<1. ЫѴ и. ЬХѴП. ***) Ьепг. Впііеііп рЫв. таіЬ. <1е ГАсабетіе бе 81. Рё1егвЬоиг&. Т. ІИ. Воѵе’в Керег- іюгіит. В<1. ѴІП. »»»*) КігсііЬойг. Ро^еші. Аппаіеп. В<1. ЬХІѴ. 8. 512. 1845. В<1. ЬХХП, 8, 497 пп<1 В(1. ЬХХѴ, 8. 189.
ЛЕКЦІЯ. 369 Это слѣдуетъ изъ того, что въ противномъ случаѣ въ точкѣ с произой- детъ накопленіе электричества, и движеніе тока задержится. 2), Если замкнутую цѣпь составляютъ проволоки 1, 2....П, въ кото- рыхъ сила тока Л,,.... ,1П, сопротивленія проволокъ кі,, к>8, к>3.... , то сумма произведеній .1, Л„ должна быть равна суммѣ электровозбудительныхъ силъ, дѣйствующихъ въ цѣпи. < Положимъ напр., что въ цѣпи АВ (рис. 157) находится развѣтвленіе изъ проволокъ 1, 2, 3 и въ точ- ' . Рис. 157. кахъ соединенія этихъ проволокъ находятся электровозбудительныя _________ силы Е|2, Е23, Е6і. Пусть так- ь же электровозбудительное нанря- ' * \Еп 'х женіе на границахъ проволоки \ “х '•''?. 1 при а равно Е,, а при Ъ, е,; --------- по границамъ проволоки 2 при Ь и с равно Е2 и е2, на границахъ про- волоки 3 при с и а равно Е3 и в3. Тогда сила тока на трехъ проволо- кахъ будетъ у ____ Е, — в,. у __Ег — ея< -у __ Е8 — в8 1 №і ’ 2 №8 ’ 3 «>, Перенеся знаменателя' въ первую часть и сложивъ получимъ 3,'іѵ, Л2ю2 Ц- Л3ю3 ~ Е1 — е1 + Е, — е2 Е3 — е3. Но Е, — ез — Е13; Е2 — е, = Е21; Е3 — е2 — Е23; слѣдовательно 4і“’і 4~ 4~ 4з^з = Е,3 -|- Е21 -|- Е83. Точно также, если сумму электровозбудительныхъ силъ, находящихся въ цѣпи, обозначимъ черезъ 2Е; сумму произведеній въ замкнутой цѣпи Згѵ черезъ то 2,Іи; — 2Е. Если въ разсмотрѣнномъ выше случаѣ въ проволокѣ вовсе не дѣй- ствуетъ электровозбудительная сила, то въ обѣихъ соединенныхъ прово- локахъ силы токовъ <1, и ,12 должны быть равны, пусть онѣ будутъ Э, то положеніе Кирхгофа будетъ: Э (ю, ю2) Ц- .13и)3 = О, откуда 3 о, + ю2) = — .І3і«з- Силы токовъ въ обѣихъ вѣтвяхъ должны быть обратно пропорціональны сопротивленіямъ, и оба тока должны имѣть направленіе отъ а къ с. Фазы». Ш. И
370 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ВТОРАЯ ' Если вѣтвь 1, 2, тока во всѣхъ трехъ Тогда по Кирхгофу 3 одна составляетъ цѣпь, то, по закону Ома, сила вѣтвяхъ должна быть одна и та же, положимъ <1. гѵ3 * м>3) 2Е и законъ Ома. Такой же видъ, какъ Съ двумя положеніями Кирхгофа не трудно опредѣлить силы токовъ въ различныхъ развѣтвленіяхъ. Мы здѣсь приведемъ двѣ задачи. 1) Пусть,дана цѣпь 6Ка (рис. 158), которая имѣетъ между а и Ь Ряр 158 развѣтвленія асЪ- и асІЬ, соединенныя между собою проводникомъ ссі. Требуется опредѣлить силу тока во всѣхъ частяхъ и отдѣльно въ проводникѣ сЛ. Мы имѣемъ слѣдующее Въ проводникѣ . . ' Сила тока.......... Сопротивленіе. . . электровозбудительная сила равна Е и возбуждается въ элементѣ К. Изъ правила КирхгоФа слѣдуетъ 3 — і, — і3 := 0; Т — г2 — і, =: О г, — г2 — г =0; г3 -|- і — і, — О г,и>, -|- іи) — г3«;3 = 0; іго -|~ г4м2 — г2м2 — О .ЛѴ -|- і,го, 4- г2м3 = Е <ЛѴ -|- г'змз ііи>і — Е. Слѣдовательно, мы имѣетъ 8 уравненій для опредѣленія 6 величинъ аК6 ас сЪ •Т 3, УѴ и, и. аЛ СІЪ с(1 і, г V), го изъ иихъ Т Е + м>а + ѵі,) 4- (го, 4- «>,) (м>, + а?,)] . ____Е [а>(а>, 4- V!,) 4- 4- ’“«) • _____Е [и(а>3 4- ѵі,) 4- ѵі, {ѵі, 4- а>3)] », — о ; — в . В [го (гл, + го3) 4- го, 4- г^)] . ______Е [го (го, 4- го9) 4- (го, 4- гл9)] г8— 5 ; г, — р . Е (и;9го. — го, го.) г =------------О----------• Откуда находимъ знаменателя В = УѴги (го, -р го2 + го3 + м«) + («>і + (‘‘Рг + ю.) "Ь ю (го, + го,) (го, + + го, го2 (ш3 + щ) + «’з «’з (“і + «’«)•
ЛЕКЦІЯ. 371 Сила тока і въ проводникѣ сд, зависитъ, какъ видимъ, кромѣ вели- чины электровозбудительной силы и всѣхъ сопротивленій, еще отъ разности ад2 ад3‘— •ш1 гс4, слѣдовательно отъ сопротивленія въ вѣтвяхъ, между которыми находится этотъ проводникъ с<2. Если разность эта равна нулю, или гс3 = ІѴІ Ѵ}4 то въ проводникѣ нѣтъ никакого тока; это будетъ въ томъ случаѣ, когда ш : го, = и>а : №4. Сдѣлавъ въ вѣтвяхъ ас и сЬ сопротивленія равными другъ другу, то если въ с<2 не будетъ никакого тока, то также іѵв = юі. 2) Для втораго случая возьмемъ задачу, рѣшенную Поггендорфомъ *), которою мы впослѣдствіи воспользуемся для измѣренія электровозбудитель- ной силы. Два элемента Е1 и Е, соединены такимъ образомъ, что проводники бис (рис. 159), сообщенные съ элементами, соединяются въ точкахъ к и к и точки к и к сообщены между собою провод- Рие 159 никомъ а. Должно опредѣлить силу тока въ трехъ вѣтвяхъ: а, Ь и с. Мы имѣемъ а Сила тока г Сопротивленіе ю Электровозбудительная сила О По положенію Кирхгофа г — г, — і.2 — О гго-|-г1го1=Е1;гго4'г'2и’2=Е8;гІго1—г. Здѣсь мы предполагаемъ, что токи въ до2=Е1—Е2- обѣихъ вѣтвяхъ, вслѣдствіе нахо- дящихся въ нихъ электровозбудительныхъ силъ, идутъ въ одну сторону въ к или въ к. Если электровозбудительная сила въ одной вѣтви, наіір. въ с, имѣетъ другое направленіе, то передъ г2 и Е2 надо взять противо- положные знаки. Рѣшая уравненія имѣемъ 4- Е^, гѵіѴі + іѵгѵі + Е, (из + — Е2о> «но, + 4“ Еа (гѵ 4- и?,) + Е,и> гогѵі 4- 4- ') Ро^епйогйГ. Ро$$еп(1. Аппаіеп. Вй. ЬГѴ. 24*
ШЕСТЬДЕСЯТЪ ТРЕТЬЯ ЛЕКЦІЯ. Объ измѣреніи электрической проводимости тѣлъ. Единица сопротивленія. — Аюметръ или Реостатъ. — Реохордъ. — Измѣреніе сопротивленія съ агометромъ и реохордомъ. — Способъ Ленца. — Способъ Беккереля. — Способъ Уитстона.—Способъ Буша.— Проводимость твердыхъ тѣлъ. — Вліяніе температуры на проводи- мость твердыхъ тѣлъ.—Измѣреніе сопротивленія' жидкостей. — Способъ Госфорда. — Способъ Беккереля. — Способъ Беккера. — Со- противленіе жидкихъ тѣлъ. Сила электрическаго тока, по закону Ома, зависитъ отъ величины электро- возбудительной силы и отъ величины сопротивленія. Послѣдняя зависитъ отъ длины проводника, отъ площади его поперечнаго сѣченія и отъ его- относительной проводимости или отъ относительнаго сопротивленія. По- этому, чтобы узнать силу тока, мы должны опредѣлить разъ навсегда величину электровозбудительной силы всѣхъ употребляемыхъ цѣпей и умѣть каждый разъ опредѣлять величину сопротивленія проводниковъ, вхо- дящихъ въ цѣпь. Прежде всего мы постараемся опредѣлить проводимость цѣпи; и такъ какъ мы знаемъ уже зависимость .этой проводимости отъ размѣровъ про- водчиковъ, составляющихъ цѣпь, то намъ остается только опредѣлить отно- сительную проводимость различныхъ тѣлъ. Проводимость или сопротивленіе проволокъ можно опредѣлить или абсо- лютную или относительную. Для измѣренія абсолютнаго сопротивленія, за единицу сопротивленія берется сопротивленіе такого проводника, въ кото- ромъ абсолютная единица электровозбудительной силы, производитъ абсо- лютную единицу силы тока. Въ этомъ случаѣ единица сопротивленія за-, виситъ отъ выбранныхъ единицъ силы тока и электровозбудительной силы.
шестьдесятъ третья лекція. 373 Здѣсь мы укажемъ только на способъ опредѣленія относительнаго сопро- тивленія тѣлъ. • Для опредѣленія относительнаго сопротивленіе тѣлъ, за единицу со- противленія принимаютъ сопротивленіе проволоки какого-нибудь металла, опредѣленной длины и опредѣленнаго поперечнаго сѣченія, и сравни- ваютъ съ этой проволокой другіе металлы одинаковыхъ размѣровъ. Ка- кой металлъ взять за единицу, въ теоретическомъ отношеніи, рѣшительно все равно; но въ практическомъ отношеніи выгодно выбрать такую еди- ницу, которую бы легко было всегда снова отыскать, и притомъ выбран- ный металлъ не долженъ легко измѣняться отъ дѣйствія воздуха, или отъ какихъ нибудь другихъ причинъ. Якоби *) принялъ за единицу сопротивленія сопротивленіе такой ци- линдрической мѣдной проволоки, длина которой равна 1 метру, а діа- метръ 1 миллиметру; но такая единица не удобна, въ томъ отношеніи, что мѣдныя проволоки никогда не бываютъ совершенно чисты, а черезъ сто сопротивленія, повидимому, совершенно одинаковыхъ проволокъ ока- зываются различными. Пулье **) предложилъ принять за единицу сопро- тивленія сопротивленіе ртути при 0°; ртуть наливаютъ въ цилиндрическую трубку, длиною 1 метра и поперечнаго сѣченія 1 миллим. Хотя трубки не имѣютъ вездѣ одинаковаго калибра, но ихъ можно вывѣрить и раздѣ- лить на части равной емкости, какъ было указано для термометровъ; главное же достоинство этой единицы состоитъ въ томъ, что ее всегда легко приготовить, когда желаютъ сравнивать съ нею сопротивленіе дру- гихъ тѣлъ. Сименсъ ***) точно также предложилъ за единицу сопротивле- нія принимать сопротивленіе ртутной призмы 1 метра длины и 1 миллим. поперечнаго сѣченія. Беккерель ****) предложилъ принять за единицу сопротивленія серебро, какъ металлъ болѣе чистый, нежели мѣдь, и имѣющій сопротивленіе меньше сопротивленія остальныхъ металловъ. Матиссенъ*****) принялъ за единицу сопротивленія лигатуру изъ 2 частей по вѣсу золота и одной части серебра. Онъ находитъ преимущество этой еди- ницы въ томъ, что гдѣ бы ни взять продажное чистое золото .и чистое серебро, *) ЛакоЫ. ЕІекгобупатізсЬе МаазЬевІіттппееп, іпвЬевопбеге УѴібегзІапбзтеззіт^еп. **) РоіііПеЬ. Аппаіез бе сЫтіе еі бе ркуаіцие. III абгіе. Т. XVII. ***) Віешепз. Ро^епбогіГ’в Аппаіеп. Вб. СХ. *»***) Весцпегеі. Аппаіез бе сЫтіе еі бе ркузіцпе. Т. XXXII, р. 428. 1628. Реп- богІГа Аппаіеп. Вб. VIII, 8. 356. *****) МаЦЫеззеп. Ро^епбогІГв Аппаіеп. Вб. СХП.
374 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ТРЕТЬЯ сопротивленіе лигатуры всегда совершенно одно и то же; такимъ образомъ самъ Матиссенъ измѣрялъ сопротивленіе 8 проволокъ, приготовленныхъ изъ золота и серебра, купленныхъ въ различныхъ мѣстахъ, и всегда находилъ сопротивленіе ихъ однимъ и тѣмъ же. Но до настоящаго времени еще не принята общая единица сопротив- ленія. Такъ какъ Видеманъ и Францъ положили теплопроводимость серебра равнымъ 100, то и электрическую проводимость серебра мы примемъ за 100; или за единицу сопротивленія, примемъ сопротивленіе серебряной проволоки 1 метра длины и 1 миллим. діаметра. Агометръ или реостатъ. — Для удобнаго сравненія сопротивле- нія различныхъ тѣлъ употребляютъ приборъ, изобрѣтенный въ одно и то же время Уитстономъ *), который назвалъ его реостатомъ, и Якоби **), на- звавшимъ его агометромъ. Здѣсь мы опишемъ агометръ Якоби. На вра- щающемся мраморномъ или изъ сухаго дерева цилиндрѣ (рис. 160), на- Рвс. 160. вивается спиралью тонкая, возможно одинаковой толщины, нейзильберная проволока. Одинъ конецъ проволоки укрѣпленъ на той сторонѣ вала, гдѣ находится рукоятка, другой конецъ прикасается къ металлической оси вала. Ось вала лежитъ на латунныхъ подставкахъ. Къ деревянной доскѣ при- бора прикрѣплены двѣ пружины, верхніе концы которыхъ поддерживаютъ латунный стержень вз, вдоль котораго двигается мѣдное колесико. Колесико имѣетъ по ободу впадину, которая обхватываетъ ноовоку на валѣ; пру; жины нажимаютъ это колесико на проволоку. Если вращать валъ за руко- ятку, то колесико дѣйствіемъ проволоки передвигается въ одну сторону вдоль стержня м, при вращеніи вала въ другую сторону и колесико пе- редвигается въ другую сторону. *) ТѴЬеаШЬопе. РЫІозорЬісаІ ТгапзасНопз. 1843. Т. И, р. 309. . Ро^епіі. Аппаі. В6. ЬХІІ. § 509. **1 ЛасоЬі- Ро^епб. Апп. ВО. ЫУ, 8. 340. 1841. пп<1 В<1. IX, 8. 145. 1843.
ЛЕКЦІЯ. 375 На концѣ одной пружины утвержденъ нажимной винтъ А:, въ который укрѣпляютъ положительный электродъ, а въ другой винтъ г, сообщенный съ металлической подставкой, утверждаютъ отрицательный электродъ элемента. Когда электроды сообщены съ нажимными винтами г и к, то токъ идетъ въ к, въ стержень з, до того мѣста,, гдѣ колесико прикасается къ проволокѣ агометра, затѣмъ проходитъ черезъ обороты нейзильберной про- волоки къ тому мѣсту, гдѣ она прикасается къ оси, идетъ въ ось, въ под- ставку и въ винтъ г. Отодвигая колесико отъ г, вращеніемъ вала, мы увеличиваемъ длину нейзильберной проволоки черезъ которую проходитъ токъ, а придвигая его къ г, мы уменьшаемъ длину этой проволоки. Чтобы опредѣлить, какая длина проволоки агометра введена въ цѣпь, на стержнѣ зз находятся дѣленія, сдѣланныя такъ, что при одномъ полномъ оборотѣ вала, колесико пере- ходитъ на одно дѣленіе и такимъ образомъ всегда легко опредѣлить, сколько оборотовъ проволоки вошло въ цѣпь; нулевое дѣленіе находится какъ разъ на концѣ бруска, противъ котораго проволока сообщается съ осью. Чтобы опредѣлить величину частей, если валъ дѣлаетъ не полный оборотъ, на краю вала имѣется кольцо, а на подставкѣ, поддерживающей ось вала, находится ноніусъ. Приборъ этотъ имѣетъ однако же недостатки, изъ которыхъ главный состоитъ въ томъ, что прикосновеніе колесика къ проволокѣ агометра не во всѣхъ мѣстахъ совершенно одинаково, черезъ что токъ не всегда оди- наково легко проходитъ изъ колесика въ проволоку *). Реохордъ. — Болѣе точный приборъ для измѣренія сопротивленія различныхъ тѣлъ, устроенъ Поггендорфомъ *), который назвалъ его реохор- домъ. Мы опишемъ устройство реохорда въ томъ видѣ, который ему далъ Видеманъ ***). Двѣ тонкія платиновыя проволоки а и Ъ {рис. 161), натянуты параллельно одна другой надъ доской и при д,, с, е и /утвер- *) Ленцъ измѣнилъ нѣсколько устройство агометра Якоби, устроивъ колесико сверху, и на него накладываетъ грузъ, который заставляетъ колесико плотно прилегать къ проволокѣ; черезъ это агометръ Ленца лучше агометра Якобп. Устройство агометра Левца можно найтп во всѣхъ оригинальныхъ русскихъ учебникахъ Физики. Устрой- ство реостата Уптстова отличается отъ агометра Якоби только тѣмъ, что тамъ нахо- дятся два вала п часть проволоки, черезъ которую хотятъ пропустить токъ перематы- ваютъ съ одного вала ва другой. Описаніе реостата Уитстона можно найти, кромѣ при- веденныхъ выше источивковъ, въ 1-й части соч. Видемана «Оге Ьеііге ѵот Ѳаіѵа- піитиз», стр. 152, § 81. *•) Ро^цепбогіГ. Ро^спіі. Аппаіеп. В<1. ІЛІ. **’) УѴіеЦешапп. Сіе ЬеЬге ѵош баіѵапівшив. Вй. I, § 82, 8. 144.
^6 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ТРЕТЬЯ ждены на мѣдныхъ стойкахъ. Стойки с и <1 крѣпко укрѣплены винтами, а къ стойкѣ е и прикрѣплены шнуры, проходящіе черезъ блоки д и имѣющіе на концахъ натягивающія ихъ грузила. Стойки с и <1 имѣютъ на- жимные винты, въ которые утверждаются проволоки элемента. Параллельно проволокамъ, на доскѣ расположенъ масштабъ, раздѣленный на миллиметры, по которому двигается ноніусъ, находящійся на подвижной гайкѣ к. ,Въ Рис. 161. устройствѣ, данномъ Нейманомъ, гайка эта представляетъ четыреугольный желѣзный ящикъ, котораго бока, обращенные къ стойкамъ, внутри обло- жены стекляными досчечками съ отверстіями для проволокъ. Въ'коробочку наливаютъ ртуть и такимъ образомъ токъ идетъ отъ полюса элемента че- резъ одну проволоку, черезъ ртуть въ другую проволоку и къ другому полюсу. Для измѣненія длины проволоки отодвигаютъ гайку отъ с, (1 или придвигаютъ къ нимъ. Чтобы увеличить сопротивленіе реохорда, Видеманъ располагаетъ ря- домъ нѣсколько параллельныхъ другъ другу проволокъ, которыя могутъ быть соединены между собою и такимъ образомъ токъ можно пропустить черезъ одну пару проволокъ, черезъ двѣ, три пары и т. д. Кромѣ описанныхъ нами приборовъ, для измѣренія сопротивленія тѣлъ, существуютъ еще многіе другіе приборы, каковы; ртутный волъттометрь Якоби *), ртутный приборъ Мюллера **) и т. п. Измѣреніе сопротивленія агометромть и реохордом'ь. — Раньше чѣмъ приступить къ опредѣленію сопротивленія тѣлъ, надо узнать, вездѣ ли проволока реостата или реохорда имѣетъ одинаковое сопротив- леніе; для этого сравниваютъ различныя длины проволокъ реостата съ проволокою, принятою за нормальную. •) ЛасоЪі. Ро«»рп<і. Аппаіеп. В(1. ЬХХѴПІ, в 177. 1849. ТѴіеДетапп'я Саіѵапівтий. ва. 1, § 83, а. 155. *’) МШІег. Ріоягатт <!ез Лутпяаішпв гп ІѴевеІ. 1857. ІѴіебетяпп’я Саіѵапівтиа. ВД. ІІ, 45,'].О45. Хасііігй^е, 8,
ЛЕКЦІЙ. 377 Составляютъ цѣпь изъ гальванометра, элемента, нормальной проволоки и реостата, установленнаго на нулевомъ дѣленіи и наблюдаютъ по гальва- нометру силу тока. Затѣмъ, не измѣняя остальныхъ частей цѣпи, удаляютъ изъ нея нормальную проволоку и отодвиганіемъ гайки реохорда, иди вра- щеніемъ вала агометра, вводятъ въ цѣпь проволоку такой длины, чтобы сила тока снова сдѣлалась та же. Такъ какъ электровозбудительная сила элемента не измѣнилась, то сопротивленіе введенной въ цѣпь проволоки аго- метра или реохорда, совершенно равно сопротивленію нормальной прово- локи. Чтобы убѣдиться въ томъ; что электровозбудительная сила не измѣ- нилась, надо опять привести агометръ на 0 и ввести въ цѣпь нормальную проволоку. При этомъ сила тока должна быть та же, какая была въ на- чалѣ опыта. Затѣмъ снова вводятъ въ цѣпь ту же часть проволоки агометра и оста- вляя въ цѣпи нормальную проволоку наблюдаютъ силу тока, которая те- перь будетъ меньше, нежели въ первомъ опытѣ; потомъ, удаливъ нор- мальную проволоку, удлиняютъ проволоку агометра, чтобы сила тока не измѣнилась, тогда сопротивленіе введенной новой части проволоки агоме- тра .должно быть равно сопротивленію нормальной проволоки; такимъ же образомъ повѣряютъ и остальную часть проволоки агометра или реохорда, и если длина введенной новой части проволоки всегда будетъ одна и та же, то это покажетъ, что проволока во всѣхъ частяхъ одинакова и что сопротивленіе введенной части пропорціонально ея длинѣ. Если длина про- волоки с даетъ сопротивленіе равное нормальному сопротивленію, то при введеніи длины I, сопротивленіе ея будетъ Если при этихъ опытахъ получается различная величина с, при вве- деніи различныхъ частей проволоки агометра, то для сопротивленій раз- личныхъ частей должно составить таблицу, точно такъ же, какъ это дѣлается для термометра, трубка котораго не совершенно цилиндрическая. Точно такимъ же образомъ опредѣляютъ сопротивленіе какой угодно проволоки. Вводятъ въ цѣпь эту проволоку, такъ же какъ мы поступили съ нормальной проволокой, затѣмъ, опредѣливъ силу тока по отклоненію стрѣлки гальванометра, удаляютъ эту проволоку, и вмѣсто нея вводятъ длину про- волоки агометра, чтобы получилось то же отклоненіе гальванометра; тогда сопротивленіе испытуемой проволоки равно сопротивленію введенной части проволоки агометра. Положимъ искомое сопротивленіе проволоки В, а I длина замѣняющей ея проволоки агометра, то В = -11. С
378 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ТРЕТЬЯ Если к относительная проводимость, Ь длина, О поперечное сѣченіе искомой проволоки, то В = к . І <3 с откуда к=± « с Ь ели за нормальную проволоку взята серебряная проволока 1 метра длиі. і и 1 миллим. діаметра, то к даетъ число метровъ серебряной про- волоки 1 миллим. діаметра, которые замѣняютъ проволоку изслѣдуемаго металла 1 метра длины и 1 миллим. діаметра. Положимъ, что длина нор- мальной проволоки въ этомъ случаѣ будетъ л, а поперечное сѣченіе а, то л с = я и относительная проводимость изслѣдуемаго вещества, когда за 1 принято серебро, будетъ 7 I <3 Величина эта выражаетъ проводимость изслѣдуемаго вещества, когда проводимость серебра принята за 1, а если умножимъ ея на 100, то по- лучимъ проводимость вещества, когда проводимость серебра принята за 100. Такимъ образомъ Омъ *) опредѣлилъ проводимость цѣлаго ряда тѣлъ. Способъ Ленца. —Ленцъ **) употребилъ другой способъ. —На- блюдаютъ силу тока на тангенсъ-бусоли когда цѣпь составлена изъ эле- мента, тангенсъ-буссоли и агометра на нулевомъ дѣленіи. Она равна Л, если электровозбудительная сила равна Е, сопротивленіе ТѴ, то Л- - Затѣмъ вводятъ въ цѣпь проволоку длиною I, и снова замѣчаютъ силу тока Л. Сопротивленіе длины I, выраженное въ нашихъ единицахъ, бу- детъ /; поэтому д'=—Ч- V + — С Изъ двухъ этихъ наблюденій Когда такимъ образомъ опредѣлено ЛѴ, агометръ снова поворачиваютъ на 0 и, не измѣняя остальныхъ частей цѣпи, вводятъ въ цѣпь изслѣдуе- *) ОЬш. йсЪтееідаг’з йоигпаі. Вй. ХЬѴІ. 1826. **) Ьепг. Ро^епйогіГв Аппаіеп. ВЙ. XXXIV ипй Вй. ХЬѴ.
ЛЕКЦІЯ. 379 мую проволоку и опять наблюдаютъ силу тока З". Если сопротивленіе иско- мой проволоки равно В, то 3» = —Е.. V— В' соединяя это съ первымъ уравненіемъ получаемъ В—^у —'.1 •?' э- 7»’ Такимъ образомъ легко опредѣлить величину В для каждаго тѣла, опре- дѣливъ одинъ разъ \Ѵ, и затѣмъ уже придется дѣлать только одно на- блюденіе. Способъ Беккереля. —Иначе были произведены опыты сперва Беккерелемъ отцомъ *), которые потомъ нѣсколько измѣнены Пулье **) и Бек- керелемъ сыномъ ***). Расположеніе приборовъ въ опытѣ Беккереля показано на рис. 162. Рис. 162. Отъ положительнаго полюса А, глемента Е, токъ раздѣляется на двѣ части: одна Ас идетъ въ реостатъ В, проходя проволоку его, идетъ въ дифференціальный гальванометръ (см. стр. 266) и, выходя оттуда черезъ проволоку идетъ въ М, а отсюда къ отрицательному полюсу элемента. Другая вѣтвь тока идетъ отъ А въ 6г въ раздѣленную мѣдную линейку, надъ которой натянута испытуемая провока ЬК; токъ проходитъ въ эту проволоку, въ стойку. СгН, которая можетъ быть передвинута по линейкѣ, процдя часть НК, токъ переходитъ въ КК', доходитъ до а, и идетъ по другой проволокѣ гальванометра, а оттуда черезъ а2 въ М и къ отри- •) Весдиегеі. Аппаіев бе сЫтіе еі бе рЬувідие. Т. XXXII. Ро^епбогІГз Апп. ва. ѵііі. **) РоиіІІее. Аппаіев бе сЫтіе еі бе рЬузідие. III вёгіе. Т. XVII. ***) Ебт. ВеедиегеІ. Аппаіев бе сЫшіе еі бе рЬувідие. III вёгіе. Т. XVII. Ро^епб. Апп. Вб. ЬХХ.
380 шестьдесятъ третья дательному полюсу элемента. Понятно, что, повертывая реостатъ въ Ту или другую сторону, мы по произволу увеличиваемъ или уменьшаемъ сопро- тивленіе перваго тока и что, передвигая стойку СгН отъ К къ Н, измѣ- няемъ во второй цѣпи длину НК изслѣдуемой проволоки; это измѣненіе длины измѣряется по дѣленіямъ линейки, ноніусомъ Сг. Въ началѣ опыта стойку СгЦ помѣщаютъ около К на дѣленіи 0 и ре- гулируя реостатомъ приводятъ стрѣлку гальванометра на 0°; затѣмъ уве- личиваютъ длину НК до какой-нибудь I и поворачиваніемъ реостата снова заставляютъ стрѣлку возвратиться на 0°, тогда длина введенной проволоки реостата будетъ 2пг.га; сопротивленіе этой проволоки будетъ равно со- противленію I. Способъ этотъ точнѣе предъидущихъ; но онъ зависитъ отъ качества диФеренціальнаго гальванометра, и если обѣ проволоки не совершенно оди- наковы, то дѣйствія токовъ на стрѣлку будутъ также неодинаковы, и оди- наковыя отклоненія будутъ при различныхъ силахъ токовъ, поэтому галь- ванометръ должно предварительно повѣрить. Способъ Уитстона. — Еще болѣе точный способъ придумалъ Уит- стонъ *). На доскѣ находится 8 нажимныхъ винтовъ, изъ которыхъ че- тыре, а, Ъ, с, (I (рис. 163), находятся на углахъ ромба. Остальные че- тыре, е, /, д, к, находятся на двухъ смежныхъ .сторонахъ ромба, такъ Рпс. 163. что ае — су — ксі. Поэтому нажимные винты а и 6, также Ъ и Й, соединены совершенно равными проволоками, такъ что сопротивленіе ае дс равно сд ксі, а и Ъ соединяютъ съ полюсами батареи бис съ концами проволоки гальванометра; соединивъ затѣмъ е и / испытуе- мою проволокою, а д и к реостатомъ, въ гальванометрѣ, токъ будетъ ра- венъ 0, когда сопротивленіе между а и с равно сопротивленію между с и Л (см. стр. 371). Слѣдовательно, когда стрѣлка гальванометра находится на нулѣ, то сопротивленіе испытуемой проволоки совершенно равно со- противленію проволоки реостата. *) ІѴЬеаІвІІюпе. РЬИоворЫсаІ Тгапвасііопв. 1843. Т. II, р. 323.—Ро^епбогЙ'а Аппаіеп Вй. ЬХІІ, 8. 535.
ЛЕКЦІЯ. 381 Этимъ способомъ были произведены многочисленныя измѣренія сперва самимъ Уитстономъ, а потомъ съ небольшими измѣненіями Сванбергомъ *) Матисеномъ **)- и Арндтсеномъ ***). Способъ Буша. — Бушъ далъ другой способъ измѣренія Сопротив- леній, основанный подобно способу Ленца, на измѣреніи силы тока; по его способу Шредеръ Фанъ деръ Колькъ ****) произвелъ очень многочисленныя измѣренія и въ особенности онъ очень много сдѣлалъ сравненій надъ сопро- тивленіями нормальныхъ проволокъ. Способъ этотъ основанъ на слѣдующемъ началѣ. Токъ раздѣляютъ, при Ъ, на двѣ вѣтви (рис. 164), которыя при а снова сходятся, Въ Рис. 164. нераздѣльной части находится тангенсъ-буссоль Т и реостатъ В. Если въ вѣтви аЪ сопротивленіе равно іо, въ ЪЛса равно го, то силы токовъ і и въ этихъ вѣтвяхъ относятся между собою г . г,— го, : го или г,- + і : г, = го го, : го откуда і, = (г, 4- г) —, 1 4 1 * ’ го го{ го -|- и\ гдѣ черезъ Л = г, г мы выразили силу тока въ неразвѣтвленной ча- сти; которую опредѣлили по тангенсъ-буссоли. Введемъ въ вѣтвь ЪЛса сопротивленіе г, то, если Л одно и то же, і, уменьшится. Усилимъ этотъ токъ удаленіемъ сопротивленія изъ нераздѣ- ленной части, то мы можемъ достигнуть того, что въ вѣтви, не смотря на введеніе сопротивленія г, сила тока опять будетъ прежняя. Положимъ, что это будетъ тогда, когда въ неразвѣтвленной части сила тока будетъ Л(, То между г, и Л, существуетъ зависимость #) 8ѵапЬѳг§. Ро^епйогіГв Апп. Вй. ЪХХХІѴ, 8. 411. 1857.—ІѴіейѳтапп’в. Біе ЬѳЬгв ѵот Сгаіѵапівтпв. Вй. I, 8. 166, § 90. • , **) МайЬіеввеп. Ро^епД. Апп. Вй. С. тііё-еіЬеіІі ѵоп КігсЫіойі. Вй. СШ, СІХ п. СХ, ***) АгпДівеп, Ро^епД. Апп. ВД. СІѴ и. СѴ- ****) 8сЬгбдег ѵап Дёі- Коік. Ро^епДогйів Апп. ВД. СХ.
382 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ТРЕТЬЯ . VI т г, =—-г------;—Э.- VI IV, + г 1 Изъ этой и предъидущей величины для г, имѣемъ г ______________________________з, ________ ,Т, — ,Т ѵ> + ѵі, Д Л ' Введемъ теперь вмѣсто г, другое сопротивленіе г, и положимъ, что при силѣ тока въ неразвѣтвленной части сила тока въ ЪЛса, сдѣлается снова равна г,, то теперь Ѵ1 , «і = —------;— . Э,. ю + гѵ, + г, 2 Изъ этой и изъ найденной выше величины і, имѣемъ г, ________________________________ Л2 — Л іѵ 4- Изъ обѣихъ величинъ для г и г, получимъ отношеніе ихъ т Л — Л, ’ Если г нормальная проволока, то сопротивленіе г, будетъ выражено въ выбранныхъ нами единицахъ; замѣняя затѣмъ г, другими проволо- ками г3...., то каждое новое наблюденіе дастъ намъ сопротивленіе проволоки. Этотъ способъ тѣмъ точнѣе, чѣмъ больше разность Я3 — такъ какъ неизбѣжная ошибка въ наблюденіи имѣетъ при этомъ меньшее вліяніе. Эта разность тѣмъ больше, чѣмъ больше г, въ отношеніи къ го,; но такъ какъ въ этой вѣтви всегда долженъ быть чувствительный гальванометръ, то сопротивленіе го, не можетъ быть очень мало, такъ что въ этомъ видѣ способъ этотъ только при значительномъ сопротивленіи даетъ большую точность. Этотъ недостатокъ Шредеръ Фанъ деръ Колькъ уничтожилъ тѣмъ, что ввелъ гальванометръ не въ вѣтвь ЪЛса, а въ вѣтвь сЛЗс. Вслѣд- ствіе этого гальванометръ не увеличиваетъ сопротивленія то,, но умень- шаетъ его совершенно такъ, какъ если бы поперечное сѣченіе частей іс увеличилось на извѣстную величину. Способъ Буша имѣетъ преимущество передъ другими способами, такъ какъ въ немъ сопротивленіе опредѣляется не по сравненію съ реостатами, но по измѣненію силы тока, и черезъ то неточность дѣленій реостата здѣсь не имѣетъ вліянія. Проводимость твердыхъ тѣлъ. — Твердыя тѣла, какъ въ отно- шеніи проводимости электричества отъ тренія, такъ и въ отношеніи про- водимости гальваническаго тока, раздѣляются на двѣ группы: на провод- ники и непроводники. При этомъ оказывается, что тѣ же тѣла, ко- торыя проводятъ электричество отъ тренія, проводятъ также гальваниче-
ЛЕКЦІЯ. 383 скій токъ, а тѣ, которыя не проводятъ электричество, не проводятъ и тока *). Кромѣ металловъ, электричество проводятъ: гра*итъ, уголь, нѣкоторые сѣрнистые металлы и нѣкоторыя перекиси, какъ напр. свин- цовая перекись. Точныя изслѣдованія были произведены по изложеннымъ выше спосо- бамъ, только надъ нѣкоторыми металлами и ихъ сплавами. Въ слѣдующей таблицѣ помѣщена проводимость металловъ, нѣкоторыхъ сплавовъ и нѣ- которыхъ углеродовъ. Таблица проводимости металловъ СЕРЕБРО = 100 ПРИ О». НАЗВАНІЕ ТѢЛЪ. ' НАБЛЮДАТЕЛИ, ОПЫТЫ РИССА ОТНОСИТЕЛЬНО ЗАМЕДЛНТЕЛЬ- НОЙ СИЛЫ МЕ- ТАЛЛОВЪ ** ***)). ТЕПЛОПРОВО- ДИМОСТЬ ТѢЛЪ ПО ВНДЕЫАНУ И ФРАНЦУ’**). омъ. ЛЕНЦЪ. эд. БЕККЕ- РЕЛЬ. МАТТИ- СЕНЪ. Серебро 100 100 100 100 100 100 Мѣдь 280 73,4 91,51 77,43 66,7 73,6 Золото 161 58,6 64,96 56.91 59,0 53,2 Натрій —- 37,43 Алюминій 33/76 Павкъ. 93 24,06 27,39 28,1 Магній 25,47 Кальцій — 22,14 Кадмій — 24,57 22,10 25,7 — Калій — 20,84 — . Литій 39,00 . — Желѣзо 48,8 і?:і 12,35 14,44 11,9 11,9 Палладій — 13,97 12,64 12,2 Олово 47 22,6 14,01 11,45 9,9 15,2 Платина - 48 10,3 7,39 10,53 10,3 8,4 Свинецъ 27 10,7 8,27 7,77 7,0 8,5 • Стронцій — — — 6,71 — — Сурьма — 6,5 — 4,29 — Ртуть 3,40 1,73 1,63 — Висмутъ — 1,9 1,19 — 1,8 Нейзильберъ — . — — 7,67 5,95 — Сплавъ 32 ч. висмута . . . 6,884 » 1 » сурьмы . . — — — — — » 12 » висмута . . . » 1 » олова .... — — 0,519 — — Графитъ 0,693 — — Каменный уголь — — — 0,386 — — •) Еагасіау. Ехрегітепіаі гевеагсЪез IV. КеіЬс агі. 380 Я. Родоеті. Апп. ВЦ. XXXI *•) Кіева. КеіЬііпёзеІекігіеііаі. В<1. I. 8. 431. ***) ІѴіе<1ешапп ип<1 Егапг. РоёёепО. Апп. Всі. ЬХХХІХ, 8. 497. 1853. ипсі В<1. СѴІП. 8. 405. 1859.
384 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ТРЕТЬЯ Въ таблицѣ этой собраны числа, опредѣленныя различными способами. Числа, найденныя Омомъ, значительно разнятся отъ чиселъ другихъ фи- зиковъ; но разница эта на самомъ дѣлѣ не такъ велика, какъ кажется въ таблицѣ, потому что Омъ принималъ въ -своихъ изслѣдованіяхъ за единицу не серебро, но мѣдную проволоку, а взятая имъ для опытовъ серебряная проволока очевидно была не чистая, потому что проводи- мость ея у него получилась почти втрое менѣе проводимости мѣди. Боль- шія уклоненія въ таблицѣ чиселъ Ома отъ чиселъ другихъ наблюдателей происходятъ оттого, что числа, данныя Омомъ, были переведены на другія единицы, и притомъ за единицу была взята проводимость серебра Ома. Сравнивая числа другихъ, столбцовъ, съ числами Рисса, замѣчаемъ, что проводимость металловъ для гальваническаго тока такая же, какъ и для электричества отъ тренія. Сравнивая же числа для гальванической проводимости тѣлъ, съ числами, найденными Видеманомъ и Францемъ, для теплопроводимости, видимъ, что тѣ и другія числа для металловъ одинаковы, такъ что изъ двухъ метал- ловъ тотъ проводитъ лучше теплоту, который лучше проводитъ и элек- тричество. ' Разница между отдѣльными числами, полученными различными Физиками, часто на столько велика, что не можетъ быть объяснена -неизбѣжными ошибками при наблюденіяхъ. Различіе это происходитъ частію отъ малѣйшей посторонней примѣси въ маталлѣ. Матиссенъ *) доказалъ это на мѣди. Малѣйшее коли- чество кислорода, которое поглощаетъ совершенно чистая расплавленная мѣдь изъ воздуха, уже измѣняетъ электропроводимость ея. Чистая, но расплавленная въ воздухѣ мѣдь имѣетъ проводимость только 69,37. Мѣдь, содержащая въ себѣ 0,05 процентовъ углерода, имѣетъ проводимость 74,91; съ 0,13 процентами Фосфора 67,67; съ малѣйшимъ количествомъ мышьяка 57,8; съ цинкомъ 83; съ полупроцентами желѣза 34,56. Даже самое малое количество примѣси лучшаго проводника серебра уменьшаетъ проводимость мѣди. Подобнымъ же образомъ, хотя не въ такой сильной степени, наблю- дается и въ другихъ металлахъ. Матиссенъ произвелъ опыты надъ нѣ- которыми сплавами **). Онъ нашелъ, что металлы должно раздѣлить на двѣ группы. Сплавы изъ металловъ одной группы не измѣняютъ проводи- МаНЫеввеп. Ро^епйогіГ’з Апп. ВЦ. СХ. **) МаКЬіеввеп. Родапі. Апп. Ві. СХ,-
ЛЕКЦІЯ. 385 мости металловъ; проводимость зависитъ отъ объема каждаго изъ метал- ловъ находящихся въ сплавѣ, такъ что если ѵІ и ѵг, взятые объемы ме- талловъ, которыхъ проводимость с, и с2, то проводимость сплава будетъ: „___+ г, с, С/ • . « * V, + V, Къ этой группѣ принадлежатъ: олово, свинецъ, кадмій, цинкъ. Небольшая примѣсь одного изъ атихъ металловъ къ другому металлу той же группы, дѣлаетъ проводимость его незначительно разнящеюся отъ проводимости чистаго металла. Вторая группа состоитъ изъ такихъ металловъ, которые, будучи спла- влены другъ съ другомъ или съ металлами первой группы, проводятъ электричество хуже, нежели слѣдовало бы по вычисленію; къ этой группѣ относятся: висмутъ, сурьма, платина, палладій, желѣзо, алюминій, зо- лото и мѣдь. Небольшая примѣсь этихъ металловъ къ другому уже имѣетъ значительное вліяніе на проводимость его, что и показалъ опытъ Мат- тиссена. Исключеніе составляетъ ртуть: совершенно незначительное количе- ство посторонняго металла увеличиваетъ проводимость ея, по тому же правилу, которому подчиняются металлы первой группы; тогда какъ боль- шое количество посторонняго металла ставитъ ее во вторую группу, т. е. ея проводимость уменьшается. Проводимость металла вообще зависитъ не столько отъ химической чи- стоты его, сколько отъ его Физическаго состоянія. Растяжимость, твердость и плотность измѣняютъ проводимость метал- ловъ; увеличеніе растяжимости, по опытамъ Муссона*), вообще умень- шаетъ проводимость; увеличеніе плотности иногда увеличиваетъ, а иногда уменьшаетъ проводимость. Проводимость желѣза тѣмъ меньше, чѣмъ въ болѣе тонкую проволоку оно можетъ быть вытянуто, а мѣдь, наоборотъ. Закаленная стальная проволока проводитъ хуже незака.іешюй; если зака- ленную проволоку отпустить, то проводимость ея увеличивается. Проводимость стали и мѣди, по опытамъ Муссона и Пулье **), черезъ закаливаніе уменьшается; а по опытамъ Эдмонда Беккереля ***), напро- тивъ, проводимость серебра, мѣди, золота, желѣза и платины, черезъ за- каливаніе, увеличивается. ♦) Моизаоп. Хеие йсЬѵеігегівсЬе ХоіівоЬііЙ. ВД. XV, 8. 33. 1855. —ІѴІеДотагт. Біо 1.еЬге ѵогп Сгаіѵатвтиз. ВД. 1, § 103, 8. 185. «♦) Рошііеі. ІѴіеДеташі. Віе І.еЬге_ѵот баіѵапівтив. ВД.І, § 103 , 8. 185. ЕД. Весциегеі. Ро&^епДоНГв Апп- ВД. ЬХХ. Физика. 111.
386 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ТРЕТЬЯ По Беккерелю: Проводимость. Незакалеввой. Заваленной. Серебра.... 93,448 100,000 Мѣди........ 89,048 91,459 Золота..... 64,385 65,464 Желѣза .... 12,124 12,246 Платины. . . 8,042 8,147 Вліяніе температуры на проводимость твердыхъ тѣлъ. — По опытамъ Ленца *), Беккереля **), Арнтсена ***), Маттисена ****) и Мюллера *****), на проводимость тѣлъ имѣетъ значительное вліяніе тем- пература металла; съ увеличеніемъ температуры металла, электрическая проводимость его уменьшается. По опытамъ Ленца, проводимость С ме- талла, при температурѣ і, если при 0° назовемъ ее черезъ с0, выра- жается слѣдующей Формулой: с = с0 (1 — аі Ъі"), гдѣ а и Ь постоянные коэфиціенты для одного и того же металла, но различные для различныхъ металловъ. Беккерель и Арнтсенъ нашли, что с = с0 (1 — аІ), т. е., что уменьшеніе проводимости пропорціонально увеличенію темпе- ратуры. Коэфиціентъ а, но Бекерелю, зависитъ отъ металла и измѣ- няется между 0,004349 для свинца и 0,00104 для серебра; Арнтсенъ же нашелъ для а величины между 0,00327 и 0,00413. Маттиссенъ нашелъ одну и ту же величину кое®фиціента для всѣхъ 10 металловъ, надъ которымъ онъ производилъ опытъ и далъ слѣдующую Формулу: с= с0 (1—0,0037674?+ 0,000008340- Слѣдовательно, Маттиссенъ получилъ, подобно Ленцу, что уменьшеніе проводимости не пропорціонально увеличенію температуры, но что про- водимость уменьшается менѣе быстро, нежели возрастаетъ температура. х/ •) Ъепг. РоееепЗ. Апп. ВЗ. XXXIV, 8 . 418. 1835. ипЗ ВЗ. ХЬѴ, 8. 101. 1838. *•) ЕЗ. Весдцегеі. Ро^-епЗ. -Апп. ВЗ. ЬХХ. *”) АгпЗЫеп. Ро^епЗ. Апп. ВЗ. СІѴ, 8. 1; ВЗ СѴ, 8. 148. 1858. МаНЫеввеп. Ро^епд. Апп. Всі, СХѴ. ”'***♦) МШІег іп УѴеве'1. Ро^епЯ. Апп. Вй. СШ, 8. 176. 1858.
ЛЕКЦІЯ. 387 Называя черезъ г0 и г сопротивленія одной и той же проволоки, при 0° и при і, получимъ, по Беккерелю т — го С1 + или по Маттиссену г = г0(1 + 0,0037674/ — 0,00000831/). Если Формула Маттиссена годна была бы и для высокихъ темпера- туръ, то получили бы изъ нея, что при 226° проводимость будетъ наи- меньшая и затѣмъ она опять возрастаетъ, такъ что при 452° она опять дѣлается равною той, которая была при 0°. . Но въ опытахъ Мюллера *) надъ желѣзной, мѣдной и платиновой про- волоками, получились слѣдующія сопротивленія: Проволоки: Желѣзная. Мѣдная. Платиновая. Температура. Сопротпвл. Температура. Сопротпвл. Температура. Сопротмвл: 21° Ц. 690 21° Ц. 864 21° Ц. 1985,5 285° Ц. 1660 слабое каленіе 2100 слабое каленіе 4300 начало каленія 2250 малиновокрасный 2100 красное 4700 темносѣрый 2460 кирпичнокрасный 3000 свѣтлокрасное 5050 слабое каленіе 3050 свѣтлокрасный 4700 оранжевое 5400 темнокрасн. каленіе 3200 21° Ц. 910 сов. свѣтлокрасное 6000 свѣтлокрасн. » 3650 21° Ц. 1984,2 совершен. свѣтлокр. 4550 еще болѣе свѣт.кал. 4880 21° 727 Слѣдовательно, съ увеличеніемъ температуры, сопротивленіе постоянно возрастаетъ, т. е. проводимость уменьшается, такъ что Формула Матти- сена, какъ эмпирическая, годится только въ предѣлахъ обыкновенныхъ опытовъ. Опредѣленіе сопротивленія жидкостей. — Опредѣленіе прово- димости или сопротивленія жидкостей представляетъ значительное затруд- неніе происходящее отъ того, что жидкости легко разлагаются токомъ и на электродахъ отдѣляются газы, развивающіе электровозбудительную силу въ сторону, противоположную главному току, черезъ что уменьшается сила тока. ’) Мііііег іп ѴѴезеІ. Рго^гатт Лея (Іупіпяашіп’з гм ТѴевеІ. 1857. Ро^еші. Апп. В<1. СШ, 8. 176. 1858. 25*
388 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ТРЕТЬЯ Способъ Горсфорда. — ГорсФордъ *) придумалъ слѣдующій спо- собъ для сравненія сопротивленія жидкихъ тѣлъ съ сопротивленіемъ про- волоки. Составляютъ цѣпь изъ элемента гальванометра, реостата и сосуда, наполненнаго жидкостію, въ который погружены двѣ одна другой парал- лельныя пластинки, называемыя электродами, и наблюдаютъ на гальвано- метрѣ силу тока, при извѣстномъ разстояніи между электродами. Сила этого тока зависитъ отъ всѣхъ сопротивленій цѣпи и отъ разности электро- возбудительныхъ силъ батареи и на электродахъ въ изслѣдуемой жидкости. Затѣмъ-электроды раздвигаютъ въ жпдкостй на опредѣленное большое раз- стояніе, и тогда, вслѣдствіе большаго сопротивленія, сила тока сдѣлается меньше; проволоку реостата уменьшаютъ до тѣхъ поръ, пока сила тока не дойдетъ до первоначальной. Тогда сопротивленіе выведенной части про- волоки реостата равно сопротивленію той части жидкости, на которую мы увеличили ее во второмъ опытѣ противъ перваго. Хотя электровоз- будительная сила на пластинкахъ, погруженныхъ въ жидкость, зависитъ также отъ силы тока, но такъ какъ сила тока въ обоихъ случаяхъ одна и та же, то эта электровозбудительная сила не измѣнилась, а если при одной и той же электровозбудительной силѣ получается одинаковая сила тока, то это значитъ, что и общее сопротивленіе осталось то же самое, а потому сопротивленіе выведенной изъ цѣпи проволоки реостата равно сопротивленію введенной части жидкости. ГорсФордъ взялъ для своихъ опытовъ деревянный четыреугольный ящикъ, 30 сантим. длины, 7,5 сантим. ширины и такой же глубины. На ящикъ клали двѣ деревянныя скобки, въ которыя были утверждены погруженныя въ жидкость пластинки, величины которыхъ .равнялись по- перечному сѣченію ящика. Къ пластинкамъ прикрѣплялись мѣдныя по- лоски для соединенія ихъ съ остальными частями цѣпи. По ребру ящика сдѣланы были дѣленія, для измѣренія разстоянія между пластинками. При первомъ наблюденіи силы тока, разстояніе между пластинками было 2,5 сантим., и послѣ наблюденія силы тока, разстояніе между ними дѣлали 5, 10, 15.... сантим. и черезъ уменьшеніе проволоки агометра опредѣляли увеличеніе сопротивленія жидкости. Подобнымъ же способомъ, съ небольшимъ измѣненіемъ, производили измѣренія Шмидтъ**) и Видеманъ***). *) НогаГопІ. Ро^епіІоііГз Аппаіеп. БД. ЬХХ, 8. 238. 1847. ”) ЗсЬтіДС. Роеееп6огіГз Апп. БД. СѴП, 8. 553. 1859. ***) ІѴІейеіпапп. Рощепа. Апп. ВсІ. ХСІХ, 8. 225. 1856. Біе ЕеЬге ѵот Стаіѵапізтіія, ва. I, § 112, 8. 198.
ЛЕКЦІЯ. 389 Способъ Беккереля. — Способъ Эдм. Беккереля *) основанъ на томъ же началъ. Онъ ввелъ въ объ вътви цѣпи батареи, токъ которой проходилъ черезъ дифференціальный гальванометръ, изслѣдуемую жид- кость, сверхъ того въ одну вѣтвь онъ ввелъ реохордъ. Въ одной вѣтви разстояніе между электродами въ жидкости оставалось постояннымъ, а въ другой оно могло измѣняться. Когда въ обѣихъ вѣтвяхъ сила тока была одна и та же, стрѣлка гальванометра оставалась на 0. Уменьшивъ разстояніе между электродами одной жидкости, увеличивали проволоку реохорда до тѣхъ поръ, пока сила тока опять не сдѣлалась одинаковою въ обѣихъ вѣтвяхъ цѣпи. Тогда сопротивленіе введенной проволоки равня- лось сопротивленію введенной новой части жидкости. Способъ Беккера.— Беккеръ**) сперва опредѣлилъ главное сопро- тивленіе; для этого онъ ввелъ въ цѣпь-одну за другою проволоки рео- стата различныхъ длинъ и извѣстныхъ сопротивленій то1 и то2. Если .1, и .Т2 силы тока въ обоихъ случаяхъ, то т — Е т — Е 1 IV ’ 2 IV -|- ѵ:., откуда 'ГТТ ~3 । — л.-д/ ’ Затѣмъ въ цѣпь была введена изслѣдуемая жидкость, и черезъ умень- шеніе проволокъ реостата на> длину I, и /2 снова достигли силы тока .1, и ,Т2. Обозначимъ черезъ е электровозбудительную силу на электродахъ, а сопротивленіе жидкости черезъ г, то У___ Е — е т ________ Е — е ЛІ— УѴ4-Г-?/’ 2 У? 4- г - г, ’ откуда и получимъ г. Сопротивленіе жидкостей. — По зтимъ способамъ было опредѣ- лено сопротивленіе или проводимость нѣкоторыхъ жидкостей. Результаты опытовъ помѣщены въ приложенной здѣсь таблицѣ, Беккерель принялъ проводимость серебра равною 100000000;' ГорсФордъ принялъ сопроти- вленіе нейзильберной проволоки взятаго имъ реостата за 1. Чтобы можно было сравнить его числа съ другими, онъ нашелъ, что сопротивленіе этой нейзильберной проволоки относительно сопротивленія химически чис-' ») Весфіегеі. Аппаіев йе сЬішіе еѣ йе рЬувідпе. III вёгіе, I. XVII, р. 267. 1846. *•) Веокег. Аппаіеп йег СЬешіе ип<1 РЬагшаеіе. ЬіеЬщ’в Аппаіеп. Вй. ЬХХІІІ, 8. 1. 1850. ипй ВЙ. ЬХХѴ, 8. 94. 1851.
390 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ТРЕТЬЯ таго серебра, равно 12,4014, что почти сходится съ числомъ, даннымъ Маттисеномъ. Видеманъ принялъ сопротивленіе платины за 1. Температура, при которой были опредѣлены эти сопротивленія, была между 15° — 20 Ц. НАЗВАНІЕ ЖИДКОСТЕЙ. СОПРОТИВЛЕН. 1) ПО ГОСФОРДУ. Сѣрная кислота относительнаго вѣса 1,10 75673 я „ 1,15 67770 я я я » 1,20 56180 я я я „ 1,24 56180 я я , 1,30 56180 1,40 82520 Растворъ мѣдявго купороса въ 100 куб. сантим. воды 15,093 гр. соли. 97230 я » 7,547 „ я 1410200 я повареннной соли въ 500 куб. сантим. воды 27,6 „ я 577100 я я я » 21,3 „ я 769460 я я я „ 10,65 „ я 1488200 я я „ 5,325 „ я 2750560 я хлористаго кали въ 500 куб. сантим. воды 27,6 „ я 578000 я я я „ 13,8 „ я 1103700 я я я я я » 6,9 „ я 2006500 2) по ВИДЕМАНУ. Растворъ мѣднаго купороса въ 100 куб. сантим. воды заключалъ: 31,17 граммъ Си 080, — 5ац 7805000 62,34 4202000 77,92 я 3514000 93,51 я 3178000 124,68 я 2567000 155,85 я я я 2181000 187,02 Сѣрная я я я 1936000 кислота въ 100 куб. сант. воды содержала: 3,37 граммъ 80, ... . 499000 5,9 я я .... 283500 11,42 я 147200 22,82 я я .... 88070 45,84 я 79560 74,83 я 108300 92,26» я 151900 191,04 я 322700 183,96 я 508000 ПРОВОДНМ. 3) ПО БЕККЕРЕЛЮ. Мѣдный купоросъ насыщенныя................................. Поваренная соль насыщенная................................. Насыщенный растворъ азотнокислой окиси мѣдн................ Насыщенный растворъ цинковаго купороса..................... Сѣрная кислота 220 куб. сантим. воды и 20 кубич. сантим. 8О8Ч-НО Азотная кислота продажная.................................. 5,42 31,52 8,99 5,77 88,68 93,77
ЛЕКЦІЯ. 391 Изъ этой таблицы видно, что сопротивленіе жидкостей сравнительно съ сопротивленіемъ металловъ вообще очень велико. Сопротивленіе вод- ныхъ растворовъ зависитъ отъ количества содержащейся въ растворѣ соли и вообще бываетъ меньше, когда количество соли увеличивается. Изъ зтого слѣдуетъ, что проводимость воды очень мала. .Беккерель нашелъ, что въ очень слабыхъ растворахъ сопротивленіе раствора уменьшается пропор- ціонально увеличенію содержанія соли. ГорсФордъ и Видеманъ нашли для слабой сѣрной кислоты, что сопро- тивленіе ея уменьшается съ увеличеніемъ количества сѣрной кислоты от- носительно воды до нѣкотораго предѣла, который достигается при отно- сительномъ вѣсѣ кислоты 1,30. Концентрированныя кислоты обнаружи- ваютъ снова болѣе сильное сопротивленіе. По опытамъ Генкеля *), Видемана и Беккера, температура имѣетъ на проводимость жидкостей вліяніе совершенно обратное вліянію на твердыя тѣла, т. е. съ увеличеніемъ температуры сопротивленіе жидкости умень- шается . Такъ, напр., Видеманъ нашелъ для мѣднаго купороса: Сопротив. 187,02 граммъ соли въ 1000 куб. сант. воды при 20,2° Ц. . 1907000 » » я я Я я. я 26,2 Я . 1715000 5) я я я » » я 37,5 я . 1419000 Я я я я я » я 51,5 я . 1163000 Я 1) я я я » я 60 я . 1047000 Я » я я я я я 75,6 я . 894000 Слѣдовательно, при увеличеніи температуры на 55° сопротивленіе уменьшается болѣе, нежели вдвое. *) Напкеі. Ро^епДогіГз Аппаіеп. Вй. ЬХІХ.
ШЕСТЬДЕСЯТЪ ЧЕТВЕРТАЯ ЛЕКЦІЯ. Объ измѣреніи электровозбудитёльныхъ силъ. Единицы Электровозбудителъныхъ силъ. — Способъ Ома. — Компенса- ціонный способъ Поггендорфа. — Способъ Боша. — Способъ Фехнера.— Способъ Ренъо. — Способъ Уитстона. — Электровозбудительная сила наиболѣе употребительныхъ элементовъ. Единицы электровозбудительныхъ силъ. — Зная сопротивле- ніе цѣпи, не трудно опредѣлить электровозбудительную силу. За еди- ницу электровозбудительной силы мы можемъ принять такую силу, ко- торая въ цѣни, съ сопротивленіемъ, равнымъ единицѣ, производитъ силу тока равную единицѣ. За единицу же силы тока мы примемъ такую силу его, которая въ одну минуту въ состояніи образовать изъ воды одинъ кубическій сантиметръ греиучаго газа. Для опредѣленія относительной величины электровозбудительной силы можно сравнивать ее съ электровозбудительною силою какого-нибудь галь- ваническаго .элемента, наир. элемента Даніеля. Если электровозбудитель- ную силу этого элемента опредѣлить въ химическихъ мѣрахъ, то изъ нея не трудно получить величину электровозбудительныхъ силъ всѣхъ остальныхъ. Способъ Ома. — Электровозбудительную силу постояннаго элемента легко получить въ химическихъ мѣрахъ по способу Ома *), который мы примѣнили уже выше для опредѣленія сопротивленія тѣлъ. Замыкаютъ элементъ тангенсъ-буссолью и реостатомъ или реохордомъ, поставлен- нымъ на 0. Когда извѣстенъ коэфиціентъ тангенсъ-буссоли, то получа- ютъ силу тока въ химическихъ мѣрахъ. Пусть сила тока равна Д, электро- возбудительная сила Е, а сопротивленіе ^Ѵ, то *) ОЬш. 8іЖ'іѵеі^;ег’в Доигиаі. ВО. ЬѴІІІ, 8. 416, 1830.
ШЕСТЬДЕСЯТЬ ЧЕТВЕРТАЯ ЛЕКЦІЯ. 393 т —-А откуда Е = АѴ.^ Затѣмъ вводятъ въ цѣпь опредѣленной длины проволоку реохорда, сопротивленіе которой гѵі тогда сила тока измѣнится, и будетъ Д,; тогда Т - Е 1 + ѵ>’ откуда Е = (АѴ 4* “О Изъ двухъ этихъ уравненій можно опредѣлить, какъ АѴ, такъ и Е; для Е будетъ „ Д. Л, . Чтобы опредѣлить Е съ большею точностію, вводятъ одно за другимъ нѣсколько сопротивленій го и изъ каждыхъ двухъ наблюденій находятъ величину для Е; затѣмъ изъ всѣхъ найденныхъ величинъ для Е, берутъ среднюю. Этимъ способомъ можно опредѣлить электровозбудительную силу только элементовъ съ постояннымъ токомъ, такъ какъ въ непостоянныхъ цѣпяхъ въ продолженіе времени, употребляемаго на опытъ сила тока измѣняется. Способъ Поггендор*а. — Для опредѣленія электровозбудительныхъ силъ, какъ постоянныхъ, такъ и непостоянныхъ цѣпей, употребляется такъ называемый компенсаціонный способъ ПоггендорФа *). Какъ мы видѣли въ шестьдесятъ второй лекціи, въ статьѣ развѣтвле- ніе тока (стр.'365), сила тока въ проволокѣ а (рис. 165), имѣющей со- противленіе го и соединяющей вѣтви бис, которыхъ электровозбуди- тельныя силы Е, и Е2, а сопротивленія го1 ито8, будетъ . Е. го 4- Е„ го. г —-------1------------- гоаі, 4 гоѵ\ 4 го, го* а силы токовъ и г2 въ обѣихъ вѣтвяхъ будутъ . __ Е^ го 4 го3) — Ев го 1 гого, гогог 4 . __ Е2 {го 4 го,) — Е, го 2 гого, + гого* + го* го, Такъ что сила тока въ обѣихъ вѣтвяхъ главнымъ образомъ зависитъ отъ отношенія сопротивленія къ ы или ^4*^2 къ Если Е1 и Е2 различны, то черезъ регулиро- РодоепЗогіГ. Ро^ѳші. Аппаіеп. Вй. ЫѴ, 8. 161. 1841.
304 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ЧЕТВЕРТАЯ ваніе сопротивленій можно достигнуть того, что г, или г2 будетъ равно 0; положимъ, что мы сдѣлали г2 = 0, то подставивъ эту величину Е, въ уравненіе для г, имѣемъ Е, г — —г— Е1 — г (го -|“ ті)’ а изъ послѣдняго и изъ уравненія для Е2 получаемъ Е2 — г . го. Слѣдовательно, если сопротивленія го и го, извѣстны, то мы обѣ _электровозбудительныя силы получимъ прямо изъ одного наблюденія г2 — 0; если мы, сверхъ того, наблюдаемъ силу тока і, то мы можемъ Е, и Е2 получить въ выбранныхъ нами единицахъ. Для измѣренія электровозбудительной силы, по этому способу, Погген- дорфъ поступаетъ слѣдующимъ образомъ. На мѣсто элемента Е, помѣ- щаютъ постоянный цинко-платиновый элементъ Грове. Электровозбуди- тельная сила и сопротивленіе этого элемента опредѣляются по способу Ома. Элементъ Грове соединяется съ изслѣдуемымъ элементомъ, напр съ цинко-мѣднымъ, какъ показано на рис. 166. Элементы помѣщаются, какъ видно на рис. 165, на концахъ вѣтви Ъ и с, такъ что вѣтвь с (рис. 165), которой сопротивленіе обозначено черезъ »2, состоитъ: изъ проволоки с, соединяющей платинку Рі (рис. 166) съ мѣдью К, съ за- ключающимся въ ней гальванометромъ д, и изъ постояннаго сопротивленія яій,.кости въ элементѣ К2. Вѣтвь Ь состоитъ: изъ проволоки Ъ, соеди- няющей цинкъ 2 съ цинкомъ 2п, въ которую помѣщенъ реохордъ В, и изъ сопротивленія жидкости въ элементѣ Грове. Проволока а (рис. 165), соединяющая обѣ вѣтви и обозначенная на рис. 166 черезъ а, соеди- няетъ цинкъ элемента 2К, съ платиной элемента Грове; въ эту вѣтвь введена тангенсъ-буссоль д'.
ЛЕКЦІЯ. 395 Сила тока, измѣряемая тангенсъ-буссолью, у насъ обозначена черезъ і, сила тока въ проволокѣ Ъ черезъ іі, а въ с черезъ г,. Соединительная проволока КРі или с обыкновенно разомкнута; она служитъ только для того, чтобы регулировать сопротивленіемъ гѵ1 въ Ъ такимъ образомъ, чтобы токъ г2 сдѣлался равенъ 0. Соединеніе съ прово- локою с устанавливается только на одно мгновеніе, и если при этомъ гальванометръ еще показываетъ токъ, то измѣняютъ сопротивленіе въ Ъ, такъ чтобы при слѣдующемъ замыканіи с, опять на одно мгновеніе, галь- ванометръ не обнаруживалъ тока. Это замыканіе вѣтви с на одно только мгновеніе бываетъ необходимо, именно тогда, когда этимъ способомъ измѣряютъ электровозбудительную силу непостоянной цѣпи. Потому что непостоянство, какъ мы видѣли, происходитъ оттого, что при замыканіи цѣпи жидкость въ элементѣ раз- лагается, вслѣдствіе чего металлы покрываются газами. Когда при этомъ способѣ цѣпь замыкается только на мгновеніе и когда вмѣстѣ съ тѣмъ происходитъ почти совершенная компенсація, образующаяся черезъ это замыканіе противоположнаго тока съ токомъ отъ другаго элемента, то жидкость въ элементѣ не разлагается, и противоположная электровозбуди- тельная сила совершенно не дѣйствуетъ. Если электровозбудительная сила Е, опредѣлена уже по способу Ома, а также опредѣлено сопротивленіе постояннаго элемента, то въ тангенсъ- буссоли нѣтъ никакой нужды, потому что тогда Е2 находятъ изъ При этомъ также удобнѣе наблюдать и силу тока і, такъ какъ теперь надо только, опредѣлить сопротивленіе іѵ, проволоки а, и затѣмъ полу- чимъ Е2; опредѣлять га, нѣтъ необходимости. Когда і и гѵ1 наблюдали, то нѣтъ нужды опредѣлять Е,, потому что она получается изъ нихъ. Такъ какъ точное опредѣленіе го, затрудни- тельно, то лучше опредѣлить Е, по способу Ома и вмѣстѣ съ тѣмъ опре- дѣлить го, и тогда силу тока і наблюдать по компенсаціи. Опредѣленіе электровозбудительной силы постояннаго элемента по способу Поггендорфа еще удобнѣе, такъ какъ въ этомъ случаѣ вѣтвь с можетъ оставаться постоянно замкнутою. Способъ Боша. — Боша *) нѣсколько измѣнилъ способъ Погген- дор®а. Вмѣсто гальванометра д' (рис. 166), онъ ввелъ также реохордъ. *) ВоввсЬа. Ро^кепд. Апп. Вй. ХСІѴ, 8. 172. 1855. Вееіг. — Ро^еші. Апп. Вй, ЬХХѴП, 3. 494. 1849.
396 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ЧЕТВЁРТАЯ Сопротивленіе го, уравнено такъ, что въ с сила тока равна 0;. потомъ въ цѣпь а вводятъ сопротивленіе I; тогда въ с снова является токъ, и чтобы его уравнять, въ Ь вводятъ такое сопротивленіе чтобы въ с токъ опять сдѣлался равенъ 0, тогда Т7 __ Т? ЬР + ? — К и, + I + и,, + I, прежде же было слѣдовательно, также Сопротивленія I и могутъ быть опредѣлены съ очень большою точ- ностію, такъ какъ они составляютъ опредѣленной длины проволоки ре- охорда, а черезъ это получается большая точность въ опредѣленіи электро- возбудительной силы. Кромѣ способовъ Ома и Поггендорфа, по которымъ прямо опредѣляется электровозбудительная сила элемента въ выбранныхъ единицахъ, имѣется еще большое число такихъ способовъ, по которымъ сравниваются электро- возбудительныя силы двухъ элементовъ. Мы укажемъ здѣсь на нѣкоторые изъ этихъ способовъ. Способъ Фехнера. — Фехнеръ *) пропускаетъ токъ элемента че- резъ гальванометръ, сопротивленіе V котораго такъ велико, сравнительно съ сопротивленіемъ элемента, что сопротивленіемъ послѣдняго можно пре- небречь. Измѣривъ силу тока .Т элемента, по отклоненію стрѣлки галь- ванометра, замѣняютъ этотъ элементъ тѣмъ, съ которымъ желаютъ срав- нить первый элементъ; силу тока <1, втораго элемента также опредѣляютъ по отклоненію гальванометра и такъ какъ сопротивленіе въ обоихъ слу- чаяхъ было одно и то же, то электровозбудительныя силы этихъ двухъ элементовъ прямо пропорціональны силамъ токовъ. Называя черезъ Е и Е, электровозбудительныя силы обоихъ элементовъ, имѣемъ Т — — • Т — — '' — УѴ ’ ''' — ЦТ’ .откуда Л__ Е, Д, ~' Ё~ наконецъ Е,=Е.І. * ЕесЬпег. ЬеІігЬіісЪ (Іее Сгаіѵапіатив. Ро§деп(1. Апп. В(1. ХЬѴ, 8. 232. 1838. ипй МааееЬеаііттип^еп. 8. <60 и 61. 1831.
ЛЕКЦІЯ. 397 Другой способъ Фехнера состоитъ въ слѣдующемъ. Сравниваемые элементы вводятъ въ одну и ту же цѣпь, такъ чтобы токъ отъ нихъ былъ направленъ въ одну сторону; слѣдовательно, сила тока будетъ за- висѣть отъ суммы электровозбудительныхъ силъ обоихъ элементовъ; если ,] сила тока, V сопротивленіе всей цѣпи, а Е, и Е, электровозбуди- тельныя силы элементовъ, то т _ Е, + Е, — ЦТ Затѣмъ соединяютъ элементы такъ, чтобы токъ ихъ имѣлъ противо- положное направленіе, тогда электровозбудительныя силы должны быть вычтены одна изъ другой, а если Д2 сила тока, то т ___Е, — Е2 • «'а ~ уу изъ этихъ уравненій Е, = % АѴ (Д, + Д2) Е2 = % ѴЕ (Д - Д2) и Способъ Реньо. — Способъ Реньо *) не многимъ отличается отъ этого способа. Реньо помѣстилъ въ цѣпь элемента, электровозбудительную силу котораго желаютъ измѣрить, термоэлектрическій снарядъ, состоящій изъ висмута и мѣди; токъ отъ термоэлектрическаго столба имѣлъ на- правленіе, противоположное току элемента. Четные спаи столба поддержи- вались на 0° посредствомъ тающаго льда, а нечетные спаи были нагрѣты до 100° въ кипящей водѣ. Число термоэлектрическихъ элементовъ было взято'такое, что сила тока въ цѣпи сдѣлалась равна 0. Обозначимъ электровозбудительную силу элемента черезъ Е, а одной термоэлектрической пары черезъ е, если п число паръ, составляющихъ столбъ, то электровозбудительная сила стол- ба = пе; назовемъ сопротивленіе цѣпи черезъ АѴ, тогда сила тока Д будетъ т _______________________________Е — пе — ~ѴГ~’ такъ какъ Д получилась равная 0, то Е — п . е. Реньо приготовилъ элементъ наподобіе элемента Даніеля, но мѣдь этого элемента онъ замѣнилъ кадміемъ, а сѣрную кислоту и мѣдный ку- *) Ве^панІС. Аппаіев Де сііішіе еі Де рЬуеІдне. III, кёгіе, 4. ХЫѴ, р. 453. 1854.
398 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ЧЕТВЕРТАЯ поросъ цинковымъ купоросомъ и сѣрнокислою окисью кадмія; такимъ обра- зомъ электровозбудительная сила этого элемента была: Цинкъ | сѣрнокислая окись цинка | сѣрнокислая окись кадмія | кадмій. Реньо нашелъ, что для того, чтобы уничтожить силу тока этого эле- мента противоположнымъ токомъ термоэлектрическаго столба, надо взять болѣе 55 и менѣе 56 мѣдно-висмутовыхъ паръ, такъ чтобы электровозбу- дительная сила цинко-кадміеваго элемента равнялась 55 . е, или 55 едини- цамъ *). Измѣряя этимъ способомъ электровозбудительную силу элемента Грове, надо сдѣлать довольно большой термоэлектрическій столбъ. Чтобы избѣ- жать необходимости увеличивать число паръ столба, Реньо принялъ за болѣе крупную единицу цинко-кадміевый элементъ. Составивъ батарей изъ 1, 2, 3....п. такихъ элементовъ, онъ токомъ ея противодѣйствуетъ, току измѣряемаго элемента. Положимъ, что электровозбудительная сила Е, измѣряемаго элемента, заключается между числомъ т и да-}- 1 электро- возбудительныхъ силъ этой единицы или между 55т и 55 (т-(- 1): чт°бы произвесть точное измѣреніе противоставимъ току изслѣдуемаго элемента т цинкокадміевыхъ элементовъ и и паръ термоэлектрическихъ, такъ чтобы уничтожить его токъ, тогда Е, = 55т и. Способъ Уитстона. — По способу Уитстона **) токъ измѣряемаго элемента пропускаютъ черезъ тангенсъ-буссоль и реостатъ; по отклоненію наблюдаютъ силу тока ,7, при сопротивленіи цѣпи 5Ѵ и затѣмъ, пово- рачивая реостатъ, вводятъ въ цѣпь еще проволоку I, теперь отклоненіе стрѣлки будетъ <р' и сила тока <7,, Т — — Т — Е и — ТѴ’ — тѵ + і ’ откуда 1__ «Г, Е Потомъ, вмѣсто измѣряемаго элемента берутъ нормальный элементъ, съ которымъ хотятъ сравнить силу его тока и для нормальнаго элемента * Реньо принялъ электровозбудительиую силу одной ыѣдио-висмутовой пары за 1. ** ІѴІиьПзПте. РЬіІоворІіісаІ ТгапвасСіопа. 1843. Т. II, р. 313. Родоеші. Апп. Вб. ЬХІІ 8. 518,
ЛЕКЦІЯ. 399 берутъ послѣдовательно такія сопротивленія и -|- Ц, чтобы на тангенсъ-буссоли получились тѣ же отклоненія о> и у', тогда Т .— 51 • Т — Е1 тѵ,’ тѵ. + г, ’ . откуда а изъ этого и предъидущаго уравненія Е, = Еу. Для нормальнаго элемента можно опредѣлить одинъ разъ навсегда длину I для измѣненія силы тока отъ Д на Д,. Уитстонъ измѣнилъ свой способъ, который впослѣдствіи былъ при- мѣненъ Ленцомъ и Савельевымъ *). Сперва изслѣдуютъ, какъ и прежде, батарею съ постояннымъ токомъ, электрбвозбудительная сила которой пЕ, и получаютъ Затѣмъ вводятъ въ цѣпь элементъ, электровозбудительную силу Е, ко- тораго хотятъ опредѣлить, такъ чтобы токъ его имѣлъ направленіе проти- воположное току батареи; тогда электровозбудительная сила всей си- стемы будетъ ЯЕ—Е1 = г,-^Л. Вычитая пЕ — Е, изъ иЕ, имѣемъ Е^г-г,)^. Слѣдовательно, электровозбудительная сила Е( получается изъ раз- ности I —I, длинъ проволоки реостата, которую должно ввести въ цѣпь въ обоихъ разсматриваемыхъ случаяхъ, чтобы отъ отклоненія стрѣлки перейти къ отклоненію <?'. Таковы способы, употребляемые для опредѣленія э.іектровозбудительной силы; посмотримъ теперь, къ какимъ они привели результатамъ. Нѣкоторые изъ этихъ результатовъ мы уже привели выше и вывели изъ нихъ два важные закона. Первый законъ, который мы доказали выше, преимущественно на осно- ваніи опытовъ Кольрауша, состоитъ въ томъ, что электровозбудительнан *) Ьспг еі йахѵе.ііеіѵ. ВііНеіш бе ВІ.-РёІегвЬоиг^. Т. V, р 1. 1844,—Родапбс . 'в Аппаіеп. Вб. ЬХѴП, 8. 497. 1846.
400 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ЧЕТВЕРТАЯ сила, какого-нибудь соединенія равна суммѣ находящихся въ немъ электро- возбудительныхъ силъ. Уитстонъ *) доказалъ точность этого закона слѣдующимъ образомъ. Составляютъ цѣпь изъ элемента Даніеля, тангенсъ-буссоли и реостата; реостатъ устанавливаютъ такъ, чтобы стрѣлка тангенсъ-буссоли откло- нилась на 45°. Затѣмъ выводятъ проволоку, длиною /, чтобы отклоненіе сдѣлалось только 40°. Тотъ же опытъ повторяютъ, употребляя разомъ 2, 3, 4.... элемента Даніеля. Діины /3, /,...... проволокъ, которыя прихо- дится при этомъ выводить изъ цѣпи, чтобы уменьшить силу тока отъ 45° отклоненія стрѣлки до 40°, оказываются равными 2/,, 3/,, 4/,........ Дѣйствительно оказалось на опытѣ слѣдующее: Число элементовъ. Число оборотовъ реостата. 1 30 2 61 3 90 4 120 5 150. Такъ какъ электровозбудительныя силы различныхъ соединеній, при этомъ способѣ прямо пропорціональны длинамъ, которыя должно вывести для уменьшенія силы тока на одинаковую величину, то, слѣдовательно, электровозбудительиыя силы прямо пропорціональны числу элементовъ. Второй законъ есть законч> Вольтова электровозбудительнаго ряда, который мы привели раньше (шестидесятая лекція) и для котораго мы уже привели нѣкоторыя численныя величины, найденныя Погген- дорфомъ **). ПоггендорФЪ уравнялъ токъ, развиваемый двумя металли- ческими пластинками, погруженными въ жидкость, элементомъ Грове и наблюдалъ затѣмъ силу тока въ вѣтви с, въ которой не было никакого элемента. Сопротивленіе этой вѣтви гѵ было опредѣлено. За единицу со- противленія ПоггендорФЪ взялъ сопротивленіе нейзильберной проволоки 1 дюйма длины; 100 парижскихъ дюймовъ этой проволоки при средней температурѣ вѣсятъ 4,033 грамма. За единицу электровозбудительной силы была взята такая сила, которая въ цѣпи, имѣющей сопротивленіе, равное взятой выше единицы, развивала такой силы токъ, который, проходя съ той же силой черезъ вольтаметръ, развивала, въ минуту 14,222 кубиче- скихъ сантиметровъ гремучаго газа. *) ѴѴЪеаШопе. РЫІоворЫсаІ Тгапваойопа 1843.— Ро^еоЛ. Апп. ВЛ, ЬХІІ. ’*) Ро&^епЛогіГ. Ро^&епЛогіГѳ Аппаіеп. В'І.ЪХХ.
ЛЕКЦІЯ. 401 (I Такъ какъ ПоггендорФЪ не далъ ни поперечнаго сѣченія своей про- волоки, ни относительнаго вѣса, взятаго для нея нейзильбера, то мы не можемъ перевести его единицу электровозбудительной силы на принятую нами единицу, потому что за единицу сопротивленія мы приняли такое сопротивленіе, которое, представляетъ серебряный цилиндръ 1 метпа длины и 1 миллиметра діаметра. За единицу же электровозбудительной силы мы взяли такую силу, которая въ цѣпи, имѣющей общее сопротивле- ніе, равное сопротивленію этой серебряной проволоки, даетъ токъ, разви- вающій въ вольтаметрѣ въ одну минуту 1 кубическій сантиметръ гре- мучаго газа. Мы можемъ однако слѣдующимъ путемъ сравнить единицу Погген- дорфа съ нашей. Для элемента Даніеля, состоящаго изъ амальгамирован- наго цинка, слабой сѣрной кислоты, раствора мѣднаго купороса и мѣди имѣемъ: Е = Нц; 2п | 8О3 НО + 8О3 НО | СиО 8О3+СиО 8О3 | Си + Си | 2п Е мы получимъ изъ слѣдующихъ наблюденій Поггендорфа: Нц; 2п | 8О3 НО + 8О3 НО | Ее + Ее | 2п = 10,12 Ее | 8О3 НО + 8О3 НО | СпО 8О3+ СиО 8О3 | Си + Си | Ее= 8,685 Е=Н^2п | 8О3НО+8О“ЛНО| СиО8О3+СпО8О3|Си+Си|2п=18,805 Съ другой стороны, Мюллеръ*) нашелъ для электровозбудительной силы элемента Даніеля;- что если за единицу сопротивленія взять сопротивле- ніе мѣдной проволоки 1 ме^а длины и 1 миллим. толщины, а за единицу электровозбудительной силы такую силу, которая въ соединительной про-, волокѣ, имѣющей единицу . сопротивленія, возбуждаетъ токъ, дающій въ 1 минуту 1 кубическій сантим. гремучаго газа,-то Е = 470. Проводимость мѣдной проволоки, Мюллера относительно серебра, мы можемъ принять равною 90,3. Такъ какъ можно принять, что сопроти- вленіе серебра относится къ сопротивленію мѣди какъ 90,3 къ 100, то для электровозбудительной силы элемента Даніеля, выраженнаго въ на- шихъ единицахъ, получимъ г _ юое_52О. 90,3 Сѣрная кислота въ элементѣ Даніеля, у Мюллера была значительно крѣпче, нежели у ПоггендорФа; а съ крѣпостію кислоты увеличивается электровозбудительная сила, хотя и незначительно; но мы можемъ для *) МШІег іп ЕгеіЬпгв. Віе пеиевіеп ЕогІесЬгіНе йег РЬувік,р. 282, ВгаипвсЬѵеі^, 1849. Физика. ІП. 26
402 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ЧЕТВЕРТАЯ элемента Даніеля съ кислотою ПоггендорФа (1 часть кислоты относительнаго вѣса 1,833, съ 49 частями по вѣсу воды) выразить круглымъ числомъ въ нашихъ единицахъ: Е, = 500. Поэтому, единица ПоггендорФа относится къ нашей какъ 18,8 : 500, или единица ПоггендорФа будетъ К = =.е = 26,6 . е. ІО,О На это число должно помножить величины для электровозбудитель- ныхъ силъ, данныя въ шестидесятой лекціи (стр. 302), чтобы перевести ихъ на принятыя нами единицы. Тамъ мы приняли электровозбудительный законъ только для того слу- чая, когда сравниваемые другъ съ другомъ металлы находятся въ одной и той же жидкости; но законъ существуетъ и тогда, когда оба металла находятся въ двухъ различныхъ жидкостяхъ. Такимъ образомъ ПоггендорФъ далъ слѣдующій опытъ Ее | 8О3 + 8О3 | СиО 8О3'-|-СиО 8О3 | Си + Си | Ее = 8,685 Си | СиО 8О3 + СиО 8О3 | М)3 + №)„ | Рі + Рі | Си = 13,39. Ёе | 803+ 8031 СиО 8О3 + СиО 8О31 КО6+М)61 РіД- Рі | Ее=22,075. Точно также: Ее | 8О3 + 8О3 | КО3Н- КО3 | Рі-^Рі | Ее = 22,17; откуда слѣдуетъ, что сѣрная кислота, мѣдный купоросъ и азотная кислота, относительно другъ друга, точно также слѣдуютъ закону электровозбуди- тельнаго ряда. Тотъ же законъ слѣдуетъ также изъ многочисленныхъ опытовъ Бетца *)• Электровозбуднтельнзя сила нѣкоторыхъ элементовъ. — Электровозбудительныя силы наиупотребительнѣйшихъ цѣпей, по опытамъ различныхъ физиковъ, слѣдующія. Для элемента Грове, цинкъ, слабая сѣр- ная кислота, азотная кислота, платина, имѣютъ, по опытамъ ПоггендорФа, слѣдующія величины Н& 2п | 8О3 + 8О3 | Ее + Ее | Н& 2п = 10,12 Ее | 8О3+8О3 | №)6 + Ж)6) РіД-Рі | Ее = 22,17 Н#2Ь | 8О3 + 8О3 | Ж + Ш | Рі + Рі | Ня 2п= 32,29. Называя электровозбудительную силу элемента Даніеля Н=1, то для элемента Грове она будетъ *) Вееія. Ро^епДогйГв Аппаіеп. В<1, ХС, 8 , 42. 1853.
ЛЕКЦІЯ. 403 6=3^= 1,717 Іо,О или въ нашихъ единицахъ 6=858,8. Въ другомъ мѣстѣ, ПоггендорФЪ *) далъ для отношенія обоихъ элементовъ: 6= 1,668.0. Для того же отношенія нашли Якоби **) .............................. Джауль ***).............. Буфъ ****)............... Ленцъ и Савельевъ*****) . Бетцъ ******)............ Реньо *******)........... Такимъ образомъ результаты опыта дово. и происходящее различіе можно объяснить различной крѣпостію кислотъ. Что крѣпость кислоты имѣетъ вліяніе на электровозбудительную силу, выте- каетъ изъ слѣдующихъ чиселъ, найденныхъ Поггендорфомъ ********) какъ для элемента Даніеля, такъ и для элемента Грове: 1,672 1,87 1,75 1,92 1,708 1,73 согласны между собою ІЬНО Для элемента Даніеля: 1 8О3 4* 12 аг^ насыщенный растворъ мѣднаго купороса 1,00 1 » 8 » » » » » 1,02 1 » 4" 4 » » » » Для элемента Грове: » 1,10 1 8О3 + 4 а? ; дымящаяся азотная кислота . 2,00 1 » + 4 » ; азотная кислота, относительн. вѣса 1,33 . 1,85 1 » + 12 » ; » » » » » . 1,76 1 » + 4 » ; » ® » » 1,19 . 1,72 1 » + 12 » ; » » » » » . 1,66 *) Ро§'§'епйог1Г. Ро^епйогіГв Аппаіеп. Вй. ЫѴ. ДасоЫ. Ро^епйогіГв Аппаіеп. Вй ЬѴП, 8. 92. ***) <Топ1е. РЫІоворЬ. Маеаяіп. Т. XXIV, р. 113.1844. Иоуев Керегі. Вй. ѴШ, р. 339. >*•») Ро^епйогіГз Аппаіеп. Вй. ЪХХПІ, 8. 505. ♦****) Еепи ипй 8атѵе1]еіѵ. РоддепйогіГ’з Апп. Вй. ЬХѴП, 8. 497. 1846. Виііегіп йо Ві.-РёіегвЬош’ё'. Т. V, р. 1. 1844. ****»♦) Вееіг. Ро^епйогй’з Аппаіеп. Вй. ХС, 8. 42. 1853. ♦***♦**) Ведпаиіе. Аппаіез йе сЫтіе еі йе рЬувідие. ПІ, аёгіе, С. ХЫѴ, р, 453. 1854 ********) Ро^епйогй. Ро^епйогіГа Аппаіеп, Вй. ЦП, 8. 345. 1841, 26*
404 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ЧЕТВЕРТАЯ азотная кислота 1,19-(-2 си} ; аэотн. кисл. относ. вѣса 1.33 . 1,82 хлористовод. кис. 1,2 + 2 » ; . » » » » » . 1,87 насыщен. растворъ цинков. купороса; азотн. кисл. отн. в. » 1,71 » » поваренной соли » » » » » .1,94 Слѣдовательно, на электровозбудителыіую силу имѣетъ вліяніе какъ крѣпость сѣрной кислоты, такъ п крѣпость азотной кислоты. Поэтому, чи- сло, найденное для какого-нибудь элемента, не имѣетъ общаго значенія для всѣхъ одинаковыхъ элементовъ, но только для такихъ элементовъ, ко торыхъ жидкости совершенно одинаковы. Изъ приведеннаго примѣра точно также слѣдуетъ, что природа жид- костей имѣетъ вліяніе какъ на положительный, такъ и на отрицательный металлъ, даже если выбрана такая жидкость, которая не даетъ поляриза- ціи. Изъ опытовъ Поггендорфа слѣдуетъ также, что при замѣнѣ, въ эле- ментѣ Грове, сѣрной кислоты растворомъ поваренной соли, электровоэбу- дительная сила элемента значительно увеличивается. Еще большее увели- ченіе электровозбудительной силы, производитъ ѣдкое кали, взятое вмѣсто сѣрной кислоты; тогда электровозбудительная сила элемента Грове дѣ- лается равною отъ 2,41 Б.до 2,53 0. Электровозбудительная сила третьяго постояннаго элемента Бунзена, состоящаго изъ амальгамированнаго цинка, слабой сѣрной кислоты, кон- центрированной азотной кислоты и угля, принявъ электровозбудительную силу элемента Даніеля за единицу, слѣдующая: По Поггендорфу *) . . . 1,534 — 1,619 » БуФу**).................1,70 —1,78 » Эдм. Беккерелю ***). . 1,70 слѣдовательно, числа тѣ же самыя, какія были найдены и для элемента Грове, такъ что электровозбудительныя силы обоихъ элементовъ можно положить почти равными. Въ элементѣ Бунзена, точно также электровоз- будительная сила измѣняется съ крѣпостію кислотъ; уголь въ дымящейся азотной кислотѣ даетъ величину меньше той, которую ПоггендорФЪ на- шелъ для платины въ дымящейся азотной кислотѣ. Если въ элементѣ Бунзена замѣнить азотную кислоту хромовой ки- слотой, то электровозбудптелыіая сила, по Поггендорфу, дѣлается между ’) РодапйоЩ. РоЖеікі. Апп. Вй. І.ІѴ, 8. 427. 1841. Вй. ЬѴІІ, 8. 104. ’*) Вий-. Ро^еп'іогй’я Апп. Вй. ЬХХПІ. ЕіеЬів’з Аппаіеп. Вй. СІ, 8. 1857. ***) Ей. ВеефіетеІ. Аппаіев йе сііішіе еі йе рѣузічие. III вёгіе. Т. ХЬѴІІІ, р. 200.
лекція. 405 1,534 и 1,574, тогда какъ въ элементѣ Грове замѣна азотной кислоты хроміевою солью уменьшаетъ э.іектровозбудительную силу *), Мы здѣсь не приводимъ чиселъ, найденныхъ для электровозбудитель- ныхъ силъ различныхъ соединеній; желающіе могутъ обратиться какъ къ указаннымъ въ выноскахъ сочиненіямъ, такъ и къ сочиненію Видемана «Сіе ЬеЬге ѵот Сгаіѵапізтие иші Е1екігота§тіеЙ8тив» В(І. І,§ 120—141; здѣсь мы укажемъ только на электровозбудительныя силы газовыхъ бата- рей, найденныхъ изъ опытовъ Бетца **). Газовыя батареи, взятыя Бетцомъ для его опытовъ, отличались отъ газовой батареи Грове только тѣмъ, что трубки, въ которыхъ находились платиновыя пластинки, покрытыя газомъ, были погружены каждая въ осо- бый сосудъ съ слабой сѣрной кислотой, и отдѣльные сосуды были соеди- нены трубкой въ видѣ обращенной буквы V, наполненной жидкостію. Для опредѣленія электровозбудителыюй силы былъ употребленъ ком- пенсаціонный методъ ПоггендорФа, причемъ компенсаціоннымъ элементомъ служилъ элементъ Грове. Въ единицахъ, взятыхъ Бетцомъ, электровоэбу- дительная сила элемента Грове равнялась 42, слѣдовательно, элемента Даніеля была 24,7. Въ слѣдующей таблицѣ собраны нѣкоторые опыты Бетца. Платиновыя пластинки были покрыты: Положительная. Отрицательная. Электровозбудительнаа сила. 1) Водородъ Кислородъ 24,02 2) Водородъ Вода 20,23 3) Вода Кислородъ 3,49 Сумма 2 и 3 = 23,72 4) Водородъ Углекислота 21,88 5) Углекислота Кислородъ 2,12 Сумма 24,00 6) Водородъ Закись азота 21,18 7) Закись азота Кислородъ 3,88 Сумма 24,21 8) Закись азота Углекислота 0,66 Разность между 4 и 6 0,70 - Разность между 5 и 7 0,91 9) Водородъ Хлоръ 30,25 *) Ро^еп<Іогй\ Ро^епб. Аппаіеп. В(1 ЬѴІІ. ВееЕг. Ро^епсІоііГа Аппаіеп. ВЦ. Ь XX VII, 8. 493. 1849.
406 ШЕСТЬДЕСЯТЬ ЧЕТВЕРТАЯ ЛЕКЦІЯ. Положительная. Отрицательная. Электровозбудителыіая сила. 10) Водородъ Воздухъ 20,50 11) Воздухъ Хлоръ 9,50 Сумма 10 и 11 — 30,0 12) Водородъ Окись углерода 12,25 13) Окись углерода Хлоръ 17,15 Сумма 29,40 Числа эти уже достаточны, чтобы доказать существованіе электровоз- будительнаго закона между платиновой пластинкой и взятыми для газовой батареи газами. Очень интересны результаты, полученные изъ измѣреній Бетца, по ко- торымъ оказывается, что электровозбудительная сила водородно-кислородной батареи совершенно равна электровозбудительной силѣ элемента Даніеля, а электровозбудительная сила водорода хлорной батареи даже превышаетъ электровозбудительную силу элемента Даніеля. Употребляя въ газовой батареѣ платину чистую, или платинированную, т. е. покрытую губчатой платиной, электровозбудительная сила остается одна и та же. При употребленіи другаго металла или угля, электровозбудительныя силы получаются значительно меньше. Такъ при употребленіи извѣстнаго рода угля, электровозбудительная сила равна 0,4687 той, которая бываетъ при употребленіи платины. Точно также, электровозбудительная сила во- дорода, кислородной цѣпи при углѣ равна 11,16, а водородно-хлорной цѣни, при углѣ равна 14,37. При употребленіи серебра, электровозбудительная сила получается только 0,449 той, которая бываетъ при платинѣ. Бетцъ полагаетъ, что это различіе происходитъ отъ различной степени плотности различныхъ тѣлъ, и что электровозбудительная сила при упо- требленіи платины потому наибольшая, что, какъ мы знаемъ, наиболѣе плотное тѣло точно также производитъ наибольшее сгущеніе газовъ на своей поверхности.
ШЕСТЬДЕСЯТЪ ПЯТАЯ ЛЕКЦІЯ. Теплородныя и свѣтовыя дѣйствія динамическаго электричества. Развитіе теплоты въ проводникахъ, входящихъ въ цѣпь. — Законъ Джауля. — Опыты Ленца. — Нагрѣваніе жидкихъ тѣлъ. — Опыты Беккереля. — Опыты Фавра: — Измѣненіе температурѣ въ мѣстѣ спайки двухъ разнородныхъ проводниковъ. — Накаливаніе проволокъ токомъ. — Свѣтовыя дѣйствія гальваническаго тока. — Искры. — Гальваническая дуга. — Длина дуги. — Теплородныя явленія. — Явленіе перенесенія частицъ. — Составъ свѣтлой дуги. — Сила свѣта гальванической дуги. Развитіе теплоты въ проводникахъ, входящихъ въ цѣпь. — Если гальваническую батарею съ большою поверхностію, слѣдовательно, съ небольшимъ главнымъ сопротивленіемъ, замкнуть тонкой металлической проволокой, то въ проволокѣ обнаруживается значительное возвышеніе температуры и при благопріятныхъ обстоятельствахъ можетъ дойти до того, что проволока раскалится. Изъ этого слѣдуетъ, что гальваническій токъ, проходящій черезъ проволоку, возбуждаетъ въ проволокѣ теплоту, точно такъ же, какъ и разряженіе лейденской батареи. Это явленіе было обнаружено вскорѣ послѣ открытія гальванизма, и уже Дэви *) показалъ, что степень нагрѣванія, при одинаковой силѣ тока, тѣмъ сильнѣе, чѣмъ больше сопротивленіе проволоки. Форсельманъ де Геръ **) полагалъ, что нагрѣваніе пропорціонально силѣ тока. *) Ьаѵу. РЬіІоворЬісаІ Тгапвасііоп. Т. I, р. 7.1821 біІЬегІ'в Аппаіеп. ВД. ЬХХІ, 8. 259. Ѵогевеішапп Де Неег. Ро^^епД. Апп. ВД. XI.VI, 8 . 519. 1830. ипД ВД. ХЬѴІІІ. Омъ, Фехяеръ и нѣкоторые другіе принимали тотъ же законъ. ОЬш. Кавіпег’в АгсЬіѵе. ВД. XVI, 8. 1. 1829. РееЬпег. ЬеЬгЬпсЬ Дев ваіѵапівти». 1829. 8 . 317.
408 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ПЯТАЯ Законы Джауля. — Первые точные опыты относительно нагрѣванія проволокъ въ однородной цѣпи были произведены Джаулемъ *). Джауль помѣстилъ проволоку въ резервуаръ чувствительнаго термометра и погру- зилъ этотъ термометръ въ сосудъ съ водою; затѣмъ черезъ проволоку пропускалъ токъ, сила котораго измѣрялась тангенсъ-буссолью. По причинѣ весьма малой проводимости воды, можно предположить, что весь токъ‘проходитъ черезъ проволоку.. Повышеніе температуры воды измѣряется термометромъ, и по извѣстному количеству воды вычисляютъ количес.тво теплоты, развиваемой въ опредѣленное время. Производя опыты съ различными проводниками, оказывается, что при постоянномъ токѣ, въ опредѣленное время, развитіе количества теплоты прямо пропорціонально сопротивленію взятой проволоки. Посредствомъ теоретическихъ разсужденій, Джауль вывелъ, что въ равныя времена, въ одной и той же проволокѣ развитіе теплоты, при различныхъ силахъ тока, пропорціонально квадрату силы тока. Опытъ подтвердилъ это заключеніе, такъ что, слѣдовательно, въ проволокѣ, че- резъ которую проходитъ токъ въ опредѣленное время, развитіе коли- чества теплоты прямо пропорціонально сопротивленію проволоки и прямо пропорціонально квадрату силы тока. Поэтому, называя черезъ го количество теплоты, развиваемой въ единицу времени, токомъ, котораго сила равна единицѣ, въ проволокѣ, имѣющей сопротивленіе равное еди- ницѣ, сила тока Л, въ проволокѣ съ 'сопротивленіемъ В, развиваетъ во время і количество теплоты АѴ = гс . .Р . В.. /. Если I длина проволоки, д ея поперечное сѣченіе, з относительное сопротивленіе, то \Ѵ = — .1. ч Закопъ Джауля былъ подтвержденъ опытами Эдмонда Беккереля **), а потомъ опытами Ленца ***). Ленцъ употребилъ для своихъ опытовъ приборъ, представленный на рис. 167. На деревянной доскѣ КО находится опрокинутая склянка, такъ что стекляная пробка ея 8 утверждена въ доскѣ. Черезъ пробку 8 *) Лоіііе. РЫІоеорЫсаІ Ма^агіи. Т. XIX, р. 260. 1841. Оаѵеа. Керегіогіит. Вй. VIII. **) Ей. Веециегеі. Аппаіее йе еііітіе еі йе рЬуаідпе. III еёгіе. Т. IX, р. 21. 1843. — АгсЫѵез. Т. III, р. 181. 1843. ***) І.епх. Ро^епйогІГе Аппаіеп. Вй. РХІ, 8. 18. 1844.
ЛЕКЦІЯ. 409 проходятъ двѣ платиновыя проволоки, входящія въ банку конусообраз- ными концами. Къ этимъ концамъ прикрѣпляется проволока, нагрѣваніе кото- рой хотятъ изслѣдовать. Нагрѣваемая проволока изгибается въ сііираль такъ, чтобы отдѣльные обороты не прикасались другъ къ другу; прово- лока эта помѣщается внутри склянки, пакъ въ ней своею упругостію. Платиновыя про- волоки, проходящія въ пробкѣ, соединяются съ мѣдными проволоками, находящимися вну- три доски и оканчивающимися нажимными винтами. Въ днѣ склянки сдѣлано отверстіе, въ которое вставляется очень чувствительный, хорошо вывѣренный термометръ, которымъ можно измѣрять 0,04 доли градуса Цель- сія. Термометръ утвержденъ въ кускѣ проб- ки. Склянка наливается виннымъ спиртомъ 86 процентовъ для того, чтобы токъ не перескакивалъ черезъ изгибы, чтб могло видно на рисункѣ, и держится Рис. 167. бы случиться, еслибъ взять воду, проводящую электричество лучше спирта. Ленцъ производилъ опытъ слѣдующимъ образомъ. Первоначально при- боръ былъ охлажденъ отъ 8 — 10° Цельсія ниже температуры окружаю- щаго воздуха, затѣмъ введенъ въ цѣпь, заключавшую въ себѣ также аго- метръ и тангенсъ-буссоль. Посредствомъ агометра токъ поддерживали постояннымъ. Если температура окружающаго воздуха 16°, то замѣча- лись времена, соотвѣтствующія нагрѣванію спирта до температуры 10", 11° . . . 15", 16°, 17° ... . 20°; вращая приборъ, взбалтывали спиртъ, чтобы сравнять вездѣ его температуру. Такимъ образомъ, называя черезъ ^|2 ’ ’ ' ^22 времена нагрѣванія на 10, 11, 12°. . . . 22°, получимъ - ^22 ^10 время, необходимое для нагрѣванія на 12" ... ^21 ^11 » » » » » 10 ^20 ^12 » » » » » 8 ^19 *1Э » » » » » 6 ^18 ^14 » » » » » 4 » » » » » 2.. . Слѣдовательно получилось нагрѣваніе для 6 промежутковъ времени и всѣ эти результаты не зависятъ отъ вліянія температуры окружающаго воздуха, потому что приборъ для каждаго изъ этихъ промежутковъ вре- мени находился столько же времени ниже температуры 16°, сколько онъ
410 ПЙСТЬДЁСЯТЪ ПЯТАЯ Послѣ находился выше 16°, поэтому онъ сперва столько же пріобрѣлъ Теплоты отъ окружающаго воздуха, сколько послѣ потерялъ. Затѣмъ нагрѣваемый приборъ былъ выведенъ изъ цѣпи и вмѣсто него введена проволока агометра такой длины, чтобы сила тока была та же самая. Тогда сопротивленіе введенной проволоки агометра равнялось со- противленію нагрѣваемой проволоки. Если законъ Джауля справедливъ, то количество теплоты IV, разви- ваемое во время і (если го каличество теплоты, возбуждаемой въ единицу времени единицею силы тока въ проволокѣ, имѣющей сопротивленіе рав- ное единицѣ), при силѣ тока Л и сопротивленіи нагрѣваемой проволоки К, должно быть IV = го К . <Г . і. Это уравненіе, относящееся къ развитію количества теплоты, можетъ также относиться и къ нагрѣванію въ одномъ и томъ же приборѣ, въ ко- торомъ находится одно и то же количество спирта, потому что въ этомъ случаѣ нагрѣваніе пропорціонально количеству теплоты. Если т означаетъ время, необходимое для нагрѣванія прибора на 1°, то изъ предъидущаго уравненія слѣдуетъ, что коль скоро гю будетъ на- грѣваніе въ единицу времени проволоки, находящейся въ приборѣ, сопро- тивленіе которой единица, отъ тока, сила котораго единица, то -Д8Вт = Ѳ. V) Величина го или Ѳ должна быть постоянная; она означаетъ то время, въ которое при единицахъ силы тока и сопротивленія введенной пров'олоки, температура прибора возвышается на 1°. Поэтому, если законъ Джауля справедливъ, то произведеніе: изъ квадрата силы тока, сопротивленія вве- денной въ приборъ проволоки и времени, необходимаго для нагрѣванія при- бора на 1°, должно быть постоянной величиной Опыты Ленца, помѣщенные въ прилагаемой при семъ таблицѣ, дѣйствительно показываютъ это. Въ первомъ столбцѣ этой таблицы помѣ- щены взятыя Ленцомъ проволоки, во второмъ сопротивленія ихъ, въ третьемъ взятыя силы тока, въ четвертомъ времена т, для полученія ко- торыхъ время, употребленное для нагрѣванія на 10°, 8°. ... раздѣляютъ на 10, 8.... и изъ этихъ временъ берутъ среднее; въ послѣднемъ столбцѣ помѣщены величины для произведенія Л’Кт = Ѳ.
ЛЕКЦІЯ. 411 НАЗВАНІЕ ПРОВОЛОКЪ. В. Я. т МИНУТЫ. В Дт. Нѳйзияьбѳрная проволока I 35,15 10,10 1,3495 4838,8 35,29 15,Я5 0,5711 4734,4 35,67 15,35 0,5286 4563,9 35,32 20,85 0,3091 4609,2 Нѳйзияьберная проволока П 22,09 15,35 0,9166 47^4,6 22,05 20,85 0,4805 4611.6 22,18 26,71 0,2994 4562,4 22,62 20,85 . 0,4575 4514,0 * Нейзняьберная проволока Ш 16,76 26,71 0,3836 4892,0 Платиновая проволока 18,97 20,85 0,5556 4573,6 19,24 26,71 0,3248 4487,9 Желѣзо 9,34 33,08 0,4353 4480,0 Мѣдь 5,22 26,71 1,3010 4845,2 5,22 33,08 0,8354 4772,1 5,23 40,12 0,5754 4840,4 п. 5,26 48,07 0,3810 4640,9 Отсюда получается средняя величина Ѳ = = 4651,3. Принявъ во вниманіе неизбѣжныя ошибки въ наблюденіи, увеличив- шіяся въ окончательномъ результатѣ, легко объяснить уклоненія для ве- личины Ѳ. За единицу силы тока былъ взятъ токъ, который въ часъ образовалъ 41,16 кубическихъ сантиметровъ гремучаго газа, при 0° и 760 миллим. давленія; за единицу сопротивленія принято было сопротивленіе мѣдной проволоки 6,358 «нутовъ длины и 0,0336 русск. дюймовъ діаметромъ при 19° Цельсія. Нагрѣваніе жидкостей. — Жидкія тѣла, подобно твердымъ, нагрѣ- ваются отъ дѣйствія тока; но опредѣлить законъ нагрѣванія жидкостей труднѣе, чѣмъ твердыхъ тѣлъ, потому что токъ производитъ здѣсь так- же химическое дѣйствіе, имѣющее вліяніе на количество теплоты въ жид- кости. Джау.іь *) производилъ опыты съ жидкостями и нашелъ для нихъ тотъ же законъ, что и для твердыхъ проводниковъ. Но въ особенности замѣчательны опыты Беккереля **), подтвердившіе законъ Джауля для жидкихъ тѣлъ, въ которыхъ происходитъ разложеніе на газы. Въ жидкостяхъ, разлагающихся на газы, количество теплоты равно разности между теплотой, развиваемой токомъ и издерживаемой при образованіи газа. Такимъ образомъ, если Л количество теплоты, издерживаемой *) боиіе. РЫІоеорЪісаІ Ма^агіп. Т. XIX, р. 267. 1811. **) Ей. ВесдиегеІ. Аппаіез бе сЬігаіе еі бе рЬузіцие. III аёгіе. Т. IX, р. 54. 1848.
412 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ПЯТАЯ при образованіи 1 кубич. сантим. газа, а д количество газа развиваемаго во время і изъ раскисленной воды, то наблюдаемое развитіе теплоты 1Ѵ = «;.Е.ІЧ. —К.д = М.,Г —И. д. Дюлонгъ и Пти нашли для X величину 2,071. Слѣдовательно, при раз- личныхъ сидахъ токовъ, въ равныя времена, можно вычислить количество развиваемой теплоты изъ М = Ы-’. Такимъ образомъ, рядомъ опытовъ получили для М дѣйствительно почти одинаковыя величины; такъ при трехъ опытахъ нашли 4,35; 3,42; 4,32. Изъ этого слѣдуетъ, что законъ Джауля примѣнимъ также и для жид-. кости въ гальваническомъ элементѣ. Черезъ то, что законъ Джауля распространенъ и на жидкіе провод- ники, получается важное слѣдствіе для развитія теплоты во всей замкну- той гальванической цѣпи. Если г главное сопрбтивленіе цѣпи, г, сопротивленіе проводниковъ, Д сила тока, то во время ( количество теплоты, развиваемой въ самой цѣпи, IV, і — ѵо. г Д2. і, а въ проводникахъ, замкнутыхъ цѣпью. 1Ѵ2< = та ,г{ . Д2 . і, все же количество теплоты, развивающейся во всей замкнутой цѣпи, будетъ IV . і = ѵі (г 4-г,) . Д2 . і = ѵі. К . Д2 . I, гдѣ Е означаетъ сопротивленіе цѣпи и проводниковъ. Обозначимъ теперь электровозбудительную силу цѣпи черезъ Е, то для количества теплоты во всей цѣпи можно написать 5Ѵ.І = щ>.Е. К Слѣдовательно, количество теплоты, развиваемой во всей цѣпи, прямо пропорціонально произведенію изъ электровозбудительной силы и силы тока. Какъ мы видѣли выше, сила тока прямо пропорціональна количеству электричества проходящаго въ цѣпи въ единицу времени, поэтому Е , , вслѣдствіе того, что электричество, проходящее въ цѣпи во время і, про- порціонально е, 5Ѵ . і = ѵі. к . Е . в, гдѣ к величина постоянная. Положимъ произведеніе Л.щ = К, тогда количество теплоты, развивающейся въ цѣпи во время і, будетъ
ЛЕКЦІЯ. 413 ТС.( = К.Е.е. Слѣдовательно, количество теплоты, развивающееся въ цѣпи, пропорці- онально произведенію изъ электровозбудительной силы на количество элек- тричества, проходящаго черезъ цѣпь во время і. Это выраженіе сходно съ тѣмъ, которое получилъ Риссъ для нагрѣ- ванія всей цѣпи отъ разряженія лейденской батареи, ѵ=кХ=к. 4.?, гдѣ д количество электричества, а поверхность батареи, слѣдовательно у означаетъ напряженіе электричества батареи, а въ выраженіи для раз- витія теплоты отъ гальваническаго тока Е означаетъ напряженіе электри- чества на полюсахъ цѣпи. ' Изъ закона Джауля выводится замѣчательное распространеніе его какъ на твердые, такъ и на жидкіе проводники цѣпи. Какъ мы ниже уви- димъ, въ цѣпи, во время образованія гальваническаго тока, цинкъ раство- ряется и уничтоженіе цинка, въ равныя времена, пропорціонально силѣ тока. Изъ этого слѣдуетъ, что уничтоженіе цинка въ цѣпи будетъ тоже самое и при двойной силѣ тока, если токъ этотъ продолжается вдвое меньшее время. Но при этихъ же обстоятельствахъ будетъ точно также развиваемое количество теплоты тоже самое, предполагая, что электровоз- будительная сила та же самая. Потому что, если при силѣ тока Д, раз- виваемое количество теплоты во время і равно IV . I, то при силѣ тока, равной половинѣ и при одинаковой электровозбудительной силѣ въ то же время развивается количество теплоты */2 IV . і, а слѣдовательно въ двой- ное время развивается количество теплоты равное \Ѵ . і. Изъ этого слѣ- дуетъ, что въ данной цѣпи, въ извѣстное время, развиваемое количество теплоты пропорціонально израсходываемому количеству цинка. Справедливость этого положенія доказалъ ПоггендорФЪ *), сдѣлавшій первый это замѣчаніе. Для этого онъ сравнилъ развитіе теплоты въ одной и той же проволокѣ, введенной при одинаковой силѣ тока въ цѣпь элемента Даніеля, а потомъ элемента Грове; оказалось, что теплота была одна и та же. Но такъ какъ при одинаковой силѣ тока общія сопротивленія цѣпей относятся между собою, какъ электровозбудительныя силы, то, слѣдовательно, развитія всего количества теплоты относятся, какъ электровозбудительныя силы. Потому что, представивъ себѣ въ двухъ случаяхъ всю цѣпь замѣненною проволоками изъ одного и того же металла и одинаковыхъ поперечныхъ *) РовдегкіоИГ. Родаші. Аппаіеп. ВЦ. ЬХХІІІ, 8. 337. 1848,
414 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ПЯТАЯ сѣченій, то при одинаковыхъ силахъ токовъ, длины этихъ «проволокъ бу- дутъ относиться между собою, какъ электровозбудительныя силы. Но такъ какъ въ одинаковыхъ кускахъ этихъ проволокъ развитіе теплоты будетъ одинаковое; то слѣдуетъ, что общія развитія количества теплоты относятся между собою какъ длины проволокъ, стало быть, какъ электровозбуди- тельныя силы обѣихъ батарей. Изъ того явленія, что при одной и той же цѣпи общее возбужденіе количества теплоты пропорціонально расходу цинка, Фавръ *) вывелъ, что вся развитая теплота равна той, которая освобождается въ цѣни, черезъ обращеніе цинка въ сѣрнокислую окись цинка, такъ что, слѣдовательно, такимъ образомъ гальваническій токъ распространяетъ въ цѣпи количество теплоты, развитое только черезъ раствореніе цинка. Фавръ подтвердилъ это положеніе посредствомъ опыта съ цинко-сѣрно- кислой-платиновой цѣпью. Онъ помѣстилъ всю замкнутую цѣпь въ опи- Рпс. 168. санный во II томѣ ртутный калориметръ. Приборъ этотъ (рис. 168) есть не что иное, какъ термометръ съ очень большимъ резервуаромъ и съ очень узкой трубкой гг, вслѣдствіе этого приборъ очень чувствителенъ. Затѣмъ наблюдали количества теплоты, развиваемой токомъ въ то время, когда 33 грамма цинка, слѣдовательно количество цинка, экивалентное 1 грамму водорода, обратилось въ растворъ цинковаго купороса. Коли- чество теплоты оказалось равнымъ 18160 единицамъ теплоты. Почти тоже самое количество теплоты получилось при переходѣ 1 пая или 33 граммъ цинка въ цинковый купоросъ. Въ самомъ дѣлѣ, *) Гаѵге. Аппаіев бе сЬішіе еі <1е рііуяіцие. III 8ёгіе, I. ХЬ, р. 293. 1854.
ЛЕКЦІЯ. 415 При переходѣ цинка въ окись цинка получается. При образованіи и раствореніи соли 2и0 8О3. Такъ какъ при этомъ переходѣ освобождается 1 гр. водорода, то должно вычесть израсходываемую при этомъ теплоту .............................. 42451 един. теплоты. 10292 » 52743 » 34462 » 18241 » слѣдовательно, при этомъ процессѣ останется 18241 единицъ теплоты, что почти согласно съ наблюденіемъ. Въ цѣпи Даніеля, для каждаго пая раствореннаго цинка возстано- вляется одинъ пай мѣди; при этомъ возстановленіи расходуется 29645 еди- ницъ теплоты, слѣдовательно, остается 52743 — 29645 = 23098 един. теплорода. Въ цѣпи Грове для каждаго пая раствореннаго цинка одинъ пай азот- ной кислоты переходитъ въ азотноватую кислоту; для зтого требуется 6900 единицъ теплоты, слѣдовательно на одинъ пай израсходованнаго цинка въ цѣпи Грове является свободныхъ 52743 — 6900 = 45843 един. теплоты. Итакъ, отношеніе развиваемой теплоты въ единицу времени при рав- ныхъ силахъ тока въ элементѣ Грове и Даніеля, равно 45843 23028 = 1,98, число, которое почти совпадаетъ съ числомъ, выражающимъ отношеніе электро- возбудите.іьныхъ силъ этихъ цѣпей, чтб и должно быть по закону Джауля. Измѣненіе температуръ въ мѣстѣ спайки разнородныхъ проводниковъ. — Кромѣ нагрѣванія, которое вообще производитъ галь- ваническій токъ на всемъ пространствѣ однороднаго проводника, еще за- мѣчаются второстепенныя измѣненія температуры въ мѣстѣ спайки раз- личныхъ проводниковъ. Это явленіе было открыто Пельтье *). Извѣстно, что при нагрѣваніи спая бруска, состоящаго изъ сурьмы А и висмута IV (рис. 169), получается р 169 токъ, имѣющій направленіе черезъ спай ---------- отъ висмута къ сурьмѣ, а въ проволокѣ, ''х соединяющей концы А и IV отъ сурьмы ( м V ) КЪ висмуту. .... •) Реіііег. Аппаіеа бе сЬішіе еі йе рЬувідпе. Т. ЬѴІ, р. 371. 1834. РоддепйогІГв Аппаіеп. Вй. ХЫП, 8. 324. Поѵе'в Керегіогішп. Вй. I, р. 353.
416 .ШЕСТЬДЕСЯТЪ ПЯТАЯ Предположимъ теперь, что вся цѣпь имѣетъ температуру окружающаго воздуха, и пропустимъ черезъ брусокъ слабый токъ, по направленію отъ сурьмы черезъ спай къ висмуту, то спай нагрѣвается. Точно также и наоборотъ, охлаждая спай, мы получаемъ токъ въ брускѣ, черезъ спай отъ сурьмы къ висмуту; а пропуская черезъ брусокъ токъ про- тивоположный, т. е. отъ висмута къ сурьмѣ, получаемъ охлажденіе спая. Вообще каковы бы ни были два металла А и IV, измѣненіе темпера- туры спая даетъ токъ прямой, а отъ дѣйствія обратнаго тока происхо- дятъ измѣненія температуры спая. Законъ этотъ принадлежитъ Франкён- гейму *). Для доказательства этихъ частныхъ дѣйствій, Пельтье взялъ дифферен- ціальный’ термометръ Лесли, въ оба шарика его помѣстилъ по висмуто- сурьмяной парѣ и пропустилъ черезъ нихъ токъ, который шелъ въ одномъ шарикѣ отъ висмута къ сурьмѣ и производилъ охлажденіе, а въ другомъ шарикѣ отъ сурьмы къ висмуту и производилъ нагрѣваніе. Оба дѣйствія отодвигали каплю термометра въ одну сторону.' Когда пропускали токъ только черезъ одну пару, то, имѣя направленіе отъ сурьмы къ висмуту, онъ всегда производилъ нагрѣваніе; направляясь отъ висмута къ сурьмѣ, слабый токъ производилъ охлажденіе, а сильный токъ нагрѣваніе, но всегда температура нагрѣванія была ниже того, какая была, когда токъ той же силы шелъ отъ сурьмы къ висмуту. Послѣдній опытъ можно произвесть на воздушномъ термометрѣ Рисса (стр. 138, рис. 51). Очень наглядно показалъ развитіе холода отъ гальваническаго тока Ленцъ **). Онъ спаялъ два бруска изъ висмута и сурьмы, каждый 1 квад- ратнаго сантиметра поперечнаго сѣченія и на мѣстѣ спайки сдѣлалъ не- большое углубленіе. Брусокъ этотъ былъ помѣщенъ въ тающій снѣгъ, а въ углубленіе была налита вода, въ которую былъ погруженъ шарикъ маленькаго термометра. Токъ элемента Грове 1 квадратнаго фута поверх- ности былъ пропущенъ, изъ висмута въ сурьму и черезъ 5 минутъ-вода въ углубленіи замерзла, такъ что ледъ получилъ температуру—4,4° Цельс. Старались найти, по какому закону измѣняется температура спаевъ. Фраикенгеймъ и Квинтусъ.Ициліусъ ***) различными способами пришли къ одному и тому же результату. Здѣсь мы приведемъ только послѣдній спо- *) ЕгапкепЬеіт, Ро^епйогйп8 Аппаіеп. Вй. ХСІ, 8. 161. 1854. Вепя. Ро#^епЙогіР8 Аппаіеп. ВЙ. ХЫѴ, 8. 342. ,1838. ’•*) Ѵоп. (^иіпіив Ісіііиа. Ро^епйогЙ’в Аппаіеп. ВЙ, ЬХХХІХ, 8. 377. 1853.
ЛЕКЦІЯ. 417 ,собъ. Квинтъ Ици.ііусъ сообщилъ съ гальванометромъ термоэлектрическій столбъ въ 30 наръ и съ тѣмъ же гальванометромъ посредствомъ комму- татора сообщилъ одинъ гидроэлектрическій элементъ съ слабымъ токомъ. Токъ этого элемента онъ пропустилъ черезъ термоэлектрическій столбъ, черезъ всѣ четные спаи отъ сурьмы къ висмуту, а черезъ нечетные спаи— отъ висмута къ сурьмѣ; первые нагрѣлись, вторые охладились. Затѣмъ онъ повернулъ коммутаторъ, уничтожилъ токъ и термоэлектрическій столбъ сообщилъ съ гальванометромъ. Въ первый моментъ гальванометръ получаетъ отклоненіе, пропорціональное разности температуръ четныхъ и нечетныхъ спаевъ; онъ измѣрилъ эту температуру. Такимъ образомъ онъ узналъ, что разность температуръ спаевъ про- порціональна, силѣ Л тока, проходящаго черезъ столбъ, тогда какъ теплота, развиваемая токомъ въ однородномъ проводникѣ, какъ извѣстно, пропор- ціональна .квадрату силы тока, т. е. Изъ этого слѣдуетъ, что если сила тока увеличивается, температура возвышается въ однородныхъ час- тяхъ цѣпи, а въ спаяхъ сначала происходитъ охлажденіе, затѣмъ также нагрѣваніе, но до меньшей температуры, нежели въ одной массѣ; это и подтвердилось опытомъ. Накаливаніе проволокъ токомъ. — Увеличивая силу тока, про- ходящаго черезъ проволоку, мы болѣе и болѣе возвышаемъ температуру ея. Наконецъ, не трудно достигнуть того, что проволока раскалится. Какъ было сказано во II томѣ, температура, при которой вообще обнаружи- вается свѣтъ, т. е. начинается накаливаніе,—для всѣхъ тѣлъ одна и та же. Температура какой-нибудь части проволоки цѣпи, сопротивленіе кото- рой г, зависитъ отъ количества теплоты, въ равныя времена въ ней раз- виваемой и отнимаемой окружающею срединой; температура эта сдѣлается постоянною, когда развиваемое количество теплоты и теряемое черезъ лучеиспусканіе сдѣлаются равными. Но количество теплоты, теряемой про- волокою,- зависитъ: 1) отъ поверхности тѣла, 2) отъ лучеиспускательной способности его и 3) отъ превышенія ея температуры надъ температурою окружающаго воздуха. Разсматривая лучеиспускательную способность, какъ функцію отъ температуры, мы съ большимъ приближеніемъ можемъ предположить потерю теплоты въ единицу времени пропорціональною всѣмъ этимъ величинамъ. Итакъ, если Л діаметръ, I длина проволоки, е лучеис- пускательная способность и Ѳ превышеніе ея температуры надъ окружаю- щею, то потерю количества теплоты ю въ единицу времени мы можемъ положить 03 — т: . Л . I • е • 6. Флзви. ІИ. 27
418 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ПЯТАЯ Въ то же время развиваемое въ проволокѣ количество теплоты ю, при силѣ тока Л, если К постоянная величина, будетъ іѵ = К . г . Л* *. Температура проволоки тогда будетъ .постоянною, когда К . г . Л2 = г. А I е Ѳ, такъ что превышеніе температуры ея надъ окружающею будетъ п а I е Если 8 относительная проводимость проволоки, то 8 > I . $ I г =4^ п~ & . е е (.1? Слѣдовательно, при одинаковой силѣ тока, температура проволоки зави- ситъ отъ лучеиспускательной способности ея, отъ относительной проводи- мости и отъ куба діаметра ея; но она не зависитъ отъ длины проволоки. Поэтому, чтобы температура двухъ проволокъ одного и того же ме- талла, діаметровъ сі и <7.,, была одна и та же, квадраты силъ токовъ Л, и Л» должны относиться между собою какъ кубы діаметровъ этихъ про- волокъ, т. е. Л/_ — •Ь_. й,= Такъ какъ при одинаковой степени накаливанія, температура всегда одна и та же, то слѣдуетъ, что проволоки одинаковыхъ металловъ и оди- наковыхъ діаметровъ, въ одной и той же срединѣ, всегда должны раска- ляться при одинаковой силѣ тока, какая бы ни была длина ихъ; но если про- волоки различныхъ діаметровъ одинаково раскаливаются двумя различными теками, то квадраты силы токовъ должны относиться между собою какъ кубы діаметровъ этихъ проволокъ. Законъ накаливанія проволокъ былъ доказанъ опытами Мюллеромъ *) и впослѣдствіи Цельнеромъ **). Мюллеръ помѣщалъ изслѣдуемую проволоку на приборѣ, состоящемъ изъ двухъ вертикальныхъ мѣдныхъ стоекъ (рис. 170) на доскѣ; каждая изъ стоекъ имѣетъ нажимной винтъ а, а и зажимъ Ъ, 6; въ нажимныхъ *) ШПег іп ГгеіЬигв. Иеиегзбе РогівсЬгіие Дег РЬузік. 8. 384. ВгаішзсЬхѵеі^. 1849. *) ХОІІпег. Роййепйоі'Я’8 Аппаіеп. 1М. СІХ, 8, 256. — Воиіег ѴеіІіпп<Пип{;сіі (3) В<1. П, 8. 311. 1859.
ЛЕКЦІЯ. 419 винтахъ а, а утверждаются проволоки батареи, натягивается изслѣдуемая проволока. Въ цѣпь вводятъ также тангенсъ-буссоль, для измѣренія силы тока. Степень накаливанія замѣчалась просты- ми глазами, т. е. смотрѣли, накаливалась ли проволока слабо, дб-красна, дб-бѣла и наблюдали при этомъ силу тока, необходи- мую для накаливанія до опредѣленной сте- пени. Сперва изслѣдовали проволоки различ- ныхъ длинъ, но одинаковыхъ діаметровъ, причемъ оказалось, что при одинаковыхъ силахъ токовъ степень накаливанія не за- а между зажимами Ъ, Ъ висѣла отъ длины проволоки, или что про- волоки различной длины требуютъ одинаковой силы тока для накаливанія до одинаковой степени. Такимъ образомъ нашли, что при отклоненіи стрѣлки тангенсъ-буссоли на 48°, три платиновыя проволоки, 0,45 миллим. діаме- тромъ, накаливались дб-красна, хотя ихъ длины были 1 метръ, 0,3 м., 0,2 метра: Двѣ проволоки одинаковаго діаметра, длины которыхъ были 0,8 и 0,1 метръ, накаливались обѣ до свѣтлокраснаго цвѣта, когда стрѣлка тангенсъ-буссоли отклонялась до 50°. Тоже самое получилось при изслѣдованіи различныхъ длинъ желѣз- ныхъ проволокъ. При изслѣдованіи проволокъ различной толщины получились резуль- таты, отступившіе отъ слѣдствія, выведеннаго изъ закона Джауля, такъ какъ получилось, что силы токовъ, необходимыя для одинаковаго накалива- нія проволокъ одинаковыхъ діаметровъ, не относятся между собою, какъ корни квадратные изъ третьей степени радіусовъ, но просто какъ ра- діусы. Это, между прочимъ, получилось изъ слѣдующихъ данныхъ для на- каливанія платиновыхъ проволокъ. ДІАМЕТРЪ Б. СИЛА ТОКА Л ДЛЯ СЛАБАГО КАЛЕНІЯ. і. Б • 3’ КРАСНОЕ КА- ЛЕНІЕ. 31 Б ' Л’ СВѢТЛО КРАС- НОЕ КАЛЕНІЕ. 3" Б. 0,30 миллим. . 47,18 163,9 50,82 169,4 54,67 182,2 0,39 65,24 163,7 . 72,45 185,5 77,77 199,5 0,45 75,06 166,7 77,77 ' 172,2 . 84,42 187,6 0,75 — — 121,24 161,7 157,22 209,3 27*
420 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ПЯТАЯ Какъ видно, частныя, полученныя отъ раздѣленія силы токовъ на діа- метръ проволоки для каждой степени накаливанія, вообще не совершенно одинаковы, но они такъ близки одно къ другому и притомъ колеблются такъ неправильно, что разность должно приписать только невозможности точнаго наблюденія. Цельнеръ сравнивалъ силу свѣта раскаленныхъ проволокъ посред- ствомъ устроеннаго имъ Фотометра, т. е. онъ сравниваетъ силы токовъ, которыя необходимы для того, чтобы проволоки различныхъ діаметровъ испускали свѣтъ одинаковой силы. Кромѣ Фотометра, остальныя части въ опытѣ Цельпера были тѣ же, что и въ опытѣ Мюллера; но Цельнеръ помѣстилъ въ цѣпь еще реохордъ, чтобы поддерживать токъ постояннымъ. Цельнеръ нашелъ, что когда двѣ проволоки различныхъ діаметровъ испускаютъ одинаковое количество свѣта, силы токовъ относятся между собою какъ толщины проволокъ. Слѣдующая небольшая табли.ца показы- ваетъ окончательный результатъ четырехъ рядовъ опытовъ; въ двухъ пер- выхъ столбцахъ помѣщены діаметры различныхъ сравниваемыхъ другъ съ другомъ проволокъ, въ третьемъ столбцѣ помѣщено отношеніе діаметровъ проволокъ, а въ четвертомъ отношеніе силъ токовъ, когда двѣ сравнивае- мыя проволоки испускали одинаковое количество свѣта. 0, МИЛЛИМ. миллим. В, • К л. Л. 0,1785 0,0782 2,282 2,612 0,1785 0,1035 1,725 1,945 0,1661 0,1035 1,605 1,653 0,1661 0,1466 1,139 1,179 Какъ видно отношеніе силъ токовъ всегда нѣсколько больше отношенія діаметровъ проволокъ. Подробности, касающіяся опытовъ Цельнера, мы здѣсь приводить не будемъ. На накаливаніе проволокъ имѣетъ вліяніе та средина, въ которой со- вершается накаливаніе. Это происходитъ отъ приведеннаго во II томѣ за- кона охлажденія Дюлбнга и Пти, по которому скорость охлажденія зави- ситъ отъ плотности и природы окружающаго газа. Грове *) доказалъ •) Огоѵе. РЬІІоаорЬісаІ Тгапвасііопв. Т. XXII, р. 441І. 1847. Ройкегкіог/Га Аппаіеп. В<1. ЬХХІ, 8. 194. РЫІоворІіісаІ Мядавіп. Т. XXXV, р. 114. 1849. Родаші. Апп. ВЛ. ѢХХѴІІІ, 8. 366.
Лекція. 421 вліяніе средины очень нагляднымъ опытомъ. Онъ помѣстилъ двѣ совер- шенно одинаковыя спиралеобразныя платиновыя проволоки въ двѣ стекля- ныя запаянныя трубки, изъ которыхъ одна была наполнена воздухомъ, а другая водородомъ. Пропустивъ черезъ проволоки одинъ и тотъ же токъ, онъ получилъ накаливаніе проволоки въ воздухѣ тогда, какъ въ водородѣ проволока еще не раскалялась. То же самое получается, если вмѣсто во- дорода взять кислородный газъ. Грове, взявъ описанныя нами одинаковыя трубки съ платиновыми проволоками, наполненныя воздухомъ и водородомъ, погрузилъ каждую изъ нихъ въ отдѣльный небольшой водный калориметръ, которые были совершенно одинаковы, затѣмъ онъ пропустилъ одновременно черезъ обѣ проволоки одинъ п.готь же токъ. При этомъ оказалось, что про- волока, окруженная водородомъ, въ то же время нагрѣла калори- метръ значительно слабѣе, нежели проволока, окруженная воздухомъ. Эго явленіе легко объяснить также на основаніи законовъ охлажденія. Скорость охлажденія по этимъ законамъ въ водородѣ больше, нежели въ воздухѣ, и такъ какъ температура проволоки тогда дѣлается постоянною, когда опа въ равныя времена такое же количество теплоты отдаетъ окру- жающей ея срединѣ, какое сама получаетъ, то температура проволоки въ водородѣ не можетъ быть такъ высока, какъ въ воздухѣ; вслѣдствіе этого обѣ проволоки не могутъ раскалиться въ одинаковое время и проволока, окруженная водородомъ, не можетъ нагрѣть такъ сильно воду, какъ про- волока окруженная кислородомъ *). Свѣтовыя дѣйствія гальваническаго тона.—Искра.—Если металлическую цѣпь, черезъ которую проходитъ сильный токъ, переры- вать въ какомъ-нибудь мѣстѣ, то на мѣстѣ перерыва получается яркая искра, которую въ первый разъ наблюдалъ Никольсонъ **). Цвѣтъ искры из- мѣняется съ металлами, между которыми она перескакиваетъ; она тѣмъ ярче, чѣмъ легче металлъ испаряется или. сгараетъ; наиболѣе яркая искра полу- чается при выниманіи проволоки, черезъ которую проходитъ токъ изъ ртути. Съ перваго взгляда, вслѣдствіе сходства этого явленія съ искрами элек- трическихъ машинъ, кажется, что гальваническая искра есть точно также перескакивающее электричество съ разстоянія удара. Но что это не такъ, слѣдуетъ уже изъ того, что искра перескакиваетъ въ то время, когда мы перерываемъ цѣпь, между тѣмъ какъ напряженіе электричества въ цѣпи •) Сіапзіпв. Ро^^спДогИ'з Аппаіеп. В<1. І.ХХХѴІІ, 8 . 501. 1852. •*) Кіеііоізоп. ХісЬоІзоп’з Лоиіпаі. ВД. IV, 8.179. СИІЬегІ’в Аппаіеп. ВД. VI, 8.358.1800.
422 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ПЯТАЯ на нѣкоторомъ разстояніи отъ полюсовъ батареи очень мало. Даже въ та- кой цѣпи, при размыканіи которой подучается очень сильная искра, при замыканіи не получается никакой. Якоби *) сблизилъ концы про- .волокъ батареи, состоявшей изъ 12 платино-цинковыхъ элементовъ до 0,00127 миллиметровъ, но и при атомъ не получилъ искры. Изъ этого слѣдуетъ, что искры, получаемыя при размыканіи цѣпи, со- вершеннно не тѣ, которыя получаются съ разстоянія удара. Явленіе это происходитъ отъ гальваническаго накаливанія **}. Уменьшая поперечное сѣченіе проволоки, черезъ которую проходитъ токъ, въ какомъ-нибудь мѣстѣ болѣе и болѣе, мы заставляемъ проволоку болѣе и болѣе нагрѣ- ваться токомъ, такъ что она накалится, достигнетъ бѣлаго каленія, по- томъ расплавится или сгоритъ съ свѣтлымъ блескомъ. Подобное же умень- шеніе поперечнаго сѣченія происходитъ тогда, когда проводники, соединен- ные съ полюсами батареи, соединяютъ вмѣстѣ, а затѣмъ удаляютъ другъ отъ друга; при удаленіи все меньшее и меньшее число точекъ прика- сается между собою, а потому и происходитъ сгараніе, являющееся въ видѣ искры. Если это явленіе отличается отъ обыкновенныхъ электрическихъ искръ, то, съ другой стороны, электричество гальваническихъ батарей можетъ также обнаружиться въ видѣ искръ, получаемыхъ на разстояніи удара, какъ только напряженіе электричества на полюсахъ батареи очень велико. Подобныя искры наблюдалъ Кросе ***) съ батареею въ 1,626 мѣдно-цинко- выхъ элементовъ; Гассіотъ ****) съ 3,520 такими же элементами получалъ очень продолжительное время перекаливающія искры. Гальваническая дуга. — При употребленіи сильной батареи, можно, при размыканіи цѣпи, получить элекрическій свѣтъ, для чего надо уда- лить концы проводниковъ на очень небольшое разстояніе. Въ этомъ слу- чаѣ получается между концами проводниковъ такъ называемая свѣтлая гальваническая дуга, которая пріобрѣтаетъ наибольшую силу тока при угольныхъ электродахъ. Въ первый разъ дуга эта была получена Дэви *****), который взялъ ба- *) ІасоЫ. Ро^ешІогіГв Аппаіеп. Вй. ХЦѴ, 8. 633. 1838. **) ТѴіебеіпапп. І)іе ЬеЬге ѵоіп баіѵапіашиз ип(1 ЕІекігоіпа^пеНвпіив. Вб. I, § 494. 8 . 645 — 646. ***) Сговяе. РЬПоаорЫеаІ Ма^ааіп. Т. XVII, р. 215. 1840. ***’) Ставаіоі. РЬПоаорЫеаІ Ма^агіп; Т. XXV, р. 290. 1844. ****) І)аѵу. РЬуІоаорЫеаІ Тгапваеііопв. 1821. Т. II, р. 484. — По Кетолету, въ первый разъ свѣтъ этотъ былъ полученъ Кюртотомъ, въ 1802 году. ГогіаеЬгіНе бег РЬѵэік. 4850 Ьіз 1851. 8. 714.
ЛЕКЦІЯ. 423 тарею въ 2,000 элементовъ, имѣвшихъ вмѣстѣ поверхность '824,000 квадратныхъ сантиметровъ. Дэви соединилъ полюсы этой батареи уголь- ными стержнями въ 3 сантим. длиною и 4 миллим. діаметромъ, затѣмъ раздѣлилъ ихъ до 0,5 миллим. и получилъ ослѣпительный свѣтъ. Онъ удалилъ угли отъ 10 до 11 сантим. и свѣтъ принялъ видъ дуги выпук- лой къ верху, сохраняя свѣтъ подобный солнечному и развивая сильную теплоту, вслѣдствіе которой угли раскалились до-красна до середины ихъ длины. Для полученія свѣтлой дуги нѣтъ необходимости употреблять батарею въ 2,000 элементовъ, какъ ато сдѣлалъ Дэви, но для этого достаточно взять 12 элементовъ Бунзена или Грове: даже п при 6 элементахъ Грове съ большою поверхностію уже получается дуга *) Для полученія ея надо сблизить до прикосновенія угли, сообщенные съ полюсами батареи, и за- тѣмъ угли эти немного удалить одинъ отъ другаго. Разстояніе, на которое можно удалять угли, для полученія свѣтлой дуги, зависитъ отъ той средины, въ которой получается дуга, отъ силы Рис. 171. тока и въ особенности отъ природы электродовъ. Очень удобный приборъ для изслѣдованія различныхъ обстоятельствъ описанъ Видеманомъ **). Сте- кляный колоколъ А (рис. 171) имѣетъ въ трехъ мѣстахъ короткія трубки. ») ІѴііИпег. ЬеЬгЬпсЬ <1ег ІЧіузік. Т. II, 8. 957, § 68. "*) ѴѴІеіІешгшп. Віс і.сііѵс ѵош Саіѵапізшив. Вй. I, § 501. 8. 661.
424 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ПЯТАЯ Трубка с имѣетъ мѣдную оправу, черезъ которую проходитъ металличе- скій стержень т. Къ внѣшнему концу этого стержня укрѣпляется одинъ электродъ батареи. Въ противоположную трубку е вставляется такой же стержень п. Внутренніе концы этихъ стержней удерживаютъ тѣла: угли, металлическія пластинки и т. п., между которыми хотятъ получить свѣт- лую дугу. Стержень п раздѣленъ на миллиметры, а противъ этихъ дѣ- леній находится ноніусъ о; такимъ образомъ легко измѣрить разстояніе между концами изслѣдуемыхъ тѣлъ. Колоколъ помѣщаютъ на тарелку воздушнаго насоса или прикрѣпляютъ тисочками къ хорошо прошлифованному зеркальному стеклу, какъ показы- ваетъ рисунокъ. Посредствомъ верхняго крана Ь можно разрѣжать и сгущать воздухъ внутри колокола, или наполнять его различными газами. Съ этимъ приборомъ удобно производить всѣ изслѣдованія. Длина дуги. — Гальваническая дуга первоначально получается только при прикосновеніи углей; но какъ только она получилась, угли можно удалять до опредѣленнаго тахітнт’а разстоянія, за которымъ дуга уни- чтожается . Разстояніе это въ пустотѣ больше, нежели въ воздухѣ. Оно достигаетъ 18 сантиметровъ, вмѣсто 11 съ батареей ДэВи въ электрическомч> яйцѣ, въ которомъ давленіе уменьшено до 6 миллиметровъ. Оно увеличивается съ поверхностію употребляемыхъ элементовъ, но въ особенности съ чис- ломъ' элементовъ, т. е. съ напряженіемъ на полюсахъ. При опытахъ Депре *) она была равна 162 миллиметр. съ 600 элементами Бунзена, соединенныхъ послѣдовательно, и только 112 миллиметрамъ, когда онъ со ставилъ 24 отдѣльныя батареи, каждую въ 25 паръ, соединенныхъ парал- лельно, и эти 24 батареи соединилъ послѣдовательно. Дуга образуется между каждыми двумя металлами и имѣетъ тѣмъ бблыпую длину, чѣмъ легче эти металлы испаряются; она точно также является между однимъ стержнемъ изъ угля, а другимъ металлическимъ, напр. серебрянымъ. Въ этомъ случаѣ, какъ показали Фуко и Физо **), условія измѣняются съ направленіемъ движенія тока. Когда токъ идетъ изъ серебра въ уголь, онъ даетъ пламя длинное, серебро расплавляется и частицы его переносятся на уголь; при измѣненіи направленія тока, дуга получается только на маломъ разстояніи. Депре указалъ еще на то *) Оеврей.' Сотріев Вепйив. Т. XXVIII, р. 755. Т. XXIX, р. 48, 545, 709, 1849. І'ігеаи еі ЕоиспаИ. Апиаіев сіе сііітіе еі (іе рЬувідие, III вёгіе, 4. XI, р. 382. 1844, — РоееепОо Аппаіеп. ВО. ЬХІІІ, 8, 474.
ЛЕКЦІЯ. 425 обстоятельство, что когда уголья находятся въ вертикальномъ положеніи, то предѣлъ дуги больше въ томъ случаѣ, когда верхній уголь положитель- ный, нежели тогда, когда положительный уголь внизу: разница въ длинѣ дуги въ этомъ случаѣ измѣняется отъ 74 до 56 миллиметровъ. Теплородныя явленія.—Температура гальванической дуги имѣетъ напряженіе наибольшее изъ всѣхъ температуръ, какія мы можемъ про- извести: платина расплавляется въ немъ какъ воскъ. Дёпре доказалъ, что тѣла наиболѣе огнеупорныя могутъ быть расплавлены и даже обра- щены въ наръ, что концы угольевъ размягчаются, сгибаются, сплавляются и обращаются въ паръ и что послѣ дѣйствія тока они дѣлаются болѣе мяг- кими. Жакеленъ говоритъ, что алмазъ теряетъ свою прозрачность и дра- гоцѣнныя свои свойства, переходя въ состояніе графита. Полюсы имѣютъ неодинаковую температуру: положительный нагрѣ- вается сильнѣе отрицательнаго. Гассіотъ *) доказалъ это для мѣди; а Тыртовъ **) пропустилъ токъ изъ металлическаго острія въ ртуть, при чемъ остріе раскалилось; но при измѣненіи направленія тока остріе оста- валось темнымъ, а ртуть испарялась. Маттеучи ***) нашелъ, что если проводники состоятъ изъ металловъ, неодинаково проводящихъ токъ, то “ообще худшій проводникъ нагрѣвается сильнѣе. Явленіе перенесенія частицъ. — Когда гальваническая дуга полу- чается въ воздухѣ, оба угля уменьшаются, потому что они сгараютъ, но въ пустомъ пространствѣ или въ азотѣ сгаранія не происходитъ. При этомъ замѣчается, что конецъ положительнаго угля сокращается, а объемъ •) бгаззіоі. РЬуІоворЫсаІ Ма(;агіп. Т. ХШ, р. 436. 1838. Ро^епДогІГз Аппаіеп. ва. ХЬѴІ, 8. 330. •’) Тугіоѵѵ. Ро^&епаоНГв Аппаіеп. Ва. ЬХХ, 8. 85. 1847. ***) Дашіп. Сонга 4е Рііуаідпе. Т. ІП, р. 189. 1863.
426 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ПЯТАЯ отрицательнаго увеличивается, такъ что уголь этотъ все болѣе и болѣе удлин- няется; это показываетъ что частицы угля переносятся съ положительнаго полюса на отрицательный. Для наблюденія этого явленія концы угольевъ проэктируютъ черезъ стекло на бѣлую плоскость (рис. 172). Перенесеніе частицъ замѣчается всегда, изъ какого бы вещества не были проводники, между которыми является дуга. Вѣроятно, вслѣдствіе бо- лѣе легкаго перенесенія частицъ, при вязкомъ металлѣ является болѣе длинная дуга и по этой-то причинѣ дуга эта больше, когда токъ идетъ изъ серебра въ уголь, нежели наоборотъ. Опыты Фанъ Бреда *) показали, что точно также происходитъ пере- несеніе частицъ отъ отрицательнаго электрода на положительный, по въ незначительномъ количествѣ. Маттеучи **) подтверждаетъ точность этого опыта. Строеніе свѣтлой дуги. — Теперь мы можемъ дать теорію галь- ванической дуги. Концы сначала сближены, токъ преодолѣваетъ сопроти- вленіе раздѣляющаго ихъ промежутка и переноситъ частицы матеріи. Слѣ- довательно устраивается подвижная цѣпь проводящихъ частицъ, которыя проводятъ токъ подобно неразрывному веществу; но, вслѣдствіе сопротив- ленія этой цѣпи, она нагрѣвается по законамъ Джауля до того, что, нако- нецъ, принимаетъ сильный свѣтъ. Вслѣдствіе этого увеличивается проводи- мость раздѣляющихъ концы проводниковъ, поэтому ихъ можно раздвинуть не уничтожая тока, который переноситъ матеріальныя частицы и нагрѣ- ваетъ ихъ до того, что они дѣлаются свѣтящимися. Но если перейти опре- дѣленное разстояніе, перенесеніе частицъ прекращается и свѣтъ поту- хаетъ. Въ этомъ случаѣ снова возстановить токъ можно не иначе, какъ устанавливая снова цѣпь переносящихся частицъ, для чего должно снова сблизить концы, или какъ это сдѣлалъ Даніель ***), заставить между ними перескочить искру электрической машины, которая снова произведетъ двойную передачу матеріи электродовъ. Теорія эта подтверждается слѣдующими опытами Маттеучи ****). 1) Если къ положительному и къ отрицательному концу дуги приста- вить концы цѣпи, состоящей изъ гальванометра, къ которому присоединены л) Ѵап ВгеОа. Ро^епгіоі-йл Аппаіеп. ВО. І.ХХ, р. 326. 1846. — Соіпріев Кепсіпв- Т. XXIII, р. 462. 1846. ”) йіайепесі. Сошріев ВепОпв. Т. XXX. 1850. *’*) ІЪіпіеІІ. 1’о""епіІоііГ’з Аппаіеп. ВО. ЬХ, 8. 381. Майепссі. Сопіріев Копйпв. Т. XXX, р. 201. 1850. — Аппліев Оев сіпіпіе еі Де рЬувіфіе, III вёгіе. Т. XXXII, р. 350.— Кгбпі^'в Лопгпаіе. В<1, III, 8. 50.
ЛЕКЦІЯ. 407 платиновыя проволоки, то въ цѣпи получается, токъ тѣмъ болѣе сильный, чѣмъ больше удалены концы одинъ отъ другаго. Слѣдовательно, здѣсь дѣлается’тоже самое, какъ еслибы дуга была жидкимъ проводникомъ. 2) Въ цѣпь, въ которой развивается свѣтлая гальваническая дуга, Маттеучи ввелъ вольтаметръ и нашелъ, что въ немъ въ одну минуту обра- зовалось 57, 44, 38 кубич. сантим. гремучаго газа, когда концы углей на- ходились одинъ отъ другаго въ разстояніи 2, 3, 4, миллим. Такъ какъ, при удлинненіи дуги вдвое, токъ былъ ослабленъ почти только въ отноше- ніи 3 къ 2, то, слѣдовательно, сопротивленіе свѣтлой дуги меньше осталь- ныхъ частей цѣпи. 3) Чтобы опредѣлить измѣненіе этого сопротивленія съ природою пе- реносимыхъ металловъ, Маттеучи измѣрилъ количество гремучаго газа, отдѣлявшагося въ вольтаметрѣ, когда дуга образовалась между различными металлами—сперва при ихъ прикосновеніи, а потомъ при разстояніи между ними, равномъ 3 миллиметрамъ . Онъ получилъ слѣдующіе результаты При соприкосновеніи концовъ . 46 куб. сант. Мѣдные проводники на разст. 3 мил. . . 23 » » Латунные » » » » . 26 » » Желѣзные » » » . 27 » » Угольные » » » » . 29 » » Оловянные » » » » . 45 » » Изъ этого видно, что сопротивленіе гальванической дуги измѣняется съ природою металловъ. Слѣдовательно, свѣтлая дуга проводитъ электри- чество, какъ проводникъ, и можно измѣрить ея коэфиціентъ проводимости, подобно тому какъ это было сдѣлано для ралзичныхъ веществъ. Итакъ, свѣтлая гальваническая дуга есть не что иное, какъ, вслѣдствіе сопротив- ленія, очень сильно раскаленныя части проводника. Сила свѣта гальванической дуги. — Соотвѣтственно высокой температурѣ, гальваническая дуга имѣетъ также большое напряженіе свѣта. По измѣренію Бунзена, посредствомъ его Фотометра *), сила свѣта гальванической дуги между углями, при 48 элементахъ Бунзена и силѣ тока 52, 32 абсолютныхъ единицъ, равнялась 576 стеариновымъ свѣчамъ. Когда концы угольевъ были нѣсколько разъ пропитаны насыщеннымъ растворомъ глауберовой соли, то яркость свѣта болѣе чѣмъ удвоилась. Кассельманъ **) въ своихъ измѣреніяхъ надъ силой свѣта гальваниче- *) Випаеп. РодапйогіРе Аппаіеп. Вй. І.Х, р. 402. — Аппаіеа йе сЬііпіе еі йе рЬу- відпе, III айтіс. Т. VIII. 8. 42. 1843. **) Саззеііпапп. Ро^епйогіГз Аппаіеп. Вй. ЬХИІ, 8. 576. 1844.
428 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ПЯТАЯ ской дуги употребилъ также Фотометръ Бунзена и сравнивалъ яркость дуги съ яркостію пламени стеариновой свѣчи, сила свѣта которой была принята за единицу. Въ слѣдующей таблицѣ помѣщены результаты измѣ- реній Кассельмана. Сила тока выражена въ абсолютныхъ единицахъ. ЭЛЕКТРОДЫ. Простой уголь.................. » ........................ Уголь, пропитанный азотно - квелымъ стронціаномъ................... Уголь, пропитанный ѣдкимъ кали . . Уголь, пропитанный хлорис. цивкомъ . Уголь, пропитанный борной кислотой и сѣрной кислотой.............. РАЗСТОЯНІЕ МЕЖДУ КОН- ЦАМИ. СИЛА ТОКА. СИЛА СВѢТА. нензмѣрные. 90,504 92,3 4,5 мпл. 65,275 139,4 0,75 94,037 334,7 0,75 101,540 336,6 0,50 113,900 353,0 6,75 83,938 274,0 2,5 95,910 180,0 8,0 78,000 75,1 1,0 76,596 623,1 5,0 64,141 154,1 1,5 67,641 1171,3 5,0 60,887 165,4 Опытъ этотъ показываетъ, что наибольшая сила свѣта соотвѣтствуетъ наименьшему разстоянію между углями. Если при простомъ углѣ наи- большая сила свѣта и была при 4,5 миллиметрахъ разстоянія, то это произошло оттого, что тогда самая свѣтлая дуга была гораздо больше, не- жели при неизмѣримо маломъ разстояніи. Физо и Фуко *) сравнивали яркость электрическаго свѣта съ яркостію солнечнаго свѣта и нашли, что сила свѣта положительнаго полюса, при употребленіи 46 элементовъ Бунзена, равнялась 0,235 силѣ солнечнаго свѣта, а при употребленіи 46 тройныхъ элементовъ Бунзена 0,385 силѣ солнечнаго свѣта. Свѣтъ отрицательнаго полюса равнялся только трети этой силы. Чтобы составить себѣ полное понятіе о силѣ свѣта этого источника, скажемъ только, что сила друммондова свѣта равна почти 0,006 солнечному. При изслѣдованіи спектра гальванической дуги, замѣчается, что онъ имѣетъ тѣ же цвѣта, какъ и солнечный спектръ; но цвѣта пересѣчены ♦) Физо и Фуко сравнивали между собою химическое дѣйствіе солнечныхъ лу- чей и лучей гальванической дуги н отсюда вывели сравненіе силъ свѣта обоихъ этихъ источниковъ; мы здѣсь не помѣщаемъ самаго опыта этихъ ученыхъ физиковъ, а только одно результаты; для желающихъ подробнѣе познакомиться съ самымъ опытомъ, ука- зываемъ иа тѣ источники, въ которыхъ можно ихъ найти. Аппаіев бе сЫтіе еі бе рЬу- яіціір, ІП зётіе, і. ЬХІП, 8. 473.
ЛЕКЦІЯ. 429 очень яркими свѣтлыми линіями, число и положеніе которыхъ измѣняется съ природою электродовъ. Если электроды сдѣланы изъ двухъ различныхъ металловъ, то получаются черты, соотвѣтствующія тому и другому металлу; это также подтверждаетъ то обстоятельство, что внутри пламени нахо- дятся частицы металловъ*) **). *) Для гальваническаго освѣщенія употребляютъ приборы, называемые регулято- рами; пзъ множества системъ регуляторовъ, предложенныхъ до настоящаго времени, лучшіе регуляторы — Дюбоска и Сереня. Мы не помѣщаемъ здѣсь устройства этихъ ре- гуляторовъ, желающимъ же познакомиться съ ними рекомендуемъ слѣдующіе источники: 1) НапЦЬпсЬ бег ТесЬпоІо^іе, іп ѴегЬіпбип^ гоіі шеЬгегеп (теІеЬгіеп ^егяи^е^еЬеп ѵоп Воііеу. (ВгаипвсЪмгеі^) беп Агіікеі: еІекігіясЪс Ве1еисМип§. 2) ѴѴіесІетапп. Віе ЬсЬге ѵот Саіѵапізпіпз ііпсі ЕІекіготя^пеНятпя. ВЦ. II, КасЫтЙ$е, §45,8. 1,100, Агіікеі: ЕІекігівсЬе Ьатре. Здѣсь описано подробно устройство системы Дюбоска. 3) Спгі Кіііні. НапОЬпсІі (іег ап§еѵгап(іісп ЕІекінсііЩзІеІпе, іиИ Ьевопбетег ВѳгІісквісЬН- Цег іЬеогеіізсЬсп впіпбіа^еп. Ьеіргі^, 1866. Въ этомъ сочиненіи, на стр. 1,309, изло- жены съ возможною подробностію различныя системы регуляторовъ. 4) Тіі. Ціі Мопсеі. Сопр (Роеіі мг 1’ёіаі йеа арріісаііопя тёеапічпея еі рЬуяічисв бе 1‘ёіесігісііё. Рягіе, 1855. 5) На русскомъ языкѣ оннеано устройство регуляторовъ въ различныхъ курсахъ.
. ШЕСТЬДЕСЯТЪ ШЕСТАЯ ЛЕКЦІЯ. О внѣшнемъ химическомъ дѣйствіи тока. Электролизъ сложныхъ тѣлъ.— Вольтаметръ. — Электролизъ парныхъ соединеній. —Электролизъ соли.— второстепенныя дѣйствія.— Случай смѣсей. — Соединенія металлоидовъ.— Химическія дѣйствія электри- чества отъ тренія.— Законъ Фаредэ.— Электрическій эндосмосъ. Разложеніе воды дѣйствіемъ тока. — Если въ какое-нибудь мѣсто замкнутой цѣпи ввести жидкость, то токъ, проходя черезъ эту жидкость, разлагаетъ ее. Это химическое разложеніе было въ первый разъ замѣчено Карлилемъ *), который помѣстилъ каплю воды на верхній кружокъ воль- това столба и погрузилъ въ нее конецъ проволоки, сообщенной съ дру- гимъ полюсомъ столба; вода разложилась на составляющіе ея газы. Карлиль наполнилъ трубку водою-и погрузилъ въ нее концы плати- новыхъ проволокъ, сообщенныхъ съ полюсами столба; тогда на обѣихъ проволокахъ отдѣлялись газы, причемъ на проволокѣ, соединенной съ отри- цательнымъ полюсомъ, отдѣляемый газъ имѣлъ объемъ вдвое болѣе, не- жели на положительной. На первой отдѣлялся чистый водородъ, на вто- рой чистый кислородъ, слѣдовательно вода разложилась дѣйствіемъ тока' на составныя части и притомъ такъ, что весь водородъ освобождался на одной проволокѣ, а весь кислородъ на другой. Опыты Карлиля были, вслѣдъ за открытіемъ, повторены многими Фи- зиками **). *) Сагіівіе. Ліскоівоп’в Лопгпаі о! паіигаі ркііоворііу. Т. IV, 179. 1800. — СтіІЬегі’в Аппаіеп. ВсІ. VI, 8 . 340. **) Криксганксъ и въ особенности Дэви, занимались химическимъ дѣйствіемъ тока. ГівсЬет’в бевсЬісЬіе йет РЬувік. Вй. VIII.
ШЕСТЬДЕСЯТЪ ШЕСТАЯ ЛЕКЦІЯ. 431 Рпс. 173. Вольтаметръ. — Чтобы произвести химическое разложеніе воды и опредѣлить количество образовавшагося газа, употребляютъ вольтаметры. Устройство одного изъ нихъ мы описали на стр. 340. Чтобы получить каждый изъ газовъ, составляющихъ воду, отдѣльно, употребляется приборъ, представленный на рис. 173. Воронкообразный сосудъ д, закрытый снизу пробкою, под- держивается на штативѣ з. Черезъ пробку проходятъ двѣ, уединенныя одна отъ дру- гой, проволоки, которыя оканчиваются вну- три сосуда платиновыми пластинками; внѣш- ніе концы проволокъ оканчиваются въ на- жимныхъ винтахъ, въ которые утвержда- ютъ также электроды батареи. Платино- выя пластинки покрываются стекляными, запаянными сверху, трубками, раздѣлен- ными на части равной емкости; трубки эти, также какъ и часть сосуда, напол- нены водой, въ которую прилито немного сѣрной кислоты. При замыканіи цѣпи, вода разлагается и на одной пластинкѣ отдѣляется кислородъ, а на другой во- дородъ, которые и собираются въ сосуды. Чтобы удобнѣе обозначить химическое дѣйствіе тока, Фаредэ *) ввелъ особую номенклатуру. Пластинки погруженныя въ жидкость и соединен- ныя съ полюсами гальванической батареи называются электродами; элек- тродъ, соединенный съ- отрицательцымъ полюсомъ батареи, называется катодомъ, а соединенный съ положительнымъ полюсомъ—анодомъ. Состав- ныя части, на которыя разлагается сложное тѣло отъ дѣйствія тока, зываіотся іонами; та часть, которая освобождается на положительномъ .носѣ, называется аніонъ, а часть, освобождающаяся на отрицательномъ люсѣ, называется катіонъ. Процесъ химическаго разложенія токомъ зывается электролизомъ, а разлагаемыя тѣла электролитами. Въ приборѣ, при разложеніи воды, кислородъ освобождается только на анодѣ, водородъ только на катодѣ, жидкость, находящаяся между элек- тродами, по-видимому, остается совершенно неизмѣнной. Когда вода раски- слена только очень малымъ количествомъ сѣрной кислоты, то объемы га- на- по- по- нп- *) Еагайау. Ехрепшепіаі гезеагсЬеа. VII, аёг., агі. 661. 667.—РодапДогіГа Аппаіеп. ва. хххш.
432 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ШЕСТАЯ зовъ, освобождающихся на электродахъ, находятся почти въ то же про- порціи, въ которой кислородъ съ водородомъ составляютъ воду; на каж- дый объемъ кислорода освобождается два объема водорода. Небольшое измѣненіе этого отношенія происходитъ оттого, что количество растворяе- маго въ водѣ кислорода почти вдвое больше количества растворяемаго водорода. Если вода сильно раскислена сѣрною кислотою, то, вслѣдствіе второ- степеннаго химическаго дѣйствія, отношеніе объемовъ освобождающагося кислорода и водорода значительно измѣняется и можетъ дойти даже до того, что объемъ водорода будетъ почти въ четверо болѣе кислорода. Это значительное уменьшеніе въ объемѣ освобождающагося кислорода происходитъ отъ образованія озона; какъ киелородъ преобразуется въ озонъ, когда черезъ него пропускаютъ рядъ электрическихъ искръ, такъ точно и при электролизѣ часть кислорода озонируется *). Если ввести въ одну и ту же цѣпь, одинъ послѣ другаго два вольта- метра, то замѣчается, что въ одно и тоже время, они даютъ различное количество газа. Это происходитъ отъ слѣдующаго обстоятельства. Каждый разъ, какъ вводятъ въ цѣпь вольтаметръ, вслѣдствіе малой проводимости воды, находящейся въ вольтаметрѣ, сила тока значительно ослабляется. Если электродъ находится на очень сильномъ разстояніи, то слой жидкости черезъ которую проходитъ токъ, будетъ очень толстъ и уменьшеніе силы тока будетъ очень велико; если электроды очень сближены, то токъ будетъ проходить лучше; если же электроды оканчиваются платиновыми пластин- ками, достаточно большими и сближенными, то токъ, пройдя черезъ боль- шую поверхность, будетъ болѣе сильный. Такнмъ образомъ различіе въ чувствительности двухъ вольтаметровъ можетъ быть объяснено неодина- ковыми сопротивленіями, которыя они представляютъ движенію электри- чества. Никогда не должно упускать изъ виду, что первое дѣйствіе, про- изведенное введеніемъ вольтаметра въ цѣпь, состоитъ въ уменьшеніи силы тока. Но если въ одну и ту же цѣпь ввести въ одно время одинъ за дру- гимъ нѣсколько вольтаметровъ, то черезъ всѣ вольтаметры проходитъ одинъ и тотъ же токъ и тогда въ каждомъ вольтаметрѣ разлагается одно и тоже количество воды, каково бы ни было устройство этихъ вольтаметровъ. Чтобы доказать это тожество, Фаредэ **) помѣстилъ въ одну и ту же цѣпь ’) ЗеѣопЬеіп. РоквепбогіГз Аппаіеп. БД. Ь. ”*) Рагабау. Ехрегішепіаі гевеагвсЬев. Зегіе VII, § 728,
ЛЕКЦІЯ. 433 два вольтаметра, устроенные по возможности различно какъ относительно размѣровъ, природы и разстоянія электродовъ, такъ и относительно коли- чества и рода кислоты, прилитой къ водѣ, и даже замѣнялъ эту кислоту содой или поташемъ. -Онъ нашелъ, что, не смотря на всѣ эти измѣненія, количества газовъ образовавшихся въ обоихъ приборахъ, всегда были оди- наковы. Изъ этого можно вывести первый основной законъ: одинъ и тотъ же токъ въ одно и то же время всегда разлагаетъ одинаковое ко- личество воды. Посмотримъ теперь, какъ измѣняется количество разложенной зоды Съ измѣненіемъ силы тока. Способъ, употребленный Пулье для рѣшенія этого вопроса, состоитъ въ томъ, что онъ помѣстилъ въ цѣпь батареи вольтаметръ и синусъ или тангенсъ-буссоль и сравнивалъ силу, измѣренную этой буссолью, съ количествомъ газа, полученнаго въ вольтаметрѣ въ одно и то же время; при этомъ Пулье нашелъ, что сила тока всегда пропор- ціональна количеству газа. ? Фаредэ *) поступилъ иначе. Представимъ, себѣ, что проводникъ, соеди- няющій полюсы батареи, въ точкѣ А (рис. 174) раздѣляется на двѣ вѣтви, состоящія изъ проводниковъ одина- ковой природы, одинаковаго сѣченія, длины и одинаково расположенныя, и затѣмъ со- единяющіяся опять въ одинъ проводникъ В, сообщенный съ другимъ полюсомъ ба- тареи. Въ каждую изъ вѣтвей помѣстимъ симметрично совершенно одинаковые воль- таметры V, V,, Ѵ2. Очевидно, что въ тѣхъ частяхъ, въ которыхъ проводникъ не раздѣленъ, токъ будетъ имѣть опре- Рис. 174. дѣленную полную силу и раздѣлится въ двойной цѣпи на двѣ части съ по- ловинной силою. По прошествіи извѣстнаго времени, въ каждомъ изъ воль- таметровъ V,, Ѵ2 мы найдемъ равныя количества газовъ, а въ V количество газа вдвое болѣе, нежели V, или Ѵ2. Оба эти опыта приводятъ къ слѣдую- щему закону. Токи въ данное время разлагаютъ количество воды про- порціональное ихъ силѣ. Изъ этого слѣдуетъ, что для измѣренія силы тока мы можемъ упо- требить какъ гальванометръ, такъ и вольтаметръ, помѣщенный въ цѣпь; но между двумя этими измѣрителями существуетъ значительная разница. *) Гагадау. а. а. 0. Физика. Ш. ХВ
43 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ШЕСТАЯ Если мы пропустимъ токъ черезъ цѣпь, въ которой находится йѣ- сколько синусъ-буссолей, введенныхъ одна за другою, то токъ этотъ от- клонитъ стрѣлки гальванометра на различные углы. Чтобы привести показанія всѣхъ этихъ приборовъ къ одному, должно синусы ихъ откло- ненія умножить на величину постоянную для каждаго изъ нихъ, но из- мѣняющуюся для различныхъ буссолей, а, чтобы согласовать показанія двухъ приборовъ между собою, должно предварительно опредѣлить отно- шеніе ихъ чувствительностей. Въ электрохимическихъ измѣреніяхъ этого нѣтъ. Каковы бы они ни были, всѣ вольтаметры, черезъ которые проходятъ равные токи, въ одно и то же время даютъ одинаковое количество газовъ; сила тока, измѣряемая этимъ количествомъ газа, не зависитъ отъ чувствительности прибора, и единица тока можетъ быть выражена опредѣленнымъ количествомъ газа, образуемымъ въ данное времяЛІТакимъ образомъ за единицу силы тока мы будемъ братъ такую силу его, которая въ одну минуту развиваетъ одинъ граммъ гремучаго газа. Выше мы уже нѣсколько разъ выражали силу тока въ этихъ единицахъ *). Электролизъ парныхъ соединеній.—Какъ разлагается дѣйствіемъ тока вода, такъ точно разлагаются и всѣ тѣла, находящіяся въ жидкомъ состояніи, т. е. расплавленныя или растворенныя, и состоящія изъ двухъ элементовъ. Тѣла эти разлагаются на составныя части, которыя и отдѣ- ляются на электродахъ. Соединенія, имѣющія большую аналогію съ водою, суть окиси, общій видъ которыхъ можетъ быть выраженъ НО. Эти соединенія, если только они проводятъ токъ, разлагаются на составныя части подобно водѣ. Уже Дзви **) разложилъ подобнымъ путемъ кали, натръ и такимъ образомъ въ первый разъ получилъ металлическій калій и натрій. Дэви расплавилъ кали или натръ на платиновой ложкѣ, служившей анодомъ, и въ полу- ченное жидкое тѣло погрузилъ платиновую проволоку, служившую като- домъ; на катодѣ получился возстановленный металлъ, который тотчасъ же снова окислялся въ воздухѣ. *) Такъ какъ кислородѣ растворяется въ Водѣ вѣ зКаЧиТельпо ббльіпемъ коли- чествѣ, нежели водородъ, то дли болѣе точнаго измѣренія силы тока мпогіе' физики берутъ такіе вольтаметры, въ которыхъ газы, составляющіе поду, собираются отдѣльно и измѣряютъ силу тока по количеству отдѣлившагося водорода. »•) Ваѵу. РЫІоворЬісаІ ТгамаеИопв 1808, р. I,—ОіІЬегГв Аппаіеп. ІИ. XXX, 8-. 369- Вй. XXXI, 8. 113. — Вакегіап ЬесВиге. 19. Коѵ. 1807.
ЛЕКЦІЯ. 435 Полученіе металлическаго кали посредствомъ электролиза очень удобно по способу Зеебека *). Кусочекъ ѣдкаго кали кладутъ на платиновую пластинку, служащую ано- домъ, въ ѣдкомъ кали дѣлаютъ маленькую ямку,которую наполняютъ ртутью. Въ ртуть погружаютъ катодъ. На платиновой пластинкѣ, служащей ано- домъ, отдѣляется кислородъ, а калій отдѣляется на катодѣ и составляетъ со ртутью амальгаму. Въ изогнутой стекляной трубкѣ, отверстіе которой погружено въ нефть, перегоняютъ ртуть, а въ трубкѣ получаютъ метал- лическій калій. Точно такъ же получается металлическій натрій. Окислы металловъ щелочныхъ земель могутъ быть разложены точно такимъ же образомъ. Изъ магнезіи, извести и барита дѣлаютъ чашечку, смачиваютъ ее, наполняютъ ртутью и помѣщаютъ на платиновую пла- стинку, служащую анодомъ. Затѣмъ въ ртуть погружаютъ катодъ и та- кимъ образомъ получается амальгама изъ ртути и взятаго металла, а ки- слородъ освобождается на анодѣ **). Окислы тяжелыхъ металловъ вообще такимъ образомъ прямо не разла- гаются, такъ.какъ они не проводятъ электричества; но если ихъ сдѣлать проводимыми, то они такъ же разлагаются токомъ. Такъ, Фаредэ ***) разло- жилъ расплавленную свинцовую окись на свинецъ, отдѣлившійся на ка- тодѣ, и кислородъ, получившійся на анодѣ. Итакъ вообще, если тѣло, соединенное съ кислородомъ, Формулы ВО, разлагается токомъ, то кислородъ освобождается на анодѣ, а радикалъ на катодѣ. Подобно кислороднымъ соединеніямъ Формулы ВО, разлагаются также галоидныя соли, состоящія изъ одинаковаго числа паевъ, т. е. соли хло- ристыя, бромистыя и іодистыя. Они точно такъ же въ жидкомъ видѣ разла- гаются токомъ, и на анодѣ освобождается хлоръ, бромъ и іодъ, а на ка- тодѣ радикалъ. Чтобы получить совершенно чистый результатъ электролиза, надо, по крайней мѣрѣ, положительный полюсъ сдѣлать изъ угля, такъ какъ на металлы дѣйствуетъ хлоръ. Чтобы получить калій, натрій, кальцій изъ ихъ хлористыхъ соедине- ній, ихъ ' расплавляютъ въ тиглѣ изъ бунзеновскаго угля и въ расплав- *) ВееЬеск. ОПЬегі’в Аппаіеп. ВД. XXVIII. **) Веггеііпв. бНІЬегі'в Аппаіеп. ВД. XXXVI. 8- 247. 1810. ***) ГагаДау. Ехрегішѳпіаі гевкеагвеЪев ЫІ вег. агі. 797 апД 798. — Ро^епДогіГэ Аппаіеп. ВД. ХХХШ. 28'
436 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ШЕСТАЯ ленную соль вставляютъ тонкую желѣзную проволоку *). Угольный ти- гель служитъ анодомъ, желѣзная проволока катодомъ. Чтобы предупре- дить сгараніе возстановленнаго металла, надо катодъ погрузить довольно глубоко въ расплавленную соль и по временамъ быстро вынимать его для того, чтобы счищать собравшійся на немъ металлъ. Хлористый магній очень хорошо разлагается въ трубкѣ, имѣющей видъ небольшой курительной трубки. Черезъ чубучекъ этой трубки пропускаютъ желѣзную проволоку, служащую катодомъ, въ самую трубку; послѣднюю на- полняютъ солью, расплавляютъ эту соль на спиртовой лампѣ и погружа- ютъ въ нее угольный стержень, служащій анодомъ. Возстановленный ме- таллъ собирается на желѣзной проволокѣ. Процессъ не можетъ продол- жаться долго, потому что, какъ только магніевы шарики получатъ значи- тельные размѣры, они отстаютъ отъ катода и снова окисляются. Чтобы получить магній въ большемъ количествѣ, поступаютъ по спо- собу Бунзена **). Чистый хлористый магній расплавляютъ въ Фарфоровомъ Рис 175 тиглѣ> раздѣленномъ Фарфоровой стѣнкой, не доходящей нѣ- Й Я сколько до дна, на двѣ части и закрытомъ Фарфоровой крышкой. И И Черезъ отверстіе крышки проходятъ электроды, сдѣланные изъ д >Е бунзеновскаго угля и имѣющіе видъ, представленный на рис. 175. -Л 4К Катодъ имѣетъ внутреннюю сторону зубчатую, чтобы возстано- И И вляемый ,1еталлъ могъ собираться на этихъ зубцахъ. Батарею н Я составляютъ изъ 10 элементовъ Бунзена, соединенныхъ послѣ- ™ » довательно. Такимъ образомъ легко получить магній вѣсомъ въ нѣсколько граммовъ. Точно такимъ же способомъ электролизируются тяжелые металлы изъ ихъ хлористыхъ соединеній. Расплавленное хлористое олово (Лп С1) раз- лагается на хлоръ и олово, хлоръ освобождается на анодѣ, а олово на катодѣ. Хлористый свинецъ, хлористое серебро и т. п. точно такъ же раз- лагаются и всегда металлъ освобождается на катодѣ, а хлоръ на анодѣ ***). Всѣ эти соединенія разлагаются дѣйствіемъ тока не только въ расплав- ленномъ видѣ, но и въ растворѣ. Если растворить хлористое олово въ небольшомъ количествѣ воды, то дѣйствіемъ тока оно разлагается на хлоръ и олово, первый отдѣляется на *) МайЫеввеп. ЫеЫ§’в Аппаіеп. Вй. ХСШ, 8. 277. 1855.- СЬешіевсЬе .ІопгпаІ. ** ) Вппвеп. Ро^спсІогІГв Аппаіеп. ВсІ. ХСІІ, 8. 648. 1854. — Аппаіеп сіеі- СЬеіпіе шій РЬагтасіе. ВсІ. ЬХХХІІ, 8. 137. 1852. ** *) Рагасіау.. ЕхрегітепСаІ гевЬеагвеЬев. VII вег., 5 789, 819. — Родапсіогй’в Апп ва. хххіп.
ЛЕКЦІЯ. 437 анодѣ, послѣднее на катодѣ. Точно такъ же разлагаются хлористый свинецъ, хлористый марганецъ, хлористый хромъ и т. п. По способу Бунзена*) можно получить также металлы изъ концентрирован- ныхъ растворовъ хлористаго кальція, хлористаго стронція, хлористаго барія. Концентрированные растворы хлористаго водорода, бромистаго водорода, іодистаго водорода разлагаются отъ дѣйствія тока на хлоръ, бромъ іодъ и водородъ, первые получаются на анодѣ, второй на катодѣ. Если растворы не очень слабы, то вода не разлагается, а разлагаются только кисло- ты **), потому что на анодѣ освобождается лишь хлоръ, бромъ, и іодъ, но не кислородъ. Для каждаго пая водорода освобождается одинъ пай хлора; но такъ какъ хлоръ значительно сильнѣе растворяется въ водѣ, то на положительномъ электродѣ хлора освобождается нѣсколько меньше, не- жели водорода на отрицательномъ электродѣ. Если окислы растворяются въ водѣ, то они также одни разлагаются въ насыщенныхъ растворахъ. Но при этомъ, однако, часто происходятъ второстепенныя дѣйствія, вслѣдствіе которыхъ разлагается и вода. Для того, чтобы получить чистый результатъ электролиза, т. е. неза- висимый отъ второстепенныхъ дѣйствій, физики устроивали различные приборы. Мы опишемъ здѣсь нѣкоторые изъ нихъ. Даніель ***) для своихъ элек- тролитическихъизслѣдованійпри- думалъ приборъ, представленный на рис. 176. Два цилиндро- образные сосуда аЬссІ и в/дк, плотно вставлены на концы сте- кляной трубки к вида ІТ. Черезъ боковыя отверстія а и_/ входятъ въ сосуды платиновыя-проволо- ки, оканчивающіяся платиновыми пластинками о и р, служащими электродами; проволоки г и д, соединенныя съ электродами, по- гружены внѣшними концами въ чашечки со ртутью з и і, въ Рис. 176. Випзеп. Ро^спгІоіІГа Аппаіеп. В<1. ХСІ. **) Рагайау. Ехрегішепіаі гевЬеагзсЬев. VII. ЕеіЬе.—Ро^епйогіГв Апп. Вй. ХХХПІ. Випзеп. Ро§;§;епй. Апп. Вй. С. 8. 62 — 64. Вапіеіі. РЫІозорЫсаІ Ттапзасйопв. Т. I, р. 103.1839.—ЕгкйюипевЬапй. I. 8. 565.
438 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ШЕСТАЯ которыя погружаютъ также проволоки гальванической батареи. Сосуды за- крываются пробками, черезъ которыя пропущены газоотводныя стекляныя трубки. Трубка к совершенно наполнена растворомъ изслѣдуемаго тѣла; затѣмъ отверстія этой трубки закрываются пузыремъ и, наконецъ, оба сосуда наполняются такой же жидкостію. Такимъ образомъ полученное на каж- домъ электродѣ можетъ быть изслѣдовано отдѣльно. Жидкость, находящаяся въ трубкѣ к, раздѣляетъ получаемыя тѣла въ каждомъ сосудѣ; но на самомъ дѣлѣ, какъ только въ одномъ сосудѣ про- изойдетъ измѣненіе, жидкости вслѣдствіе эндосмоса, проникаютъ черезъ пузырь и постепенно смѣшиваются. Кромѣ того, какъ мы увидимъ ниже, жидкость отъ дѣйствія тока пе- реходитъ черезъ пузырь изъ положительнаго сосуда къ отрицательному. Видеманъ *), измѣнивъ этотъ приборъ, уничтожилъ оба его недостатка. На деревянной доскѣ помѣщены два стакана а и аі (рис. 177), покрытые Рис. 177. стекляными пластинкамми Ъ и Ъ,. На стекляныхъ пластинкахъ находятся латунныя трубки, черезъ которыя проходятъ платиновыя проволоки I и оканчивающіяся внутри стакановъ платиновыми электродами с и с,. Че- резъ стекляныя пластинки пропущены стекляныя трубки & и соеди- *) ХѴівйегаапп. Ро^епйогіГа Аппаіеп. Вй. ХСІХ. Оіо Ееііге ѵот Сгаіѵапівтцв ипб ЕІеИгота^пейвтив. ВЦ. I, § 203, 8. 319, '
ЛЕКЦІЯ. 439 Рис. 178. ненныя одна съ другою раздвоенной каучуковой трубкой у. Въ третье от- верстіе каучуковой трубки вставленъ кранъ д. Для электролиза, оба стакана наполняются изслѣдуемой жидкостью до одинаковой высоты, затѣмъ втягиваютъ жидкость черезъ открытый кранъ до конца крана и тогда кранъ закрываютъ. Такимъ образомъ черезъ жид- кость трубки можетъ проходить токъ. Проволоки I и I, соединяютъ еъ полюсами гальванической батареи. Послѣ электролиза кранъ д отворяютъ, жидкость изъ трубокъ падаетъ въ сосуды, и тогда сосуды изслѣдуютъ. Гитторфъ присвоихъ изслѣдованіяхъ устроивалъочень разнообразные при- боры. Болѣе удобная Форма слѣдующая*): приборъ состоитъ изъ 5 стекля- ныхъ сосудовъ; самый маленькій изъ нихъ А (рис. 178) заключаетъ въ себѣ анодъ, стержень котораго прохо- дить черезъ отверстіе въ днѣ сосуда и составляетъ ножку всего прибора. Въ верхнее отверстіе сосуда вставляется коническій сосудъ В, закрытый снизу натянутою тонкою перепонкою Ь и имѣющій стекля- ное кольце с, такъ же съ перепонкой. Сосуды С, П и Е съ тонкими перепонками въ днахъ плотно встав- лены одинъ въ другой посредствомъ каучуковыхъ кружковъ. Въ верхнемъ сосудѣ Е находится катодъ, обык- новенно платиновый. Всѣ сосуды сперва наполня- ются отдѣльно одною и тою же изслѣдуемою жидкостью и затѣмъ вставляются одинъ въ другой. По прекра- щеніи дѣйствія тока ихъ вынимаютъ и изслѣдуютъ. Изслѣдуя однимъ изъ этихъ или подобныхъ имъ приборовъ какія-нибудь сѣрнокислыя, азотнокислыя, или другія соли, состоящія изъ одинаковаго количества паевъ основанія и кислоты, находятъ, что и онѣ электролизируются и что на катодѣ освобождается металлъ, а на анодѣ'кислота и кислородъ. Если, напр. электролизируемъ растворъ сѣрнокислаго натра въ при- борѣ Даніеля или Видемана, то послѣ электролиза въ сосудѣ съ анодомъ" находимъ свободную сѣрную кислоту, а въ сосудѣ съ катодомъ такое же ») НійоіЖ РоіжепсІоій'’8 Аппаіеп. Вй. ЬХХХІХ, 8. 177. Вй. ХСѴШ, 8. 1. ВЙ. СІІІ, 8. 1. Вй. СѴІ, 8. 337 в 513, 1853 Ые 1859.
440 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ШЕСТАЯ количество паевъ свободнаго натра. Но здѣсь произошло не простое раз- ложеніе соли на основаніе и кислоту; это слѣдуетъ изъ того, что на анодѣ въ то же время освободился пай кислорода, а на катодѣ пай водорода. Соль разложилась на 8О3 О и Ха; натрій, освободившійся на катодѣ, тотчасъ же соединился съ кислородомъ воды и далъ окись натрія или натрѣ, а пай водорода сдѣлался свободнымъ *). Тотъ же результатъ можно объяснить такимъ образомъ, что здѣсь раз- ложилась не только соль, но и вода; соль разложилась на 8О3 и ХаО и что на каждый пай разложившейся соли разлагается пай воды. Но что соль разлагается не на основаніе и кислоту, а на кислоту кислородъ и на металлъ, слѣдуетъ изъ электролиза солей, металлы которыхъ не разла- гаютъ воду. Такъ, если электролизировать насыщенный растворъ сѣрно- кислой окиси мѣди, то на катодѣ получается пай мѣди, а на анодѣ, если онъ платиновый, пай кислорода и пай свободной сѣрной кислоты. Точно такъ же СпО ХО6 распадается при электролизѣ на Си освобождаю- щейся на катодѣ и 0 ХО5 освобождающейся на анодѣ. Цинковый ку- поросъ и азотнокислая окись цинка, сѣрнокислая и азотнокислая . окись кадмія разлагаются при электролизѣ на металлъ, освобождающійся на ка- тодѣ, и кислоту кислородъ, освобождающіеся на анодѣ. Точно такимъ же образомъ ^разлагаются углекислыя, щавелевокислыя, Фосфорнокислыя соли. Для объясненія результата этихъ разложеній Даніель **),—а за нимъ и многіе другіе,—принялъ, что соль состоитъ не изъ основанія и кислоты, но изъ металла и сложнаго радикала. Сѣрнокислыя соли МО -|- 8О3 состоятъ изъ металла М и сложнаго радикала 8О4. Азотнокислая окись мѣди со- стоитъ изъ Си и ХО6. Углекислыя окиси металловъ состоятъ изъ соеди- ненія металла и СО3 и т. д. Второстепенныя дѣйствія при электролизѣ. — Мы нѣсколько разъ говорили уже, что результатъ электролиза измѣняется отъ второсте- пеннымъ дѣйствій; такъ, мы привели примѣръ, что щелочи при осво- божденіи металла разлагаютъ воду, что онѣ снова обращаются на катодѣ въ щелочь и освобождаютъ водородъ. Точно такъ же проявляются второстепенныя дѣйствія и въ другихъ слу- чаяхъ. *) СапіеІІ. РЬіІозорЬісаІ ТгапвасНопа. 1839. — Ро^еікі Апп. Ег^апгипевЬагкІ. I. Прежде полагали, что здѣсь соль в вода разлагаются одновременно. См. ГесЬпег, Ъеііг- ЬисЬ без баіѵапівпшв. ’*) ВапіеІІ а. а. 0. і, и
ЛЕКЦІЯ. 441 Если напр. электролизируемъ мѣдную соль между мѣдными электро- дами, то мѣдь на анодѣ окисляется и растворяется въ кислотѣ. Для каж- даго пая мѣди, освободившагося на .катодѣ, на анодѣ уничтожается одинъ пай мѣди. Это же самое происходитъ при электролизѣ цинковой, серебря- ной и другихъ-солей между электродами изъ тѣхъ же металловъ. Этими второстепенными дѣйствіями тока пользуются въ гальванопластикѣ для осажденія на Форму мѣди изъ сѣрнокислой окиси мѣди, а также для галь- ваническаго золоченія и серебренія *). Если электролизируемъ мѣдную соль между электродами другихъ металловъ, то результатъ въ главномъ дѣйствіи тотъ же самый и для каждаго эквивалента мѣди, выдѣлившейся изъ раствора на катодѣ, растворяется эквивалентъ металла анода. Въ другихъ случаяхъ самый растворъ измѣняется отъ дѣйствія на него элементовъ, сдѣлавшихся свободными. Соль закиси желѣза желтѣетъ около положительнаго электрода, потому что ее окисляетъ отдѣляющійся кисло- родъ; наоборотъ, цвѣтъ соли окиси уничтожается на отрицательномъ по- люсѣ, потому что желѣзо, вмѣсто того, чтобы осаждаться, растворяется въ растворѣ, и окись переходитъ въ закись. Для опытовъ обыкновенно берутъ трубку Формы II, закрываютъ от- верстія пробками, черезъ которыя проходятъ платиновые электроды, погру- женные въ жидкость. На этого рода реакціи основано приложеніе'Нобили **) и Беккереля ***). Если посредствомъ тока разлагать растворъ свинцовой перекиси, въ ѣдкомъ кали, то на отрицательномъ полюсѣ получается металлическій свинецъ, а на положительномъ полюсѣ кислородъ; но этотъ кислородъ не отдѣляется, а, поглощаясь жидкостью, образуетъ нерастворимую перекись свинца, которая осаждается на электродѣ тонкимъ слоемъ, располагаясь въ видѣ цвѣтныхъ колецъ. Вслѣдствіе этого, если электродъ сдѣланъ изъ по- лированнаго металла, онъ принимаетъ яркіе цвѣта, измѣняющіеся съ тол- щиною осадка и, слѣдовательно, съ болѣе или менѣе продолжительнымъ дѣйствіемъ. *) Гальванопластика была открыта русскимъ академикомъ Якоби въ 1837 году. Подробности какъ относительно гальваническаго осажденія мѣди, такъ и относительно гальваническаго золоченія и серебренія можно найти въ сочиненіи Даля. Руководство кв ииьванопматшѣ, нер. Больдта. **) КоЬіІі. ВіЫіоіЬёчие ипіѵегаеііе. Т. ХХХІП, р. 302. 1826. Т. XXXIV, р. 194. Т. XXXV, р. 40. Т. XXXVI, р. 3. Т. XXXVII, р. 177. Родапб. Апп. Вб. IX, 8. 183. Вй. X, 8. 392. ***) Е. Весчиетеі. Аппаіев бе сЬішіе еі бе рЬувічие. Ш вёгіе, і. XIII, р. 342. 1845.
442 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ШЕСТАЯ Случай смѣсей.—Подвергая дѣйствію тока смѣсь двухъ соляныхъ растворовъ, замѣчаютъ, что одна изъ солей разлагается иногда исключи- тельно, но почти всегда предпочтительно передъ другой. Такъ, Беккерель растворилъ въ 100 паяхъ воды одинъ пай азотнокислой окиси серебра и одинъ пай азотнокислой окиси мѣди и замѣтилъ, что отъ дѣйствія тока только одно серебро осаждалось на отрицательномъ полюсѣ; но когда онъ увеличилъ количество азотнокислой окиси мѣди, то и мѣдь стала осаждаться и тѣмъ сильнѣе, чѣмъ больше было прибавлено этой соли. Такъ какъ азотнокислая окись серебра лучше проводитъ электричество, нежели азотнокислая окись мѣди, то можно предположить, что только она проводитъ токъ, и потому токъ предпочтительно дѣйствуетъ на нее. То же самое происходитъ, при изслѣдованіи такимъ же образомъ, какъ это было сдѣлано Матеуччи, раствора хлористоводородной кислоты. Если кислота концентрирована, то одна только она разлагается, а вода электролизируется лишь тогда, когда она значительно преобладаетъ. Изъ этого видно, что вообще вода не играетъ никакой роли при элек- тро.іизированіи соляныхъ растворовъ, что она разлагается только тогда, когда находится въ очень большой пропорціи или когда она при- лита къ кислотѣ. Это дѣйствительно такъ и происходитъ. Дальмейда *) взялъ двѣ склянки, соединенныя въ верхней части узкимъ каналомъ; онъ наполнилъ ихъ однимъ и тѣмъ же растворомъ, напр. сѣрнокислой окисью мѣди или какой-нибудь другой солью, и затѣмъ сообщилъ обѣ. склянки съ двумя полюсами гальванической батареи. Когда растворъ былъ средній и поддерживался среднимъ въ продолженіе всего опыта, то каждая изъ склянокъ теряла черезъ разложеніе одно и то же количество соли: это до- казываетъ, что только одна соль разлагалась, потому что еслибы разлага- лась также и вода, то на катодѣ отдѣлялось бы нѣкоторое количество во- дорода, который возстановлялъ бы металлъ, и вслѣдствіе этого въ отрица- тельномъ сосудѣ растворъ ослаблялся бы болѣе, нежели въ положительномъ сосудѣ. Но если въ положительномъ сосудѣ жидкость кислая, то вмѣстѣ съ солью электролизируется раскисленная вода, и вслѣдствіе второстепен- наго дѣйствія на отрицательномъ полюсѣ происходитъ большая потеря ме- талла. Очевидно, что въ томъ случаѣ, когда растворъ прежде былъ средній, то у положительнаго полюса произойдетъ преобладаніе кислоты, произве- денной электролизомъ, поэтому вода начнетъ также разлагаться, вслѣдствіе *) В’АІшеісІа- БёсошроаЦіоп раг Іа рііе. 1856. —Аппаіев сіе еѣітіе еі сіе рЬувідие, III вёгіе. Т. ІД. ч
лекція. 443 чего жидкость обезцвѣтится на отрицательномъ полюсѣ. Фактъ этотъ былъ давно уже указанъ Пулье. Соединенія металлоидовъ. — До сихъ поръ мы изслѣдовали раз- ложеніе металлическихъ соединеній; но то, что происходитъ при соедине- ніи металлоидовъ, далеко не бываетъ такъ просто. Очень многія соединенія, не будучи проводниками, не проводятъ тока, а потому они не могутъ электролизироваться, таковы: хлористая сѣра и фосфоръ, сѣрнистый угле- родъ, безводная сѣрная кислота и т. п. Нѣкоторыя другія проводятъ токъ, если ихъ смѣшать съ растворяющимися проводниками; но въ этомъ случаѣ на са- момъ дѣлѣ разлагаются эти растворы и они уже производятъ второстепенныя дѣйствія. Напр. концентрированный амміакъ, насыщенный растворъ сѣрно- кислаго аммонія даютъ на отрицательномъ полюсѣ водородъ, а на поло- жительномъ полюсѣ или чистый азотъ, или смѣсь-кислорода, азота и окис- ловъ азота. Все это объясняется предположеніемъ, что сѣрнистый аммоній разложился и что кислородъ при выдѣленіи дѣйствуетъ на положительномъ полюсѣ на амміакъ. Электролизъ азотной кислоты можно объяснить точно такъ же разложе' ніемъ водной азотной кислоты, потому что освобождающійся на положи- тельномъ полюсѣ водородъ дѣйствуетъ на кислоту и даетъ смѣсь азота, окиси азота и водорода въ пропорціи, измѣняющейся съ обстоятельствами опыта. Такимъ же образомъ объясняется разложеніе кислотъ сѣрной и фос- Форной, и, какъ предположилъ Фаредэ, разложеніе это происходитъ отъ второстепеннаго дѣйствія. Вообще же, такъ какъ электролизъ сложныхъ соединеній, состоящихъ изъ металлоидовъ, не представляетъ никакой пра- вильности, то мы на нихъ и не будемъ останавливаться, такъ какъ изъ нихъ трудно вывести законъ электролиза. Химическое дѣйствіе электричества отъ тренія. — Электриче- скія машины и гальваническія батареи различаются тѣмъ, что въ данное время первыя развиваютъ мало электричества большаго напряженія, а вто- рыя много электричества очень слабаго напряженія. Но очень интересно то обстоятельство, что, не смотря на это различіе, токи, возбуждаемые обо- ими приборами, обладаютъ одними и тѣми же свойствами. Разложеніе воды разряженіемъ лейденской банки было въ первый разъ произведено въ 1789 Петцъ Фанъ Троствикомъ *); онъ опустилъ въ воду золотую проволоку, противъ которой на нѣкоторомъ разстояніи погружена *) РжІ2 ѵап ТгоояШуск. Іііезз. КеіЬиіі^зеІекН-ісіНИ. В<1. II, § 5.91. —Сгеп-Доигпаіе <1е РЬузідие. Т. II, р. 130. Аппаіез Де сЬітіе еі Де рЬузіцие. Т. V, р. 276.
444 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ШЕСТАЯ была въ воду другая проволока, сообщенная съ внутренней оболочкой лей- денской банки; при разряженіи банки черезъ воду, получился гремучій газъ. Впослѣдствіи Вульстенъ *) разложилъ воду, пропустивъ черезъ нее токъ отъ кондуктора электрической машины, примѣнивъ для этого очень тонкіе электроды, такъ называемыя вулъстеновы спицы. Тонкія золотыя проволоки, съ очень острыми копцами, были запаяны въ волосныя трубки. Спицы были помѣщены одна противъ другой въ водѣ и одна изъ нихъ сообща- лась съ натираемымъ тѣломъ, а другая съ кондукторомъ электрической ма- шины. При перескакиваніи искры, на остріяхъ образовались газы. При этомъ однако, получался гремучій газъ на обѣихъ спицахъ. Риссъ **) полагаетъ, что причина полученія водорода и кислорода на обоихъ электродахъ заклю- чается здѣсь въ томъ, что вода разлагается не отъ дѣйствія электриче- ства, а отъ высокой температуры остріевъ. Грове ***) дѣйствительно до- казалъ, что раскаленная платина разлагаетъ воду. Армстронгъ ****) первый получилъ непосредственное разложеніе воды посредствомъ электричества, употребивъ для этого гидроэлектрическую ма- шину, при чемъ на катодѣ освобождалось газа вдвое болѣе, нежели на анодѣ. Впослѣдствіи оказалось, что полученный на катодѣ газъ былъ водородъ. Впослѣдствіи Буфъ *****) разложилъ воду посредствомъ обыкновенной электрической машины, получилъ на катодѣ водородъ, а на анодѣ кислородъ. Посредствомъ электрической машины можно произвести также разло- женіе солей. Фаредэ ******) поступаетъ для этого слѣдующимъ образомъ. Рис. 179. На стекляной пластинкѣ С (рис. 179) помѣщены на нѣкоторомъ разстояніи | одна отъ другой двѣ капли а, Ъ из- слѣдуемаго раствора, или небольшіе кусочки протекной бумаги, пропитан- ной этимъ растворомъ и соединенныя между собою тонкою платиновою про- волокою. Первая капля сообщена та- ІѴоІІовіоп. РЫІоворЫсаІ ТгапзасГіопа. 1801. СИІЬегІ’з Аппаіеп. В<1. XI, 8. 110. ’*) Кіеяв. Воѵе’в Верегіогіит. ВО. II, р. 45. —ЕеіЬппЕвеІекігіеіИі. ВО. И, § 593. ***) бгоѵе. РЬуІозорЫсаІ Тгапвасііопв 1847.— РоееепОогІГв Аппаіеп. ВО. ЬХХІ, 8. 214. ***”) АгтаГгоп^. РЬуІозорЫсаІ Макати. ІИ вег. агі., 328 И. — РодеепОогіГз Апп- ВО. XXIX. »”•*) ВиІГ. ЫеЫв'з Аппаіеп. ВО. ХСѴІ. ******) РагаОау. Ехрегітепіаі геѳЬеагвсІіея. III ипО V вегіе агі. 312 ІІ. ипО агі. 453 И. Ро&- ВепОогіГв Апп. ВО. XXIX п XXX.
ЛЕКЦІЯ. 445 кою же проволокою съ кондукторомъ электрической машины, а вторая съ землею. Когда машина приведена въ дѣйствіе, то капли начинаютъ разлагаться. Если бумага пропитана растворомъ мѣднаго купороса, то катодъ покры- вается мѣдью, а на анодѣ является кислородъ и кислота. При дѣйствіи на іодистый кали, смѣшанный съ крахмаломъ, на анодѣ освобождается іодъ, окрашивающій крахмалъ въ голубой цвѣтъ. Изъ этихъ опытовъ слѣдуетъ, что химическое дѣйствіе статическаго элек- тричества одинаково съ дѣйствіемъ гальваническаго тока; это доказываетъ также, что между обоими родами электричества не существуетъ различія. Заковъ Фаредэ.—Когда Физическій законъ доказанъ для какого- нибудь выбраннаго тѣла, надо стараться опредѣлить, не подходитъ ли онъ для всѣхъ подобныхъ случаевъ. Мы можемъ, слѣдовательно, очень законно положить, что электролизированіе всѣхъ тѣлъ, разлагающихся безъ второ- степенныхъ дѣйствій, подвержено тѣмъ же обстоятельствамъ, какъ и элек- тролизированіе воды, т. е. что количество разлагаемой матеріи пропор- ціонально количеству проходящаго черезъ нее электричества. Мы оты- щемъ, какое количество электричества необходимо для электролизированія 1 пая какого бы то ни было сложнаго тѣла. Эти предположенія дѣй- ствительно таковы на самомъ дѣлѣ, и Фаредэ *) не только подтвердилъ ихъ, но даже нашелъ законъ, что «тоже количество электричества, ко- торое мы приняли за единицу, необходимо и достаточно для электроли- зированія 1 пая всякаго парнаго соединенія Формулы АЕ.» Важность этого закона заставляетъ насъ изложить изслѣдованія Фаредэ съ нѣкото- рою подробностію. Опытный способъ одинаковъ во всѣхъ случаяхъ. Въ цѣпь вводятъ одинъ за ^другимъ вольтаметръ и приборъ съ разлагаемымъ тѣломъ, которое же- лаютъ изслѣдовать. Черезъ эту систему пропускаютъ какой-нибудь токъ; нѣтъ необходимости, чтобы токъ этотъ былъ постояннымъ; продолжаютъ дѣйствіе до тѣхъ поръ, пока въ обоихъ приборахъ находится достаточное количество разлагаемаго вещества; измѣряютъ объемъ водорода, отдѣливша- гося въ вольтаметрѣ, и, умножая на его плотность, 0,0000895, получаютъ вѣсъ его Р. Вѣсъ этотъ ныражаетъ количество прошедшаго электричества. Точно такъ же измѣряютъ вѣсъ Р' металла выдѣлившагося на отрицатель- Р' номъ электродѣ во второмъ сосудѣ; р-будетъ этотъ вѣсъ, если количество ') Гагайау. Ехреі'ітепіаі гевЬеаіеЬез. VII вег.—Роь’Ь’еікІогй'в Аппаіеп. В<1 ХХХШ.
446 шестьдесятъ шестая электричества было равно единицѣ. Слѣдовательно, если найдемъ, что равно паю металла, то заключимъ, что единица электричества разложитъ 1 пай разсматриваемаго электролита. Первые опыты были произведены съ концентрированными растворами кислотъ хлористоводородной, бромистоводородной и іодистоводородной, кото- рыя наливались во второй вольтаметръ. Количество водорода въ обоихъ воль- таметрахъ получалось одно и тоже. Этотъ результатъ доказываетъ, что то же самое количество электричества разлагаетъ разомъ одно и то же число паевъ воды и кислотъ; при этомъ надо быть увѣреннымъ, что они разло- жились отъ непосредственнаго дѣйствія тока; но такъ какъ можно объяснить дѣйствіе, предположивъ, что только одна вода электролизировалась, то надо обратиться къ безводнымъ парнымъ соединеніямъ. Фаредэ *) выбралъ сперва одно хлористое олово. Онъ впаялъ въ дно пробирнаго цилиндрика АВ (рис. 180) платиновую проволоку, оканчи- рн0 180 ваюіцуюся шарикомъ А; проволока эта была _ точнымъ образомъ взвѣшена. Въ цилиндрикъ онъ положилъ означенную хлористую соль, * которая поддерживалась въ расплавленномъ _ I состояніи посредствомъ спиртовой лампы. /^Я Д Черезъ пробку цилиндрика пропущенъ былъ /г І* графитовый положительный электродъ бата- I реи, который концемъ своимъ погружался въ жидкость; отрицательный электродъ той же ЯШЯшШЮЯЯ' батареи соединенъ былъ съ проволокою А. Въ ту же цѣпь былъ введенъ вольтаметръ. Одно хлористое олово разложилось; на анодѣ получилось двухлористое олово, а олово составило на катодѣ съ платиною сплавъ, который собрался на днѣ цилиндрика. Послѣ охлажденія цилиндрикъ былъ разбитъ и образо- вавшійся сплавъ взвѣшенъ, по вычитаніи изъ него платины нашли Р', т. е. вѣсъ возстановившагося олова. Въ то же время было опредѣ- лено количество, по вѣсу Р, газа, освободившагося въ вольтаметрѣ, а от- Р' сюда нашли у. Въ опытѣ Фаредэ количество олова было равно 3,2 грана. Въ вольта- метрѣ отдѣлилось газа 0,49742 грана. Такъ какъ пай олова 57,9, пай хлора 35,5, то двухлористаго олова составитъ количество 5,16 грана. Но *) Рагайау. ЕхрегішепЫ гевЬеагсЬев. VII 8ег. Роддспд. Апп. ВЛ. XXXIII.
Лекцій. 447 5,16 ____93,4 0,49742 ~ равно отношенію паевъ однохлористаго олова и воды, слѣдовательно одинъ пай воды разлагаетъ пай однохлористаго олова, а одинъ .пай олова осво- бождается. При разложеніи расплавленной борнокислой окиси свинца, борная кислота и кислородъ освобождаются на анодѣ, а свинецъ на катодѣ. При 9 миллиграм. разложенной воды на катодѣ оказывается 101,29 миллигр. свинца; число это такъ мало отличается отъ пая свинца 103,5, что ошибка Фаредэ можетъ быть отнесена къ погрѣшностямъ опыта. Подтвердивъ свой законъ нѣсколькими опытами, Фаредэ измѣнилъ свой способъ *). Вмѣсто того, чтобы препятствовать растворяться положитель- нымъ электродамъ, онъ заставлялъ ихъ растворяться, а металлъ освобож- даться на отрицательномъ электродѣ. Такъ, хлористое серебро, хлористый свинецъ были разложены двумя пластинками серебра и свинца, и вѣсъ одной увеличивался на столько же, на сколько вѣсъ другой уменьшался. Численные результаты были согласны съ закономъ. Фаредэ изучалъ только парныя соединенія Формулы АВ. Почти въ то же время, по другимъ способамъ, Матеуччи **) пришелъ къ тому же закону и къ нѣкоторымъ другимъ, которые мы здѣсь и изложимъ. Онъ электролизировалъ соли, сдѣлавшіяся проводниками черезъ огненное плав- леніе, напр. уксуснокислый свинецъ, борнокислую окись свинца и азотно- кислую окись серебра, затѣмъ растворялъ ихъ въ водѣ и нашелъ, что въ обоихъ случаяхъ для разложенія одного пая каждой изъ нихъ не- обходима 1 единица динамическаго электричества. Даніель ***) изучалъ іцелочныя соли: онъ помѣстилъ сѣрнокислый натръ въ вольтаметръ, раз- дѣленный на двѣ части пористой перегородкой, такъ что кислота и кислородъ переходили въ одну часть, а окись и водородъ въ другую. Онъ нашелъ еще, что единица электричества освобождаетъ одинъ пай каждаго изъ этихъ тѣлъ. Это показываетъ, что реакція, по которой происходитъ переходъ натрія въ натръ и водородъ, не нарушаетъ закона. Соре ****) сравнилъ количества выдѣлившейся мѣди при одинаковой силѣ тока изъ растворовъ различныхъ мѣдныхъ солей и нашелъ, что всѣ они *) Еагабеу. Ехрегітепіаі геіѣеагзеііее. ѴПІ 8ег. агі. 966 1Т. — Ро^. Ап. Вб. XXXV. Маііепесі. Аппаіев бе СЫтіе еі бе РЬузідие. Т. ЬѴІІІ, р. 78. 1835. »«) Вапіеіі. РНПозорЫсаІ Тгапзаейопа іог 1839. — РоееепбогН'в Аппаіеп. Ег^ап- йпп^аЪапб. I. ”***) Когеі. Аппаіев бе еѣітіе еі бе рѣуаідие. Ш Вёгіе. Т. ХЫІ, р. 257: '1854. — АгеЫѵе. Вб. XXIX, 8. 265. 1855,
448 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ШЕСТАЯ были одинаковы; потомъ онъ разложилъ три тѣла: воду, растворъ мѣднаго купороса и растворъ серебряной соли и, сравнивая количества выдѣлив- шихся водорода, серебра и мѣди, нашелъ, что они совершенно согласны съ числами ихъ паевъ. Бушъ *) сравнилъ количества выдѣлившагося серебра при разложеніи, когда силы токовъ по тангенсъ-буссоли относились между собою, какъ 1:2:4, и нашелъ, что количества выдѣлившагося серебра находились въ томъ же отношеніи. Матеуччи подвергнулъ электролизу смѣсь двухъ солей; каждая изъ нихъ была разложена, и для единицы тока отдѣлился кусочекъ эквивалентный каждому металлу, а сумма двухъ этихъ кусковъ равнялась единицѣ. Матеуччи нашелъ также, что двухлористая мѣдь (СиСІ) подчиняется закону Фаредэ, но что полухлориетая мѣдь (Си2 С1) даетъ два пая мѣди и одинъ пай хлора, при прохожденіи черезъ нее единицы электричества. Беккерель изслѣдовавъ рядъ хлористыхъ, іодистыхъ и кислородныхъ соединеній различныхъ составовъ и солей основныхъ и кислыхъ, нашелъ, что для единицы тока на положительномъ полюсѣ всегда освобождался одинъ пай металлоида или кислоты и кислорода, а на отрицательномъ по- люсѣ освобождалось соотвѣтствующее количество металла. Изъ этого вы- водимъ, что для разложенія одного пая сложнаго тѣла Формулы А”1 В", надо столько единицъ тока, сколько находится паевъ въ радикалѣ Фор- мулы, т. е. т. Слѣдовательно, количества кислоты или металлоида, а не основанія опредѣляютъ количество разложеннаго тѣла. Такимъ образомъ законъ Фаредэ можетъ быть выраженъ такъ: Каж- дый разъ, какъ единица тока проходитъ черезъ электролитъ, она осво- бождаетъ одинъ пай металлоида или кислоты съ количествомъ ме- талла, соотвѣтствующаго ему въ соединеніи. Электрическій эндосмосъ. — При электролизированіи жидкости въ приборѣ, подобномъ элементу Даніеля, т. е. въ такомъ, въ которомъ бы между обоими электродами, погруженными въ различныя жидкости, находилась пористая перегородка, какъ* напр. животный пузырь или сосудъ изъ пористой глины, то при этомъ обнаруживается механическое дѣйствіе тока. Вначалѣ Реусъ **) и Порре ***) замѣтили, что отъ дѣйствія *) ВиЖ ЫеЫ^’е Аппаіеп. Вй. ЬХХХѴ, 8. 1. 1853. **) Кейза. С'огогоепі. 8осіёЙ рЬув. тёй. Мовеоѵ. Ѵоі. II_ІѴІейетяпп йіе ЬеЬге ѵот Оаіѵапіятиа. Вй. I, § 243, 8. 376. ***) Роггеі. 'ТЬотвоп’в Доигпаі. 1816. йиіі. — біІЬегі’в Аппаіеп. Вй. ЬХѴІ. 8. 272. Ро^епйогй’в Аппаіеп. Вй. XII.
ЛЕКЦІЯ. 449 тока жидкость проникаетъ сквозь пористую перегородку, и что тамъ, гдѣ находится катодъ, объемъ жидкости увеличивается, а гдѣ находится анодъ, уменьшается. Законъ этого явленія былъ изученъ Видеманомъ *) и впослѣдствіи Квинке **). Явленіе обнаруживается тѣмъ лучше, чѣмъ хуже жидкость проводитъ токъ. Чистая вода очень сильно проникаетъ сквозь перегородку; ртуть вовсе не проходитъ, поэтому Видеманъ полагалъ, что только тѣ жидкости переносятся, которыя могутъ разлагаться. Для изслѣдованія этого явленія, Видеманъ придумалъ приборъ, пред- ставленный на рис. 181. На пористомъ глиняномъ цилиндрѣ а, снизу закрытомъ, находится маленькій колпакъ рас 181 с съ вертикальною трубкою <1, имѣющею д боковую отводную трубку е. Внутрь по- ______Л д На ристаго цилиндра вставленъ цилиндръ с Ч1 V Ни изъ платиновой или мѣдной пластинки; —Д Іістя Ими отъ него идетъ проволока у къ отрица- ЧавД гКиа тельному полюсу сильной гальваничс- ЕІМиН іНЩ ской батареи. Нористый цилиндръ окру- МИИ ІИи женъ другимъ металлическимъ цилин- ІиНи Знщ дромъ і, сообщающимся съ положитель- нымъ полюсомъ той же батареи. Весь ДИМИмНМИіЯИИИв приборъ помѣщается въ цилиндрическій стекляной сосудъ к, наполненный водою или другою какою-нибудь жидкостію, которою наполняется также и по» ристый цилиндръ. Сила тока измѣряется гальванометромъ. Когда цѣпь замыкается, жидкость въ глиняномъ цилиндрѣ подымается и выливается черезъ отводную трубку; затѣмъ можно опредѣлить вѣсъ вылив- шейся жидкости или плотно закрыть отверстіе Л колпака и конецъ отвод- ной трубки сообщить съ монометромъ рт, наблюдая разность высотъ въ обоихъ колѣнахъ трубки. Обозначимъ силу тока черезъ і, черезъ т количество жидкости, пе- решедшей въ продолженіе чертверти часа, то при двухъ рядахъ опытовъ было найдено слѣдующее: ») ХѴіеДешапп. РеввепДогГе Аппаіеп. ВД. І.ХХХѴП, 8. 321. 1852.—Піе І.еЬгв ѵош Оаіѵапівшив. ВД. I, 8. 377, § 244. **) Чиіпке. Ро^епДогІГа Аппаіеп. ВЦ. СХІІІ. Фазаи. Ш.
450 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ШЕСТАЯ I. Вода. і т т і 144 • 17,77 граммъ. 0,123 108 13,26 » 0,123 83 10,59 » 0,127 60 7,46 » 0,124 48 5,89 » 0,123 36 4,47 » 0,124 29 3,38 » 0,117 II. М-вдный КУПОРОСЪ. і т іп і 106 2,48 граммъ 0,0234 101 2,32 » 0,0230 93 2,11 0,0226 65 1,49 » 0,0229 53,5 1,25 » 0,0233 Когда поверхность глинянаго цилиндра была частями обмазана ла комъ, чтобы сдѣлать ее непроницаемой для жидкости, тогда получилось слѣдующее: 0,75 поверхность для воды = 0,122 0,375. » » =0,124 0,1875 » » »• »=0,110 0,0937 '» » » » = 0,110 0,66 поверхность для мѣднаго купороса = 0,0231 1, 0,333 » л » = 0,0235 0,166 » » » » » = 0,0228 0,0833 » » » » » = 0,0231 Когда толщину глинянаго цилиндра уменьшили, соскобливъ его стѣнки, то такъ же точно для — всегда получалась одна и та же величина. Итакъ, количество переносимой жидкости пропорціонально силѣ тока и не зависитъ ни отъ величины поверхности перегородки, ни отъ тол- щины перегородки, по крайней мѣрѣ, въ тѣхъ предѣлахъ, при которыхъ производятся опыты..
ЛЕКЦІЯ. 451 Количество перенесенной жидкости зависитъ также отъ тренія жид- кости въ порахъ глиняной перегородки. Чтобы получить количество жид- кости независимо отъ этого сопротивленія, была опредѣлена также вели- чина давленія, при которой переходъ жидкости прекращается. Оказалось, что, при глиняномъ цилиндрѣ изъ одного и того же матеріяла, необходи- мыя для этого величины давленія прямо пропорціональны силѣ тока и толщинѣ перегородки и обратно пропорціональны поверхности перего- родки. Слѣдующія числа доказываютъ этотъ законъ. Поверхность. С /• нла тока. і. Величина давленія въ мил. Водяное давленіе Л.. Ъ Л /• і ‘ 1 128 176,5 1,38 1,38 » 65,3 89,0 1,16 1,36 » 26,5 37,5 1,41 1,41 13 19,5 '1,36 1,36 0,7 — — 1,80 1,26 0,4 — — 3,42 1,37 0,2 — — 6,00 1,20 Законъ зависимости отъ толщины видѣнъ изъ слѣдующихъ чиселъ: Толщина глиняной Л к перегородки й. і ісі 4,3 миллим. 1,73 0,402 3,8 » 1,60 0,421 2,8 » 1,21 0,432 Этотъ законъ понятенъ, если разсматривать перегородку, какъ состоя- іцую изъ системы волосныхъ трубокъ; а опыты Поасейля и Гагена *) показали, что для того, чтобы черезъ различныя волосныя трубки прохо- дило одинаковое количество жидкости, давленіе должно быть обратно про- порціонально числу трубокъ, слѣдовательно, здѣсь величинѣ поверхности, и прямо пропорціонально длинѣ трубки, слѣдовательно, здѣсь толщинѣ перегородки. При употребленіи различныхъ растворовъ мѣднаго купороса, опредѣ- леннаго сопротивленія, оказалось, что величины давленій к прямо пропор- ціональны сопротивленіямъ, какъ показываютъ слѣдующія числа: ') См. I томъ физики Жамена и Вюльвера. 29»
452 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ШЕСТАЯ ЛЕКЦІЯ. Содержаніе въ растворѣ соля въ процентахъ. Сопротивленіе г. к і к — . Т г 16,25 18,0 1,35 750 9,22 27,0 1,98 733 6,6 32.5 . 2,44 750 3,4 55,5 3,79 683 1,8 ЮО 6,80 680
ШЕСТЬДЕСЯТЪ СЕДЬМАЯ ЛЕКЦІЯ. О внутреннемъ химическомъ дѣйствіи тока. Совокупность химическаго дѣйствія съ развитіемъ электровозбудитель- ной силы.— Случай жидкихъ тѣлъ и металловъ. — Случай простыхъ тѣлъ. — Случай кислотъ и окисловъ. — Амальгамированный ци/нкъ. — Различіе между двумя химическими дѣйствіями, въ элементѣ. — За- конъ внутренняго химическаго дѣйствія. Рис. 182. Совокупность химическаго дѣйствія отъ развитіемъ электро- возбудительной силы. — Теперь мы приступимъ къ тѣмъ химическимъ дѣйствіямъ, которыя совершаются внутри самихъ элементовъ. Чтобы не трудно было измѣнять устройство элементовъ, мы примѣ- нимъ приборъ, представлен- ный на рис. 182. Онъ состоитъ изъ деревянной доски, на ней находятся двѣ латунныя спайки С и В, которыхъ основанія сообще- ны съ гальванометромъ и вдоль которыхъ двигаются горизонтальные стержни А и В, утверждающіеся на требуемой высотѣ посред- ствомъ нажимныхъ винтовъ- На концахъ этихъ стержней имѣются маленькіе тисочки для зажиманія различныхъ металлическихъ проволокъ или пластинокъ'’ Е и Е, погружаемыхъ въ сосудъ съ жидкостію. Понятно, что если металлы выбраны такъ, что
454 ШЕСТЬДЕСЯТЪ СЕДЬМАЯ электровозбудительная сила, развиваемая въ мѣстахъ прикосновенія жид- кости, на Е больше, нежели на Е, то токъ пойдетъ по направленію ЕВІ), пройдетъ черезъ САЕ. Это бываетъ тогда, когда Е цинковая пластинка, Е платиновая проволока, а жидкость слабая кислота. При этомъ опытѣ вода разлагается, водородъ отдѣляется, а кислота, соединенная,съ кислородомъ, соединяется съ цинкомъ, который и раство- ряется въ кислотѣ. Пока продолжается это химическое дѣйствіе, токъ по- стояненъ; когда оно уменьшается, токъ ослабѣваетъ; если же оно прекра- щается, токъ уничтожается. Такимъ образомъ существуютъ два совокуп- ныя явленія, измѣняющіяся одновременно и въ одномъ направленіи; нѣко- торые опыты Беккереля*), Деларива **), Пулье ***), Матеуччи ****) и Фаредэ *****), которые мы здѣсь приведемъ, показали, что зто есть об- щее явленіе и подтверждается во всѣхъ частныхъ случаяхъ. I. Случай жидкихъ тѣлъ и металловъ. — 1) Оставимъ на мѣстѣ Е платину, а на мѣсто Е помѣстимъ проволоку мѣдную или серебряную. Если въ сосудѣ находится слабая сѣрная кислота, ни химическаго дѣйствія, ни тока не существуетъ; если же замѣнимъ сѣрную кислоту азотною, серебро Или мѣдь растворяются и вмѣстѣ съ тѣмъ является токъ. 2) Употребивъ растворъ сѣрнокислой окиси мѣди и металлъ, на кото- рой она не дѣйствуетъ (мѣдь, серебро и т. п.) мы не получаемъ тока; съ металломъ же растворяемымъ (цинкъ, желѣзо и т. п.) является токъ. 3) Растворъ сѣрнокислаго кали не производитъ ни химическаго дѣй- стія, ни тока, если Е желѣзная проволока. При употребленіи олова, свинца, висмута, является токъ,который однако вскорѣ прекращается, потому что обра- зовавшееся на поверхности сѣрнистое соединеніе, прекращаетъ химическое дѣйствіе. Мѣдь, сурьма и серебро точно также покрываются слоемъ сѣр- нистыхъ соединеній, который однако не пристаетъ къ поверхности ме- талла, и потому химическое дѣйствѣ и токъ только Ослабѣваютъ, но не прекращаются. Съ цинкомъ, сѣрнистое соединеніе котораго растворимо, химическія дѣйствія и токъ получаются почти постоянными, *) ВесдпегеІ еі Ед. ВеедпеіеІ. ТгаіГё де 1’ёІёсігісіЩ еі де шавпёіівше. Рагіа 1855. Т. I. **) Бе Іа Кіѵе. ВесЬегеІіев впг Іа сапве до 1’ёйсіі'ісііё ѵоНаідпе. бепёѵе. 1831.— Ро^епдоііГе Аппаіеп. Вд. XV, XXXVII ипд ХЬ. ***) Роиіііеі. Аппаіее де еііігпіо еі де рііувідие. Т. XXXV, р. 409. 1829. ****) МаНеиссі. Сошіее гепдие. Т. ХЫП. — РЫІоеорЬсаІ Тгапвасііопе. **’**) Кітайау. Ехрегітепіаі і-евІіеагсЬсз VIII НеіЬ.—Ро^епдоііГз Аппаіеп. Вд. XXXV XVI ипд XVII.' ЬеіЬе. Ро^епд. Апп. Вд. ЫІ иид ЫП.
ЛЕКЦІЯ. 455 4) Въ Е и Е утверждаютъ двѣ одинаковыя золотыя проволоки, по- гружаютъ ихъ въ азотную кислоту, оставляя въ ней до тѣхъ поръ, пока стрѣлка гальванометра, отклоненная въ началѣ опыта, не придетъ на ну- левое дѣленіе. Затѣмъ посредствомъ пипетки наливаютъ около проволоки Е нѣсколько капель хлористо-водородной кислоты для образованія въ этомъ мѣстѣ царской водки; золото Е тотчасъ же растворяется и стрѣлка галь- ванометра отклоняется. Черезъ нѣсколько времени, химическое дѣйствіе прекращается, а вмѣстѣ съ тѣмъ прекращается также и токъ. Можно про- извести токъ въ противоположномъ направленіи, приливая хлористоводо- родную кислоту, около проволоки Е. II. Случай простыхъ тѣлъ. — 1) Можно замѣнить Е угольнымъ стержнемъ, а Е какой-нибудь металлической пластинкой и погрузить ихъ въ растворъ хлора или іода; металлъ соединяется съ іодомъ или хлоромъ, а направленіе тока показываетъ, что онъ сдѣлался отрицательнымъ. 2) Пулье*) помѣщаетъ <на верхній кругъ электрометра-конденсатора угольный конусъ съ зажженною вершиною и поддерживаетъ горѣніе при- токомъ кислорода или воздуха. Черезъ нѣсколько минутъ приборъ заря- жается и верхній кругъ получаетъ отрицательное электричество. Можно также расположить уголь на металлической поддержкѣ подъ электромет- ромъ и произвести притокъ кислорода такъ, чтобы онъ сперва встрѣчалъ уголь и затѣмъ нижній кругъ, тогда оказывается, что золотыя пластинки заряжаются положительнымъ электричествомъ. III. Случай кислотъ и окисловъ. — Помѣстимъ въ стекляный со- судъ пористый цилиндръ С (рис. 18; стекляной сосудъ нальемъ- растворъ ѣдкаго кали; затѣмъ въ каждый изъ сосудовъ погрузимъ по платиновому стержню, внѣшніе концы которыхъ сообщимъ съ гальванометромъ. Жид-- кости будутъ проникать черезъ по- ристую перегородку и соединятся; мы получимъ сильный токъ, имѣющій направленіе отъ кислоты къ щелочиі слѣдовательно, кислота въ прикосно- веніи со щелочью положительна. Опытъ производятъ еще иначе: берутъ небольшую платиновую ло- , нальемъ въ него кислоту, а въ Рис. 183. ’) РоиіІІеі. Аппаіез бе сЫтіе еі бе рЬувідие. 3 вёгіе. Т. XXXV, 401.
456 ШЕСТЬДЕСЯТЪ СЕДЬМАЯ ;кечку, наполняютъ ее кислотою, въ которую погружаютъ кусочекъ ѣдкаго кали, зажатый въ платиновыхъ щипчикахъ. Противоположные концы ложки и щипчиковъ сообщаются съ гальванометромъ, который при этомъ обнаруживаетъ токъ, и такъ какъ ѣдкое кали довольно худо проводитъ элек- тричество, то получаемый токъ очень слабъ. Изъ этихъ опытовъ и изъ многихъ другихъ, которые мы здѣсь не при- вели, выводятъ слѣдующія заключенія: 1) Когда нѣтъ химическаго дѣйствія, нѣтъ и тока, или наоборотъ, когда нѣтъ тока, нѣтъ и химическаго дѣйствія. 2) Если приготовить гальваническую пару, соединяя платиновою про- волокою, на которую не происходитъ химическаго дѣйствія, металлъ и жидкость, растворяющую его, или простое тѣло и металлоидъ, играющій относительно его роль кислоты, или же, наконецъ, окиселъ и кислоту, то всегда получается токъ, который сопровождается химическимъ дѣйствіемъ. 3) Направленіе тока показываетъ, что въ металлѣ, простомъ тѣлѣ, окислѣ возбуждается отрицательное электричество и что жидкость, метал- лоидъ, кислота заряжаются положительно. 4) Сила химическаго дѣйствія и сила произведеннаго тока > увеличи- ваются и уменьшаются одновременно; мы ниже докажемъ, что они про- порціональны одно другому. Изъ этихъ опытовъ не слѣдуетъ, однако, выводить ложнаго ваключенія; они только показываютъ намъ, что въ тѣхъ условіяхъ, въ которыхъ мы ихъ помѣстили, химическое дѣйствіе всегда сопровождается токомъ, но еще не доказываютъ, что химическое дѣйствіе предшествуетъ и раз- виваетъ электровозбудительную силу, т. е., что электровозбудительная сила производится химическимъ дѣйствіемъ. Но замѣчая, что существуетъ отношеніе между обоими сопротивленіями, физики согласно принимаютъ, что одно должно быть причиною другаго; какъ только коснешься вопроса, чтб изъ нихъ составляетъ причину и чтб слѣдствіе, то мнѣнія раз- дѣляются. Защитники химическаго дѣйствія полагаютъ, что частицы стремятся къ соединенію дѣйствіемъ частичнаго притяженія, которое есть сродство, и что актъ ихъ соединенія раздѣляетъ количества электричества пропор- ціонально ихъ количеству. Защитники прикосновенія полагаютъ, что между нѣкоторыми разнородными тѣлами, находящимися въ прикосновеніи, суще- ствуетъ частичная электровозбудителъная сила, которая прежде всего раздѣляетъ электричества, и что такимъ образомъ частицы, заряженныя даннымъ количествомъ противоположныхъ электричествъ, притягиваются
ЛЕКЦІЯ. 457 и соединяются въ количествѣ пропорціональномъ этому количеству элек- тричества. Такъ какъ обѣ эти гипотезы, вѣроятно, не составляютъ послѣд- няго слова науки, то мы разберемъ ихъ не здѣсь, а ниже; прежде же внимательно разсмотримъ всѣ явленія, которыя намъ сколько-нибудь помо- гутъ выяснить этотъ важный и трудный вопросъ. Амальгамированный цинкъ. — Очень важное свойство открылъ Деларивъ въ чистомъ цинкѣ, а Кемпъ въ цинкѣ амальгамированномъ, свойство, которому обязаны быстрымъ усовершенствованіемъ устройства элементовъ и большимъ успѣхомъ ихъ теоріи. При погруженіи пластинки обыкновеннаго цинка въ разведенную сѣр- ную кислоту, она тотчасъ же подвергается дѣйствію кислоты й на поверх- ности ея непрерывно отдѣляются маленькія пузырьки водорода. Если тотъ же опытъ произвесть съ однородной пластинкой чистаго цинка или съ обыкновеннымъ цинкомъ, предварительно амальгамированнымъ, то цинкъ не разъѣдается, а только покрывается пузырьками водорода, которые мало- по-малу увеличиваются и остаются приставшими къ поверхности, отъ коей отдѣляются только съ большимъ трудомъ. Посмотримъ, не сопровождается ли это различіе въ дѣйствіи какимъ-нибудь измѣненіемъ въ электрическомъ состояніи металла. Для этого приготовимъ двѣ пары изъ совершенно одинаковыхъ пластинокъ мѣдной С и цин- ковой 2 {рис. 184), которыя мы погрузимъ въ оди- наковые два сосуда, съ одной и той же раскисленной водой, такъ что эти двѣ пары будутъ различаться" только тѣмъ, что въ одной изъ нихъ цинкъ 2 амаль- гамированъ, а въ другой чистый. Соединимъ пла- стинки С и 2 сначала одной, а потомъ другой пары съ электрометромъ-конденсаторомъ; мы найдемъ, что во обѣихъ парахъ мѣдная пластинка положительна, а цинковая отрицательна, при этомъ не оказывается разницы въ силѣ заряженія отъ обѣихъ паръ. Слѣдо- вательно, продолжительное химическое дѣйствіе, кото- рому подвергается обыкновенный цинкъ, не развиваетъ . Рие. Ш. въ немъ статическаго электричества, потому что отсутствіе химическаго дѣйствія на амальгамированномъ цинкѣ не препятствуетъ этому развитію. Затѣмъ, не измѣняя устройства паръ, соединимъ между собою въ каждомъ элементѣ пластинки цинковую и мѣдную посредствомъ гальвано- метра, тогда устанавливается токъ.
458 ШЕСТЬДЕСЯТЪ СЕДЬМАЯ Разсмотримъ сперва тотъ случай, когда цинкъ амальгамированъ , Въ моментъ замыканія цѣпи, вода начинаетъ разлагаться, но водородъ отдѣляется не у цинка, но въ видѣ пузырьковъ на мѣдной поверхности, а амальгамированный цинкъ постепенно растворяется не измѣняя своего вида и постоянно остается покрытымъ тѣми же пузырьками, приставшими къ поверхности, которые появились въ началѣ опыта. При каждомъ раз- мыканіи цѣпи, отдѣленіе водорода на мѣди и раствореніе цинка прекра- щается; при каждомъ замыканіи цѣпи, какъ только устанавливается токъ, оба дѣйствія начинаются снова. Поэтому, если мы прежде могли сказать, что токъ безъ химическаго дѣйствія не существуетъ, то теперь мы мо- жемъ доказать, что безъ тока не существуетъ постояннаго химическаго дѣйствія. Токъ этотъ имѣетъ въ гальванометрѣ направленіе отъ мѣди къ цинку. Но если мы предположимъ, что токъ происходитъ отъ внѣшней причины, и пропустимъ его черезъ нашу пару, то онъ пойдетъ черезъ жид- кость отъ цинка къ мѣди/ разложитъ жидкость, перенося кислоту съ ки- слородомъ на цинкъ, который и будетъ растворяться, отдѣляя водородъ на мѣди, т. е. онъ произведетъ тоже химическое дѣйствіе, которое и со- вершается въ парѣ, при замыканіи ея. Изъ всего этого можно вывести слѣдующее: 1) когда цѣпь разомкнута, нѣтъ постояннаго химическаго дѣйствія; , 2) химическое дѣйствіе тотчасъ же происходитъ, когда, прохо- дитъ токъ; 3) химическое дѣйствіе совершенно одинаково .съ разложеніемъ, какое производитъ токъ, когда онъ происходитъ отъ другаго источника. Повторимъ тотъ же опытъ съ неамальгамированнымъ цинкомъ.. Онъ отдѣляетъ водородъ, когда цѣпь разомкнута, и отдѣляетъ его совершенно въ такомъ же количествѣ, когда цѣпь замкнута. Слѣдовательно, это дѣй- ствіе постоянное, не имѣетъ вліянія на статическое заряженіе отдѣльной пары и не зависитъ отъ произведеннаго ею тока. Но если уничтожить это химическое дѣйствіе, такъ чтобы ничто не препятствовало и не способ- ствовало развитію тока, то при замыканій цѣпи получимъ всѣ тѣ же явленія, которыя производитъ амальгамированный цинкъ, т. е. токъ идетъ черезъ гальванометръ отъ С къ 2 и разлагаетъ воду, перенося водородъ на мѣдь, а кислородъ на цинкъ; разложеніе это происходитъ только при замыканіи цѣни и тотчасъ уничтожается съ размыканіемъ ея. Итакъ, оба рода цинка производятъ: 1) одинаковыя дѣйствія напряже- нія на полюсахъ, когда цѣпь разомкнута, а при замыканіи ея токъ и хи- мическое дѣйствіе, имѣющее тотъ же характеръ, какъ и химическое дѣй- ствіе, производимое этимъ токомъ; 2) различныя дѣйствія, именно: амаль-
ЛЕКЦІЯ,. , 459 Рис. 185. гамированный цинкъ—пузырьки водорода, приставшіе къ его поверхности; обыкновенный цинкъ — постоянное освобожденіе того же газа на его по- верхности. Но эти послѣднія явленія не имѣютъ ничего общаго ни съ на- пряженіемъ, ни съ токомъ. Чтобы объяснить постоянное отдѣленіе водорода на продажномъ цинкѣ, Фаредэ, Грове и Деларивъ *) полагаютъ, что металлъ этотъ никогда не бываетъ чистымъ; онъ представляетъ на поверхности своей такія точки какъ Н и О {рис. 185), на которыхъ элек- тровозбудительная сила неодинакова и которыя, будучи соединены проводникомъ, т. е. массой самаго цинка, со- ставляютъ замкнутую пару. Вслѣдствіе этого одна изъ нихъ О должна разъѣдаться, а другая Н должна отдѣлять водородъ. Два Факта, кажется, подтверждаютъ зтотъ взглядъ: во-первыхъ, медленность, съ которою разъ- ѣдается цинкъ химически чистый и однородный, дѣлаю- щійся какъ бы амальгамированнымъ, во-вторыхъ, на по- верхности цинка дѣйствительно замѣчаются мѣста, на которыхъ являются пузырьки и которые сами не портятся, а на сосѣднихъ съ ними мѣстахъ, на которыхъ ничего не отдѣляется, образуются впадины. Это свойство амальгамированнаго цинка сохраняется, при соедине- ніи нѣсколькихъ паръ. Батарея Гассіота, о которой мы упоминали выше (стр. 350), состоявшая изъ 3,500 э.іементовч> съ амальгамированнымъ цин- комъ и съ дождевою водою и хорошо уединенная, имѣла такое сильное напряженіе, что давала видимыя искры между раздѣленными проводни- ками; но когда полюсы были раздѣлены, то, не смотря на большое на- пряженіе электричества, химическаго дѣйствія въ элементахъ не обнару- живалось; даже когда одинъ изъ элементовъ былъ замѣненъ сосудомъ съ іодистымъ каліемъ и крахмаломъ, жидкость не окрашивалась въ голубей цвѣтъ. Но какъ только замыкали цѣпь, токъ развивался и въ то же время обнаруживалось химическое дѣйствіе, т. е. разложеніе въ томъ же на- правленіи, какое производитъ токъ, если бы онъ былъ причиной этого разложенія. Итакъ: 1) цѣпь разомкнута: замѣчается напряженіе на полю- сахъ и не существуетъ химическаго -дѣйствія; 2) цѣпь замкнута: является токъ и разложеніе. Къ этому же выводу мы пришли при изслѣдованіи одной пары. *) Аппаіез бе сЬішіе еЬ бе рЬузічие. 2 з. Т. ХЫІІ. ТгаііА бе Гёіёсіі-ісііё раг 1)е Іа Віѵе. Т. II. 609.
460 ШЕСТЬДЕСЯТЪ СЕДЬМАЯ Различіе между1 двумя химическими дѣйствіями вть парѣ.— Свойства, которыя мы разсмотрѣли въ цинко-мѣдной парѣ, суть тѣ же са- мыя, какія мы видѣли на стр. 360. Но должно различать два различ- ныя химическія дѣйствія,—одно есть несущественное, а другое существен- ное электрическое разложеніе. Это легко видѣть въ слѣдующихъ опытахъ. 1) Цинкъ и платину погружаютъ въ сѣрнокислую окись мѣди. Пока цѣпь разомкнута, цинкъ покрывается осадкомъ мѣди, точно гакъ же какъ въ слабой сѣрной кислотѣ онъ покрывался водородомъ. Это есть несуществен- ное разложеніе, происходящее отъ той же причины. При замыканіи цѣпи, осадокъ этотъ образуется на платинѣ во все время, пока раство- ряется цинкъ; это тѣ же явленія, которыя были въ предъидущемъ случаѣ, съ тою разницею, что теперь разлагается сѣрнокислая окись мѣди вмѣсто водной сѣрной кислоты, т. е. теперь разлагается Сп8О4, а прежде Н8О4. 2) Пластинки платины и цинка погружаютъ въ сѣрнокислое кали: пока цѣпь разомкнута, замѣчается медленное несущественное дѣйствіе; когда же цѣпь замкнута, токъ идетъ отъ платины къ цинку внѣ жидкости, и отъ Цинка къ платинѣ въ жидкости, послѣдняя разлагается на сѣру, дѣйствую- щую на цинкъ и на кали, отдѣляющійся па платинѣ, гдѣ второстепеннымъ дѣйствіемъ онъ отдѣляетъ водородъ. 3) Когда сѣрная кислота и ѣдкое кали, раздѣленныя нористою перего- родкою, соединены платиновой проволокой, то токъ идетъ но проволокѣ и проходитъ въ жидкости но противоположному направленію. Токъ этотъ долженъ переносить въ проволокѣ, погруженной въ ѣдкое кали, сѣрную кислоту и кислородъ, а въ проволокѣ, погруженной въ сѣрную кислоту, калій, который переходитъ въ кали, причемъ освобождается водородъ; это и въ самомъ дѣлѣ .наблюдается. Но если цѣпь остается разомкнутой, обѣ жидкости, вслѣдствіе эндосмоса, мёдленно перемѣшиваются, причемъ вовсе не отдѣляется газа и пб происходитъ тока. 4) Въ пористый сосудъ (рис. 183) наливаютъ сѣрнокислую закись желѣза и погружаютъ въ неё желѣзную пластинку А, а въ стекляный сосудъ наливаютъ сѣрнокислую окись мѣди й погружаютъ въ нее плати- новую пластинку В; пока цѣпь разомкнута не замѣчается никакого хими- ческаго дѣйствія; при 'замыканіи жё цѣпи желѣзо начинаетъ растворяться, что показываетъ, что на него переходитъ 8О4; въ" то же время платина покрывается мѣдью. Если прилить въ сѣрнокислую закись желѣза избы- токъ сѣрной кислоты, то несущественное дѣйствіе отдѣляетъ водородъ на же- лѣзѣ, но ничего не прибавляется къ силѣ тока и не измѣняется электри- ческое разложеніе/
I ЛЕКЦІЯ. 461 Теперь ясно, что во всѣхъ элементахъ гальванической батареи, состав- ленной,, съ обыкновеннымъ цинкомъ, происходитъ существенное хи- мическое дѣйствіе, обыкновенно очень слабое, которое устанавливается при замыканіи цѣпи, и что есть другое часто очень сильное и посто- янное химическое дѣйствіе, которое производитъ только ослабленіе бата- рей.. Послѣднее должнэ уничтожать, чего и достигаютъ амальгамиро- ваніемъ цинковъ. Тогда все приводится къ возможной простотѣ: нѣтъ не- обходимости придумывать такое расположеніе, чтобы можно было погру- жать металлы въ сосуды, когда надо установить токъ, и вынимать ихъ при прекращеніи опыта; батарею, какъ мы видѣли, разъ приготовленную такъ и оставляютъ; цинкъ растворяется только при прохожденіи тока, раство- реніе это тотчасъ же прекращается при размыканіи цѣпи, и послѣ этихъ перерывовъ, которые могутъ продолжаться очень долго, батарея всегда го- това къ новому дѣйствію. Ниже мы будемъ пренебрегать совершенно не- существенными дѣйствіями и будемъ разсматривать только электричес- кое разложеніе, какое производитъ токъ и какое составляетъ настоящее внутреннее химическое дѣйствіе. Сравнимъ это дѣйствіе съ количествомъ развиваемаго электричества. Законъ внутренняго химическаго дѣйствія. •—Матеуччи далъ Рис. 186. слѣдующій законъ: «Когда развилась единица динамическаго электриче- ства, то въ каждой парѣ батареи растворился пай цинка; то же самое бу-
462 ШЕСТЬДЕСЯТЪ СЕДЬМАЯ дсі’ъ, если замѣнить цинкъ другимъ металломъ, па который жидкость мо- жѵі'ь дѣйствовать.» Затѣмъ Даніель подтвердилъ этотъ законъ опытами, которые мы здѣсь изложимъ. О;:ъ расположилъ батарею такъ, чтобы можно было собирать водородъ, отдѣляющійся на мѣдной пластинкѣ (рис. 186)., Первый элементъ этой батареи состоитъ изъ сосуда А, въ который погружены цинковая пластинка XX, составляющая отрицательный полюсъ, и платиновая проволока В, замѣняющая мѣдь; проволока эта была покрыта стеклянымъ колоколомъ ВВ и сообщена, съ цинкомъ слѣдующей пары проволокой СВ. Всѣ пары соединены между собою такимъ же образомъ до послѣдней А'. Цѣпь замыкаютъ, соединяя оба полюса съ электродами о и к вольтаметра V; по прошествіи опредѣленнаго времени можно измѣрить количества отдѣлившихся газовъ. Даніель нашелъ, что они были одинаковы какъ въ колоколахъ элементовъ, такъ и въ вольтам’етрѣ. Потомъ онъ измѣнилъ расположеніе бата, еи: вмѣсто послѣдовательнаго расположенія паръ въ одномъ ряду, онъ сгруппировалъ ихъ такъ, что со- ставилъ нѣсколько отдѣльныхъ равныхъ и неравныхъ батарей, соединилъ всѣ положительные электроды въ одинъ, который и присоединилъ къ одной проволокѣ вольтаметра, а всѣ отрицательные' электроды соединилъ съ дру- гою проволокою того же вольтаметра, такъ что черезъ каждую частную батарею проходилъ свой токъ, а черезъ вольтаметръ сумма токовъ. Онъ нашелъ въ этомъ вольтаметрѣ количество водорода равное суммѣ коли- чествъ отдѣлившихся въ каждомъ элементѣ различныхъ батарей. Пары можно зарядить болѣе или менѣе раскисленными жидкостями или жидкостями различной природы, вслѣдствіе чего всѣ они отдѣльно полу- чаютъ различную силу; но когда ихъ соединяютъ въ одинъ линейный рядъ, они дѣлаютъ тождественными, т. е. всѣ они отдѣляютъ количество водорода равное между собою и съ вольтаметромъ, потому что черезъ нихъ проходитъ разомъ сумма токовъ, произведенныхъ каждой отдѣльной парой, и въ нихъ происходитъ одинаковое разложеніе. Желая обобщить этотъ опытъ, Даніель помѣстилъ въ рядъ нѣсколько элементовъ, токъ которыхъ былъ направленъ въ одну сторону, а токъ по- слѣдняго элемента направилъ въ противоположную сторону. Отъ дѣй- ствія послѣдняго элемента токъ первыхъ элементовъ былъ ослабленъ; въ особенности важно было то обстоятельство, что дѣйствіе было одинаковое во всѣхъ элементахъ и что въ обращенномъ элементѣ электрическое раз- ложеніе было обратное: водородъ отдѣлялся на цинкѣ, а кислородъ' на платинѣ.
ЛЕКЦІЯ. 463 Наконецъ, Даніель приготовилъ гальваническую батарею съ совершенно различными элементами какъ по величинѣ и природѣ металловъ, такъ и по составу жидкихъ проводниковъ, которые были или раскисленная вода, или сѣрнокислая окись цинка, или соли мѣди. Онъ нашелъ, что во всѣхъ случаяхъ въ элементахъ разлагался одинъ пай жидкости, въ то время, когда во введенномъ въ цѣпь вольтаметрѣ отдѣлялся одинъ пай гремучаго газа. Вообще, можно составить какую угодно сложную гальваническую бата- рею, изъ какихъ угодно паръ, токъ которыхъ направленъ то въ одну, то въ другую сторону, и можно соединить полюсы этой батареи цѣпью воль- таметровъ, въ которыхъ находятся всевозможные электролиты. При замы- каніи цѣпи «произойдетъ электрическое разложеніе во всѣхъ жидкостяхъ, точно такъ же, какъ если бы тотъ же самый токъ проходилъ цѣпь отъ поло- жительнаго полюса къ отрицательному во внѣшнемъ проводникѣ и отъ отрицательнаго полюса къ положительному внутри цѣпи. Когда 1 еди- ница динамическаго электричества пройдетъ черезъ всю цѣпь, то разло- жится 1 пай жидкости какъ въ каждомъ^ изъ вольтаметровъ, такъ и во всякой дѣйствующей парѣ, такъ что химическое дѣйствіе будетъ одина- ково въ каждомъ сосудѣ.* КъзтомузаконуМатеуччи пришелъ въ1834 году*). Законъ этотъ былъ подтвержденъ опытами Бу®а **), Соре ***) и Депре ****); онъ выражаетъ общій законъ химическаго дѣйствія, установленный однимъ только опытомъ и независимый отъ всѣхъ теоретическихъ изслѣдованій. Мы теперь объяснимъ его. Если разсмотримъ отдѣльную пару (рис. 187), то какова бы ни была причина развитія электровозбудительной силы, сила эта развивается въ 22 и заряжаетъ жидкость положительнымъ электричествомъ; жидкость передаетъ это электричество отъ 22 въ СС, затѣмъ возвращается отъ СС въ 22, черезъ цѣпь СА2. Точно также отрицательное электричество идетъ отъ 22 въ СС черезъ проводникъ А и отъ СС въ 22 черезъ жидкость. Такимъ образомъ одинъ и тотъ же токч> проходитъ такъ же хо- рошо черезъ жидкость, какъ и черезъ внѣшній проводникъ; онъ описы- ваетъ полный кругъ и то же количество электричества проходитъ разомъ *) МаНеиссі. Аппаіез Де сЫтіе еі Де рЬузідие, 2 вёгіе. Т. ЬѴШ, р. 75. ВпіГ. Аппаіеп Дег Сііетіе ипД РЬанпясіе. ВД. ЬХХХѴ, 8. 1. 1853. ***) 8огеі. Аппаіез Де сііішіе еі Де рііузідие. 3 вёгіе. Т. ХЫІ, р. 257. 1854. Агсіііѵс. ВД. XXIX, 8. 265. 1855. **♦*) Вевргеіх. Сотріез гепДиз Де 1’АсаДетіе Дев 8сіепсез Де Рагіз. Т. ХХХШ, р. 185.
464 ШЕСТЬДЕСЯТЪ СЕДЬМАЯ' ЛЕКЦІЯ. черезъ какое-нибудь сѣченіе этой жидкости и этого проводника. Сѣченіе прикосновенія 22 отличается отъ другихъ сѣченій только тѣмъ, что на Рис. 187. немъ развиваются электричества и отсюда начинается электрическое движеніе, но движеніе черезъ это сѣ- ченіе происходитъ точно такъ же, какъ и черезъ всякое другое сѣченіе. Слѣдовательно, электрическое разло- женіе должно совершаться въ жидкости внутри цѣпи, причемъ кислота съ кислородомъ переносятся на 22, а водородъ на СС, въ количествахъ равныхъ тѣмъ, какія отдѣляются въ проводникѣ внѣ элемента, ко- гда въ немъ находится вольтаметръ. Слѣдовательно, одинаковость химическаго дѣйствія внутри и внѣ цѣпи есть Фактъ, независящій ни отъ какой гипотезы, касающейся причины то ковъ. Итакъ, мы выводимъ слѣдующія заключенія: 1) Одинъ и тотъ же токъ проходитъ черезъ всю цѣпь, описывая сомк- нутую кривую; онъ идетъ отъ положительнаго полюса къ отрицательному въ проводникѣ, соединяющемъ полюсы батареи, и одъ отрицательнаго по- люса къ положительному внутри батареи. 2) Прохожденіе этого тока производитъ электрическое разложеніе оди- наковаго количества паевъ жидкихъ тѣлъ во всѣхъ сосудахъ, черезъ кото- рые онъ проходитъ, какъ во внѣшнемъ проводникѣ, такъ и внутри элемен- товъ батареи.
ШЕСТЬДЕСЯТЪ ОСЬМАЯ ЛЕКЦІЯ. Химическая теорія гальваническихъ батарей. — Причины ослабленія тока въ батареяхъ. Объясненіе электролиза.—Явленія перенесенія.—Электрохимическія ги- потезы. —Озонированный кислородъ. Причины ослабленія тока гальваническихъ батарей. — Поляризація электродовъ.— Сопротивленіе движенію токовъ. Пассивность желѣза. До сихъ поръ мы изучали только опытные законы, которымъ подчи- няется химическое дѣйствіе гальваническихъ батарей. Они вполнѣ доста- точны для того, чтобы примѣнить дѣйствіе тока для практическихъ цѣлей; но мы необходимо еще должны изложить тѣ гипотезы, которыя объяснятъ всѣ извѣстныя намъ явленія. Объясненіе электролиза.—Всѣ согласны съ объясненіемъ, предло- женнымъ Гротусомъ *), по которому допускается перенесеніе на противо- положные полюсы частицъ, раздѣленныхъ электрическимъ токомъ. Мы Рис. 188 М д в с И I I ммя _ +'_+ - + - + изложили уже предположеніе Деларива **), по которому въ твердомъ про- водникѣ оба полюса М и X (рис. 188) разлагаютъ черезъ вліяніе есте- ственное электричество частицъ А, В, С....; противоположныя напря- женія возрастаютъ до тѣхъ поръ, что притяженіе противоположныхъ •) бгойЬивв. РЬувікаІіасЬ-сЬешіасЬе Еоі'8сЬип§еп. 8. 115. 1820. «) Ве Іа Кіѵе. Тгайё сГЕІесігіеій. Т. II, р. 814. Физика. Ш. ' 30
466 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ОСЬМАЯ электричествъ можетъ преодолѣть сопротивленіе промежутковъ между частицами, тогда электричества соединяются, за тѣмъ снова раздѣляются и при каждомъ соединеніи и раздѣленіи положительное электричество пере- двигается на одну частицу къ —К, а отрицательное электричество пере- двигается къ-|-М. Такая же передача'токовъ должна совершаться во всѣхъ тѣлахъ, какъ твердыхъ, такъ и жидкихъ (рис. 189). Но какъ въ по- Рпс. 189. слѣднемъ случаѣ частицы, состоящія изъ кислорода и водорода, располо- жены не симметрически; то предполагаютъ, что дѣйствіе вліянія начи- нается съ расположенія частицъ въ одинъ правильный рядъ, въ которомъ кислородъ, заряжаясь отрицательно, располагается къ сторонѣ -|-М, а водородъ, заряжаясь положительно, повертывается къ сторонѣ—К. Такимъ образомъ О притягивается къ —|—М, Н къ О, и т. д.; все это совершается электрическими силами, стремящимися раздѣлить сложныя частицы, и силы эти возрастаютъ до тѣхъ поръ, пока не преодолѣютъ силу сродства. Затѣмъ всѣ частицы разлагаются. Первый атомъ О кислорода переходитъ на -|-М, послѣдній атомъ Нга водорода отдѣляется на—К; всѣ промежуточные атомы послѣдовательно соединяются, какъ показываютъ скобки, и составляютъ снова частицы воды, расположенныя въ обратномъ порядкѣ и находящіяся въ естествен- номъ состояніи; затѣмъ снова начинается дѣйствіе полюсовъ, и снова раздѣляются частицы воды и т. д.; понятно, что количество разложенія пропорціонально количеству проходящаго электричества. Это объясненіе ничего не предполагаетъ ни объ электрическомъ состояніи частицъ, ни о природѣ сродства, которое остается точно также не опредѣленнымъ, оно предполагаетъ только одно свойство частицъ: принимать опредѣленное на- правленіе и раздѣляться. Всѣ случаи электрическаго разложенія объясняются съ такою же про- стотою; достаточно будетъ изобразить ихъ слѣдующими знаками. Парныя соединенія (хлористыя). +М-------01 ВІС1 іГ~. . . “ІСІ КІСГ В-------Ы —
ЛЕКЦІЯ. 467 Соли (сѣрнокислыя). + М-----8О4В|8О4вГ . . . ~І8О4В]8О4В-И — + - + І-+І І-+І-+ ~ Явленія перенесенія.—Иногда перенесеніе освободившихся элемен- товъ болѣе сложно, но объясненіе нисколько не труднѣе. Возьмемъ стек- ляный сосудъ, представленный на рис. 83, въ который вставленъ пори- стый цилиндръ, и нальемъ въ него ѣдкаго кали, а въ пористый ци- линдръ сѣрной кислоты и затѣмъ пропустимъ токъ по направленію, ука- занному стрѣлками. На положительномъ полюсѣ будетъ отдѣляться ки- слородъ, а на отрицательномъ водородъ, и черезъ довольно продолжи- тельное время окажется, что кислота и ѣдкое кали перемѣнились мѣстами. Этотъ переходъ произошелъ вслѣдствіе послѣдовательныхъ разложеній. О + А-----О О 1ГоК5?О4'НІ8О^НІ8О4 Н-------В — +-+І-+І- + І- + І- + І-+ - Радикалъ 8О4 проникъ черезъ перегородку С и образовалъ сѣрнокис- лое кали на сторонѣ -|-А; калій перешелъ въ противоположную сторону и образовалъ соль у —В; съ своей стороны, соль зта разложилась и дѣй- ствіе зто продолжается до тѣхъ поръ, пока вся кислота и весь кали пе- рейдутъ на полюсы положительный и отрицательный. То же самое проис- ходитъ при изслѣдованіи какихъ угодно двухъ солей, напр.: О + М-----8О4 Спі . . . І8О4 Си||АгОв Аё-І . . . |АхО6 -Ы — + - +1 ’ І-+ІІ-+І І- + - Дави *) произвелъ болѣе интересные опыты. Онъ поставилъ рядомъ Рис. 190. три сосуда А, В, О (рис. 190); въ первый изъ нихъ онъ налилъ ѣдкое кали, во второй воду, а въ третій сѣрную кислоту; сосуды были ») Баѵу. РЬіІоворЬісаІ Тгапвасііоѵів. 1807, р. 22. КіІЬегРв Аппаіеп. В<і. ХХѴП, 5.30. 30*
468 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ОСЬМАЯ сообщены влажными свѣтильнями М и К и изъ С въ А былъ пропущенъ токъ. М X 4- А----О КІО ЩО'НІб-нЖ Н|8О4 н------------С — + -+І-+І-+І-+І- +1- + “ Разсматривая свѣтильни М и И какъ пористыя перегородки, видимъ, что ѣдкое кали проникаетъ черезъ первую и переходитъ къ —с, въ то'же время 804 переходитъ къ -|-а. Такъ какъ по закону Фаредэ одинаковое количество паевъ электролизируется одновременно въ трехъ сосудахъ, то средній сосудъ вскорѣ будетъ содержать сѣрнокислое кали, которое, въ свою очередь, разлагается и 80, переходитъ къ -{-а, а К къ —с. Слѣ- довательно, въ сосудѣ В жидкость всегда должна оставаться нейтральною и въ концѣ опыта тамъ должна быть чистая вода, какъ было и въ началѣ. Но если въ крайніе сосуды налить азотнокислый баритъ и сѣрнокислое кали, то сѣрнокислый баритъ осаждается въ среднемъ сосудѣ и дальнѣй- шее разложеніе его не совершается. Всѣ эти явленія объясняются, если принять начало послѣдовательныхъ разложеній. Но если желаемъ идти далѣе и дать себѣ отчетъ въ томъ, какимъ образомъ частицы сперва принимаютъ опредѣленное расположеніе и затѣмъ уже разлагаются дѣйствіемъ тока, необходимо предположить отношеніе между неизвѣстной силой, называемой сродствомъ, и другой точно такъ же неопредѣленной силой, которую называютъ электричествомъ, или, что все равно, придумать ту роль, которую играетъ электричество въ строеніи матеріи, Электрохимическія гипотезы.—Амперъ *) предполагаетъ, что каж- дый атомъ обладаетъ электричествомъ, которое составляетъ его принадлеж- ность, причемъ атомы однихъ тѣлъ обладаютъ положительнымъ электричест- вомъ, таковы водородъ и металлы, другихъ отрицательнымъ электричествомъ, каковы атомы металлоидовъ и радикаловъ,подобныхъ 80,, и что въсвободномъ состояніи они окружены атмосферою противоположной жидкости, нейтрали- зующей не уничтожая ихъ собственное электричество. Когда атмосферы эти исчезаютъ, два атома противоположныхъ наименованій дѣйствіемъ электри- чествъ притягиваются и сцѣпляются; такимъ образомъ они приходятъ въ соче- таніе,и сродство,соединяющее ихъ,сводится на притяженіе ихъ электричествъ. *) Ашрёге. Лоигпаі йе РЬуеідие Т. ХСШ, р. 450.1821.—Весдиегеі. Тгайё йе ГЕІеоігі- сіі-ё еі йи шаапеЬвше. Т. I, р. 176,
ЛЕКЦІЯ. 469 Если принять за основаніе зту гипотезу, то два металлоида, будучи оба элек- троотрицательными, не могутъ соединяться. Чтобы уничтожить это возраже- ніе, Берцеліусъ*) предположилъ, что всѣчастицы несимметричны, что онѣ представляютъ два противоположные полюса и что соединеніе происходитъ тогда, когда двѣ изъ этихъ частицъ сталкиваются концами противополож- ныхъ наименованій. Наконецъ, Деларивъ**) допускаетъ неравныя напряже- нія полюсовъ у атомовъ различныхъ тѣлъ и въ основаніе гипотезы полагаетъ бездоказательно, что атомы приходятъ въ сочетаніе при соединеніи наиболѣе сильнаго положительнаго нолюса съ наиболѣе слабымъ отрицательнымъ полю- сомъ; напр. отрицательный полюсъ сѣры соединяется съ наиболѣе сильнымъ положительнымъ полюсомъ кислорода для образованія сѣрнистой кислоты и положительный полюсъ той же сѣры соединяется съ болѣе слабымъ отри- цательнымъ полюсомъ водорода, для образованія сѣрнистаго водорода. Та- кимъ образомъ Деларивъ объясняетъ всѣ возможныя соединенія. Безъ введенія зтихъ атмосферъ и этихъ полюсовъ, дѣлающихъ гипо- тезу невѣроятною и безполезно сложною, большинство физикомъ согласны предположить, что атомы въ различныхъ случаяхъ могутъ электризоваться или положительно или отрицательно и что при соединеніи ихъ два атома всегда заряжаютѵя равными количествами противоположныхъ электричествъ. Сѣра дѣлается отрицательною съ металлами во всѣхъ сѣрнистыхъ соеди- неніяхъ и положительною съ кислородомъ въ кислотахъ сѣрной или сѣр- нистой. Но металлоиды и радикалы, такіе какъ 8О4, всегда отрица- тельны въ тѣхъ соединеніяхъ, которыя они образуютъ съ водородомъ или съ металлами. Такъ какъ это единственныя соединенія, которыхъ электри- ческое разложеніе неоспоримо, то мы займемся исключительно ими. Когда образуется такое соединеніе, какъ вода, кислородъ отдѣляетъ поло- жительное электричество и остается заряженнымъ отрицательно, водородъ отдѣляетъ отрицательное электричество и остается заряженнымъ положи- тельно, и оба"атома соединяются въ одну частицу, которая приходитъ въ естественное состояніе. Когда такимъ образомъ составится сложное тѣло, кислородъ и водородъ снова принимаютъ тѣ электричества, которыя они отдѣлили, т. е. первый положительное электричество, второй отрицатель- ное и снова приходятъ въ естественное состояніе. Принявъ эту гипотезу, объясненіе электрическаго разложенія дѣлается полнымъ. Въ самомъ дѣлѣ, частицы воды принимаютъ опредѣленное рас- *) Вегяеііиз. Ясіиѵеі^ег’з Доигпаі. В<]. VI, 8. 125. 1812. •>*) Ое Іа Віѵе. Тгаііё Де І'ЕІесігісіІё. Т. II, р. 814.
470 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ОСЬМАЯ положеніе, какъ только черезъ нихъ начинаетъ проходить токъ, потому что кислородъ дѣлается отрицательнымъ, а водородъ положительнымъ. Напряженіе увеличивается, частицы раздѣляются, ихъ кислородъ подви- гается на одинъ рядъ, такъ что то же число частицъ воды, безъ одной, образуется снова, а кислородъ и водородъ крайнихъ частицъ отдѣляются на электродахъ, приходя здѣсь въ естественное состояніе. Послѣ каждаго изъ этихъ послѣдовательныхъ разложеній и соединеній, различныя части проводниковъ находятся въ естественномъ состояніи и двѣ отдѣляющіяся частицы кислорода и водорода отымаютъ отъ обоихъ Полюсовъ количества, электричествъ, равныя и противоположныя тѣмъ, ко- торыя они имѣли въ частицѣ воды; слѣдовательно, черезъ нѣкоторое время количество прошедшаго электричества измѣряетъ электричество, которое имѣли частицы, когда онѣ были соединены. Но, по закону Фаредэ, одно и то же количество электричества отдѣляетъ одинъ пай радикала какого угодно электролита, слѣдовательно «этотъ пай заключаетъ во всѣхъ электроли- тахъ одно и то же количество отрицательнаго электричества, а металлъ заключаетъ въ себѣ равное количество противоположнаго электричества.» Такимъ образомъ законъ Фаредэ объясняется точно такъ же, какъ законъ Дюлонга объ удѣльномъ теплородѣ атомовъ. Гипотеза, которую мы принимаемъ, должна объяснять не только элект- рическое разложеніе, но й развитіе электричества въ элементахъ гальва- ническихъ батарей; это наиболѣе трудный и наиболѣе спорный вопросъ физики. Предложено три теоріи, которыя мы здѣсь и приведемъ. 1) Первая гипотеза предполагаетъ, что во время соприкосновенія двухъ тѣлъ существуетъ постоянная электровозбудителъная сила, приводящая мхъ въ различный1 электрическія состоянія и измѣняющаяся съ природою тѣлъ. Если бы она существовала, вотъ что должно произойти въ обык- новенной парѣ. Цѣпь разомкнута: цинкъ зарядится отрицательно, жидкость положи- тельно, и равновѣсіе будетъ только тогда, когда разность напряженій сдѣ- лается равной 2е. Слѣдовательно, полюсы гальванической пары или ба- тареи будутъ имѣть постоянное напряженіе. Здѣсь будетъ стремленіе къ произведенію обратнаго химическаго дѣйствія, потому что отрицательный цинкъ притянетъ водородъ ® раскисленной воды «и оттолкнетъ кислородъ съ сѣрною кислотою 8О4 въ жидкость. И на самомъ дѣлѣ замѣчаются пузырки водорода, приставшіе къ цинку, а Шенбейнъ открылъ, что жид- кость заключаетъ въ себѣ воду.
ЛЕКЦІЯ., 471 Замыкая цѣпь, даютъ возможность истекать электричеетвамъ, которыя электровозбудительная сила безостановочно возобновляетъ; токъ проходитъ черезъ всѣ части цѣпи. Такимъ образомъ всѣ обстоятельства и всѣ опыт- ные законы токовъ объясняются теоріей прикосновенія. 2) Вторая теорія предполагаетъ постоянную силу сродства между 8О4 и Хп. Если сила эта существуетъ, она разложитъ раскисленную воду (______одна частица ( будучи отрицательною, соединится съ части- цей цинка; -но какъ эта послѣдняя должна быть въ образовавшемся сое- диненіи положительною, то она, отдѣлясь отъ цинковой пластинки, оставитъ „ я на неи отрицательное электричество. Съ другой стороны, водородъ _|_, осво- бодившись въ прикосновеніи съ цинкомъ, при освобожденіи своемъ за- рядитъ жидкость положительно, и но мѣрѣ того, какъ химическое дѣйствіе будетъ продолжаться, напряженіе на' цинкѣ и въ жидкости будетъ увели- чиваться. Но дѣйствіе химическое вскорѣ прекратится, потому что цинкъ,, сдѣлавшись отрицательнымъ, притянетъ водородъ и оттолкнетъ радикалъ 804; между этими электрическими силами и сродствомъ установится рав- новѣсіе, и полюсы, пока они уединены, останутся заряженными съ постоян- нымъ предѣльнымъ напряженіемъ, вслѣдствіе предварительнаго химиче- скаго дѣйствія. Замыкая цѣпь производятъ движеніе электричествъ, сила сродства получитъ свою первоначальную величину, химическое дѣйствіе дѣлается непрерывнымъ, является токъ, и водородъ будетъ отдѣляться по мѣди по причинѣ послѣдовательныхъ разложеній, которыя будутъ происходить въ жидкости отъ частицы къ частицѣ. 3) Между этими двумя теоріями, которыя такъ долго раздѣляли физи- ковъ, существуетъ еще третья теорія, подходящая и къ той и къ другой? Предполагается, что между 804 и цинкомъ Хп существуетъ стремленіе къ соединенію, что сила эта разлагаетъ естественное электричество цинка, притягиваетъ положительное электричество на погруженную часть п и от- талкиваетъ отрицательное электричество на наружную часть цинка X; что всѣ частицы воды поляризуются и принимаютъ опредѣленное направленіе, и что сама мѣдь Си заряжается черезъ вліяніе отрицательно на погру- женной поверхности С и положительно на внѣшнихъ точкахъ и жидкости. X п804 Н|804 Ні ... |804 НІ804 Н С и '-----1------------(-| |------------1-----Н Когда цѣпь разомкнута, то это состояніе поляризованія сохраняется неопредѣленно; какъ только цѣпь замыкаютъ, электричество X и С еоеди-
472 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ОСЬМАЯ няются, и какъ ихъ присутствіе ослабляло стремленія къ соединенію 80, съ цинкомъ, то удаленіе ихъ увеличиваетъ это стремленіе до сродства. Тогда первый атомъ соединяется съ всѣ частицы воды разомъ разлагаются, другія соединяются обыкновеннымъ способомъ, и водородъ отдѣляется на мѣди, отнимая отъ нея отрицательное электричество. Называя вещи настоящими именами, это стремленіе къ соединенію есть вечто иное, какъ та же прежняя электровозбудительная сила при при- косновеніи двухъ тѣлъ; и эта новая теорія отличается отъ первой только однимъ словомъ и предполагаемымъ ею способомъ электрическаго распре- дѣленія, т. е. собственно въ подробностяхъ, не относящихся къ предмету спора, такъ какъ онѣ находятся внѣ наблюденій. Съ другой стороны раз- личіе между второй и третьей теоріей очень незначительно: одна предпо- 80' 2п лагаетъ, что между _ я находится стремленіе къ соединенно доста- точное, чтобы расположить частицы, и недостаточное для ихъ раздѣленія, другая предполагаемъ, что сила эта достаточно велика, чтобы тотчасъ произвесть соединеніе. Здѣсь мы. вообще примемъ слѣдующее: 1) Что при прикосновеніи металла съ жидкостію существуетъ элек- тровозбудительная сила; 2) Что сила эта даетъ опредѣленное расположеніе частицамъ жид- кости и производитъ разности напряженій на полюсахъ, когда цѣпь ра- зомкнута; 3) Что токъ, проходя черезъ жидкости гальванической пары, произ- водитъ разложеніе этихъ жидкостей, т. е, химическія дѣйствія. Озонированный кислородъ. — Теоріи эти основаны на возмож- ности атомовъ тѣлъ электризоваться. Одинъ любопытный Фактъ, кажется, согласуется съ этой гипотезой. Ванъ Марумъ *) еще въ 1789 году за- мѣтилъ, что электрическія искры развиваютъ особый характеристическій запахъ, который похожъ па запахъ азотноватой кислоты, Фосфора или сѣры. Пропуская искры, черезъ трубку съ кислородомъ онъ, замѣтилъ, что и газъ пріобрѣталъ этотъ запахъ и въ то же время очень легко окислялъ ртуть. Опыты эти были долгое время забыты и затѣмъ снова предприняты Шенбейномъ. Шепбейнъ нашелъ, что кислородъ, освобож- дающійся при электролизѣ воды, имѣетъ тотъ же характеръ; онъ приписалъ это образованію особаго вещества, которое назвалъ озо- *) Лагпіп, Соигз Де РЬувідие. 1861. Т. ІІІ, р. 87.
ЛЕКЦІЯ. 473 номъ *). Труды Деларива и Мариньяка **) и Фреми и Эдм. Бекке- реля ***) показали, что озонъ есть особое аллотропическое состояніе кислорода. Для полученія его можно или электролизировать воду, или про- пускать электрическія искры внутри чистаго и сухаго кислорода, или на- править струю кислорода на сырой Фосфоръ. Тогда кислородъ пріобрѣ- таетъ очень сильно окисляющія свойства: онъ при низкой температурѣ соединяется съ такими металлами, какъ серебро, мѣдь, ртуть; обра- щаетъ кислоты сѣрнистую и азотноватую въ сѣрную и азотную; быстро разлагаетъ іодистый калій и освобождаетъ іодъ, который окра- шиваетъ чистую жидкость въ желтый, а если къ жидкости подмѣ- шанъ крахмалъ, то въ голубой цвѣтъ. Во всѣхъ случаяхъ кислородъ ни- какими средствами не можетъ озонироваться весь; но если его держать надъ баней іодистаго калія и пропускать черезъ него рядъ искръ, то онъ поглощается при преобразованіи и, наконецъ, весь газъ исчезаетъ. Всѣ эти опыты показываютъ, что кислородъ переходитъ въ особенное состояніе, и нѣкоторые полагали, что онъ электризуется въ свободномъ состояніи точно такъ же, какъ электризуется въ своихъ соединеніяхъ. Мы здѣсь только упоминаемъ объ этомъ мнѣніи, которое не можетъ быть доказано. Озанъ ****) старался найти, не имѣетъ ли водородъ, получаемый отъ электролиза свойствъ анологическихъ озону. Жаменъ *****) еще раньше сдѣлалъ то же предположеніе; но надо ожидать еще новыхъ опытовъ, чтобы можно было сказать что-нибудь опредѣлительное объ этомъ предметѣ. Причины ослабленія гальваническихъ батарей.— Поляриза- ція электродовъ. — При прохожденіи тока гальваниче- ской батареи А (рис. 191) черезъ какой-нибудь электро- литъ, радикалъ переходитъ на положительный полюсъ Р, а основаніе на отрицательный полюсъ Ы и оба они соби- раются къ поверхности электродовъ. Если затѣмъ замѣ- нить батарею А гальванометромъ, то этотъ радикалъ и осно- ваніе снова соединяются, и въ направленіи РАЫ происхо- дитъ токъ противоположный тому, который производилъ электрическое разложеніе. Явленіе это извѣстно уже давно, и Беккерель объяснилъ его -реакціей освободившихся элементовъ *****♦). * ) ВсЬопЬеіп. Ро^епйогіРв Аппаіеп. Вй. Ь. 8. 616. 1840. Магі^пас. АгсЫѵеа сіе Гёіесігісіеё сіе М. А. сіе Іа Віѵе. Т. V, р. 5. * **) Егетоу еі Е. Весцпегеі. Аппаіев сіе сЬітіе еі сіе рЬувідпе. III зёгіе. Т. XXXV, р 62. «***) Ояяпп. Ро#. Ап. Всі. ХСѴ, 8. 311. 1855. Всі. ХВѴІ, 8. 511. Всі. ХСѴП, 8. 327. * •**•) Датіп. Соторіев гепсіив. Т. ХХХѴШ, р. 443. 1854,-Соигв сіе рЪувіаие. Т. ПІ, р. 87. 1861. . г л ч **•»•*) Весдиегеі. Тгаііё сіе Гёіесііісйё. Т. ІИ.
474 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ОСЬМАЯ Чтобы сдѣлать опытъ болѣе нагляднымъ, мы заставимъ токъ батареи пройти черезъ прерыватель ,1 (рис. 192. 1), такъ что онъ войдетъ въ Ъ, потомъ въ с, отсюда черезъ приборъ для разложенія жидкости V, пред- ставленный нами отдѣльно на рис. 182; затѣмъ токъ идетъ черезъ галь- ванометръ Сг, въ Л, въ. а и къ другому полюсу батареи. Пропустивъ токъ въ этомъ направленіи, мы черезъ нѣсколько времени повернемъ прерыватель въ положеніе 2; токъ батареи пойдетъ въ Ъ и черезъ а къ Рпс. 192. другому полюсу, не проходя черезъ, электролитъ; но между еп/останется сообщеніе посредствомъ проволоки есЛ V и гальванометра Сг, и мы получимъ токъ, имѣющій направленіе противоположное току батареи; токъ этртъ очень силенъ, когда въ сосудѣ V находится щелочная соль, онъ бываетъ и тогда, хотя значительно слабѣе, когда дѣйствуютъ на- кислоты и даже на чистую воду. Понятно, что то же дѣйствіе, но увеличенное, будетъ и тогда, когда вмѣсто одного сосуда для разложенія возьмемъ одинъ за другимъ нѣсколько сосудовъ или если въ одинъ и тотъ же ящикъ помѣстимъ рядъ послѣдо- вательныхъ металлическихъ перегородокъ; каждая изъ нихъ будетъ дѣй- ствовать какъ электродъ положительный съ одной стороны и отрицатель- ный съ другой; почти такъ же поступилъ Риттеръ *). Онъ составилъ столбъ, "который самъ по себѣ не дѣйствовалъ; столбъ этотъ состо- ’) ВіПег. Хеиев Ма^агіп. ВЦ. VI, 1803.
ЛЕКЦЯ. 475 ялъ изъ мѣдныхъ кружковъ, раздѣленныхъ кружками сукна, напитанными соленымъ растворомъ, налр. сѣрнокислымъ кали, и подвергнулъ этотъ столбъ, въ теченіе нѣкотораго времени, дѣйствію внѣшняго тока сверху внизъ; тогда сѣрная кислота перешла на верхнія поверхности всѣхъ суконныхъ круж- ковъ, а окись калія на нижнія ихъ части; каждый изъ этихъ кружковъ сдѣ- лался дѣйствующей парой, раздѣленной отъ слѣдующей пары металличес- кимъ проводникомъ, и совокупность ихъ составляетъ столбъ, положитель- ный полюсъ котораго находится на верху, а отрицательный внизу. При соединеніи этихъ полюсовъ проводникомъ, получился токъ, противо- положный первоначальному, дѣйствовавшій въ продолженіе всего того вре- мени, какъ кислота и кали приходили въ соединеніе. Чтобы подтвердить данное объясненіе, Беккерель произвелъ слѣдующіе опыты: онъ сперва погрузилъ въ сѣрнокислое кали двѣ платиновыя пла- Рвс. 193. стинки ЕиЕ (рис. 193), соединенныя одна съ другою гальванометромъ, и убѣдился, что при этомъ токъ не возбуждается, потомъ вынулъ пла- стинки изъ жидкости и погрузилъ одну изъ нихъ въ сѣрную кислоту, а другую въ ѣдкое кали и затѣмъ перенесъ ихъ въ сѣрнокислое кали; при этомъ оказалось, что они развивали сильный токъ, проходившій черезъ гальванометръ отъ кислоты къ щелочи. При другомъ опытѣ, онъ пропу- стилъ токъ черезъ сѣрнокислое кали посредствомъ пластинокъ Е и Р и, когда они покрылись черезъ электролизъ достаточнымъ количествомъ кали и кисло- ты, замѣнилъ сосудъ другимъ съ совершенно такимъ же растворомъ, но черезъ который не былъ предварительно пропущенъ электрическій токъ:' при этомъ произошелъ совершенно такой же токъ. Опыты эти показываютъ не
476 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ОСЬМАЯ только то, что явленіе это происходитъ отъ реакціи разложенныхъ элемен- товъ, но также и то, что явленіе это должно приписать не непосредственному соединенію элементовъ, а особенному состоянію, въ которомъ находятся по- крытые ими платиновыя пластинки. Чтобы выразить это состояніе пласти- нокъ, говорятъ, что онѣ поляризованы, это выражаетъ, что на нихъ собственно находятся электровозбудительныя силы. Всѣ дѣйствія объясня- ются, если предположить, что отъ прикосновенія кислотъ или щелочей платина дѣлается положительною или отрицательною; но они уже не такъ очевидны, если происхожденіе электрическихъ развитій отыскивать въ соединеніи двухъ тѣлъ, потому что они не прикасаются. Если электрическое разложеніе происходитъ безъ накопленія элемен- товъ на электродахъ, электроды эти не поляризуются, и тогда нѣтъ вовсе тока, противодѣйствующаго главному току. Это происходитъ при разложеніи соли посредствомъ двухъ пластинокъ, если металлъ, изъ кото- раго онѣ сдѣланы, составляетъ основаніе этой соли, какъ напр. при раз- ложеніи' сѣрнокислой окиси мѣди, посредствомъ мѣдныхъ пластинокъ, азотнокислой окиси серебра или цинка, посредствомъ серебряныхъ или цинковыхъ пластинокъ, потому что дѣйствіе ограничивается перенесеніемъ металла съ положительнаго полюса на отрицательный; это также замѣ- чается при электрическомъ разложеніи слабой азотной кислоты двумя мѣдными проволоками или амальгамированнымъ цинкомъ, потому что кисло- родъ соединяется съ положительнымъ полюсомъ, который растворяется, а водородъ поглощается кислотою, возстановляющейся на отрицательномъ по- люсѣ. Но если разлагать раскисленную воду или даже чистую воду по- средствомъ платиновыхъ электродовъ, то тогда получаются второстепенные токи.- Съ перваго взгляда, кажется, трудно къ этому случаю приложить предъидущія объясненія, во-1-хъ потому, что раздѣленные элементы здѣсь газы, которые, какъ кажется, отдѣляются совершенно, и во-2-хъ потому, что они не обладаютъ свойствомъ соединяться другъ съ другомъ. Между тѣмъ, точность этого объясненія совершенно доказана. Беккерель *) доказалъ, что два электрода, употребленные для разложе- нія воды, способны произвести токъ, когда ихъ погрузить въ проводящую токъ жидкость, которая прежде не была подвергнута электролизу. Матте- уччи * **) пошелъ еще далѣе: онъ помѣстилъ двѣ платиновыя пластинки одну въ кислородъ, а другую въ водородъ и черезъ десять минутъ ѵ) Весчиегеі. Тгаігё де ГЕІесІгісііё Т. III. **) МаПеиссі. Апиаіез де сЬішіе еі де рЬувіцие. Т. ЬХІП. 1836.
ЛЕКЦІЯ. 477 нашелъ ихъ поляризованными, какъ будто помощію ихъ было произве- дено разложеніе воды. Желая затѣмъ доказать, что онѣ поглотили и сгустили газы, онъ внесъ ту пластинку, которая была поляризована ки- слородомъ подъ небольшой колоколъ, наполненный водородомъ; она значи- тельно уменьшила объемъ этого газа; это доказываетъ не только то, что пластинка поглотила кислородъ, но что она сообщила ему свойства,'кото- рыхъ онъ не имѣлъ соединяться съ водородомъ. Всѣ эти Факты подтвер- дились многочисленными опытами Шенбейна *) и въ особенности слѣ- дующимъ. Въ оба колѣна трубки Формою II, наполненной водою, про- пускаютъ двѣ газовыя струи, одну кислородную, а другую водород- ную, или проводя ихъ .стекляными трубками, или отдѣляя ихъ токомъ отъ платиновыхъ электродовъ. Черезъ нѣсколько времени, вода раство- ряетъ въ каждомъ колѣнѣ опредѣленное количество этихъ газовъ; если же въ колѣна трубки погрузить за тѣмъ двѣ платиновыя пластинки, соеди- ненныя гальванометромъ, то онѣ производятъ токъ въ томъ же напра- вленіи, какъ и прежде. Изъ опытовъ Матеуччи слѣдуютъ два важные Факта: 1) способность, представляемая платиною сгущать водородъ и кислородъ; 2) свойство, прі- обрѣтаемое этими сгущенными газами, прямо соединяться—одного съ ки- слородомъ, другаго съ водородомъ. Изъ этого слѣдуетъ, что платиновая пластинка, введенная въ гремучую смѣсь этихъ газовъ, должна содѣйство- вать образованію воды. Это дѣйствительно и совершается съ губчатой платиной, какъ то открылъ Доберейнеръ; то же бываетъ съ листовой пластиной, когда она хорошо вычищена, какъ это доказалъ Фаредэ. При опытахъ съ вольтаметромъ, Фаредэ случилось собрать оба газа въ одинъ колоколъ, который разомъ покрывалъ оба электрода. Когда колоколъ наполнился газами такъ, что электроды совершенно выступили изъ жид- кости, онъ прервалъ токъ. Тогда кислородъ и водородъ начали соеди- няться образуя воду. Кертенъ доказалъ потомъ, что это соединеніе про- исходитъ даже при прохожденіи тока и производитъ взрывъ смѣси, когда батарея состояла изъ пятидесяти паръ. Фаредэ изслѣдовалъ отдѣльно свойства каждаго изъ электродовъ, послѣ того, какъ они употреблялись въ продолженіе десяти минутъ для электро- лиза воды. Для этого онъ вымылъ ихъ въ дисциллированной водѣ, вытеръ и погрузилъ въ гремучую смѣсь. Отрицательный электродъ оставался почти безъ дѣйствія, но положительный производилъ соединеніе газовъ *) 8сЬвпЬеіп. Ро^епбогіГв Аппаіеп. Вб. ЬѴП, 8. 85 ипб 49. 1842.
478 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ОСЬМАЯ сперва медленно, а потомъ довольно быстро, такъ что въ одну минуту исчезало два кубическихъ дюйма газа, при чемъ температура возвысилась до того, что вода закипѣла, затѣмъ дѣйствіе замедлилосьи черезъ нѣсколько дней прекратилось. Совершенно подобное же дѣйствіе происходитъ со смѣсью двухъ какихъ-нибудь другихъ газовъ, которые могутъ образовать постоянныя соединенія. Вообще, положительный электродъ обладаетъ тѣми же свойствами, какія Кульманъ нашелъ въ губчатой платинѣ. Можно совершенно другимъ способомъ сдѣлать дѣйствующими пла- стинки платины, золота и палладіума, тщательно промывая ихъ въ ѣдкомъ кали или въ сѣрной кислотѣ или накаливая до-красна, напередъ окруживъ ихъ ѣдкимъ кали; для серебра и мѣди этотъ способъ не годенъ; такъкакъ эти различныя дѣйствія .суть только болѣе или менѣе полныя очищенія по- верхности металла, то дѣйствіе пластинокъ, кажется, происходитъ не отъ частнаго электрическаго состоянія, а отъ чистоты поверхностей, вслѣд- ствіе которой онѣ удобно сгущаютъ газы въ большемъ или меньшемъ ко- личествѣ, и такимъ образомъ происходитъ медленное соединеніе грему- чей смѣси. Всѣ эти явленія объясняются, если предположить, что при сгущеніи на платинѣ, золотѣ йли палладіумѣ, газы заряжаются—кислородъ отрица- тельнымъ электричествомъ, водородъ положительнымъ; въ то же время металлы заряжаются обратно. Тогда пары двухъ электродовъ, поляризуе- мыя кислородомъ и водородомъ, производятъ расположеніе частицъ въ перемежающемся порядкѣ: рі—оінорііо|~ “ТноТноін-----------РГ + -І+-І+-І І+-І+-І+- При соединеніи платиновыхъ пластинокъ внѣшнимъ проводникомъ, токъ проходитъ черезъ проводникъ отъ Рі къ РГ, а черезъ жидкость отъ РГ къ Рі; всѣ частицы воды разложатся и снова соединятся, образуя то же число и еще одну, какъ показываютъ .скобки. Это дѣйствіе будетъ происходить безконечно, если кислородъ всегда окружаетъ Рі, а водо- родъ РѴ. Какъ мы выше видѣли, это же самое происходитъ въ газовой батареѣ Грове. Сопротивленіе движенію. — Поляризація электродовъ объясняетъ явленіе, открытое Деларивомъ *) и впослѣдствіи изслѣдованное многими *) Бе Іа Ніѵе. Аппаіев Це оЫшіе еі Не рЬувідпе. Т. XXVIII. 1825.
ЛЕКЦІЯ. 479 Физиками. Помѣстивъ платиновую перегородку въ сосудъ, черезъ который проходилъ токъ, Деларивъ замѣтилъ, что токъ постепенно ослабѣвалъ до постояннаго предѣла, совершенно такъ, какъ если бы металлъ представ- лялъ сопротивленіе движенію электричества; сопротивленіе это посте- пенно возрастаетъ до предѣла и затѣмъ остается постояннымъ. Для объясненія этого явленія, припомнимъ, что, если пропустить токъ батареи А (рис. 191) черезъ сѣрнокислое кали, кислота и щелочь пере- ходятъ на полюсы-|-Ри — К, и что тогда онѣ составляютъ пару, токъ которой противоположенъ току батареи и противодѣйствуетъ главному току. Естественно допустить, что пара эта дѣйствуетъ не только тогда, когда токъ батареи прекращается, но и во все то время, какъ онъ про- ходитъ, и что, слѣдоватедьно, все происходитъ такъ, какъ если бы къ ба- тареѣ А прибавили еще одну пару, токъ которой направленъ противопо- ложно току остальныхъ элементовъ. Слѣдовательно, если черезъ сосудъ съ жидкостію пропустить токъ, то тотчасъ же развивается обратная ему электровозбудительная сила. Если въ жидкость эту помѣстить металлическую перегородку, то она дѣй- ствуетъ одной стороной, какъ положительный электродъ, а другой, какъ отрицательный; сосудъ раздѣляется на двѣ части; одна и та же элект’ро- воэбудительная сила развивается въ обѣихъ частяхъ, и если увели- чить число перегородокъ, то это все равно, что увеличить число паръ батареи съ обратнымъ токомъ и, слѣдовательно, причину ослабленія глав- наго тока. . Сопротивленія движенію тока не бываетъ во всѣхъ тѣхъ сосудахъ, въ которыхъ электроды не поляризуются, напр. при разложеніи сѣрнокислой окиси мѣди двумя мѣдными пластинками, или сѣрнокислой окиси цинка двумя цинковыми пластинками, или слабой азотной кислоты двумя мѣд- ными проволоками; во всѣхъ этихъ и въ подобныхъ имъ случаяхъ въ со- суды можно помѣстить какое угодно число перегородокъ безъ значитель- наго уменьшенія силы тока. Если одинъ газъ накопляется на одномъ изъ электродовъ, поляризуя его, онъ производитъ сопротивленіе; это и происходитъ при разло- женіи азотной кислоты платиной, причемъ одинъ кислородъ поляризуетъ положительную пластинку; это же бываетъ при электролизѣ раскисленной воды двумя мѣдными пластинками, причемъ одинъ водородъ поляризуетъ отрицательную пластинку. Наконецъ, сопротивленіе производитъ каждый электродъ отдѣльно, когда каждый изъ нихъ поляризуется. Это можно видѣть изъ слѣдующаго. На-
480 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ОСЬМАЯ Рис. 194. ливаютъ сѣрнокислую окись мѣди въ пористый сосудъ С (рис. 194), а въ наружный сосудъ раскисленную воду. Когда электроды А и В плати- новые и токъ идетъ изъ В въ А, ки- слородъ развивается въ раскисленной водѣ, мѣдь осаждается на А; при этомъ существуетъ только одинъ отдѣляю- щійся газъ и одна поляризація, по- этому токъ силенъ; но, если измѣ- нить направленіе тока посредствомъ коммутатора, кислородъ отдѣляется на А, водородъ на В, слѣдовательно осво- бождаются два газа, получаются двѣ поляризаціи, два сопротивленія дви- женію току, и токъ значительно ослабѣваетъ. Такъ какъ каждый изъ газовъ производитъ сопротивленіе движенію, то надо полагать, что’ каждый изъ нихъ, въ прикосновеніи съ электро- дами, развиваетъ электровозбудительную силу, независимую отъ химиче- скихъ дѣйствій, которыя онъ производитъ, и противоположную электровоз- будительной силѣ батареи; слѣдовательно необходимо, чтобы эта электро- возбудительная сила была явленіемъ прикосновенія. Электровозбудительная сила поляризаціи. — Опредѣленіемъ электровозбудительной силы поляризаціи занимались многіе физики: Уит- стонъ * *), ПоггендорФЪ **), Ленцъ и Савельевъ ***), Свамбергъ ****), Бетцъ *****) и Эдм. Беккерель ******), Уитстонъ оборотами реостата измѣрилъ электровозбудительную силу гальванической батарей съ постояннымъ токомъ въ п паръ; сила эта была иА при металлической цѣпи и при введеніи въ цѣпь вольтаметра дѣ- лалась А'. Разность (иА—А') дала электровозбудительную силу р по- ляризаціи вольтаметра. Такимъ образомъ Уитстонъ нашелъ слѣдующее: *) ѴѴІіеаЫіоп. Рііііоаорііісаі Тгапвасііопв Гог 1843. РодапД. Апп. ВД. ЕХП. ’•) Ро##еп<1огіТ. РодапДоі-іГв Аппаіеп. ВД. ЬХІ, 8 . 586. 1844. ВД. ЬХ. п ЬХІ. ’44) Ьепг чпД 8аѵе1]еіѵ.. Ро^епДогіГв Аппаіеп. ВД. ЬХѴІІ, 8. 497. 1840. *’•’) ЗѵатЬег^. Ро^'епДогіГе Аппаіеп. ВД. ЬХХШ, 301. 1848. Вей. РодапД. Апп. ВД. ХС, 8. 42. 1853. *44**4) Весдчеге!. Сотріев гепДпе. Т, XXII, р. 381. 1846. 4
ЛЕКЦІЯ. 481 Электровозбудительная сила Число паръ. безъ вольта- метра. съ вольта- метромъ. Разность. п гаА А' пА — А' = р 3 90 21 69 4 120 50 70 5 150 79 71 6 180 109 71 Изъ зтого слѣдуетъ, что сила поляризаціи была немногимъ больше силы двухъ взятыхъ элементовъ. Элементы эти состояли изъ пористаго сосуда, наполненнаго цинковой амальгамой, сосудъ былъ погруженъ въ сѣрнокис- лую окись мѣди и окруженъ мѣднымъ цилиндромъ. Эдм. Беккерель опредѣлилъ силы поляризаціи различныхъ металловъ въ водородѣ. Онъ составилъ различные пары съ двумя пластинками, изъ кото- рыхъ одна была амальгамированный цинкъ, а другая пластинка изъ того ме- талла, который онъ изслѣдовалъ; обѣ имѣли 10 квадратныхъ сантиметровъ и были погружены въ растворъ 9 частей воды и 1 части сѣрной кислоты. Эти пары онъ прибавлялъ къ батареѣ въ 10 элементовъ Бунзена и измѣ- рялъ въ миллиграммахъ электровозбудительныя силы А + А' системы и А одной батареи, откуда онъ вычислилъ А'. Онъ сдѣлалъ два послѣдова- тельныя измѣренія А', одно въ началѣ, которое дало ему силу А', безъ поляризаціи, другое А'2 когда произошла поляризація; А',— А'2 выра- жаетъ силу поляризаціи разсматрипаемаго металла, покрытаго водородомъ. Вь слѣдующей таблицѣ помѣщены результаты опытовъ Беккереля. ПАРЫ, состоящія изъ АМАЛЬГАМИРОВАННАГО ЦИНКА И ИЗЪ электровозбудительныя силы: ДО ПОЛЯРИЗАЦІИ А, послѣ ПОЛЯРИЗАЦІИ а; ПОЛЯРИЗАЦІЯ въ ВОДОРОДѢ А/ — А2 Золота миллигр. 75,75 миллигр. 29,87 миллигр. 48,88 Платины 78,75 35,37 43,38 Серебра 68,25 28,50 39,75 Ртути 57,25 17,50 39,75 Мѣди 51,75 24,25 27,50 Амальгамиров. цинка. 00,00 —2,00 2,00 Чистаго цинка . . . 00,25 —2,00 1,75 Физика. 111. 31
482 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ОСЬМАЯ Этотъ результатъ приводитъ насъ къ важному слѣдствію. Извѣстно, что одна обыкновенная цинко-мѣдная пара или одна пара Даніеля не до- статочна для разложенія воды въ вольтаметрѣ, тогда какъ одинъ элементъ Грове для этого достаточенъ. Это происходитъ оттого, что пары начи- наютъ съ поляризованія электродовъ вольтаметра, черезъ что разви- вается поляризація, которая вычитается изъ ихъ электровозбудительной силы; чтобы электролизъ могъ продолжаться, электровозбудительная сила должна быть больше силы поляризаціи. Поэтому, какъ видно изъ опытовъ Уитстона, для разложенія воды необходимо составить цѣпь, по крайней мѣрѣ, изъ трехъ такихъ паръ. Изъ таблицы также видно, что поляризація мѣди отъ водорода очень значительна. Въ батареѣ Вульстена, начальная сила, равная 51,75, понижается до 24,25, т. е. дѣйствіемъ по- ляризаціи она уменьшается болѣе нежели вдвое; то же самое происходитъ и въ батареи Сми. Поэтому очень важно положительнымъ металломъ эле- мента выбирать такой металлъ, на которомъ врдородъ производитъ'слабую поляризацію; по этой-то причинѣ Стердженъ замѣнилъ мѣдь желѣзомъ. Начальная электровозбудительная сила А' пары этимъ уменьшились; но потеря вознаградилась уменьшеніемъ поляризаціи. Измѣреніе силы поляризаціи. — Сила поляризаціи измѣняется съ различными обстоятельствами. Въ слѣдующей таблицѣ помѣщены ре- зультаты, полученные при различныхъ вольтаметрахъ съ токами различ- ныхъ силъ. РАЗМѢРЫ ПЛАСТИНОКЪ. ЧИСЛО ЭЛЕМЕНТОВЪ. СИЛА ПОЛЯРИЗАЦІИ ВЪ ВОЛЬТАМЕТРЪ, НАПОЛНЕННОМЪ СѢР- НОЮ КИСЛОТ. ПРИ 10°. НАПОЛНЕНОМЪ АЗОТ- НОЮ КИСЛОТОЮ. □ЛАТИНА. 60 — 40 миллим. 1 73,0 18,5 л 2 96,5 я 4 101,0 47,5 ПЛАТИНА- 40 — 10 миллим. 1 85,0 43,5 2 110,0 я 4 126,0 53,5 ЗОЛОТО. 40 — 20 миллим. 1 92,0 51,0 п 2 Ш,0 я 4 136,5 69,0
лекція. 483 Эти и многіе другіе опыты, которые мы здѣсь не приводимъ, дали возможность вывести слѣдующее: 1) Сила поляризаціи р увеличивается съ силою тока. Она можетъ быть выражена для данныхъ пластинокъ и данной жидкости Формулой р = т 4- пі 2) Она уменьшается съ увеличеніемъ поверхности пластинокъ, а именно: поляризація обратно пропорціональна величинѣ электродовъ *). 3) Она измѣняется съ природою металловъ, съ природою жидкостей; напр., на положительномъ платиновомъ электродѣ въ сѣрной кислотѣ она равна 53,56 миллигр., а въ азотной кислотѣ 8,50 миллигр. 4) Когда отдѣляется только одинъ изъ двухъ газовъ, то онъ произво- дитъ частную электровозбудительную силу; когда оба газа освобождаются, то они производятъ общее дѣйствіе, равное суммѣ ихъ отдѣльныхъ дѣйствій. 5) Сила поляризаціи увеличивается въ пустотѣ, особенно на платино- выхъ и золотыхъ электродахъ, слѣдовательно, въ этомъ случаѣ сила тока уменьшается. Это происходитъ отъ того, что въ воздухѣ кислородъ соеди- няется съ водородомъ, накопившимся на отрицательномъ электродѣ, и про- изводитъ частное уничтоженіе поляризаціи, которое прекращается въ пу- стотѣ. Этой-то причинѣ должно приписать два давно извѣстные Факта: 1) поглощеніе кислорода изъ воздуха мѣдью элемента съ одною жидко- стію и 2) уменьшеніе силы тока при помѣщеніи батареи въ пустотѣ. «Такъ какъ поляризація происходитъ отъ газовъ, покрывающихъ элект- роды, то она уменьшается со всѣми обстоятельствами, уменьшающими слой газа на электродахъ. Такъ Деларивъ **) и ПоггендорФЪ ***) нашли, что поляризація въ вольтаметрѣ уменьшается съ уменьшеніемъ давленія; Форсельманъ де Геръ ****) доказалъ, что она уменьшается при сотрясе- ніи электродовъ; а ПоггендорФЪ *****) и Бетцъ ******) нашли, что опа уменьшается при нагрѣваніи электродовъ. Вслѣдствіе того, что поляризація измѣняется съ силою тока и со всѣми прочими элементами устройства вольтаметра, то и невозможно выразить поляризаціи однимъ числомъ для всѣхъ .случаевъ. Поэтому, если надо *) ГееЬпег. МаавЪевіішшип^еп яп бег ^аІѵапівсЬеп КеНе, р. 34 й. ипб р. 236 й **) 1>е Іа Кіѵѳ. Сошріез гепбиѳ. Т. XVI. 1843. Ро^егібогйв Аппаіеп. Вб. ЕІХ, 8. 420. Ро^епбогй. Ро^епб. Апп. Вб. ЪХХ. 1847. Ѵогввеішапп бе Неег. Ро^епб. Апп. Вб. ХЫХ, 8. 109. 1840. Ро^епбогй. Ро^-еп. Апп Вб. ЬХІ, 8. 586. 1844. > ”””) Вееіг. Ро^епб. Апп. Вб. ѢХХІХ, 8. 106. 1850. 31’
484 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ОСЬМАЯ знать сиду поляризаціи при данныхъ условіяхъ, должно приступить къ из- мѣренію ея. Пассивность желѣза.—Кромѣ проявленія электровозбудительной силы на электродахъ, проводящихъ токъ черезъ жидкость, вслѣдствіе поляриза- ціи, на электровозбудительное состояніе электродовъ обнаруживается еще другое вліяніе, о которомъ мы здѣсь скажемъ вкратцѣ. Шенбейнъ *) от- крылъ, что желѣзная проволока, употребленная въ приборѣ для разложе- нія воды, какъ положительный электродъ, измѣняетъ свои свойства. Такое состояніе желѣза онъ назвалъ пассивнымъ. Относительно обыкновеннаго желѣза оно дѣлается сильно отрицательнымъ; обыкновенное желѣзо нахо- дится въ электровозбудительномъ ряду ближе къ положительному концу ряда, нежели мѣдь, а пассивное желѣзо находится между мѣдью и плати- ною и отноеительно мѣди электроотрицательно. Въ химическомъ отношеніи пассивное желѣзо въ особенности характе- ризуется тѣмъ, что оно не растворяется въ азотной кислотѣ, имѣющей относительный вѣсъ около 1,3; тогда какъ желѣзо въ обыкновенномъ состояніи въ этой кислотѣ очень быстро окисляется и растворяется. Желѣзо дѣлается пассивнымъ не только въ томъ случаѣ, когда его употребляютъ, какъ положительный электродъ, но и при многихъ другихъ манипуляціяхъ. Такимъ образомъ, чтобы сдѣлать желѣзо пассивнымъ, можно его по- грузить въ совершенно концентрированную азотную кислоту **). Если одинъ конецъ желѣзной проволоки погрузить на короткое время въ совер- шенно концентрированную азотную кислоту, то затѣмъ можно ее погру- жать въ разведенную азотную кислоту, и она не будетъ разъѣдаться. Если затѣмъ проволоку перёгнуть такимъ образомъ, чтобы конецъ, который прежде не былъ погруженъ, теперь погрузился бы въ разведен- ную кислоту, то и этотъ конецъ также не будетъ разъѣдаться. Причина этого послѣдняго явленія есть электрическая, потому что какъ пассивное желѣзо относительно обыкновеннаго отрицательно, то во взятомъ нами случаѣ электрическій токъ идетъ черезъ жидкость отъ обыкновеннаго же- лѣза къ пассивному; слѣдовательно, желѣзо, не бывшее прежде пассив- *) ЗсЬбпЪеіп. Ро^епйогіГз Аппаіеп. В<1. XXXVII, 8. 392. 1837. **) НегвсЬеІ. Аппаіеп йе сЫтіе еі йе рЬувідие Т. ЫѴ, р. 87. 1833. — Ро^епбоі-й'в Аппаіеп. В<1. XXXII, 8. 213, 1834. — ЗсЬбпЬеіп. Ро^ші. Апп. ВЦ. XXXVII. 1837. Спо- собъ этотъ—сообщить желѣзу пассивныя свойства былъ извѣстенъ уже въ 1790 году. Кеіп. РЬіІоворЫсаІ Тапвасііопв, р. 369. 1790. ЗсЬтѵі^ег’в ДоигпаІ. ВЦ. ЦП, 8. 151. 1828.
ЛЕКЦІЯ. 485 нымъ, будетъ положительнымъ электродомъ и поэтому сдѣлается пассив- нымъ по той же причинѣ, по которой и въ первомъ случаѣ оно сдѣла- лось пассивнымъ. По той же причинѣ желѣзо дѣлается пассивнымъ, если желѣзную про- волоку, находящуюся въ прикосновеніи съ пассивною или съ платиновою проволокою, погрузить въ разведенную кислоту, наблюдая, чтобы обѣ про- волоки снаружи были обхвачены жидкостью *). Не только въ концентрированной азотной кислотѣ, но и въ іодной кислотѣ, бромистой кислотѣ и хлористой кислотѣ желѣзо дѣлается пассив-. нымъ, какъ паказали опыты Бетца **). Когда Бетцъ погрузилъ желѣзо въ сѣрную кислоту и соединилъ его съ мѣдною полоскою, находившеюся въ разведенной' сѣрной , кислотѣ, отдѣленной отъ концентрированной кис- лоты пористою перегородкою, то введенный въ цѣпь гальванометръ пока- залъ, что желѣзо было въ отношеніи мѣди положительнымъ. Когда же онъ затѣмъ въ ту кислоту, въ которую было погружено желѣзо, клалъ кри- сталлы іоднокислаго, бромистокислаго или хлорноватокислаго кали, то же- лѣзо дѣлалось въ отношеніи мѣди отрицательнымъ. Третій способъ сдѣлать желѣзо пассивнымъ, состоитъ въ раскаливаніи желѣза въ воздухѣ ***). При раскаливаніи въ срединахъ, не заключающихъ въ себѣ воздуха, въ ртути или въ расплавленномъ цинкѣ, или въ водо- родѣ, совершенно не заключающемъ въ себѣ водяныхъ паровъ, желѣзо не дѣлается пассивнымъ. Кромѣ желѣза пассивными дѣлаются также кобальтъ, никкель, висмутъ, олово и аллюминій ****), но гораздо въ меньшей степени. Для объясненія пассивнаго состоянія тѣлъ, Фаредэ *****) предполагаетъ, что оно происходитъ отъ очень тонкаго, часто незамѣтнаго даже для глаза, слоя окиси, образующагося на поверхности металла, на который не дѣйствуютъ кислоты. При электролизѣ раскисленной воды, предохранитель- ный слой образуется вслѣдствіе кислорода, происшедшаго отъ разложенія весьма малаго количества жидкости въ первый моментъ. Если прикасаться въ жидкости къ пассивному желѣзу окисляемымъ металломъ, то образуется *) 8сЬбпЬеіп. Роййепй. Апп. Вй. XXXVIII, 8. 445. **) Вееіг. Репй. Апп. Вй. ЕХѴІІ, 8 . 234. ***) ВсЬвпЬеіп. Родапй. Апп. Вй. XXXVII. — Вееія. Роддепй. Апп. Вй. ЕХІІ. ****) 8сЫ>пЬеіп. Ро^депй. Апп. Вй. ХЫІІ, 8. 17. 1828. — ІѴіейешапп. Віе ЕеЬге ѵот баіѵапівтив. Вй. I, 8. 538. — Кіскіеа. Сотріеа гепйиа. Т. XXXVII, р. 284. 1853, — Роддепй. Апп. Вй. ХС, 8. 351. *****) Гагайау. РЫІозорЫсаІ Ма^агіп. Т. IX я X. 1837,
486 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ОСЬМАЯ пара, разлагающая воду, и водородъ, отдѣляемый на поверхности желѣза, уничтожаетъ слой кислорода. Отрицательный электродъ изъ платины про- изводитъ то же дѣйствіе, какъ и окисляемый металлъ, потому что онъ былъ покрытъ слоемъ водорода, при разложеніи происшедшемъ въ первый мо- ментъ. Подобнымъ же образомъ объясняются и другіе способы сообщенія пассивныхъ свойствъ желѣзу. Механическое приложеніе гальваническаго тока. — Выше мы уже указали на механическое дѣйствіе тока, вслѣдствіе котораго жид- кость переходитъ черезъ пористую перегородку отъ отрицательнаго по- люса къ положительному. Видеманъ видитъ въ этомъ переходѣ жидкости непосредственное механическое дѣйствіе тока и полагаетъ, что для наблю- денія этого явленія пористая перегородка нужна только для того, чтобы преніи ствовать обратному движенію жидкости вслѣдствіе гидростатиче- скаго давленія. Противъ этого предположенія возражали нѣкоторые физики и въ осо- бенности Логеманъ и Бреда *), говоря, что безъ перегородки ничего по- добнаго не оказывается, что никакого движенія внутри жидкости не на- блюдается. Даже въ капилярныхъ трубкахъ не замѣтно никакого движенія. Между тѣмъ уже Армстронгъ **), посредствомъ тока своей гидроэлект- рической машины, и позже Квинке ***), посредствомъ тока обыкновенной Рис. 195. электрической машины и разрѣженіемъ лейденской банки, а также и посредствомъ гальваническаго тока, наблюдалъ движеніе жидкости безъ *) Ьо^ешапп ипй ѵап Вгейа. Ро^епйогіГя Аппаіеп. Вй. С. »*) Агтвігопе. РЫІоеорЫсаІ Ма^агіп. Т. XXIII. 1843. — Роввепй. Апп. Вй. ЬХ. *’*) §шпке. Ро{5вепй. Апп. Вй. СХІІІ.
ЛЕКЦІЯ. 487 перегородки. Приборъ, употребленный имъ въ опытахъ Квинке, состоялъ въ слѣдующемъ. Узкая трубка СТ> (рис. 196), въ которую впаяны три пла- тиновыя проволоки Р,, Р2, Р3, такъ что острые концы ихъ выходятъ внутрь трубки, вставлена посредствомъ пробки въ широкую трубку АВ, оканчивающуюся на противоположномъ концѣ шарикомъ. Трубка при каж- домъ опытѣ тщательно промывается азотною кислотою и теплою дисци- лированною водою. Затѣмъ стекляный шаръ частію наливается жидкостью; шаръ этотъ такъ великъ, что уровень находящейся въ немъ жидкости со- вершенно не измѣняется, если жидкость двигается взадъ и впередъ по трубкѣ СВ. Приборъ устанавливается на столбикахъ, такъ что трубка СВ едва наклонена къ горизонту; вдуваніемъ каучуковымъ мѣхомъ вгоняютъ не- много жидкости въ трубку. Затѣмъ двѣ изъ проволокъ Р соединяютъ по- средствомъ проволокъ съ источникомъ электричества и такимъ образомъ вводятъ въ цѣпь жидкую нитку. Движеніе жидкости наблюдается посредствомъ шкалы, раздѣленной на миллиметры и утвержденной на приборѣ. Если опредѣленъ наклонъ трубки СВ относительно горизонта, то изъ наблюденнаго движенія можно вы- числить ту высоту, которую уравновѣшиваетъ двигающее дѣйствіе тока- Квинке нашелъ, что двигающее дѣйствіе тока остается одно и то же, когда столбикъ жидкости вводится въ цѣпь, состоящую изъ кондуктора электрической машины и проводника, сообщающагося съ землею, или въ цѣпь лейденской банки, или въ цѣпь гальванической батареи изъ 80 или 40 элементовъ Грове. Для большей части жидкостей направленіе движе- нія совпадало съ направленіемъ положительнаго тока; для алькоголя оно было противоположное; точно также противоположное движеніе было для терпентина, когда внутреннія стѣнки трубки были покрыты шеллакомъ. Слѣдовательно, природа стѣнокъ трубки, точно также и природа жидко- сти имѣютъ вліяніе на направленіе движенія. Высота жидкости пропорціональна силѣ тока, то же самое нашелъ. Ви- деманъ при своихъ опытахъ надъ электрическимъ эндосмосомъ. При различной длинѣ слоя жидкости, черезъ который проходитъ токъ, высота была прямо пропорціональна электровозбудительной силѣ цѣпи, а при одинаковой длинѣ жидкости и одинаковой электровозбудительной силѣ, она пропорціональна поперечному сѣченію трубки. Послѣдній законъ со- гласуется съ первымъ закономъ; второй согласенъ съ закономъ Видемана, что при одинаковой силѣ тока і, высота прямо пропорціональна сопротив- ленію г жидкости:
488 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ОСЬМАЯ т. е. к = с . г . г — с . — г = с.Е. г Переходъ жидкости дѣлается значительно меньше, когда вода содер- житъ въ растворѣ своемъ даже очень незначительное количество соли, которая въ растворѣ хорошо проводитъ токъ; когда въ растворѣ находится 0,1 процентъ поваренной соли, переходъ уже дѣлается незамѣтнымъ. При этомъ переходѣ жидкости происходитъ еще другое движеніе, вслѣдствіе тока, которое было въ первый разъ наблюдаемо Реусомъ *), а впослѣдствіи изслѣдовано Юргенсеномъ **) и Квинке***). Посредствомъ мелкихъ частицъ твердаго тѣла, подмѣшанныхъ къ жидкости, Юргенсенъ наблюдалъ, что въ водѣ и въ водныхъ растворахъ мелкія частицы твер- дыхъ тѣлъ всегда принимаютъ движеніе по направленію отрицательнаго тока, если черезъ жидкость проходитъ токъ. Явленіе наблюдается при подмѣшанныхъ къ водѣ частицахъ угля, платины, мѣди, окиси желѣза, кармина и т. п. Примѣсь къ водѣ проводимыхъ веществъ уменьшаетъ движеніе и даже совсѣмъ уничтожаетъ его. Квинке нашелъ, что почти всегда происходитъ двойное движеніе. Онъ помѣстилъ въ приборъ, представленный на рис. 195, крупинки крахмала и черезъ отверстіе въ каучуковой трубкѣ вдавилъ воду съ крахмаломъ въ горизонтальную трубку СВ и потомъ плотно закрылъ сверху сосудъ. Пропуская затѣмъ токъ электрической машины или гальванической бата- реи черезъ жидкость, оказалось, что при слабомъ токѣ около стѣнокъ было движеніе крахмальныхъ крупинокъ въ положительную сторону, . а внутри жидкости въ отрицательномъ направленіи. При болѣе сильномъ токѣ ско- рость движенія въ серединѣ увеличивается; у стѣнокъ трубки мелкія кру- пинки двигаются въ положительномъ направленіи, болѣе крупныя въ на- правленіи отрицательнаго электричества; если токъ еще сильнѣе, то всѣ крупинки двигаются въ направленіи отрицательнаго электричества. Подобно крахмальнымъ крупинкамъ двигаются и всѣ тѣла, подмѣшан- ныя къ водѣ и даже газы. Въ терпентинномъ маслѣ, напротивъ, большая часть тѣлъ двигается въ обратную сторону, только сѣра двигается такъ же, какъ и въ водѣ. Двойное движеніе крупинокъ Квинке объясняетъ слѣдующимъ обра- зомъ. Крахмальныя крупинки двигаются только въ направленіи отрица- *) Кепвв. Мётоіге Де Іа восіёіё ітрёгіаіе Де Мовсоп. Т. II. 1807. *•) Диг^епзеп, Кѳісйеіі ипД Би Воів ВаутопД. АгсЬіѵ, ДаЬг^. 1860, р. 537 Я. ♦♦*) (^иіпке, Ро^епДогіГа Аппаіеп. ВД, СХШ.
ЛЕКЦІЯ. 489 тельнаго тока; вода же у стѣнокъ двигается въ направленіи положитель- наго тока; въ срединѣ вода эта возвращается назадъ. Поэтому въ сере- динѣ наблюдается сумма отдѣльныхъ движеній крахмальныхъ крупинокъ и движенія воды; напротивъ того, у стѣнокъ вода увлекаетъ съ собою кру- пинки и преодолѣваетъ ихъ отдѣльное движеніе. При бблыпей силѣ тока движеніе воды, вслѣдствіе тренія о стѣнки, задерживается, а крахмаль- ныя крупинки могутъ двигаться такъ же свободно, какъ и прежде; поэтому, теперь крахмальныя крупинки двигаются быстрѣе въ сторону отрицатель- наго тока и отдѣльное ихъ движеніе теперь дѣлается яснѣе. Это сперва обнаруживается на болѣе крупныхъ крупинкахъ, а потомъ и на мелкихъ. Кромѣ дѣйствія на жидкости, механическое дѣйствіе тока обнаружи- вается и на твердыхъ тѣлахъ, проводникахъ электричества: мѣдная про- волока, долго служившая проводникомъ тока, дѣлается черезъ это хруп- кою и ломкою, и, по опытамъ Дюфура *), абсолютная крѣпость ея значи- тельно уменьшается, такъ что мѣдная проволока, которая безъ дѣйствія тока разрывалась отъ 6,29 киллогр., разрывается отъ 5,34 киллогр., если черезъ нея проходилъ токъ элемента .Бунзена въ продолженіе 19 дней. Вертгеймъ **) указываетъ на то обстоятельство, что при прохожденіи тока черезъ проволоку, коэфиціентъ тягучести проволоки уменьшается. Квинтъ Ицилій ***) замѣтилъ, что проводимость проволоки, черезъ которую долгое время проходилъ токъ, уменьшается. *) ВиГоиг. РодапйогіГа Аппаіеп ВЦ. ХСІХ. ”*) ІѴегЙЬеіт. Аппаіев йе сЬішіе еі сіе рЬуаідпе. III вёгіе, Т. XII. -* Ро^епЦ. Апп. Ег^апгпп^вЬапЦ. II. ***) фиіпіпв Ісіііив. РоввемІ. Апп. ВЦ. СІ, р. 86.
ШЕСТЬДЕСЯТЪ ДЕВЯТАЯ ЛЕКЦІЯ. Электродинамика. Электродинамическіе приборы. — Дѣйствіе параллельныхъ токовъ. — Дѣйствіе токовъ, расположенныхъ подъ угломъ. — Изогнутые токи. — Измѣненіе направленія тока.— Основной законъ. — Выраженіе его. — Опредѣленіе постоянныхъ п и к.— Свойства прямолинейнаго безконеч- наго тока. — Дѣйствіе безконечнаго тока на конечный прямолинейный токъ. — Параллельная составляющая. — Перпендикулярная составляю- щая.—Перекрещивающіеся токи. — Перпендикулярные токи.— Парал- лельные токи.— Движеніе замкнутаго тока около вертикальной оси. — Около горизонтальной оси. — Астатическіе токи.— Вращеніе горизон- тальнаго тока.— Дѣйствіе земли.— Оно сводится на дѣйствіе прямо- линейнаго безконечнаго тока. Электродинамическіе приборы.— Опытъ Эрстеда *) въ 1820 году, показавшій, что магнитная стрѣлка отъ дѣйствія тока отклоняется изъ положенія магнитнаго меридіана, доказалъ, что между электричествомъ и магнетизмомъ существуетъ связь, которой до того не подозрѣвали. На основаніи этого явленія Амперъ **) допустилъ, что причина обоихъ этихъ родовъ явленій,прежде разсматриваемыхъ, какъ независимыхъ одно отъ другаго, одна и та же. Но, чтобы оправдать это предположеніе, надо было убѣдиться въ томъ, что два какіе-нибудь тока производятъ взаим- ныя механическія дѣйствія, и Амперъ приступилъ къ изслѣдованію суще- ствованія этихъ дѣйствій. Опытъ подтвердилъ взглядъ этого знаменитаго Физика; Амперъ опредѣлилъ законы притяженій и отталкиваній двухъ то- *) ОегвіеЯ. Ехрегітепіа сігса еГбсасіат сопйісіив еіесігісі іп асит та^пѳгісат. Со- репЬа^еп. 1820.—СгіІЬегі’з Аппаіеп. Всі. ЬХѴІ. **) Атрёге. Аппаіев сіе сЬішіе еі сіе рЬувіцие Т. XV, р. 59 еі 170. 1820.—СгііЬегі’в Аппаіеп. ВЯ. ЬХѴІ.
ШЕСТЬДЕСЯТЬ ДЕВЯТАЯ ЛЕКЦІЯ. 491 ковъ и затѣмъ устроилъ проводники такой Формы, что когда черезъ нихъ былъ пропущенъ токъ, то они представляли всѣ свойства магнитовъ. Та- кимъ образомъ Амперъ, въ своей знаменитой теоріи, объяснилъ магне- тизмъ электричествомъ. При изложеніи этихъ явленій мы будемъ слѣдо- вать аналитическимъ путемъ, которымъ слѣдовалъ самъ Амперъ; мы нач- немъ съ изученія механическихъ дѣйствій двухъ токовъ и затѣмъ при- демъ, какъ къ слѣдствію, къ теоріи магнитовъ. Чтобы доказать механическія дѣйствія надо дѣйствовать неподвижнымъ токомъ на другой, подвижной токъ. Для этого Амперъ устроилъ такъ на- зываемый электродинамическій приборъ *), который впослѣдствіи подвер- гался многимъ измѣненіямъ. На горизонтальной доскѣ около 30 кв. сантим., утверждены двѣ вер- тикальныя проволоки аЬ и сЛ (рис. 196); проволоки эти изгибаются по направленію Ье и и потомъ еще разъ изгибаются въ вертикальномъ направленіи по ед и УЛ. Высота проволокъ около 40 сантим. На нижнихъ изогнутыхъ концахъ сдѣланы чашечки д и Л, находящіяся одна подъ другою въ одной вертикальной линіи. Нижняя чашечка имѣетъ агатовое дно, обѣ чашечки наполняются ртутью. Нижніе кон- цы проволоки а и с находятся въ метал- лическомъ сообщеніи съ ртутными чашеч- ками г и з. Въ чашечку д и Л опускаютъ концы прямоугольнаго проводника д I т п о р Л; концы сдѣланы изъ хорошо закаленной стали, сточенной въ остріѣ, и только нижній конецъ опирается на дно чашечки А на агатовую пластинку, а верхній конецъ просто погруженъ въ ртуть д. Приборъ этотъ можетъ служить только для изслѣдованія дѣйствія тока, проходящаго въ проволокахъ аЪ и сЛ на вертикальныя части прямоуголь- ника I т п о р; для каждаго же случая должно брать особый проводникъ. Чаще употребляется приборъ, представленный на рис. 197. На хо- рошо изолированной изогнутой проволокѣ изогнута спиралеобразно другая, *) Атрёге. Аппаіез йе сЫтіе еі Де рЬузідпе. Т. XVIII, р. 88 еі 313. 1821. — Мё- тоіге зиг Іа ІЬёогіе таіЬётаіідие ёез рЬёпотёпез еіесігоёіпатідие ипідиетепЬ ёёёийе <1е Гехрегіепсе Йапз Іедиеі ве ігоиѵепі геипів Іез тётоігез дие М. Атрёге а соттипіциёв ё ГАсаііетіе гоуаіе Йез зсіепсез, ёапз Іез вёапеез ёев 4 еі 26 ёёс. 1820,10 ]иіп 1822, 22 ёёе, 1823, 12 зері. еі 21 поѵ. 1825.
492 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ДЕВЯТАЯ такъ же хорошо изолированная проволока. Концы обѣихъ проволокъ совер- шенно вертикальны и имѣютъ чашечки д и к, наполняемыя ртутью. Про- Рис. 197. два нажимны.е винта А и В. металлическій столбъ С)С, волоки сообщены съ чашечками г и з. Въ д и к вставляютъ острія прямоугольнаго проводника, представленнаго на рис. 196 или Формы к т п о Iр д к, находящагося на рис. 197. Приборъ этотъ имѣетъ тотъ недоста- токъ, что здѣсь проводникъ не можетъ со- вершать полныхъ оборотовъ. Недостатокъ этотъ уничтоженъ въ приборѣ Стерджена *) (рис. 198). На деревянномъ основаніи утверждены Черезъ первый токъ входитъ, идетъ черезъ на верхъ этого столба, въ желѣзную чашеч- Рис. 198. ку С, въ которую налита ртуть. Этотъ столбъ окружаетъ металлическая оболочка, отдѣленная отъ него стекляною трубкою и находящаяся въ сообщеніи съ нажим- нымъ винтомъ В. Вдоль этой оболочки скользитъ вторая мѣдная оболочка СгЕ, утверждающаяся на желаемой высотѣ на- жимнымъ винтомъ Сг и оканчивающаяся на верху Е кольцеобразнымъ желѣзнымъ углубленіемъ, наполненнымъ ртутью. По- нятно, что углубленіе Е и чашечка С всегда находятся въ сообщеніи съ двумя полюсами батареи и что, если ихъ со- единить проводникомъ какой бы то ни было Формы, то онъ замкнетъ цѣпь и токъ пойдетъ черезъ проводникъ отъ О къ I). Форма проводника можетъ быть произвольная, но онъ всегда долженъ имѣть деревянный брусокъ, уравновѣшиваемый грузами Р и Р'. На кон- цахъ О и 9 проводника находятся острія, которыми проводникъ этотъ погружается въ ртуть, причемъ О упирается въ дно, а Б касается дна. Прямоугольный или кольцеобразный проводникъ (рис. 197 и 198) распо- ») Зіиг^еоп. Аппаіев о! Еіесігісііу. Т. ѴШ, р. 337. Маі'1842,
ЛЕКЦІЯ. 493 лагается на приборѣ подъ вліяніемъ дѣйствія земли, такъ что плоскость его перпендикулярна къ плоскости магнитнаго меридіана, причемъ токъ имѣетъ направленіе по еГІ Са отъ запада къ востоку. Дѣйствіе это мы изучимъ впослѣдствіи; но какъ оно вообще очень слабо, то мы можемъ имъ пренебречь, потому что оно не уничтожитъ болѣе сильныхъ притя- женій и отталкиваній, какія произведутся на С аЪс Г1 неподвижными про- водниками, помѣщенными рядомъ съ нимъ, которыми мы теперь займемся. Форма и расположеніе проводниковъ измѣняются смотря потому, ка- кой желаютъ произвесть опытъ; обыкновенно они состоятъ изъ мѣдной Рис. 199. проволоки, концы которой утверждаются къ нажимнымъ винтамъ к' и К' (рис. 199); она дѣлаетъ нѣсколько оборотовъ на прямоугольникѣ ОІШК'Л'. Прямоугольникъ можно по произволу поднять или опустить и повернуть въ какомъ угодно вертикальномъ направленіи. Стороны МК и МС) этого прямоугольника могутъ быть расположены горизонтально или вертикально на 0. Для удобства опытовъ подставки подвижнаго и неподвижнаго токовъ соединены съ двумя коммутаторами В и 8. Токъ идетъ черезѣ Р въ первый коммутаторъ В, въ неподвижный токъ К' ЫМ к', направленіе его
494 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ДЕВЯТАЯ можно измѣнить поворачиваніемъ коммутатора В. Затѣмъ онъ проходитъ въ Н и отсюда во второй коммутаторъ аЪ, черезъ него по подвижному проводнику С пт Б въ томъ или другомъ направленіи, смотря по поло- женію коммутатора, и, наконецъ, идетъ къ отрицательному полюсу батареи. 5 элементовъ Бунзена, достаточны для того, чтобы продѣлать всѣ опыты. Мы прежде всего докажемъ существованіе взаимнаго дѣйствія двухъ рядомъ расположенныхъ токовъ, имѣющихъ опредѣленное направленіе. 1. Параллельные токи.—Расположеніе представленное нарис. 199, служитъ для доказательства взаимнаго дѣйствія параллельныхъ токовъ. Когда въ частяхъ МК и тп токъ проходитъ въ одномъ и томъ же на- правленіи, то часто они сближаются; когда же въ МК и тп токъ про- ходитъ въ противоположныя стороны, то онѣ удаляются. Такъ какъ части эти сближены между собою болѣе всѣхъ остальныхъ частей, то дѣйствіе ихъ сильнѣе дѣйствія всѣхъ остальныхъ частей, а потому и движеніе происходитъ отъ ихъ взаимнаго дѣйствія. Изъ этого опыта выводимъ пер- вый законъ Ампера *): два параллельное и въ одну сторону направден ные тока взвимно притягиваются, два параллельные и направленные въ противоположные стороны тока взаимно отталкиваются. Очень интересенъ опытъ, основанный на этомъ законѣ, производится со спиралью Рожета **). На горизонтальной части а {рис 200), мѣднаго Рлс. 200. стержня, подвѣшивается слабая спираль изъ —, мѣдной проволоки, которой нижній острый ко- нецъ погруженъ въ ртуть чашечки д. Нажим- I Е ный винтъ к сообщаютъ съ однимъ полюсомъ К батареи, а чашечку д съ другимъ; токъ идетъ I Й въ к, въ а, въ спираль и въ д; изгибы спи- ради при этомъ притягиваются, спираль дѣ- лается короче, и нижній конецъ ея подымается изъ ртути, вслѣдствіе этого цѣпь прорывается, спираль опять удлинняется и конецъ ея, падая въ чашечку д, снова замы- каетъ цѣпь, тогда спираль опять сокращается и т. д. II.' Токи, дѣйствующіе подъ угломъ.— Не только параллельные, но и перекрещивающіеся токи дѣйствуютъ другъ на друга. Для доказатель- ства подвѣсимъ на электродинамическомъ прмборѣ {рис. 201) подвижной токъ е) Ашрёге. Апп. Не сЫш. еі бе рЬуа. Т. XV. Мётоіге апг Іа іЫогіе еіс. •’) Во&еі. Вагеіеііпп^ Яеа ЕІекЦоша&пеііашиа. ВепіасЬ ѵоп КоПепкашр. 8іиі(#аг1. 1847, 8. 136 ипЗ 137. РоееепЗогіГа Аппаіеп. ВЗ. ХЬѴ, 8. 550. 1836.
ЛЕКЦІЯ. 495 аЪсйе/дкік,п подъ нимъ расположимъ горизонтальный проводникъ Ітпо, такъ чтобы токи е/"и тп перекрещивались. Пропустивъ въ обоихъ проводни- кахъ токи по направленію стрѣлокъ, чтобы они имѣли направленіе къ мѣсту перекрещиванія г, то токи точно такъ же притягиваются, какъ и въ томъ случаѣ, когда они были па- раллельны и направлены въ одну сторону. Если въ обоихъ про- водникахъ измѣнить направленіе тока, то притяженіе остается, если же измѣнить направленіе тока въ одномъ изъ проводни- ковъ, чтобы въ немъ токъ шелъ отъ точки перекрещиванія ихъ г, въ то время, когда въ дру- гомъ проводникѣ онъ идетъ къ точкѣ »•, то токи отталкиваются. Итакъ, два тока взаимно при- тягиваются, когда оба они уда- ляются отъ вершины составляе- маго ими угла или приближаются къ этой вершинѣ; и отталкиваются, когда одинъ изъ нихъ приближается къ вершинѣ угла, а другой удаляется отъ этой вершины. III. Части одного и того же тока —Когда подвижной токъ ВС (рис. 202) удаляется отъ вершины угла образуемаго имъ съ неподвиж- нымъ токомъ АВ, а послѣдній приближается къ этой вершинѣ,' то СВ от- талкивается; онъ вращается около вершины угла и располагается въ по- ложеніи С'В', находящемся по продолженію АВ; тогда АВ и С'В' бу- дутъ двѣ части одного и того же прямолинейнаго тока. Изъ этого можно заключить, что сила, дѣйствующая на СВ, имѣетъ составляющую парал- лельную АВ; сила эта не уничтожается и тогда, когда токи эти примутъ общее направленіе, и будетъ стремится раздвинуть части АВ и С'В' одного и того же тока. Амперъ и Деларивъ *) доказали это дѣйствіе на слѣдующемъ приборѣ. Деревянный ящикъ раздѣленъ вертикальной стекляной перегородкой на двѣ части, наполненныя ртутью и сообщенныя съ полюсами батареи *) Атрёге шнГВе іа Кіѵе. Аппаіез <іе сЬіт. еі <Іе рЬуа. Т. XX. Мёшоіге аиг Іа ІЬёогіе, р. 211.
496 ШЕСТЬДЕСЯТЪ- ДЕВЯТАЯ посредствомъ проволокъ В и В (рис. 203). Небольшой мѣдный провод- никъ ВЕС, покрытый лакомъ по всей длинѣ кромѣ концевъ В и С, пла- ваетъ на поверхности ртути, такъ что одна часть его находится на одной половинѣ ящика, а другая часть на другой половинѣ. Токъ проходитъ черезъ изугнутую часть Е проволоки изъ одной части ящика въ другую, Рис: 202. Рис. 203. Т с* и неподвижныя части АВ и СЕ отталкиваютъ подвижной проводникъ, который и отплываетъ къ противоположному концу ящика. IV. Изогнутые тонн. — Если токъ проходитъ черезъ проволоку изогнутую, какъ показано на рис. 204, по направленію стрѣлокъ, и къ этому току мы приблизимъ параллельный имъ прямолинейный подвижной токъ, то на подвижной токъ не бу- Рис. 204. Рис. 205. 1 детъ никакого дѣйствія, потому что / одна часть неподвижнаго тока будетъ I ? ? его притягивать, а другая съ рав- • ною силою отталкивать, и дѣйствіе ихъ ; уничтожается. Совершенно то же са- в&иьрь мое оказывается въ томъ случаѣ, когда Ой!8І*І1ІІІ!!,ІІ^^У проволока изогнута такъ (рис. 205), что одна часть ея прямолинейна, а другая часть изогнута, но мало удаляется отъ прямолинейнаго тока. Изъ этого заключаетъ, что прямолинейный токъ всегда можно замѣнитъ ка- кимъ угодно изогнутымъ токомъ, имѣющимъ то же направленіе и мало удаляющимся въ стороны отъ прямолинейнаго тока. V. Дѣйствіе перемѣны направленія. — Всѣ опыты показываютъ, что при измѣненіи направленія одного изъ двухъ токовъ, измѣняется только направленіе дѣйствія токовъ. Основной законъ. Указанные нами опыты доказываютъ, что токи близко расположенные одинъ отъ другаго производятъ другъ на друга механическія дѣйствія; но они показываютъ только дѣйствія равнодѣйствующей силъ, составляю-
ЛЕКЦІЯ. 497 ни направленія, ни точки приложенія этихъ силъ. Очевидно, что если мы будемъ знать взаимное дѣйствіе двухъ элементовъ тока, расположенныхъ какимъ бы то ни было образомъ, то мы можемъ разложить на элементы два конечные тока, какова бы ни была ихъ Форма и относительное положеніе, выразить дѣйствующія между ними силы и составить изъ нихъ одну составляющую и одну пару. Мы должны начать съ нахожденія закона этого элементарнаго дѣйствія, чтб мы и сдѣлаемъ, основываясь на слѣдующихъ началахъ: 1) Два элемента токовъ дз и дз' {рис. 206), расположенные на одной прямой линіи, притягиваются или отталкиваются по направленію той же прямой г. Если предположимъ, что вза- имное дѣйствіе этихъ токовъ будемъ не по направленію г, а по направленію ка- кой-нибудь другой линіи ад, составляю- щей съ г какой-нибудь уголъ, то какъ силы дѣйствуютъ по направленію ад, такъ точно и по Всѣмъ направленіямъ, лежащимъ На поверхности конуса, происходящаго отъ вращенія ад около г, какъ оси. Изъ всѣхъ этихъ равныхъ силъ опредѣляется равнодѣйствующая па- раллельная г, такъ что во всякомъ случаѣ притяженіе или отталкиваніе обоихъ элементовъ параллельно г. 2) Два параллельные элемента токовъ да и Рвс- 207- да' {рис. 206, нижній), перпендикулярные къ —--------X-----------На' линіи, соединяющей ихъ средины, точно также I вслѣдствіе ихъ симметрическаго расположенія дѣйствуютъ по направленію этой прямой. 3) Между двумя элементами токовъ дз и дз' (рис. 207), расположен- ныхъ въ одной плоскости, причемъ одинъ изъ нихъ дз перпендикуляренъ къ серединѣ дз’, нѣтъ никакого дѣйствія. Во-первыхъ, по направленію прямой г не будетъ никакого дѣйствія по- тому, что если существуетъ притяженіе, то при измѣненіи направленія тока должно произойти отталкиваніе. Но при этомъ измѣненіи направле- нія тока дз' не происходитъ никакого измѣненія въ его положеніи относи- тельно дз', слѣдовательно сила не можетъ быть измѣнена, а потому она равна нулю. Во-вторыхъ, посмотримъ, нѣтъ ли между дз и дз' какого-нибудь направля- ющаго дѣйствія. Обѣ половины дз' дѣйствуютъ на дз, какъ токъ перекрещива- ющійся, верхняя половина дз' отталкивается, нижняя притягивается и обѣ Физика. III. 32
498 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ДЕВЯТАЯ эти силы стремятся повернуть сіз' около средней точки и расположить ее, въ слѣдствіе дѣйствія пары силъ, параллельно сіз'. Но плечо рычага этой пары безконечно мало, моментъ ея нуль. Слѣдовательно, нѣтъ ни движу- щей, ни направляющей силы между обоими элементами. 4) Когда два элемента сіз и сіз' (рис. 208) имѣютъ общій перпендикуляръ и каждый изъ нихъ перпендикуляренъ къ плоскости проходя- щей черезъ другой элементъ и общій перпен- дикуляръ, то взаимное дѣйствіе ихъ равно нулю. Рис. 208. Дѣйствительно, проведемъ плоскость тпор, черезъ сіз' и общій перпендикуляръ обоихъ эле- ментовъ сіз будетъ перпендикуляренъ къ этой плоскости; дѣйствіе между элементами не можетъ быть направлено по общему перпендикуляру, потому что при измѣненіи на- правленія тока йз', направленіе дѣйствія должно измѣниться и изъ оттал- кивательнаго сдѣлаться притягательнымъ, или обратно. Но единствен- ное измѣненіе, которое можетъ имѣть токъ <7/ черезъ это обращеніе, со- стоитъ въ томъ, что, двигаясь влѣво отъ Лз, онъ затѣмъ будетъ двигаться вправо; слѣдовательно правая и лѣвая стороны сіз должны имѣть различныя свойства, т. е. токъ этотъ долженъ быть не симметриченъ относительно оси, чтб невозможно. Итакъ невозможно, чтобы между элементами су- ществовало притяженіе или отталкиваніе. Останется узнать, нѣтъ ли здѣсь направляющаго дѣйствія: дѣйстви- тельно, здѣсь одно дѣйствіе будетъ, потому что разсматриваемые токи имѣютъ общій перпендикуляръ и обѣ половины сіз’ стремятся повернуться около этой линіи, чтобы расположиться параллельно сіз. Но плечо рычага безконечно мало и моментъ пары равенъ нулю. 5) Токъ ® (рис. 209) можетъ быть замѣненъ своими проэкціями на трехъ прямоугольныхъ осяхъ. О'А' Дѣйствительно, токъ > можно замѣнить изогнутымъ отъ него мало уда- ляющимся токомъ О'г'РА', идущимъ отъ О' въ А'. Послѣдній состоитъ изъ трехъ частей—одной О'Р и двухъ другихъ г'Р и РА', которыя могутъ быть замѣнены проэкціями Оу' и Ох', потому что онѣ имъ параллельны, равны подлинѣ и удаляются отъ нихъ только на весьма малыя разстоянія. Слѣдова- ОА' . Ох' Ои' О'г' тельно, замѣняется проэкціями своими
ЛЕКЦІЙ. 499 Принявъ эти начала, опредѣлимъ, каково будетъ дѣйствіе элемента тока ВА — йз на другой элетентъ В'А' = <із'. Пусть 0 будетъ уголъ, состав- ляемый первымъ токомъ съ ОО'®'; уголъ этотъ будетъ равенъ нулю, когда токъ идетъ О къ х,—90°, если онъ идетъ отъ О къ у и 90°-|-АО®, если онъ имѣетъ направленіе по ОВ. Пусть Ѳ' уголъ, составляемый О А' Рис. 209. 5' съ О'®', г' разстояніе двухъ точекъ О, О' и г уголъ, между плоско- стями АО®, А'О'ж'. Мы можемъ АО и А'О' замѣнить ихъ проэкціями х, у, х', у’, г' и' разсматривать дѣйствіе двухъ элементовъ х и у на каждый изъ остальныхъ трехъ х', у', я'. у не будетъ имѣть дѣйствія ни на х', ни на я7', вслѣдствіе положеній третьяго и четвертаго; но онъ притянетъ у', если направленіе двухъ то- ковъ одно и то же, такъ какъ они параллельны одинъ другому. По третьему положенію дѣйствія х на у' и я' не будетъ; оно будетъ отталкивательное или притягательное на х', если направленіе х и х' одно и то же или противоположное, потому что х и х’ суть двѣ части одного и того же прямолинейнаго тока. , Итакъ, должно только выразить дѣйствіе у на у' и х на х', т. е. у = аіп 0 на у' — <1з' 8ІП 0' СО8 5 X — СІЗ С08 Ѳ на х' = <із' С08 0' Если 0 и 0' менѣе 90°, то первое будетъ притягательное, а второе отталкивательное. Предположимъ вмѣстѣ съ Амперомъ *), что оба эти дѣйствія пропорціо- нальны силамъ і и і' двухъ токовъ, величинамъ ихъ проэкцій у, у', х, х' и двумъ неизвѣстнымъ Функціямъ отъ ихъ разстояній, которыя будутъ-|-і/ (г) для перваго дѣйствія и — Е (г) для втораго. Слѣдовательно, получимъ: Е — ІІ' <ІЗ <І8' [аІП Ѳ НІИ Ѳ' СОвД (г)—соя Ѳ соя Ѳ' Е (г)]. Остается только опредѣлить Дг) и Е(г). Для этого обращаются къ Э Ашрёгѳ. Мёшоіге аиг Іа іЬёогіе еіс. р. 204 ЙС. 32*
500 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ДЕВЯТАЯ опыту. Берутъ систему двухъ токовъ опредѣленной Формы и опредѣленнаго положенія; предъидущую Формулу интегрируютъ и отыскиваютъ выраженіе равнодѣйствующей, которая есть Функція отъ Е(г) и Дг). Съ дру- гой стороны, опытъ даетъ законъ этой равнодѣйствующей; сравниваютъ полученное черезъ вычисленіе съ тѣмъ, что даетъ опытъ, и получаютъ уравненіе для полученія величинъ Г (г) и Д (г) Слѣдовательно, если раз- бирать вопросъ въ двухъ частныхъ случаяхъ, то получаютъ два урав- ненія, которыя и достаточны для опредѣленія этихъ неизвѣстныхъ Функцій. Амперъ *) предположилъ, что обѣ силы притягательная и отталки. нательная обратно пропорціональны нѣкоторой степени отъ разстоянія г. Это а ргіогі непонятно. Но ДемонФеранъ **) доказалъ, что это совер- шенно вѣрно; чтобы упростить вычисленія, мы примемъ гипотезу Ампера и замѣнимъ Д (г) величиной і, а Г (г) величиной тогда величина Г приведется къ слѣдующей: (1) Г = (8іп § 8іп д/ С08 6 — ]. С08 § со8 0/у. Остается опредѣлить п и к. рис 2іо Опредѣленіе постоянныхъ. — I. На электро- А динамическомъ станкѣпомѣщаютъсистемудвухъпря- Кмоутальниковъ ГЕАВ, ГСЮН (рис. 210), подъ ка- Е кимъ-нибудь угломъ; высоты ихъ различны, а основанія " ’ равны: подъ вліяніемъ дѣйствія земли они прини- маютъ опредѣленное направленіе. Затѣмъ между двумя вѣтвями АВ и СЕ рвсполагаютъ безконечный ***) вертикальный токъ XV, имѣющій противоположное направленіе и отталкивающій оба прямоугольника, 4 1 не ТРУДНО поддерживать прямоугольники въ первона- ® чальномъ положеніи, расположивъ безконечный токъ на приличныхъ разстояніяхъ а и а' отъ каждаго изъ X нихъ. Разстоянія эти измѣряютъ и находятъ, что они пропорціональны длинамъ I и АВ и СЮ, т. е. I : I' — а : а'. Приложимъ теперь къ’этому частному случаю вычисленіе. Положимъ, мы имѣемъ два параллельные тока, одинъ безконечный XV (рис. 211), *) Атрёге. Мётоіге апг Іа іЬёогіе еіс. **) Оетопііегапі. Датіп. Соигя йе рЬуаідие. Т. Ш, р. 305. ***) Прямолинейный токъ ХУ относительно прямоугольнаго тока называется без- конечными.
ЛЕКЦІЯ. 501 Рис. 211. другой конечный Х'У', между которыми разстояніе А'В = а. Изслѣдуя въ частности два элемента пт и пг'п' мы видимъ, что Ѳ—Ѳ' и что е = 0. Фор- мула обращается въ Е = —рг- (8іп2Ѳ—&СО82Ѳ); разстояніе г или АА' будетъ А'В а Т =:- ———* 81П0 ВШ0 и д отъ точки В будетъ д = АВ= а соіеѲ, с/л = — а-^- =- вхпѴ а замѣняя з и г равными Е =— ВІП"—2Ѳ (8ІП2Ѳ — к С082Ѳ)с$' Е можетъ быть разложена на двѣ составляющія : одну параллельную ХУ, которую разсматривать не будемъ, другую Е віпѲ, перпендикулярную къ двумъ токамъ, которая произведетъ ихъ притяженіе и равна Е ВІпѲ =—[нІЦ 1 Ѳ (8ІП2Ѳ — к СО829) ] ЙѲ. Интегрируя это выраженіе между предѣлами Ѳ, =0° и Ѳ2 = 180°, най- демъ полную притягательную силу ХУ на т'п', а такъ какъ вели- чина, находящаяся въ скобкахъ, не зависитъ отъ а, то интегралъ ея бу- детъ постоянный и можетъ быть выраженъ черезъ—А : подучится . гігсІ8 ф = А— I ап—I Наконецъ, обозначая длину Х'У' черезъ I и интегрируя относительно з', находимъ ф = Ай7 —V- т а»—’ Если длина Х'У' сдѣлается I' и разстояніе А'В будетъ равнымъ а1, то будетъ ф' = Аи'-Дт. т а'»—1 Слѣдовательно, чтобы притяженія или отталкиванія двухъ конечныхъ токовъ I и I' на параллельный безконечный токъ, помѣщенный между ними па разстояніяхъ а и а', были равны,’ необходимо, чтобы I : /' = «"—> : а'"—*. Съ другой стороны, опытъ показалъ, что также должно существовать отношеніе I : I' = а •. а' слѣдовательно, п должно быть равно 2. По этому Формула элементарнаго закона будетъ:
502 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ДЕВЯТАЯ (2) Г = ” (ЗІП Ѳ 8ІпѲ' С08 е —к С08 О СО8 5'). II. Намъ остается опредѣлить к, прилагая тотъ же методъ ко второму случаю равновѣсія. Мы возьмемъ слѣдующій. На подвижной вертикальной оси СгН {рис. 212) утверждаютъ посредствомъ изолирующаго стержня <26гО горизонтальную мѣдную дугообразную проволоку АА', которая при- касается къ поверхности ртути находящейся въ сосудахъ М и М'; отъ М и М' идутъ проводники МЫ и М'Ы' и Р и Р'; Ы сообщается съ ЛВ, а Ы' съ <РВ'. Въ чашечки со ртутью В и В' погружены прово- локи элемента V, такъ что токъ можетъ идти въ В, черезъ ВЛРЫМ въ В, въ В', отсюда въ М'Ы'Р'Л'Н'.Р и къ другому полюсу элемента V. Такимъ образомъ черезъ часть ВВ' проволоки АА' проходитъ токъ и опытъ показываетъ, что АА' никогда не приходитъ въ движеніе. Слѣ- довательно, составляющая, касающаяся всѣхъ дѣйствій, производимыхъ на элементъ ВВ' всѣми элементами замкнутой цѣпи, должна быть равна нулю. Выразимъ это условіе вычисленіемъ, мы получимъ второе уравне- ніе условія, которое дастъ возможность вычислить к. Начнемъ съ пре- образованія формулы (2). Перенесемъ элементъ ОА = сіе {рис. 213) параллельно самому себѣ въ О'а такъ, чтобы центръ его помѣстить на центръ втораго элемента О'А' = <із', и составимъ трегранный уголъ О'ВА'а. Углы аО'В — О,
ЛЕКЦІЯ. 503 Рис. 213. АЮ'В = 0' извѣстны, а также извѣстенъ уголъ между двумя плоскостями аО'В и А'О'В, который равенъ г; обозначая черезъ и сов и — сов Ѳ сов Ѳ' -]- віп Ѳ віп 0' сов г; замѣняя сов г величиной его въ уравненіи (2): (3) р— [сов и — (к 1) сов 0 сов 0']... Отнесемъ оба элемента къ тремъ прямоугольнымъ осямъ, обозначимъ черезъ х, у, 2 координаты одного изъ концевъ элемента <к, координаты другаго конца будутъ х <2®, у -\-<1у, г. <1.2. Точно также координаты обоихъ концевъ втораго элемента обозначимъ черезъ х’,у',г,' и х'-{-сіх', у!-І-(і!у', г,' <к'. Косинусы угловъ, составляемыхъ ОА съосями, будутъ дх <1у да. Лз Лз у' - У, уголъ аО'А', имѣемъ —, косинусы угловъ, составляемыхъ линіею 00', суть г’ — г, Такимъ образомъ, имѣемъ: д __ (X* — х) Лх 4- (у' — у) Лу 4- (а' — 2) <?2; СОЙ & —— -------------------=-------------------’ тЛз но слѣдовательно, Лт(х1 ~х~)Лх 4- (.у’ — у)Лу 4- г' — г) Лъ. Лз тЛз итакъ, Точно также найдемъ, что Лг СОВ = ---- 5-. 08 Уголъ и, или уголъ двухъ л. С08 Ѳ' = — Лз' элементовъ будетъ: Лх Лх' . Ли Лу' Лг Лг{ 008 « = г 3-т+т 5^5 = Лз Лз ' Лз Лз' Лз аз' дифференцируя выраженіе г2 сперва по з, а йотомъ ЛРг . Лт Лт __ Лх Лх* Лу Лу' « Г ЛзЛз1 ‘ Лз Лз’ Лз Лз’ Лз Лз1 < Слѣдовательно, по з*, найдемъ Лъ1 # Лз Лз' ЛРт Лт Лт, СОВ «з= — Для простоты не будемъ писать членъ іі' (к и, замѣняя сов 0, сов 0 и сов а ихъ величинами, имѣемъ;
504 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ДЕВЯТАЯ сІ*т Лт Лт\ і . г~п — « т т; 0808’ 08 08'/ ’ и такъ какъ Г дг) & ----=г-‘*<?8' КГ й’г г <іг &г X <?8Й5' &8 (№ ) = т' то Замѣняя, наконецъ, величиною — сов Ѳ, ОЛ’ Положивъ это для случая указаннаго равновѣсія (рис. 211), надо выразить, что составляющая, касающаяся дѣйствія каждаго элемента на тп = йз, есть нуль; она будетъ для каждаго изъ нихъ Е сов Ѳ, слѣдо- вательно, должно вычислить УГсов Ѳ — ч*-1 Л С^/С03 008 9 ' — ('тІк~' г~к сов Исцз йз' у а®1 ’ а интегрируя по частямъ, /т, - СО82 6 , Г сов2 6 йг , , Е сов Ѳ — —з------к (2‘-1) / —5-т-, Аз'. 2г 1 ѵ 'У г2 аз' Такъ какъ интегралъ долженъ быть взятъ отъ самой величины Ѳ, потому что цѣпь замкну та, то первый членъ необходимо будетъ нуль и, чтобы вто- рой во всѣхъ возможныхъ случаяхъ былъ нулемъ, необходимо, чтобы 2к—1 равнялось нулю, или чтобы к ~ слѣдовательно окончательная Формула, выражающая дѣйствіе двухъ элементовъ токовъ, будетъ (») Е = “ ** (віпѲвіпѲ' сов в — ^-совѲсовѲ') или же въ другомъ видѣ /?) Е='—— (совы—д-совѲсовѲ') Когда это выраженіе взаимнаго дѣйствія двухъ элементовъ извѣстно, то дѣйствіе, производимое другъ на друга двумя токами опредѣленной Фор- мы и опредѣленнаго положенія, можетъ быть найдено вычисленіемъ безъ всякихъ затрудненій.
ЛЕКЦІЯ. 505 Дѣйствительно, для выраженія дѣйствія друхъ какихъ-нибудь элемен- товъ, разлагаютъ ихъ на три составляющія, параллельныя тремъ осямъ координатъ и, интегрируя ихъ получаютъ три составляющія полнаго дѣй- ствія, которое всегда сводится на одну пару и на одну силу. Чтобы дать понятіе о необходимыхъ вычисленіяхъ, мы въ подробности разбе- ремъ самый простой и важный случай, который можно себѣ представить, случай дѣйствія безконечнаго тока на конечный, находящійся въ той же плоскости. Свойства безконечнаго тока. Дѣйствіе на конечный токъ, нечвый токъ, АВ конечный токъ, со- ставляющій съ первымъ уголъ ш. Предположимъ, что ОУ и АВ идутъ, удаляясь отъ вершины О, разсмо- тримъ элементы М и М' и вычис- лимъ величины з и «' отъ 0, такъ что ОМ = 8 и ОМ'= з'-. будемъ имѣть Ѳ' = Ѳ 4- “ и 8> __ ВШ Ѳ 8 ВІП (ѲЦ- й>) ’ — Пусть ХУ (рис, 214) безко- диФФеренцируя это послѣднее выраженіе по а', получимъ ___________________$ віп (Ѳ + ы) соа ѳ ' 8’п ѳ со8 4~ м) ВІП2 (в-}-*)) 7 • ВШ й> 7- оз' = з —г-. да- ВІП2 (в 4- Й>) Съ другой, стороны, въ треугольникѣ МОМ' ММ' г віп ш ____— ——---------------- или ОМ в віп (Ѳ + &>) 2 _ 2 ВІП2 0) Г 8 віп2 (8 + Замѣняя Ѳ', Лз' и г2 въ уравненіи (0), Р = 4ві/ш[СО8 “ — % 008 ѳ 008 “1” “)] Сила эта, дѣйствующая по направленію ММ', разлагается на другія двѣ: одну Р сов Ѳ, направленную по АВ, другую Г віп Ѳ, перпендику- лярную къ этой линіи; мы вычислимъ ихъ отдѣльно. Параллельная чрставляющая. — Величина ея:
506 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ДЕВЯТАЯ Е 008 ѳ =: — 008 6) СОѲ 0 — 3Л С082 Ѳ 008 (Ѳ + &)) 1 С$. 61П Ы 8 ' 4 1 ' I Е 008 0 состоитъ изъ'постояннаго коэфиціента-^— и изъ двухъ пере- . .СІЗ мѣнныхъ членовъ, интегрирующихся отдѣльно, одного —зависящаго отъз, другаго, находящагося въ скобкахъ и содержащаго только 9. Первый даетъ /48=іое.а, интегралъ этотъ должно взять между предѣлами л = ОА и « = ОВ. Такимъ образомъ, будетъ 1ое ОВ-Іов. ОА = 1ое. Скобки, зависящія отъ 9, можно написать .такъ сов м сов 9 — ?- (1 -[- сов 2 9) сов (9 м) = СОВ и СОВ 9 — |- сов (9-)- м) —[сов 2 9 СОВ (0-Н0)] — СОВ и СОВ 9 — і СОВ (9 + м) — | [сов (3 0 + и) сов (9 — ы)]. Неопредѣленный интегралъ будетъ , СОВ » ВІП 9 — | 8І11 (9 м) — | (віп (3 9 и) — | ВІП (9 — м). Для 9 = 91 = 180°—м, чіб соотвѣтствуетъ точкѣ удаленной на'безко- нечное разстояніе отъ У, будетъ 1 3 сов а> ВІП м — ВІП 2 м — - віп 2 М = 0. о о Для 9 — 9, — 0°, т. е. для точки О будетъ 3 . 1 . . 3 . 1 . --4 ВІП м --- - віп м — віп м =— - ВІП м. Наконецъ, если 9 = 93 = — м, чт<$ будетъ для точки находящейся на безконечномъ разстояніи отъ X, находятъ величину, такъ же рав- ную нулю. I. Если взять интегралъ между предѣлами 9( = 180° — » и 9, = О, т. е. въ углѣ ВОУ, /’9’ -т л іі> , ов 1 . № , ов 9 = / „ г сов 9 — —— 1о8 - віп м = - І08 ттл- • У е, вш • в ОА 2 2 ° ОА Это значитъ, что если оба тока идутъ, удаляясь отъ точки О, то суще- ствуетъ сила,‘дѣйствующая но направленію линіи ОВ; должно опредѣлить сторону дѣйствія ея. Для этого замѣтимъ, что она не зависитъ отъ угла м, когда предѣлы ОВ и ОА остаются тѣ же, т. е. когда токъ АВ стре- мится вращаться около точки О; когда же м = О, ДПЗ совпадаетъ съ ОУ,
ЛЕКЦІЯ. 507 и опытъ показываетъ, что онъ отталкивается имъ къ точкѣ О. Слѣдо- вательно, онъ всегда увлекается одной и той же силой, направленной отъ В къ А, къ вершинѣ О, каковъ бы ни былъ уголъ ы. Сила эта оста- нется та же, если оба тока измѣнятъ направленіе свое, т. е. оба они будутъ направлены къ вершинѣ О; она измѣнитъ,свой знакъ, если одинъ изъ токовъ имѣетъ направленіе къ точкѣ О, а другой удаляется отъ нея. II. Взявъ интегралъ между 92 = О и Ѳ3 = — ш, или въ углѣ ХОВ, находимъ , /'9> ™ „ »»' і ОВ 2 . іі’ , ОВ ф' = / „ Е сов Ѳ = —— Іое — — 8іп » = — Іое 7 8іп и ® ОА 1 2 ® ОА Итакъ, есть сила <р', не зависящая отъ ы, равная и противоположная <р, стремящаяся удалить токъ АВ отъ тока 0. Слѣдовательно, если АВ находится на продолженіи ХО, составляя какъ бы часть того же тока, то она будетъ отталкиваться, какъ это оказывается на опытѣ. III. Если, наконецъ, мы возьмемъ интегралъ между 9, = 180° — и и 93 =—ш, т. е. если мы будемъ разсматривать дѣйствіе безконечнаго тока XX въ обѣ стороны, то интегралъ будетъ нуль и не будетъ ника- кой силы, направленной по АВ. Перпендикулярная составляющая. — Разсмотримъ теперь состав- ляющую перпендикулярную къ АВ или Е 8Іп Ѳ: Е 8І11 Ѳ = ' — СО8 ы 8ІП 9 4 8ІП 9 СОВ 9 СО8 (9 -4- ы)| СІ9‘, 8ІП Ѳ 8 [_ 2 4 1 7 I ’ О — интегрируется совершенно такъ же, какъ и въ предъидущемъ случаѣ. Ве личина, находящаяся въ скобкахъ, можетъ быть написана такъ: з СО8 ш 8ІП Ѳ - — 8ІП 29 СО8 (9 -р й) = соѳ ш 8І11 9 — у [віп (3 Ѳ —|— —|— 8ІП (9— и)]. Что для неопредѣленнаго интеграла дастъ 1 3 — СОВ И СОВ Ѳ —— СО8 (3 9 —|— со) —— СО8 (9 — Для Ѳ = 9, — 180° — ы имѣемъ 1 3 СО8’ Ш — у СОВ 2 Ш — у СОВ 2 Ш = СО82 » — у СО8 2 » = = СО82 0> — у (2 СО82 ш — 1) = у. Для 9 = Ѳ2 = 0°, ,1 , . 3 1 — СО8 и + д- СО8 Ш + у СО8 Ш =--------- СО8 Ш;
508. ШЕСТЬДЕСЯТЪ ДЕВЯТАЯ наконецъ, для Ѳ = Ѳ3 = — ш, . 13 1 — СОВ2 и —— СОВ 2 ы —|— — СОВ 2 а = — I. Когда интегралъ берется между Ѳ, = 180° — а и = 0, т. е. въ углѣ ВОУ, то ф = [ Р віп Ѳ— ,и 1о§ нт 4- (1 + сов и) т у в, віп Ш ° ОА 2 ' 1 ' ІІ' і ОВ . ш = Т 1О2 одСО^у. Итакъ, когда оба тока идутъ, удаляясь отъ вершины О составляемаго ими угла, то, кромѣ силы у, стремящейся двигать АВ по ея направленію, находится еще другая сила ф, перпендикулярная къ АВ, направленіе ко- торой не опредѣляется интегрированіемъ, но можетъ быть опредѣлено опытомъ; мы уже видѣли, что сила эта стремится уменьшить уголъ ВОУ. Если АВ стремится повернуться около О, ф пропорціональна соі®~ ; она 2 нуль, когда уголъ а = 180°; она увеличивается съ увеличиваніемъ и; она дѣлается безконечной, когда и = 0 и токи совпадаютъ. Равновѣсіе будетъ тогда, когда АВ будетъ приложена къ ОХ или къ ОУ; оно будетъ въ первомъ случаѣ неустойчивымъ, а во второмъ случаѣ устойчивымъ. То же самое будетъ имѣть мѣсто тогда, когда оба тока приближаются къ вершинѣ О. II. Если взять интегралъ между предѣлами Ѳ2 = 0 и Ѳ3 =— ш, т. е. въ углѣ ХОВ, гдѣ одинъ изъ токовъ приближается къ вершинѣ, а дру- гой удаляется отъ этой вершины, то Г8Ш 9 = -^- 108 ОА 2 - с08 ") и* і ОВ . 180° — іа = ~Г 1О® ОАСО‘®~2~- ф* есть сила дѣйствующая въ ту же сторону, какъ и ф, которая стремится увеличить уголъ 180° — и двухъ токовъ и которая такъ же' пропорціо- нальна котангенсу половины этого угла. Она безконечна и равновѣсіе неустойчиво, когда ш = 180°, она дѣлается нулемъ и равновѣсіе устой- чиво, если ш — 0. Это согласно съ опытомъ III. Если наконецъ интегралъ взятъ между предѣлами Ѳ, = 180 — а и Ѳ3 = — и, обѣ величины интеграловъ соединяются и получаемъ Ф+ф' = В=/7‘Г8ІПѲ= ^-108^. т ’• т ./ ѳ_ 81П 0) ° ОА
ЛЕКЦІЯ. 509 Обѣ нормальныя силы стремятся приложить ОВ къ ОХ; слѣдовательно, оба тока совпадаютъ и соединяются съ силой, которая дѣлается безконечною. Равнодѣйствующая. — Такъ какъ токъ ОУ производитъ на АВ двѣ составляющія, одну направленную изъ В въ А, другую ір, дѣйствую- щую по перпендикуляру КВ. и приложенную къ опредѣленной точкѣ К (рис. 215), т равнодѣйствующая М образуетъ съ КА уголъ а, тангенсъ котораго будетъ іі1 і ОВ . іо , „ Т^ОА^Т , и ц, ов = со^у- У 1ое ОА Рис. 215. Равнодѣйствующая М, слѣдовательно, будетъ перпендикулярна къ ОМ, рав- нодѣлящей уголъ и; величина ея будетъ ,, _____ іі' ОВ / (и іі' ОВ 1 М=И?* + т«=2'Ноа V1 + со(® 7 = 7 1о2 оа~Г7Г. 8ШУ- точно также часть ХО безконечнаго тока производитъ на АВ равнодѣй- ствующую силу М' перпендикулярную къ ОС, равнодѣлящей уголъ ХОВ, величина ея сводится на предъидущую, замѣнивъ и черезъ 180° —• и, М и М7 одна къ другой перпендикулярны; если разсматривать общее дѣй- ствіе безконечнаго тока XX въ обѣ стороны, то оно будетъ направлено по КВ. и равно или В: т> «' 1 °В / 1 1 , ОВ 1 — 2 °ё ОАѴ 8Іц2 » с()82 “~и °ё ОА віп » • у 2 2 Обозначая черезъ Л перпендикуляръ АР и черезъ I длину АВ,
510 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ДЕВЯТАЯ / I I \ , ОВ 1 I 8ІП ы ~ \ 1 /ч , I 9ІП и\ 108- оа = М------~7~------ = 1ое I1 + —) \ 8ІП ш ] __I 8ІП ы ( 1і*8ІП*и । “л г Г---> слѣдовательно, ад а+) Итакъ, дѣйствіе безконечнаго тока XV въ обѣ стороны на конечный токъ АВ, находящійся въ той же плоскости и имѣющій какое угодно напра- вленіе, приводится къ одной силѣ В, перпендикулярной къ АВ. Она бу- детъ безконечна, если К нуль; когда же I довольно мало въ отношеніи разстоянія к, такъ что можно довольствоваться первымъ членомъ развер- нутой строки, В не зависитъ отъ угла ы, она пропорціональна I и обратно пропорціональна разстоянію. Формулы эти приводятъ къ слѣдующимъ результатамъ: 1) Перекрещивающіеся токи. —Когда конечный токъ СВ, по- движной около точки О {рис. 216), пересѣкаетъ безконечный токъ XV, „ то часть ОВ подвергается отъ XX дѣй- Рис. 216. . ствію, которое выражено силой В, перпен- // дикулярной къ ея направленію и стремящій- __________/ жД ся уменьшить уголъ ВОУ. То же самое бу- х_________у детъ и для части СО, которая подвер- гается силѣ В', дѣйствующей въ углѣ /с СОХ. Оба эти дѣйствія стремятся при- ложить ВС на XX, такъ чтобы направленія обоихъ токовъ совпали. Если бы оба тока не находились въ одной плоскости и имѣли бы общій перпендикуляръ, проэктирующійся въ О, то опытъ показываетъ, что ВС также подвергается дѣйствію пары, стремящейся расположить его парал- лельно XX. Это также выходитъ и изъ вычисленія. 2) Перпендикулярные токи.— Если конечный токъ ВВ' {рис. 217) перпендикуляренъ къ XX, въ одной съ нимъ плоскости, весь расположенъ надъ нимъ и удаляется отъ ХУ, то онъ подвергается дѣйствію одной силы В, XX параллельной , величина которой выразится Формулой (у), замѣняя Ьъ ней б> Эй6. к=й'С-+^+-)'
ЛЕКЦІЯ. 511 и если ВВ' имѣетъ длину. I, очень малую въ отношеніи Л, то В = м' Л Сила обратно пропорціональна простому разстоянію к. Разсматривая второй токъ АА' равный ЙВ', помѣщенный въ томъ же разстояніи подъ XV и имѣющій направленіе къ сторонѣ ХУ, мы увидимъ, что получитъ равное и про- тивоположное дѣйствіе. Изъ этого слѣдуетъ, что токъ АВ, пересѣченный на двѣ рав- ныя части ХУ и стремящійся двигаться па- раллельно этой линіи будетъ астатическимъ. Рис. 217. Дѣйствіе ХУ на конечный вертикальный токъ О'С (рис. 217), рас- положенный въ какой-нибудь плоскости, приводится еще къ силѣ ХВ, параллельной ХУ: потому что два элемента т и т', взятые вправо и влѣво и на равныхъ разстояніяхъ отъ общаго перпендикуляра ОО', раз- виваютъ на X равныя силы: отталкивательную и притягательную, дѣй- ствующія въ плоскости Хтот', равнодѣйствующая которыхъ ХН, очевидно, горизонтальна. Откуда слѣдуетъ, что СО' пойдетъ отъ X къ У, если онъ надъ ОО'; въ противоположную сторону, если онъ подъ нею, и будетъ астатическимъ, если, стремясь сохранить параллельное себѣ положеніе, пересѣченъ на двѣ равныя части линіею ОО'. 3) Параллельные токи. — Если конечный токъ Х'У' параллеленъ ХУ, дѣйствіе приводится также къ одной силѣ В. перпендикулярной къ ХУ (рис. 211)—притягательной, если оба тока идутъ въ одну сторону, и от- талкивательной, когда оба тока идутъ въ противоположныя стороны. Чтобы отыскать ея величину, должно въ Формулѣ (у) сдѣлать « = О В = . Л Слѣдовательно, сила эта прямо пропорціональна длинѣ конечнаго тока, ка- кова бы ни была эта длина, и обратно пропорціональна разстоянію его отъ ХУ. 4) Вращеніе горизонтальнаго тока. — Подъ вліяніемъ ХУ ОА (рис. 218) горизонтальный токъ , подвижный около вертикальной оси О, получаетъ непрерывное вращательное движеніе. Дѣйствительно, если онъ сперва находится въ ОА, то будетъ подвергаться дѣйствію перпендикулярной силы р, которая приведетъ его
512 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ДЕВЯТАЯ въ положеніе ОА'. Придя въ это положеніе, онъ продолжаетъ подвергаться дѣйствію силы ему перпендикулярной, а такъ какъ ОА' -и XV идутъ въ противоположныя стороны, то сила бу- детъ имѣть направленіе р' и перемѣститъ токъ въ ОА". Здѣсь на него будетъ дѣй- ствовать сила по направленію р" и, когда * токъ будетъ аъ ОА'", то подвергнется и’ дѣйствію силы р"'. Въ этихъ четы- рехъ положеніяхъ тока, точно также какъ и въ промежуточныхъ, сила всегда перпен- х' дикулярна подвижному току, и величина ея опредѣляется Формулой (у) въ которой к выражаетъ разстояніе ОМ, а I длину ОА. Если к велико, а I мала, то Е и ея моментъ вращенія будутъ независимы отъ «. Въ об- щемъ случаѣ величина и точка приложенія Е на ОА измѣняются съ а, а, слѣдовательно, измѣняется такъ же и моментъ вращенія; но сила всегда дѣйствуетъ въ томъ же направленіи, такъ что вращеніе продолжается. То же дѣйствіе будетъ происходить, если токъ XV приметъ поло- женія Х'Ѵ', Х"Ѵ", Х'"Ѵ'", или же если его замѣнить кругомъ ММ7 М"М". Это дѣйствительно бываетъ при круговомъ токѣ, въ чемъ можно убѣдиться слѣдующимъ опытомъ. На деревянной доскѣ Е (рис. 219) утверждается кольцеобразная ванна дд, наполненная ртутью; на оси кольца утвержденъ столбъ з, проводящій токъ и имѣющій на верху чашечку со ртутью. Въ чашку эту погружается остріе, поддерживающее изогнутую подъ двумя прямыми углами мѣдную проволоку Іоі', къ концамъ ко- торой припаяны платиновыя острія, погружающіяся въ ртуть кольца дд. Ртуть кольца сообщена про- волокою съ нажимнымъ винтомъ К, а столбъ я съ нажимнымъ винтомъ К' Вокругъ ртутнаго кольца обвернута нѣсколько разъ мѣдная проволока
лекцій. 5 Ій' обвитая шелкомъ; одинъ конецъ ея соединяется съ нажимнымъ винтомъ К, а другой съ нажимнымъ винтомъ К'. Полюсы батареи сообщаютъ съ четырьмя нажимами, такъ чтобы'тёкъ прохбдилъ'какъ черезъ обороты проволоки кольца, такъ и черезъ проводникъ; тогда подвижной проводникъ, подъ вліяніемъ дѣйствія двухъ токовъ, прихо- дитъ во вращеніе въ сторону, которую указываетъ теорія. Если напр,. к соединёнъ съ положительнымъ полюсомъ, такъ что токъ идетъ изъ ртутнаго кольца въ обѣ проволоки I, черезъ столбъ л внизъ и въ проволоку, окружающую ртутное кольце, по направленію стрѣл- ки, то проводникъ вращается, причемъ колѣно. I будетъ приближаться къ задней сторонѣ доски, а V къ передней сторонѣ; измѣняя направле- ніе тока, мы перемѣнимъ сторону вращенія. Теперь мы могли бы опредѣлить вычисленіемъ дѣйствіе тока ХУ на подвижные токи какой угодно Формы, но вопросы эти очень сложны, а потому мы приведемъ только нѣкоторые простые примѣры, которые вхо- дятъ въ предыдущіе случаи. 5) Замкнутый токъ, подвижный около вертикальной оси.— Разсмотримъ прямоугольный токъ аЪсгІ {рис. 220) подвижной около вер- тикальной оси 00'; каждая изъ частей Ъс и йа, находясь въ отношеніи ХУ, какъ показано на рис. 216, будетъ подвержена дѣйствію пары и станетъ стремиться расположиться параллельно ХУ. Если ХУ находится очень близко, дѣйствіе на Ъс возьметъ перевѣсъ, если ХУ на будутъ равны и взаимно уничтожаться. с& и аЬ булуп перпендикулярны къ гори- зонтальной плоскости, проходящей черезъ ХУ (какъ О'С на рис. 217), поэтому они подвер- гаются дѣйствію противоположныхъ горизонталь- ныхъ силъ р, р', составляющихъ пару, которая стремится расположить прямоугольникъ парал- лельно ХУ. Если разстояніе ХУ безконечно, дѣйствія 6с и аЛ взаимно уничтожаются, и будетъ дѣй- ствовать одна эта пара; моментъ ея будетъ про- порціоналенъ длинамъ аЬ и аі и плечу рычаг изображенъ поверхностію прямоугольника. Когда ХУ будетъ очень близко къ предъидущей парѣ, то должно прибавить еще разность тѣхъ, ко- торыя находятся на 6с и ай, эта разность будетъ съ тѣмъ же знакомъ, что и пара. Физика. Ш, 33 безконечности, обѣ пары Рис. 220. ____в Ъс; онъ можетъ быть
514 Шестьдесятъ девятая . То же положеніе равновѣсія будетъ достигнуто, когда ХУ будетъ за- мѣненъ другимъ токомъ Х'У', направленнымъ въ сторону противополож- ную, подъ прямоугольникомъ. Слѣдовательно, можно сказать, что прямо- угольникъ расположится параллельно ХУ и Х'У' и что направленіе тока въ горизонтальной сторонѣ, болѣе близкой къ безконечному провод- нику, будетъ то же, какъ и въ этомъ проводникѣ. Если тотъ же опытъ произвесть съ замкнутымъ токомъ какой-нибудь Формы {рис. 221), то его можно параллельными плоскостями разсѣчь на части, и элементы МЫ, М'Х' замѣнить ихъ горизонтальными и вертикальными проэкціями. Когда ХУ будетъ на безконечности, дѣйствіе его на горизонтальныя части будетъ нуль, а дѣй- ствіе на вертикальные элементы приводится къ безконечному числу паръ, пропорціональныхъ по- верхности прямоугольниковъ подобныхъ МЫМ'Ы', или къ одной парѣ, пропорціональной всей Рис. 221. I0’ поверхности подвижнаго тока. 6) Астатическіе проводники. — Не трудно устроить такіе про- водники, на которые ХУ не производитъ никакого направляющаго дѣй- ствія: таковы были у пасъ проводники, представленные на рис. 197, 199 и 201, состоящіе изъ двухъ равныхъ прямоугольниковъ, въ которыхъ одинъ и тотъ же токъ имѣетъ противоположныя направленія. 7) Замкнутый токъ, подвижной около горизонтальной оси.— Рис. 222. Рис. 223. Пусть прямоугольный замкнутый проводникъ БСЕЕ {рис. 222), под- вижной около оси АВ, черезъ которую токъ входитъ и выходитъ, под- верженъ дѣйствію другаго безконечнаго тока ХУ, параллельнаго АВ. Сто-
ЛЕКЦІЯ. 515 роны СЕ и СЕ подвержены дѣіісі вііо равныхъ и противоположныхъ силъ, параллельныхъ XV и оси АВ, которыя остаются безъ дѣйствія; но части ЕЕ и ВС подвержены двумъ другимъ силамъ притягательной и отталкивательной, равнымъ между собою, если ХУ на безконечности, и составляющихъ пару, которая располагаетъ прямоугольникъ въ плоскости АВХУ. Это положеніе равновѣсія изобраяіено на рис. 223, который пред- ставляетъ-разрѣзъ прибора перпендикулярно АВ. Дѣйствіе земли ва токи. Повторимъ опытъ вращенія горизонтальнаго тока (рис. 219), но уда- лимъ круговой проводникъ, такъ чтобы подвижной проводникъ не подвер- гался дѣйствію сосѣдняго тока; мы увидимъ, что токъ ІоѴ все-таки вращается, въ опредѣленномъ направленіи, хотя менѣе быстро, нежели въ предъиду- щемъ случаѣ. Еслй центръ С (рис. 224), т. е. мѣсто наблюденія, распо- ложено въ сѣверномъ полушаріи, то вращеніе происходитъ въ сторону, указанную стрѣлками А и А"; если же онъ находится въ южномъ полу- шаріи, въ С,, то двияіепіе происходитъ по направленію стрѣлокъ А, А/С Все происходитъ такъ, какъ будто бы въ магнитномъ экваторѣ находится безконечный токъ, имѣющій направленіе изъ Е въ О, отъ запада на востокъ. Эго заключеніе подтверждается двумя слѣдующими опытами: Проводникъ аЪаі (рис. 220), подвѣшенный на вертикальной оси; рас- полагается въ плоскости перпендикулярной къ магнитному меридіану, и токъ идетъ въ Ла отъ Рпс' 22і’ запада на востокъ, совершенно такъ, какъ было " бы, если бы подъ нимъ расположили токъ Х'У', -'"Гч" идущій отъ запада на востокъ. 1с | У Наконецъ, если поворачивать приборъ, находя- 1 щійсл на рис. 222 около 0, такъ, чтобы располо- жить ось АВ перпендикулярно магнитному мери- 0 " "* * діану и приложить безконечный проводникъ ХУ, то замѣчается, что прямоугольникъ БСЕЕ накло- н-і |Ч) пяется къ горизонту, принимаетъ неподвижное положеніе и располагается такъ, что нижняя і часть ЕЕ отклоняется къ югу, и токъ въ ней идетъ отъ вапада на востокъ. Слѣдовательно, необходимо, чтобы земной токъ ХУ былъ южнѣе того мѣста, па которомъ мы сами находимся на сѣверномъ полушаріи. Тотъ же опытъ, произведенный ва южномъ полу- зз’
516 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ДЕВЯТАЯ ЛЕКЦІЯ. шаріи, показываетъ, что земной токъ расположенъ сѣвернѣе того Мѣста, гдѣ производится опытъ. Все это доказываетъ, что земной шаръ дѣйствуетъ во всѣхъ своихъ точкахъ, какъ будто черезъ него проходитъ безконечный токъ, перпенди- кулярный магнитному меридіану и расположенный близъ экватора. Мы вскорѣ возвратимся къ этой гипотезѣ и постараемся ее развить; мы докажемъ, что земной токъ вовсе не прямолинейный; но что рнъ дви- гается по кругу въ магнитномъ экваторѣ отъ запада на востокъ.
СЕМИДЕСЯТАЯ ЛЕКЦІЯ, Взаимное дѣйствіе токовъ н магнитовъ. Соленоиды. — 1) Соленоидъ можетъ замѣнитъ магнггтъ въ опытѣ Эрстеда. — 2) Соленоидъ отъ дѣйствія земли принимаетъ такое же направленіе, какъ и магнитъ. — 3) Два соленоида взаимно притяги- ваются или отталкиваются, какъ два магнита. — 4) Разрѣзавъ со- леноидъ надвое, получимъ два соленоида съ противоположными по- люсами, обращенными другъ къ другу.—5) Соленоидъ и магнитъ взаим- но притягиваются или отталкиваются, какъ два магнита. —Дѣйствіе соленоида на элементъ тока. — Дѣйствіе соленоида на безконечный угловой токъ. — Опытъ Біо и Саварта. — Дѣйствіе безконечнаго вертикальнаго или горизонтальнаго тока на стрѣлку, различно подвѣ гианную. — Вращеніе токовъ дѣйствіемъ магнита и магнита дѣй- ствіемъ токовъ. — Тожество соленоидовъ и магнитовъ. Соленоиды. — Представимъ себѣ нить равныхъ круговыхъ провод- никовъ безконечно малыхъ, безконечно сближенныхъ и перпендикулярныхъ къ прямой или кривой линіи, соединяющей ихъ центры, черезъ кото- рые проходятъ параллельные токи, какъ А, В (рис. 225), мы получимъ то, что Амперъ *) назвалъ соленоидомъ. Посредствомъ вычисленій не трудно найти свойства соленоида. Мы не можемъ осуществить соленоидъ; но 225 можемъ построить 'приборы, имѣющіе А в почти всѣ его свойства. Можно на 00000(ЖЮ 000000000 стекляной трубкѣ, ось которой АВ, ') Атрёге. Мётоіге вдг Іа Йіёогіе беа рііёпотёпеа ё1ес(гобупаті<(ііс с(с., р. 26Я (Т,
518 СЕМИДЕСЯТАЯ (рис. 226) расположить проводникъ слѣдующимъ образомъ *) отъ С про- водникъ изгибается въ видѣ кольца, затѣмъ въ видѣ другаго кольца и т. д. до конца А; потомъ изъ А въ В проводникъ идетъ по оси трубки въ видѣ прямой линіи, отъ В онъ снова изгибается кольцами до В. Токъ пропускается черезъ С, проходитъ всѣ обороты въ одномъ направленіи, Рис. 226. В ВѴИѵѴѴ какъ показываютъ стрѣлки, и выходитъ черезъ В. Приборъ этотъ, который Амперъ назвалъ электродинамическимъ цилиндромъ, представляетъ всѣ свойства соленоида, въ особенности если всѣ обороты будутъ очень сбли- жены и вся длина цилиндра очень велика сравнительно съ діаметромъ его. Токъ можно провести посредствомъ Рис. 227. проволокъ О и В и держать соле- С р ноидъ въ рукѣ, или помѣстить его на электродинамическомъ станкѣ посред- В а ствомъ двухъ стальныхъ остріевъ ИИ мяЯиИ» (рис. 227). Разсмотримъ сперва на ИГ опытѣ свойства этихъ спиралей. |Я 1) Соленоидъ можетъ замѣ- Ий нить магнитъ въ опытѣ Эрстеда. Пусть ХУ (рис. 228) безконечный токъ, а АВ соленоидъ, расположенный подъ ХУ и подвижной около верти- кальной оси ОО'; каждый составляющій его оборотъ расположится въ вер- тикальной плоскости, параллельной ХУ; слѣдовательно, ось АВ располо- жится перпендикулярно къ этой линіи. Кромѣ того, направленіе токовъ будетъ одинаково въ ХУ и въ частяхъ каждаго круга болѣе къ нему приближеннаго, какъ показываетъ рисунокъ. Слѣдовательно, если пере- несть безконечный токъ подъ соленоидъ въ Х'У', то равновѣсіе сохра- нится. Мы знаемъ, что если опытъ произведенъ съ магнитомъ, то южный полюсъ располагается влѣво относительно тока ХУ: по аналогіи, мы на- *) Атпрёге. Аппаіев сіе сЫшіе сі <1е рѣувіфіе. Т. XV.—СІіІЪегі’в Аппаіеп. В<1. ѢХѴІІ.
ЛЕКЦІЯ. 519 зовемъ южнымъ полюсомъ соленоида конецъ его А, который поворачи- вается влѣво (ді), и сѣвернымъ полюсомъ часть В, направляющуюся вправо ('<?'). Чтобы отличить эти полюсы, расположимъ въ наблюдателя, согласно правилу Ампера: «если онъ будетъ по направленію оси АВ, то южный полюсъ будетъ влѣво (д), а сѣверный вправо отъ него (й) *).» 2) Соленоидъ, подъ вліяніемъ дѣйствія земли, направляется такъ же, какъ и магнитъ. Въ самомъ дѣлѣ, въ предъидущей лекціи мы доказали, что земля дѣйствуетъ, какъ безконечный токъ ХУ, перпендикулярный къ магнитному меридіану и имѣющій направленіе отъ запада къ востоку; южный полюсъ соленоида, подвижнаго около вертикальной оси, располо- жится съ лѣвой стороны этого тока, т. е. къ сѣверной сторонѣ; сѣверный полюсъ А съ его правой стороны, т. е. къ югу, и ось соленоида приметъ направленіе стрѣлки склоненія. Если соленоидъ подвиженъ около горизон- Рис. 229. тальной оси О, перпендикулярной къ магнит- ному меридіану {рис. 329), такъ что востокъ \ лЛЛ"' находится на рисункѣ за плоскостію бумаги, а западъ передъ нею, югъ вправо въ 8 и сѣверъ '"хЖЯОг X влѣво; земной токъ будетъ въ ХУ; его правая \ и лѣвая стороны будутъ обращены къ 8 и X, если онъ обращенъ къ О; соленоидъ долженъ будетъ ’) Французы называютъ южнымъ полюсомъ магнита н соленоида тѣ концы ихъ, которые обращены къ сѣверу; въ Россіи и Германіи принято эти концы называть сѣверными, а противоположные южными.
520 СЕМИДКСЯТЛЯ расположиться такъ, чтобы каждый изъ круговыхъ составляющихъ его токовъ былъ параллеленъ плоскости тп АУ и чтобы они въ нижней части п имѣли направленіе отъ запада на востокъ. Южный полюсъ будетъ въ А подъ горизонтомъ, а сѣверный полюсъ въ Б, надъ горизонтомъ. Опытъ кромѣ того показываетъ, что ось АВ параллельна стрѣлкѣ накло- ненія. 3) Полюсы двухъ соленоидовъ отталкиваются или притягиваются совершенно такъ же, какъ и полюсы двухъ магнитовъ. Для опыта пред- ставимъ себѣ, что соленоидъ АВ помѣщенъ на электродинамическомъ станкѣ [рис. 230), а другой Рис. 230- соленоидъ А'В' находится въ ЕЕЕЕ9ЙЕЕЕЭ рукѣ. Если оси обоихъ солено- идовъ совпадаютъ и разноимен- ные полюсы ихъ сближены, то круговые токи двухъ соленои- довъ будутъ параллельны между собою и, слѣдовательно, притягиваются; если же, наоборотъ, повернуть соленоидъ А'В' такъ, чтобы В' помѣс- тить противъ В, то переднія части токовъ, обозначенныя полными ли- ніями, расположатся за плоскостію бумаги; тѣ же, которыя были сзади и обозначены пунктирными линіями, расположатся впереди, черезъ круги будутъ проходить токи въ противоположныя стороны, и они отталки- ваются. Опытъ показываетъ еще болѣе, что осямъ двухъ соленоидовъ можно дать какія угодно относительныя положенія, и всегда разноимен- ные полюсы притягиваются, а одноименные отталкиваются. 4) Два соленоида АВ и А'В' на рис. 230, имѣющіе одну ось и со- стоящіе изъ параллельныхъ токовъ, могутъ быть разсматриваемы, какъ одинъ соленоидъ. Если затѣмъ желаемъ раздѣлить его на два, то въ двухъ частяхъ В и А' развиваемъ противоположные полюсы. Слѣдова- тельно, разрѣзая соленоидъ надвое, получаемъ двѣ части, изъ которыхъ каждая составляетъ отдѣльный соленоидъ, совершенно такъ же, какъ и при переломѣ магнита получаются два магнита. 5) Всѣ, до сихъ поръ разсмотрѣнныя нами, свойства можно было вы- вести на основаніи извѣстныхъ законовъ взаимнаго дѣйствія токовъ; но при этомъ получается еще особаго рода явленіе: Два полюса, одинъ маг- нита, а другой соленоида, притягиваются или отталкиваются, какъ полюсы двухъ магнитовъ или двухъ соленоидовъ. Это легко доказать, при- ближая магнитъ тѣмъ или другимъ полюсомъ къ соленоиду, помѣщенному на электродинамическомъ станкѣ.
ЛЕКЦІЯ. 621 Такимъ образомъ, мы нашли слѣдующее: 1) соленоидъ имѣетъ два по- люса; 2) онъ принимаетъ то же направленіе, какъ стрѣлка склоненія или стрѣлка наклоненія; 3) одноименные полюсы взаимно притягиваются, раз- ноименные взаимно отталкиваются, — явленія одинаковы, взяты ли два соленоида или соленоидъ и магнитъ; 4) полюсы соленоида отклоняются дѣй- ствіемъ безконечнаго тока точно такъ же, какъ и полюсы магнитной стрѣлки. Слѣдовательно, соленоидъ во всѣхъ случаяхъ дѣйствуетъ совершенно такъ же, какъ и настоящій магнитъ. Но прежде, нежели мы скажемъ что-нибудь о тожествѣ двухъ этихъ аппаратовъ, надо доказать, что не только дѣйствія, производимыя солено- идами тѣ же, что и магнитовъ, но что они такъ Же выражаются тѣми же ма- тематическими законами. Чтобы это доказать, мы выберемъ слѣдующій путь. Такъ какъ мы знаемъ элементарный законъ силы, дѣйствующей между двумя элементами, и знаемъ, что соленой і.ъ есть собраніе геоме- трически опредѣленныхъ токовъ, то мы можемъ вычислить полное дѣй- ствіе, производимое имъ на другой, сосѣдній токъ, котораго Форма и по- ложеніе извѣстны. Это вычисленіе приведетъ насъ къ точнымъ законамъ, потому что они будутъ математическими слѣдствіями основной Формулы, которая уже доказана. Сдѣлавъ это, постараемся подтвердить законы опытомъ, причемъ замѣнимъ соленоидъ магнитомъ и, если вычисленіе бу- детъ согласно съ опытомъ, то мы должны заключить, что соленоидъ есть магнитъ. Дѣйствіе соленоида на элементъ тока. — Пусть ВСБЕ... МП {рис. 231) есть соленоидъ, а ОА = (Іи элементъ тока; мы здѣсь не по- мѣщаемъ подробностей вычисленій, но толь- ко укажемъ, какъ они производятся *). Вы- ражаютъ дѣйствіе элемента ОА на какой- нибудь элементъ круга В; разлагаютъ его по направленію трехъ осей ж, у, 2, и эти три составляющія интегрируютъ для цѣ- лаго круга. То же вычисленіе повторяютъ для круга С, потомъ для В ит.д. и отыскива- ютъ общую равнодѣйствующую всѣхъ этихъ силъ. Итакъ какъ всѣ элементарныя дѣйствія приложены въ 0, то равнодѣйствующая пройдетъ также черезъ эту точку, причемъ находятъ, что во всѣхъ случаяхъ она изображается величиной: Ч Ашрёге. Мётоіге виг Іа іЬёоііе Леа рЬёпошёпез ёіесігодупатідиеа еіо., р. 266. ІГ.
522 СЕМИДЕСЯТАЯ >(І ВІП (іі 7 г —-----:— аз, эл у. постоянная, зависящая отъ соленоида, т. е. отъ разстоянія и вели- чины составляющихъ его круговъ, г разстояніе элемента ОА отъ конца В, а ы уголъ, составляемый ОВ съ токомъ ОА. Кромѣ того, сила эта перпендикулярна къ плоскости АОВ и, если наблюдатель, олицетворяющій токъ, обращенъ головой къ В, то она дѣйствуетъ такъ, чтобы перенести ОА къ правой сторонѣ его, если В южный полюсъ, и къ лѣвой сторонѣ, если В сѣверный полюсъ. Между элементами токовъ дѣйствуютъ взаимныя силы. Напр., если элементъ т притягиваетъ ОА съ силою р, ОА съ своей стороны произ- водитъ на т дѣйствіе —р. Но сила —р можетъ быть перенесена въ В и замѣнена парой (—р-^-'р) и одной силой (—рВ); сдѣлавъ то же самое для всѣхъ элементовъ соленоида, получимъ: 1) одну равнодѣйству- ющую пару; доказывается, что она нуль; 2) одну силу, приложенную въ В, которая очевидно будетъ равна и противоположна силѣ, дѣйствующей на элементъ ОА; слѣдовательно, она будетъ равна р-І 8ІП <й Лз будетъ дѣйствовать перпендикулярно къ плоскости АОВ и перемѣститъ въ лѣвую сторону тока полюсъ В, если онъ южный, и въ правую, если онъ сѣверный. Если токъ неподвижной, а магнитъ подвижной, то перемѣ- щается магнитъ; и наоборотъ: двигается токъ, если магнитъ неподвиженъ; но если оба они неизмѣнно-связаны между собою, то система не перемѣ- щается, потому что каждое элементарное дѣйствіе таково, что р и — р уничтожается, то же самое будетъ и для равнодѣйствующихъ силъ, чтб можно было видѣть раньше вслѣдствіе закона дѣйствія и противо- дѣйствія. Этотъ выводъ прилагается ко всему безконечному соленоиду, какова бы ни была Форма его оси и его положеніе; если бы онъ 'оканчивался въ М, то онъ имѣлъ бы въ этой точкѣ полюсъ противоположный В. Дѣй- ствительно, конечный соленоидъ ВМ можно разсматривать, какъ сумму двухъ безконечныхъ, одного БМВ, о которомъ мы говорили, другаго МВ, черезъ который проходятъ токи, противоположные и совпадающіе съ первымъ въ неопредѣленной части МВ, такимъ образомъ часть МВ уни- чтожается. Слѣдовательно, дѣйствіе ОА на конечный соленоидъ ВМ сво- дится на двѣ силы, приложенныя въ В и въ М, перперндикулярныя къ плоскостямъ АОВ и АОМ, имѣющія противоположныя направленія) по-
ЛЕКЦІЯ. 523 тому что два лежащіе рядомъ соленоида имѣютъ противоположныя на- правленія, и величина ихъ выражается черезъ /л І 8ІП ы <ІЗ аг8ІПоЦ<& 53 и 53 ’ называя черезъ ы' уголъ АОМ и черезъ г' разстояніе ОМ. Таковъ основ- ной законъ дѣйствія ОА на конечный соленоидъ МВ; онъ не зависитъ ОТЪ Формы и длины оси и приводится къ дѣйствію двухъ полюсовъ. Прежде, нежели пойдемъ далѣе, мы покажемъ на прекрасномъ опытѣ Барлова *), что полюсы магнита производятъ на короткіе токи дѣйствіе именно по тому направленію, которое мы указали. Мѣдное зубчатое ко- лесо, середина котораго вырѣзана для приданія ему большей легкости, вращается около оси СгЕ (^эис. 232). Нижніе зубцы колеса погружаются Рис. 232. въ ртуть въ чашечкѣ ЕБ. Электрическій токъ, приходящій въ ртуть черезъ нажимной винтъ С, подымается вертикально, черезъ зубцы колеса, отъ окружности къ центру, и возвращается черезъ ось къ отрицатель- ному полюсу батареи. На нижней доскѣ прибора помѣщается магнитъ АВ, имѣющій полюсы А и В по обѣ стороны колеса. Если представимъ себѣ наблюдателя по направленію подвижнаго тока, то, по правилу Ампера, онъ будетъ находиться въ вертикальномъ положе- ніи, ноги его будутъ обращены къ острію зубцевъ, голова къ оси ЕО, а если онъ.смотритъ на сѣверный полюсъ В, то онъ будетъ направляться силой, идущей влѣво отъ него отъ В къ Е. Если онъ повернется такъ, что *) Ваі-Іоч7. Оп ша^пеііс аНгаеІіеп. Ъошіоп. 1823, р. 279. — ВіЫіоЙіёчие ипіѵегвеііе. Т. XX, р. 127.
524 СЕМИДЕСЯТАЯ будетъ смотрѣть на полюсъ А, то будетъ отталкиваться вправо, т. е. также отъ В къ Е, потому что когда онъ перевернулся, то правая его сто- рона измѣнила направленіе. Слѣдовательно колесо, проводящее токъ, дол- жно двигаться отъ В къ Е, и такъ какъ это происходитъ на самомъ дѣлѣ, какъ показываетъ опытъ, то можно заключить, что дѣйствіе полюсовъ магнита на элементъ тока дѣйствительно имѣетъ то направленіе, которое показы- ваетъ вычисленіе для соленоида. Но для опредѣленія величины этого дѣй- ствія должно обратиться къ болѣе опредѣленнымъ явленіямъ. Формула, которую мы написали и которая выражаетъ дѣйствіе соле- ноида на элементъ тока, очевидно дастъ возможность опредѣлить черезъ интегрированіе дѣйствіе, производимое этимъ соленоидомъ на какой угодно токъ, Форма и положеніе котораго извѣстны. Мы приложимъ ее къ случаю безконечнаго угловаго тока. Дѣйствіе соленоида на безконечный угловой токъ. — Пусть безконечный токъ ВВС {рис. 233) состоитъ изъ двухъ вѣтвей ВВ, ВС, уголъ между кото- рыми равенъ 2а, а АВ равнодѣлящая этотъ уголъ; помѣстимъ въ А южный полюсъ солено- ида на разстояніи АВ = а. Очевидно, что всѣ элементы подобно тп будутъ дѣйствовать на А съ силами, перпендикулярными къ плоскости СВВ и въ лѣвую сторону, которыя соединятся и будутъ равны І 81П ш 7 ««• Вычислимъ ихъ равнодѣйствующую. Найдемъ « и ы отъ точки В; въ треугольникѣ Атп, имѣемъ тп Лз віп п А т віп ( — Л и) — Л и Ат ~~ г віп А тг В віп(о>4- Ло>) віп и Въ треугольникѣ АВт. а______________________________віп и 1___ віп ы Г віп а ’ г а ВІП а ’ . Лз 1 . и, замѣняя—и - въ выраженіи элементарнаго дѣйствія РВС. 233. неопредѣленный интегралъ этого выраженія будетъ /л І СО8 ы а віп а
ЛЕКЦІЯ. 525 Интегралъ этотъ должно взяіь между предѣлами а = о и ы = а для того, чтобы получить дѣйствіе тока СВ, и полученный результатъ удво- ить, чтобы получить дѣйствіе ВВС, чтб даетъ > -п А І1 — СО8 а 2 и. І , а (1) Е —-------:---• =-----5- ѵ ' а 8іп а а ° 2 Если ~ равно 90°, токъ ВВС измѣняется въ В'ВС', онъ сдѣлается прямоугольнымъ и вертикальнымъ, (2) Г, = ѵ ' 1 а Дѣло касается только полюса соленоида А, Формулы (1) и (2) нѣтъ нужды подтверждать, потому что онѣ суть математическія слѣдствія ос- новнаго закона двухъ токовъ. Но должно доказать, что полюсъ соленоида можетъ быть замѣненъ полюсомъ магнита; поэтому мы будемъ отыски- вать на опытѣ, дѣйствительно ли дѣйствіе тока ВВС на полюсъ А маг- нита изображается черезъ Измѣренія были сдѣланы Біо и Савар- томъ *) слѣдующимъ образомъ. Проводникъ ВВС былъ утвержденъ на очень большой рамкѣ; онъ имѣлъ направленіе изъ В въ В и въ С, возвращался въ В и нѣсколько разъ изгибался въ томъ же направленіи. Дѣйствіе его на А было пропор- ціонально числу оборотовъ и приводилось къ дѣйствію части ВВС. Пло- скость его была перпендикулярна магнитному меридіану. Очень короткій магнитъ былъ подвѣшенъ въ А на шелковой нити въ центрѣ шара, ко- торый уничтожалъ движенія воздуха; разстояніе а нити привѣса отъ точки В было съ точностію измѣрено. Магнитъ направлялся перпендикулярно рамкѣ одновременно направляющей силой земли и дѣйствіемъ тока; но когда его выводили изъ положенія равновѣсія, приближая къ нему внѣш- ній магнитъ, то онъ возвращался въ это положеніе послѣ ряда колебаній, продолжительность которыхъ измѣряли посредствомъ секундомѣра. Пусть направляющее дѣйствіе земли. Подъ вліяніемъ одной этой силы стрѣлка дѣлаетъ п колебаній во время Т и по извѣстной Формулѣ имѣемъ- „ і/мк7 , у —, откуда . г п’^МК» *) Віоі еі Яаѵагі. Аппаіез де сЫшіе еі де рЬузіцяе. Т. XV. р. 222. 1820. — ІЗіоі. Тгаііё де Рьузідпе. Т. IV.
526 СЕМИДЕСЯТАЯ Пусть Е направляющая сила тока, когда разстояніе ВА равно а. Подъ влія- ніемъ совокупности силъ Е и получается К колебаніи въ то же время Т: и, слѣдовательно, Т? /ХТ2 21 Л2МК8 ь = (№ — га2) -Тр-, Точно также при разстояніи а', получимъ Е'= (№2-га2)^, и, наконецъ, р “- № _ п’- Такъ какъ сила тока измѣняется во время производства опы- товъ , . то въ равные промежутки времени производили нѣсколько послѣдовательныхъ измѣреній Е и Е', черезъ что получились вели- чины, которыя мы обозначимъ черезъ Е,, Е/, Е2, Е2',... и сравни- вали Е, съ Г| съ Е2 и т. д. Такимъ образомъ нашли, что отношенія направляющихъ силъ тока на магнитъ обратно пропорціональны разстояніямъ а и а', Затѣмъ измѣняли уголъ «, и опытъ показалъ точно также, что Е про- а порцюнально т§; такъ что вообще сила эта можетъ быть выражена черезъ Е = і(8;. а 8 2 Слѣдовательно, угловой безконечный токъ дѣйствуетъ на магнитъ по тому же математическому закону, какъ и на соленоидъ. Прежде выведе- нія слѣдствій изъ этого важнаго заключенія, мы подтвердимъ его новыми доказательствами и покажемъ, что оно объясняетъ дѣйствіе безконечнаго прямолинейнаго тока на магнитъ, каково бы ни было ихъ положеніе и какъ бы магнитъ ни былъ подвѣшенъ. Въ этомъ случаѣ а равно 90°, и _ тл 2 е „ .,1 Формула будетъ г = -у или, пренебрегая постоянной величиной, 1. Случай опыта Эрстедта. Пусть АВ и А'В' (^>ас. 234) про- экціи горизонтальной стрѣлки, подвѣшенной на вертикальномъ остріѣ ОО'; М, ЛМ* изображаютъ безконечный горизонтальный токъ: очевидно, что токъ этотъ развиваетъ двѣ силы, —одна АЕ, А'<3', приложенная въ А, А' и направленная влѣво, вторая ОВ, В'В', дѣйствующая въ В, В' вправо, обѣ въ вертикальной плоскости. Онѣ разлагаются на вертикальныя силы АР и В8, которыя не имѣютъ вліянія на направленіе соленоида, и іга гори-
ЛЕКЦІЯ. 527 зонтальныя силы одну А(^, А'(^', другую 13В, В'В',. стремящіяся распо- ложить соленоидъ въ вертикальной плоскости, перпендикулярной къ пло- Рис. 234. скости тока, южный полюсъ будетъ влѣво, а сѣверный вправо: это и по- лучается въ опытѣ Эрстедта. 2) Случай, когда стрѣлка плаваетъ на.жидкости.— Очевидно, что составляющія А<3 А'<5', ВВ В'В' не равны, что онѣ приводятся къ парѣ къ и одной силѣ и что если стрѣлка поддерживается на жидкости, то она сперва будетъ стремиться повернуться такъ, чтобы А'В' сдѣлалась перпендикулярною къ ІМ, а затѣмъ двигаться по направленію своей длины. Предположимъ, что А'В' расположится перпендикулярно къ току ІМ', пара будетъ нулемъ и только ббльшая величина ВВ передъ А<2 заста- витъ стрѣлку двигаться. Вычислимъ это. Пусть х и у координады точки М и 21 длина стрѣлки, В® =ВО соз М' = — АЕ соз М" = йд + ж)” г р_____ & іху 7 7 — [г/’+О-яУІ [г/Ч-(г+«)*Г Сила эта будетъ нулемъ, когда у —0, т. е., если токъ прикасается къ стрѣлкѣ, это очевидно, потому что тогда силы АЕ и ВВ вертикальны; она будетъ нулемъ также, если х — 0, т. е. когда токъ находится на вер- тикальной линіи средней точки О. Равновѣсіе устойчивое, когда ВВ и А<5 удаляются отъ О, потому что если перемѣстимъ токъ и поставимъ его въ М въ уголъ «/О», то составляющая ВВ больше нежели А<5, и увлекаетъ стрѣлку отъ В къ В, возвращая ее въ ея положеніе равновѣсія, помѣщая точку О на вертикальной линіи МІ; но если токъ измѣняетъ направленіе, то ВВ и А<3 обѣ направлены къ О и ВВ будетъ больше А<5, точка О уда- ляется отъ МІ и стрѣлка отталкивается отъ В къ В.
528 СЕМИДЕСЯТАЯ 3) Случай, когда токъ вертикаленъ, а стрѣлка горнзой- та льна.—Пусть АВ и А'В' (рис. 235) двѣ проэкціи горизонтальной стрѣлки, находящейся на остріѣ 00', МІ и М' проэкціи вертикальнаго тока. Плоскости, проведенныя черезъ этотъ токъ и оба полюса, будутъ вер- тикальны, и ихъ пересѣченіе будетъ М'А', М'В'. 1 1 Оба дѣйствія тока будутъ равны и ^тд,; они будутъ горизонтальны и проэктируются въ на- стоящую величину въ В'И и А'С. Мы можемъ ихъ разложить на два другія, параллельныя и перпендикулярныя къ стрѣлкѣ. Обѣ силы А'(^ и В'8 вычисляются, какъ и прежде; онѣ стремятся двигать стрѣлку по на- правленію ея длины, если она плаваетъ на по- верхности жидкости. Другія двѣ В'Е и А'Р стремятся повернуть ее около точки 0', если она находится на остріѣ; такъ какъ онѣ приложены къ двумъ равнымъ плечамъ рычага, то моментъ равнодѣйствующей будетъ пропорціона- ленъ ихъ разности. Обозначивъ черезъ а; и у координаты точки М', имѣемъ: В'» =/= мщ, КВФ = = у,_^, д/р — с03 СА'Р — 1 + х М'В' ь М'А' М'А' у' + (I + ф)” Когда М' находится на (Уу, х — 0, дѣйствіе нуль и будетъ равновѣ- сіе; когда М' на кругѣ я2 уг — Р = 0, описанномъ изъ 0', какъ изъ центра, радіусомъ О'А', дѣйствіе также нуль; но внутри этого круга оно отрицательно, это значитъ, что точка. В' притягивается и что О'В' прилагается къ току. Если М' внѣ круга, то х°-[-у^— ^положи- тельно, А' притягивается до того, что ось О'у совпадаетъ съ О'М', тогда х сдѣлается равенъ нулю, уничтожается й стрѣлка останется въ равновѣсіи; она перпендикулярна къ О'М', южный полюсъ ея поворачи- вается влѣво, сѣверный же полюсъ вправо относительно тока. Опытъ, про- изведенный Пулье *), подтвердилъ всѣ эти результаты и, слѣдовательно, доказываетъ, что дѣйствіе тока обратно пропорціонально разстоянію тл 2 /4 2 его отъ полюсовъ, какъ показываетъ Формула = *) Рошііеі. Віоі. Тгаііё де РЬузідпе; также въ переводѣ Фехнера на нѣмецкія языкъ, подъ заглавіемъ: ЬеЬгЬисЬ дег РЬузік. Вд. IV, р. 175.
лкіщгй. 629 Подобнымъ же образомъ объясняются и всѣ другія явленія притяже- нія и отталкиванія и между прочимъ слѣдующій опытъ Дове*). Маг нитная стрѣлка, пз (рис. 236), была положена на легкую дощечку, опиравшуюся на ребро горизонтальной призмы; для уравновѣшиванія стрѣлки, на другой конецъ до- РПС. азв. счечки былъ положенъ противо- вѣсъ. Стрѣлка могла колебаться только въ вертикальной плоско- сти, причемъ доска вращалась на призмѣ, какъ на оси. Стрѣлка была расположена параллельно магнитному меридіану и токъ пропускали надъ или подъ стрѣлкою, въ плоскости магнитнаго меридіана къ югу или къ сѣверу. При этомъ оказалось слѣдующее: Положеніе стрѣлки: Направленіе тока: Дѣйствіе на стрѣлку: ЮЖНЫЙ полосъ къ востоку внизу къ сѣверу отталкиваніе » » югу притяженіе » » » вверху » сѣверу притяженіе » » » » югу отталкиваніе сѣверный » » внизу » сѣверу притяженіе » » » » » югу отталкиваніе » » вверху сѣверу отталкиваніе » » » югу притяженіе 4) Случай, когда токъ горизонталенъ, а стрѣлка вертикальная.—Предположимъ, что токъ горизонталенъ и проектируется въ М, и что стрѣлка АВ подвѣшена на шелковой нити Ах (рис. 237). Обѣ силы АО и ВБ перпен- дикулярны кі, АМ и ВМ; - они разлагаются какъ и прежде, и ихъ перпендикулярныя состав- ляющія АВ и ВЕ соединяются для перемѣ- щенія стрѣлки; отсюда имѣемъ: др — г~~ж__________________ ^”--кг-жу’ ПР'~ _1±±_ у' + Ѵ + хУ АВ ВК = вмі Рпс. 237. *) Эоѵе. Ро^епдогіГз Аппаіеп. Всі. ХХѴПІ. Физика. Ш 34
530 семидесятая ^-^ + ^ = 0 есть уравненіе гиперболы, проходящей черезъ А и В. Дѣйствіе будетъ нуль, если токъ М на поверхности этой кривой; оно бу- детъ отрицательно и стрѣлка отталкивается, если онъ внутри одной или другой вѣтви; оно будетъ положительно и стрѣлка притянется, если онъ внѣ обѣихъ вѣтвей. При измѣненіи силы тока, знакъ этихъ дѣйствій также измѣняется. Амперъ подтвердилъ всѣ эти слѣдствія вычисленія. Весьма важно знать общее заключеніе, которое можно извлечь изъ этихъ различныхъ опытовъ. Мы знаемъ.Формулу, выражающую взаимное дѣйствіе двухъ элементовъ токовъ: слѣдовательно, мы можемъ съ помощію одного вычисленія опредѣлить дѣйствіе равнодѣйствующей двухъ какихъ угодно токовъ опре- дѣленной Формы и положенія: такимъ же образомъ, мы вычислили дѣйствіе соленоида на элементъ тока и затѣмъ дѣйствіе этого соленоида на без- конечный угловой или прямолинейный токъ. Невозможно слѣдовать тѣмъ же путетъ для отыскиванія силъ, дѣй- ствующихъ между магнитами и токами. Такъ какъ мы не знаемъ ника- кого теоретическаго отношенія между магнетизмомъ и электричествомъ и не знаемъ, изъ чего состоитъ магнитный элементъ, то и не можемъ опре- дѣлить дѣйствія этого магнитнаго элемента на элементъ тока; а какъ дѣй-» ствіе это намъ неизвѣстно, то и невозможно вычислить равнодѣйствующія силы, дѣйствующія между магнитомъ какой угодно Формы и положенія и расположеннымъ близъ него опредѣленнымъ токомъ. Но, съ одной стороны, мы помощію вычисленія нашли, что безконеч- ный угловой токъ дѣйствуетъ на полюсъ находящагося въ той же пло- скости соленоида съ силой, имѣющей направленіе перпендикулярное къ этой плоскости и выражающейся черезъ 2^1 . а а съ другой стороны, опытъ Біо и Саварта показалъ, что дѣйствіе того же тока на полюсъ магнита выражается тою же Формулою. Слѣдовательно, въ этихъ условіяхъ магнитъ тождественъ съ соленоидомъ. Амперъ пошелъ еще далѣе: найдя, что дѣйствіе равнодѣйствующей полюса магнита или соленоида на безконечный токъ одинаково, онъ за- ключилъ, что дѣйствіе этихъ же полюсовъ на элементъ тока также оди- наково; т. е. что оно перпендикулярно къ плоскости, проходящей черезъ элементъ и полюсъ, и выражается Формулой. а г віп о> г5 ’ относящейся къ соленоиду или къ магниту.
ЛЕКЦІЯ. 531 Это разсужденіе приводитъ къ слѣдующему: такъ какъ опредѣленный интегралъ |о- изображаетъ одновременно дѣйствіе безконечнаго тока какъ на полюсъ магнита, такъ и на полюсъ соленоида, то дифференціальныя выраженія дѣйствія элемента тока на каждый изъ этихъ полюсовъ точно также однѣ и тѣ же. Очевидно, что такое заключеніе несправедливо; но если повторяя для очень многихъ случаевъ тотъ же способъ разсужденія, мы всегда найдемъ, что опредѣленный интегралъ, выведенный теоретически для соленоида на опытѣ, прилагается къ магниту, то можемъ съ точностію сказать, что диф- віп ш „ - г. Ференціалъ -----—--- прилагается также къ обоимъ приборамъ. Съ этою то цѣлью мы обратимся теперь къ изученію слѣдующаго вопроса. Вращеніе токовъ дѣйствіемъ соленоидовъ или магнитовъ. Пусть МК элементъ тока и А полюсъ соленоида (рис. 238). Дѣй- ствіе, производимое на №, выражается силою Р, перпендикулярною къ АМК и равною р І ВІП (I) <$8 Г2 » или, пренебрегая предстоящимъ ВІП ш сй г2 Если опустимъ перпендикуляръ МР на АК, то МР=<&ВІп<а, и если опишемъ изъ точки А, какъ изъ центра, шаровую поверхность, ра- діусомъ равнымъ единицѣ, то она будетъ пе- ресѣчена плоскоскію АМК по дугѣ М'Р', равной тельно, М'Р' ?= — наконецъ, моментъ вращенія элемента МК около точки А будетъ — М'Р'. Слѣдовательно, этотъ моментъ перпендикуляренъ къ плоскости АМ'Р' и ве- личина его выражается М'Р'. То же самое имѣетъ мѣсто и для всѣхъ эле- ментовъ какой угодно части СМГ) тока; моментъ равнодѣйствующей пары, по извѣстной теоремѣ, будетъ равенъ діагонали С'С' и перпендикуля- ренъ къ плоскости АС'Б'. 34*
СЕМИДЕСЯТАЯ Йзъ этого слѣдуетъ, что, если токъ СМІ) замкнутъ, С'Ы' нуль и рав- нодѣйствующая пара равна нулю, т. е. что дѣйствіе полюса А соленоида на этотъ замкнутый токъ приводится къ одной силѣ, проходящей черезъ точку А. Вычислимъ теперь величину момента вращенія вокругъ оси ХУ, про- ходящей черезъ полюсъ А (рис 239), когда токъ не замкнутъ *). Дѣй- ствіе направлено по нормали М() къ плоскости АМЫ, проходящей черезъ АМ и элементъ Ы8 тока 8: оно разлагается на двѣ силы, одну въ плоскос- ти ХАМ, которая не производитъ никако- го дѣйствія, другую МВ перпендикуляр- ную къ этой плоскости и производящую вращеніе. Обозначая черезъ г уголъ С)МВ между плоскостями ХАМ и МАЫ, имѣемъ раго въ А, а основаніе ХМЫ, Гдѣ а есть уголъ АМЫ. Чтобы полу- чить моментъ вращенія т, должно умно- жить МВ на перпендикуляръ МТ, опу- щенный изъ М на ХУ; онъ равенъ МА віп ХАМ — г віп Ѳ, иІ <І8 . . „ т =------- ВІП а 8111 Ѳ СОВ е. г Въ трегранномъ углѣ, вершина кото- сов ХАЫ — сов ХАМ сов ХАЫ -|- віп ХАМ віп МАЫ сов г, СО8 (Ѳ СЙ) — СО8 ѳ СО8 МАЫ -|- віп Ѳ ВІП МАЫ СОВ 5. Уголъ МАЫ безконечно малъ, (Ѳ —<?б) есть уголъ, ХАМ МАЫ ко- синусъ его равенъ единицѣ, а его синусъ найдемъ.изъ зіп МАЫ 8Іп МАЫ _________________________________ Дз 8Іп АЫМ віп («? + г ’ * 11 А "ѴГ 810 віп МАЫ =----------, замѣняя косинусъ и синусъ МАЫ ихъ величинами, въ предъидущемъ урав- неніи имѣемъ —8І11 ѳ С® = - віп а віп ѳ сов г, г а, сравнивая эту величину съ величиною момента вращенія, получимъ: т = — р.і віпѲсй. ) Ашрёгѳ. Аппаіез іе сЬішіе еі сіе рЬувідпе. Т. XXXVII.
ЛЕКЦІЯ. 533 Если взять интегралъ между предѣлами 8, и Ѳ2 какого-нибудь тока, то весь моментъ Р будетъ: Р = у- і (сов 8, — сов Ѳ2). Если ось ХУ будетъ проходить черезъ оба полюса соленоида, то должно взять разность обоихъ моментовъ вращенія Р — Р' = у і(сов Ѳ( — сов 02 — сов Ѳ'( -|- сов §'2); выраженіе это равно нулю, если токъ замкнутъ, потому что тогда Ѳ1 = Ѳ2 и 8', - Ѳ'2. Всѣ токи необходимо замкнуты, но можно сдѣлать такъ, что только одна изъ ихъ частей будетъ подвижна около оси соленоида, и. моментъ вра- щенія ея можетъ и не быть нулемъ. Изслѣдуемъ тотъ случай, когда она оканчивается въ двухъ точкахъ Ь и с, находящихся на оси АВ {рис. 240). 1) Обѣ точки Ъ и с могутъ быть ' д _ Рис. 240. расположены надъ полюсами А и В, или обѣ между этими полюсами; въ этомъ случаѣ Ѳ( = Ѳ2, 8', — Ѳ'3 и Р—Р' равно нулю (рис. 240 а и (3). 2) с можетъ быть надъ, а Ъ подъ обоими полюсами (рис. 240, у); въ этомъ случаѣ 8, = 8', = 0; Ѳ2 = Ѳ'2 = тг и Р — Р' опять нуль. 3) Но если одинъ изъ полюсовъ А находится между с и Ъ, а другой В подъ с и'Ь (рис. 240 4), то 8, = 0; Ѳ2 = іг; у : 8, = 6, - О и слѣдовательно, Р — Р'=2м»- Токъ будетъ вращаться около оси АВ, и моментъ вращенія не зависитъ ни отъ положенія подвижнаго тока, ни отъ его величины. Чтобы получить на опытѣ условія, выведенныя изъ этого вычисленія, Фаредэ *) устроилъ приборъ, въ которомъ токъ вращается вокругъ маг- нита. Мы здѣсь опишемъ приборъ въ томъ видѣ, какъ его устроилъ Жа- менъ **). АВ мѣдный стержень, основаніе котораго изолировано слоио- *) Рагагіау. Аппаіев Де сЫшіе еі Де рЬувідие. Т. ХѴПІ. — (тіІЬегІ’в Аппаіеп. ВД. ЬХХІ ип<1 ЬХХІІ. »*) .Татіп. Соигв Де рЬувідие. Т. III. ,р. 243. 1861. Кромѣ прибора Жамеиа суще- ствуютъ многіе другіе приборы вращенія тока вокругъ магнита; желающіе дознано.
534 СЕМИДЕСЯТАЯ вьей костью. Токъ приходитъ въ стержень черезъ А, идетъ до В, опу- скается вдоль двухъ подвижныхъ колѣнъ ВСО, ВС'О', сдѣланныхъ изъ Рис. 241. чтобы оба полюса были ниже Г і получается никакого движенія; но Р и Е', а другой полюсъ X подъ аллюминіевой трубки, и черезъ острія Е и Е', находящіяся на небольшомъ разстояніи одинъ отъ другаго, про- ходитъ въ желѣзную кольцеобразную чашечку, наполненную ртутью; отсю- да токъ идетъ въ подставку НК къ другому полюсу батареи. Подвижныя части тока, ограничиваются точкою В, расположенною на оси, и остріями Г и Г', очень приближенными къ этой оси, такъ что безъ чувствитель- ной ошибки можно разсматривать ихъ какъ совпадающія съ осью. Солено- идъ К8, навитый на полый цилиндръ, можетъ передвигаться вдоль АВ; если поднять его такъ, чтобы располо- жить1 оба полюса между предѣлами В и Г тока, или опустить его до того, Г', то въ подвижномъ проводникѣ не когда полюсъ 8 находится надъ точками ними, то проводникъ начинаетъ быстро вращаться. Весьма важно убѣдиться въ томъ, что магнитъ производитъ совершенно тѣ же дѣйствія, что и соленоидъ. Для этого снимаютъ соленоидъ Х8 и замѣняютъ его магнитнымъ пучкомъ №8', расположеннымъ на'поломъ цилиндрѣ, внут- ренняго діаметра, одинаковаго съ діаметромъ оси АВ; при этомъ оказывается, что проводникъ вращается или останавливается, когда магнитъ занимаетъ тѣ же положенія, какія должно было дать соленоиду для полученія тѣхъ же результатовъ; и такъ какъ въ этомъ второмъ примѣрѣ опредѣленный инте- гралъ, выражающій моментъ вращенія для магнита тотъ же, какъ и для соленоида, то совершенно правильно предположить, что элементарное дѣй- миться съ вими могутъ обратиться къ слѣдующимъ источникамъ: 1) УѴіебетапп. Біе ЬсЬте ѵот баіѵапівшвя. Вб. II, § 108 и друг. 2) КаіаСеп. Епсусіорабіе бег РЬувік. Вб. XIX, статья фейлитша, водъ заглавіемъ: Біс ^аІѵапівсЬеп Зігбше, р. 293 и далѣе.
ЛЕКЦІЯ. 535 ствіе обоихъ этихъ аппаратовъ, проводимое ими на элементъ тока, точно также одинаково. Вотъ новые опыты, подтверждающіе предъидущее. Вращеніе магнитов-ь токами. — Такъ какъ моментъ вращенія замкнутаго тока вокругъ оси соленоида нуль, то и моментъ противодѣй- ствія, стремящійся вращать этотъ соленоидъ около той же оси точно также нуль. Изъ этого заключаемъ, что если разложимъ токъ на какія- нибудь двѣ части, то обѣ онѣ произведутъ равныя и противоположныя пары, и если уничтожимъ дѣйствіе одной изъ нихъ, то другая заставитъ соле- ноидъ вращаться, слѣдовательно, если часть тока проходитъ черезъ самый соленоидъ, то она не сообщитъ ему никакого движенія, а всѣ остальныя части того же тока дадутъ моментъ вращенія, равный и противоположный тому, который онѣ сами получили бы, если бы онѣ были подвижны, а соленоидъ неподвиженъ. Мы видѣли, что каждый токъ, оканчивающійся на оси XV въ двухъ точкахъ а и Ь, одной между двумя полюсами, другой надъ ними (рис. 240, о), приводится въ движеніе независимо отъ его Формы, парой равной 2(хг; слѣдовательно, если пропустить токъ батареи черезъ соленоидъ, такъ, чтобы онъ вошелъ въ точку а и вышелъ черезъ Ъ', то онъ произ- ведетъ моментъ вращенія, равный — 2 ц г; опытъ долженъ удасться и въ томъ случаѣ, если бы соленоидъ былъ замѣненъ магнитомъ. Амперъ *) для выполненія этихъ условій, погрузилъ по оси сосуда, наполненнаго ртутью, магнитъ АВ (рис. 242), имѣвшій на концѣ В пла- тиновый грузъ, который заставилъ его принять вертикальное положеніе; магнитъ оканчивается въ А чашечкой, въ которую наливается капля ртути. Токъ идетъ отъ батареи въ а, по мѣд- ной стойкѣ, черезъ винтъ Е до А, опускается до поверхности ртути В, и эта часть тока не имѣетъ вліянія на магнитъ; затѣмъ онъ идетъ радіусами къ краямъ сосуда, гдѣ онъ встрѣчаетъ металлическое кольцо НН, сообщающееся съ отрицательнымъ полюсомъ батареи. Здѣсь все происходитъ такъ, какъ если бы магнитъ былъ приведенъ въ движеніе незамкнутымъ токомъ, оканчивающимся въ двухъ точкахъ оси, одной Е надъ полюсами, другой въ В между ними. Рис. 242. *) Атрёге. Апшііеа бе сЩшіе еі бе рЬувідие. Т, XX.
536 СЕМИДЕСЯТАЯ Можно также взять болѣе удобныіі пр.іборъ, устроенный Бретономъ. Магнитъ (рис. 243) можетъ вращаться на двухъ осяхъ; токъ входитъ въ нажимной винтъ р, подымается но мѣдной стойкѣ до середины, и идетъ въ кольцеобразный сосудъ Е, наполненный ртутью; затѣмъ, посред- Рвс. 243. ствомъ крючка д, онъ идетъ въ маг- нитъ, и вдоль его до чашечки В, а отсюда, черезъ нажимной винтъ Н, къ отрицательному полюсу. Кро- мѣ различія въ устройствѣ, при- боръ этотъ одинаковъ съ приборомъ Ампера. Вращеніе магнита параллель- но своей оси. — Дѣйствіе всей рав- нодѣйствующей тока на соленоидъ необходимо приводится къ парѣ и одной силѣ. Мы же видѣли, что мо- ментъ вращенія нуль, если токъ зам- кнутъ и магнитъ подвиженъ около своей оси АВ: это значитъ, что пара находится въ плоскости, проходящей чрезъ АВ и что сила приложена въ точкѣ на этой же линіи. Слѣдовательно, если магнитъ подвиженъ около оси, параллельной АВ, но не-совпадающей съ этою линіею, то'пара будетъ также уничтожена, а дѣйствіе силы остается и какъ она необходимо измѣнитъ направленіе съ положеніемъ соленоида, то она можетъ сообщить ему вращательное движеніе. Это подтверждается съ магнитомъ, на приборѣ, представленномъ на рис. Рис. 244. Рис. 245. 244. Токъ проходитъ черезъ остріе Е, опускается до уровня ртути, и по- мѣстивъ магнитъ въ А (рис. 245), эксцентрически съ остріемъ Е, полу- чимъ вращеніе его.
ЛЕКЦІЯ. 537 Для болѣе полнаго объясненія этого опыта, представимъ (рис. 245) горизонтальное сѣченіе прибора у поверхности ртути. Остріе проэкти- руется въ Е, центръ соленоида въ 0; токи, составляющіе его, будутъ въ ССгВН } ; токи, приходящіе черезъ остріе Е, направляются по радіусамъ отъ центра Е къ окружности І)Е; эти токи проходятъ ближе' другихъ къ со- леноиду, имѣютъ болѣе сильное дѣйствіе и они опредѣляютъ направленіе „ . вас сав произведеннаго дѣйствія. > ) притягивается, а ; отталкивается то- ЕТ) комъ } ; но первое дѣйствіе оольше втораго, а разность ихъ дѣйствуетъ гч ЕЕ по направленію ОА перпендикулярно ЕР. Токъ ? симметричный съ ОР, производитъ другую силу ОР, перпендикулярную своему направле- нію и равную ОА; равнодѣйствующая ОА и ОЬ будетъ ОК, перпенди- кулярная къ линіи ЕО, и заставляющая магнитъ описывать спираль, на- правленіе которой измѣняется съ измѣненіемъ полюса магнита и напра- вленіемъ токовъ въ .ртути. Можно произвести вращательное движеніе отъ той же причины, за- мѣнивъ въ приборѣ Бретона вращающійся магнитъ эксцентрическимъ и изогнутымъ магнитомъ. Такъ какъ во всѣхъ разсмотрѣнныхъ нами случаяхъ, мы могли под- твердить съ магнитомъ всѣ свойства, которыя вычисленіемъ мы получили для соленоида одинаковой съ нимъ длины и надлежащей плотности, то можно предположить: 1) Что дѣйствіе полюса магнита на элементъ тока тоже, что и дѣй- ствіе полюса соленоида, т. е. что оно перпендикулярно къ плоскости, „ /4 г 8іп «<із проходящей черезъ элементъ и полюсъ, величина его равна-----— , гдѣ в уголъ, составляемый элементомъ съ прямою, соединяющею его съ по- люсомъ. 2) Что дѣйствіе, производимое магнитомъ на систему какихъ бы то ни - АІ8ІПЫЙ5 было токовъ, можно вычислить, интегрируя элементарную Формулу -Г1—’ и что оно всегда будетъ тоже, какъ и для равнаго ему соленоида. Но должно идти еще далѣе, и показать, что пе только относительно токовъ, но даже относительно другъ друга, магниты могутъ быть за- мѣнены соленоидами. Очевидно, «что магнитъ АВ будетъ дѣйствовать на соленоидъ А'В' какъ и равный ему соленоидъ», потому что его дѣйствіе приводится
538 СЕМИДЕСЯТАЯ ЛЕКЦІЯ. къ равнодѣйствующей тѣхъ силъ, которыя производятъ его полюсы на каждый элементъ А'В', а силы эти совершенно такія же. какія произво- дятъ полюсы равнаго имъ соленоида. Остается только вычислить взаимное дѣйствіе двухъ соленоидовъ. Амперъ доказалъ, что если 88', ЛЛ' представляютъ поверхности и разстояніе элементарныхъ круговъ въ двухъ соленоидахъ и і і! силы ихъ токовъ, то, между двумя какими-нибудь изъ ихъ полюсовъ, дѣйствуетъ сила притягательная или отталкивательная, смотря по тому, противопо- ложнаго ли она наименованія или одного наименованія, и которая обратно пропорціональна квадрату ихъ разстоянія г и выражается черезъ -с, 8 і 8'1 .г — и. — — —. 1 а д! г1 Это есть также выраженіе дѣйствія между двумя полюсами двухъ магнитовъ, имѣющихъ равныя магнитныя силы. Итакъ магнитъ имѣетъ всѣ свойства соленоида, равнаго съ нимъ по силѣ, какъ при дѣйствіи его на токъ, такъ и при дѣйствіи его на какую бы то ни было систему другихъ магнитовъ. Доказавъ это абсолютное тождество свойствъ соленоидовъ и магнитовъ, Амперъ естественно пришелъ къ объясненію магнетизма и электричества одной теоріей. Ему представились двѣ одинаково возможныя гипотезы: онъ могъ или предположить существованіе магнитной жидкости, отъ ко- торой происходятъ электрическіе токи, или же удержать гипотезу токовъ и предположить, что они существуютъ въ намагниченномъ желѣзѣ, гдѣ они образуютъ молекулярные соленоиды. Въ слѣдующей лекціи мы и обратимся къ этому предмету.
СЕМЬДЕСЯТЪ ПЕРВАЯ ЛЕКЦІЯ. Магнетизмъ и діамагнетизмъ. Теорія магнетизма. — Строеніе магнитовъ. — Намагничиваніе то- ками. — Электромагниты. — Притягательная и сдержггвающая сила магнита. — Магнитное дѣйствіе электричества отъ тренія. — Зем- ной магнетизмъ. — Діамагнетизмъ. — Діамагнитная полярность. — Вліяніе окружающей средины. — Вліяніе строенія тмъ. — Измѣре- ніе магнитныхъ силъ. Теорія магнетизма. Мы изложили и изслѣдовали теорію электрическихъ и магнитныхъ жидкостей. Придумавъ ихъ для удовлетворенія необходимости объясненія, мы приписали имъ свойства, которыя объясняютъ наблюдаемые законы; но существованіе ихъ не доказано, и мы можемъ ихъ откинуть, если найдемъ, что они или недостаточны или безполезны. Такимъ образомъ ихъ недостаточность была признана тогда, когда Эрстедъ открылъ дѣйствіе тока на магнитѣ н магнитныя жидкости сдѣлались безполезными, когда Амперъ доказалъ, что всѣ свойства магнитовъ могутъ быть произведены токами, изогнутыми въ спираль: это заставляетъ думать, что магниты суть природные соленоиды, состоящіе изъ внутреннихъ круговыхъ токовъ. Строеніе магнитовъ. — По этому Амперъ *) совершенно оста- вилъ гипотезу магнитныхъ жидкостей и замѣнилъ ее другою. Онъ пред- положилъ, что въ намагниченномъ брускѣ {рис. 246), частицы могутъ сгруппироваться въ видѣ ниточекъ аЬ, а'Ь' почти параллельныхъ оси; что онѣ окружены круговыми токами, имѣющими одинаковыя направленія, ко- *) Атрёге. Аппаіез йе сЫтіе сі йе рЬузідпе. Т. XV, р. 70 п 170. — Мётоііт, впг Іа іЬёогіе еіс., р. 323 — 372.
540 СЕМЬДЕСЯТЪ ПЕРВАЯ торыя перпендикулярны линіямъ АВ, аЬ,..., и что такимъ образомъ онѣ составляютъ пучки элементарныхъ соленоидовъ, дѣйствующихъ какъ одинъ равнодѣйствующій соленоидъ. Если магнитъ имѣетъ значительную длину и малый діаметръ, то всѣ эти токи перпендикулярны къ оси АВ; но вообще взаимодѣйствіе ихъ боль- шаго числа не позволяетъ имъ располагаться строго правильно. По при- чинѣ симметричности, правильное расположеніе будетъ только на оси АВ; ло токъ, окружающій какую-нибудь частицу М, будетъ въ различныхъ условіяхъ: онъ будетъ оттолкнутъ тѣми, которые находятся вправо и влѣво тъ него, потому что въ болѣе сближенныхъ съ ними- частяхъ онъ имѣетъ направленіе въ сторону противоположную имъ. Предположимъ, что М бу- детъ вправо отъ оси и въ верхней части магнита; очевидно, что часть а будетъ оттолкнута всѣми токами, находящимися вправо отъ М, а |3 всѣми токами, которые будутъ отъ нея влѣво. Оба эти дѣйствія будутъ направлены снизу вверхъ, потому что подъ М находится больше токовъ нежели надъ М; кромѣ того, первое дѣйствіе С будетъ больше втораго, потому что ихъ также больше со стороны оси нежели съ противоположной. Поэтому м часть а приподымется тѣмъ больше, чѣмъ дальше ле- житъ Мотъ оси АВ и отъ средняго сѣченія СС' магнита; никакого дѣйствія не будетъ на эту часть, если токъ расположенъ на СС', но она опустится если М'находится подъ СС'. Изъ этого слѣдуетъ, что если провести линіи, которыя были бы пер- пендикулярны къ плоскостямъ этихъ различныхъ токовъ, то онѣ будутъ осями столькихъ же приложенныхъ другъ къ другу соленоидовъ; онѣ бу- дутъ кривыми и тѣмъ сильнѣе наклонены къ оси ихъ кривизны, чѣмъ болѣе онѣ приближаются къ краямъ и чѣмъ магнитъ будетъ толще и ко- роче. Полюсы всѣхъ соленоидовъ находятся на концахъ этихъ кривыхъ, а полюсами магнита будутъ двѣ точки приложенія равнодѣйствующихъ силъ соленоидовъ; очевидно, что полюсы эти будутъ расположены на нѣ- которомъ разстояніи отъ концовъ, и разстоянія эти будутъ увеличиваться съ толщиною магнита, что и подтверждается на опытѣ. Намагничиваніе. — Объяснивъ внутреннее строеніе магнитовъ, долж- но также разсмотрѣть, что происходитъ при намагничиваніи. Амперъ *) предположилъ, что частицы желѣза, стали и вообіце магнитныхъ тѣлъ Атрёге. Мётоіге аиг Іа (Ьёогіе еіс., р. 372, зиЬ., № 8.
лекція, 541 Окружены, даже въ естественномъ состояніи, токами, плоскости которыхъ очень разнообразны, и такъ какъ въ каждомъ направленіи находится одина- ковое число обратныхъ токовъ, то дѣйствіе однихъ уничтожаетъ дѣйствіе другихъ. Но если вблизи расположить правильный магнитъ, т. е. пучекъ параллельныхъ соленоидовъ, то они отталкиваютъ или притягиваютъ эле- ментарные токи желѣза или стали, по извѣстнымъ электродинамическимъ законамъ, направивъ всѣ ихъ въ одну сторону, въ параллельныхъ плоско- стяхъ, и, слѣдовательно, они расположатъ ихъ въ пучки соленоидовъ, что и составитъ магнитъ. Возьмемъ, напр., простой случай, представленный на рис. 230, гдѣ магнитъ АВ помѣщенъ рядомъ съ мягкимъ желѣзомъ А'В'. Частные токи, находящіеся въ послѣднемъ, сдѣлаются параллельными магниту; А'В' на- магнитится и получитъ- въ А' полюсъ, противоположный полюсу магнита, съ которымъ онъ находится въ прикосновеніи. Слѣдовательно, намагничиваніе есть явленіе опредѣленнаго расположенія частичныхъ токовъ, механическимъ дѣйствіемъ, производимыми на нихъ внѣшними токами. Если это такъ, то такъ называемая задерживателъная сила объясняется большимъ или меньшимъ сопротивленіемъ, измѣненію первоначальнаго направленія частныхъ токовъ. Въ мягкомъ желѣзѣ, токи эти очень подвижны, и, не встрѣчая сопротивленія, перемѣщаются быстро подъ вліяніемъ меньшихъ внѣшнихъ дѣйствій: напротивъ того, въ стали они почти неподвижны, и сильно сопротивляются направляющей ихъ силѣ. Отсюда слѣдуетъ, что желѣзо намагничивается и размагничивается въ при- сутствіи даже слабаго магнита, а сталь можетъ пріобрѣтать и терять свой магетнизмъ только отъ дѣйствія бблыпихъ и болѣе продолжительныхъ си.п. Создавая систему, которая связывала бы цѣлый многочисленный рядъ Фактовъ, должно предположить также причину. Это также необходимо въ теоріи двухъ жидкостей какъ и въ теоріи Ампера; но послѣдняя имѣетъ передъ первой неоспоримыя преимущества по своей простотѣ, общности и обиліи; по простотѣ потому, что, предположивъ однажды существованіе частичныхъ токовъ, подвижныхъ въ желѣзѣ и неподвижныхъ въ стали, нама- гничиваніе и всѣ свойства магнитовъ дѣлаются слѣдствіями, которыя можно вычислить; по общности потому, что обѣимъ частнымъ жидкостямъ электри- чества и магнетизма приписывается одна причина—электрическій токъ; на- конецъ, по обилію потому, что, кромѣ магнитныхъ и электрическихъ явле- ній, получается еще новый и болѣе раціональный способъ намагничиванія. Намагничиваніе токами.—Если намагничиваніе происходитъ только слѣдствіе параллельнаго расположенія частичныхъ токовъ желѣза, подъ
542 СЕМЬДЕСЯТЪ ПЕРВАЯ вліяніемъ внѣшнихъ токовъ, то это расположеніе можно произвесть не только дѣйствіемъ готоваго магнита на брусокъ, но и дѣйствіемъ какихъ- нибудь токовъ. Араго *) первый вывелъ и подтвердилъ это слѣдствіе изъ теоріи Ампера. Онъ погрузилъ мѣдную проволоку, черезъ которую про- ходитъ токъ батареи, въ желѣзные опилки, и замѣтилъ, что опилки при- стали къ проводнику и каждая частица приняла положеніе крестообразное относительно тока; затѣмъ онъ расположилъ тотъ же токъ вблизи сталь- ной стрѣлки, перпендикулярно къ ея направленію, и она намагнитилась такъ, что ея южный полюсъ былъ влѣво, какъ и въ опытѣ Эрстедта. По- томъ онъ, вмѣстѣ съ Амперомъ, продолжалъ свои опыты, и уже вдвоемъ они пришли къ. слѣдующимъ результатамъ. Сдѣлаемъ спираль или соленоидъ изъ тока, навитаго на стекляную трубку (рис. 247), пропустимъ токъ по направленію тп, и помѣстимъ внутрь трубки стальную стрѣлку; какъ только токъ пройдетъ черезъ про- водникъ, то онъ расположитъ параллельно себѣ всѣ частичные токи стрѣл- Рпс. 247. Рпс. 248. ки, которая такимъ образомъ получитъ два полюса, южный на лѣво въ А, сѣверный направо въ В. Если пропустить токъ по направленію пт, то въ В будетъ южный полюсъ, а въ А сѣверный. Вмѣсто того, чтобы про- пускать токъ отъ п къ т, мы можемъ спираль намотать сверху внизъ, какъ показано на рис. 248. Слѣдовательно, если токъ пропущенъ по спи- рали, по направленію стрѣлокъ тп, то на рис. 247, сѣверный полюсъ находится въ В, а на спирали, рис. 248, сѣверный полюсъ въ А. Образованіе послѣдовательныхъ точекъ получается и объясняется так- же отчетливо; для развитія такихъ точекъ, достаточно намотать на стекляную трубку двѣ спирали рядомъ, изъ одной и той же проволоки, но въ противоположныя стороны (рис. 249) тогда на копцахъ А и В образуются сѣверные полюсы, а въ серединѣ с образуется двойной юж- *) Ага^о. Аппаіез Де сЫтіе еі Де рЬувідие. Т. XV, р. 93. 1820.—СІіІЬегі’в Аппаіеп. ВД. ЬХѴІ, 8. 311.
ЛЕКЦІЯ. 543 ный полюсъ, т. е. послѣдовательная точка. Наматывая рядомъ нѣсколько спиралей изъ одной проволоки, послѣдовательно въ противоположныя сто- роны, получимъ нѣсколько послѣдовательныхъ точекъ. Рпс. 249. Что особенно замѣчательно въ зтихъ опытахъ—такъ зто-то обстоятель- ство, что намагничиваніе совершается мгновенно; впрочемъ, при дѣйствіи на сталь и желѣзо, получаются различныя явленія. Если токъ силенъ, брусокъ закаленной .стали получаетъ очень боль- шую магнитную силу, которая со временемъ постепенно ослабѣваетъ до со- стоянія посыщенія. Эліасъ *) придумалъ особый способъ намагничивать сталь очень силь- но. Мѣдную проволоку 3 миллим. толщины и отъ 7 до 8 метровъ длины, хорошо обмотанную шолкомъ, свертываютъ въ прямой, толстый, но корот- кій цилиндръ, внутри пустой. Черезъ проволоку пропускаютъ сильный токъ, и намагничиваемый стальной брусокъ нѣсколько разъ опускаютъ въ ци- линдръ и снова подымаютъ; когда середина бруска придетъ послѣдній разъ противъ середины цилиндра, токъ прерываютъ. Способъ зтотъ соотвѣтствуетъ способу двойнаго натиранія Митчеля. Если намагнитить токомъ брусокъ мягкаго желѣза, то какъ быстро онъ намагничивается, такъ же быстро и теряетъ свой магнетизмъ при уничто- женіи тока. Такіе временные магниты, называемые электромагнитами, бываютъ очень сильны и часто употребляются въ практикѣ. Различнаго вида электромагниты.—Форма, которую даютъ эле- ктромагнитамъ, очень разнообразна **). Болѣе обыкновенныя Формы видны на рис. 250 и 251. Желѣзная подкова утверждается на станкѣ концами внизъ (рис. 250) или вверхъ (рис. 251). На колѣна подковы надѣваются деревянныя катушки,-съ намотанною на нихъ мѣдною проволокою, или про- волока прямо наматывается на подкову. Для изслѣдованія дѣйствія маг- нита на различныя тѣла, къ полюсамъ прикладываютъ якорь; якорь зтотъ на электромагнитѣ Плюкера (рис. 251) ***) состоитъ изъ двухъ кусковъ *) Еііаз. Ро^епбогіГв Аппаіеп. Вй. ЬХП ппб ЬХѴІІ. **) Кікіёз. Іпеіііііі. 8 Оес. 1852. Аппаіев бе еііііпіе еі бе рЬувічпе. II вёгіе, I. XXXVII, р. 399. 1853. Ьез ёіесіго-аішапіз. Рагів, 1860. Никлесъ различаетъ болѣе 80видовъ маг- натовъ и далъ имъ особую номенклатуру. ***) РШекег. Ро^епбогіГв Аппаіеп. Вб. ЬХХІІ.
544 СЕМЬДЕСЯТЪ ПЕРВАЯ мягкаго желѣза высотою вт 48 миллим., которые прикладываются къ по- люсамъ; къ серединѣ куски эти сточены дугой и оканчиваются конусами, такъ что острія устанавливаются одинъ противъ другаго на желаемомъ разстояніи. Иногда кускамъ якоря даютъ Форму параллелепипедальную, а внутренніе концы стачиваютъ въ видѣ пирамиды Другую Форму электромагнита далъ РумкорФъ *); Форма эта очень удобна для многихъ опытовъ, о которыхъ мы скажемъ ниже. Вдоль массив- ной скамьи О {рис. 252) двигаются желѣзныя части IIЫІ и ДГД, кото- рыя посредствомъ винтовъ, находящихся подъ скамьей В, могутъ быть Рвс. 252. утверждены на какомъ угодно разстояніи; на верху, на желѣз- ныхъ частяхъ, укрѣплены гори- зонтальные желѣзные цилиндры 20 и НО, оси которыхъ ле- жатъ на одной прямой линіи. Цилиндры эти обмотаны тол- стыми мѣдными проволоками, об- витыми шелкомъ; черезъ нихъ пропускаютъ сильный токъ въ- одну и ту же сторону, тогда об- ращенные другъ къ другу концы цилиндровъ ДО и НО, пріобрѣтаютъ ’) КиЬшкоЛ. Сотріеа гепсіив. Т. XXII, 417 еі 538. 1847.
ЛЕКЦІЯ. 546 противоположные полюсы. Токъ идетъ изъ батареи, предварительно черезъ коммутаторъ Румкорша, описанный нами выше (стр. 276, рис. 114 и 115), и, слѣдовательно, направленіе тока можно по произволу измѣнять. Между полюсами находится столикъ С, на который помѣщаютъ из- слѣдуемыя тѣла. На свойствѣ желѣза быстро намагничиваться и терять свой магнетизмъ Фроманъ устроилъ такъ называемую электрическую сирену. Она состоитъ изъ электромагнита, передъ которымъ находится упругая пружина, при тягиваемая электромагнитомъ при его намагничиваніи. Когда электромаг- нитъ намагничивается, пружина притягивается, причемъ тотчасъ размы- кается цѣпь, вслѣдствіе, чего электромагнитъ размагничивается, а пру- жина по упругости своей возвращается въ первоначальное положеніе и снова замыкаетъ, цѣпь. Вслѣдствіе этого происходитъ очень быстрое дви- женіе колеса, которое и производитъ звукъ, высота 'гона котораго увели- чивается съ быстротою колебаній; для измѣненія же числа колебаній из- мѣняютъ длину размаховъ пружины. Зависимость магнетизма отъ силы тока.—Сила магнетизма же- лѣзнаго бруска зависитъ отъ силы тока, отъ числа оборотовъ спирали и отъ длины и діаметра желѣза. Надъ этими вопросами производили изслѣдованія Ленцъ и Якоби *), Мюллеръ **), Косенъ ***), Веберъ ****) и Видеманъ *****). Длина цилиндра за опредѣлсѣнымъ предметомъ не имѣетъ значитель- наго вліянія. Если назовемъ черезъ I силу тока, черезъ п число оборо- товъ, черезъ А діаметръ желѣза, черезъ т магнитный моментъ образо- вавшагося магнита и черезъ А постоянную величину, зависящую отъ взя- таго металла, то получимъ слѣдующую эмпирическую Формулу^ 0Щ0005 <7” . , У Уі ИЛИ ' т . лі оДооообД^ Предположимъ, что сила тока не очень велика, дуга можетъ быть при- нята равною тангенсу, и *) Еепя шкі ДясоЪі. РовдегнІогіГя Аппяіеп. В(1. ХЬѴІІ. **) МППег. Ро^епЯ. Апп. Вй. ЬХХІХ и ЕХХХП, Вегісііі ііЬег <Ііе ГоНзеЬгіНе йег РЬузік. 1849. 494. ***) Коозеп. Репй. Апп. Вй. ЬХХХѴІ. «***) ѴѴеЬег. ЕІекІгойупапіізсІіе МаязЪезНттпп^еп, іпзЪезопйеге ііЬег Ьіапш^леііз- шпз, р. 566. ѵуіейеіпапп. Піе ЬеЬге ѵоіп Оаіѵайізтпз. В*І. П, § 2В4. Физика. Ш.
54Й СЕМЬДЕСЯТЪ ПЕРВАЯ т = 0,00005 й2 Д, = Б п 11/2. Ай5 Т. е. магнитный моментъ пропорціоналенъ корню квадратному изъ діаметра Л, силѣ тока I м числу оборотовъ п. Законъ этотъ былъ вы- раженъ Ленцомъ и Якоби; онъ довольно точенъ и можетъ _быть прило- женъ къ большей части случаевъ. Но когда сила тока возрастаетъ до безконечности, то —дѣлается А^ безконечностью, а соотвѣтствующая ему дуга равною 90° и тогда йг = ІМ2, чтб показываетъ, что электромагнитъ достигаетъ предѣла насыщенія про- порціонально квадрату своего діаметра. Притягательная и сдерживающая сила магнита.—Въ статьѣ «магнетизмъ» мы сказали, что сдерживающая сила магнита выражается тѣмъ грузомъ, который можно подвѣсить къ магниту; до отрыванія отъ него якоря, какъ мы видѣли, сдерживающая сила магнита не можетъ слу- жить мѣрою магнетизма, потому что она зависитъ еще отъ Формы и раз- мѣровъ, приложенныхъ къ магниту тѣлъ. При отрываніи якоря, никогда не отрывается отъ магнита разомъ вся его поверхность прикосновенія, а сперва одна часть и затѣмъ уже другая; черезъ это Форма прикасающейся по- верхности ивмѣняется, а вмѣстѣ съ тѣмъ измѣняется и сила, сдерживаю- щая грузъ.- Послѣднее обстоятельство уничтожается, когда якорь притягивается къ магниту съ опредѣленнаго разстоянія. Силу эту, для различія отъ сдерживающей силы, называютъ притягательною силою электромагнита. Притягательная сила, при употребленіи одного и того же якоря, про- порціональна квадрату свободнаго магнетизма, находящагося на притяги- ваемомъ мѣстѣ, и, также при употребленіи одного,, и того же якоря, мо- жетъ служить мѣрою свободнаго магнетизма, находящагося на притягивае- момъ мѣстѣ, по крайней мѣрѣ въ томъ случаѣ, когда желаютъ опредѣлить магнетизмъ поверхности оконечностей. Это различіе между притяженіемъ, сдерживаніемъ й силою магнетизма легко доказать посредствомъ электромагнита, такъ какъ при немъ мы можемъ опредѣлить силу магнетизма по величинѣ намагничивающей силы. При этомъ оказывается, что притягательная сила электромагнита про- порціональна квадрату силы тока.
ЛЁКЦІЯ. 54*? Первыя изслѣдованія надъ электромагнитомъ, имѣющимъ видъ прямаго стержня, были произведены Ленцомъ и Якоби *). Электромагнитъ былъ помѣщенъ вертикально подъ концемъ коромысла обыкновенныхъ вѣсовъ, а къ коромыслу утверждали брусокъ мягкаго желѣза или другой электро- магнитъ; на другомъ же концѣ коромысла, па чашку вѣсовъ, помѣщали гири, для приведенія коромысла въ равновѣсіе. Разстояніе между концами магнита и желѣзнаго стержня было около 3 миллиметровъ; для того, чтобы при возбужденіи магнетизма въ электромагнитѣ, разстояніе было именно это, между обоими концами находился деревянный кружокъ опредѣленной толщины. При возбужденіи магнетизма, брусокъ притягивался къ магни- ту и на чашку вѣсовъ клали гири до тѣхъ поръ, пока онъ не отры- вался. Грузъ этотъ равнялся силѣ, съ которою желѣзный стержень при- тягивался магнитомъ. Въ слѣдующей таблицѣ помѣщены результаты двухъ рядовъ опытовъ; сила тока измѣрялась тангенсъ буссолью. СИЛА ТОКА. прнтяікепіе: СИЛА ТОКА. притяженіе: опыты. ! ВЫЧИСЛЕНІЯ. опыты. ВЫЧИСЛЕНІЯ.; ДЛИНА МАГНИТА 21,6 САИТПМ. ДЛИНА МАГНИТА И ЯКОРЯ 14,8 САНТИМ. ТОЛЩИНА 4 с аит. Длина як( )Ря 5,4 сднт. ТОЛЩИНА » » 13,5 » 19° 4' 13,16 13,75 15° 52' 1,46 1,64 19 6 13,32 14,03 16 2 1,46 1,67 28 48 32,45 33.44 28 52 5,65 6,16 38 8 44,13 43,05 29 2 5,81 6,42 36 27 57,45 57,4 37 42 11,49 12,10 42 26 89,10 90,34 46 37 21,16 22,68 50 35 154,10 153, 1 52 ' 44 33,81 34,99 50 48 159,20 160, 2 55 30 42,97 42,89 Законъ этотъ остается справедливымъ и въ томъ случаѣ, когда верхній брусокъ намагничивается тѣмъ же токомъ, какъ и нижній, но только въ по- слѣдцемъ случаѣ, при одинаковой силѣ тока притяженіе почти вчетверо больше нежели тогда, когда намагничивается лишь одинъ брусокъ. Дубъ **) точно также производилъ опыты и подтвердилъ тотъ же законъ. Онъ взялъ якорь совершенно цилиндрической Формы, прикрѣпленный какъ и въ опытѣ Ленца и Якоби къ концу, коромысла вѣсовъ и подъ нимъ Ъоііг ппД ДакоЬі. Роя^епйогіГв Аппаіеп. ВЦ. ХѴЫІ, р.АОІ. 1839. ’•) Дпііпв ГІиЬ. Еіекігота^пейвтиз. 1862, § 123. 35’
548 СЕМЬДЕСЯТЪ ПЕРВАЯ расположилъ полюсъ подковообразнаго электромагнита, на которомъ лежалъ листъ бумаги. На чашку, подвѣшенную на противоположномъ концѣ коро- мысла, помѣщали гири до тѣхъ поръ, пока якорь не отрывался Нѣкоторые, изъ опытовъ Дуба помѣщены въ слѣдующей таблицѣ. Сила тока. Притяженіе при подковахъ, длина колѣнъ которыхъ 1 31,5 сант. 24,3 1,3 0,6 сант. 14,2 сант. 0,4 10,8 сант. 0,15 2 5 2,6 1,4 0,65 3 13 6 3,7 1,7 4 20,5 9,6 6,8 2,9 5 32 14,6 10,4 4,4 6 45 22 16 7 7 — 31,5 21 9 8 — 40,2 26 12 Какъ видно во всѣхъ четырехъ рядахъ, найденные грузы относятся между собою какъ квадраты натуральныхъ чиселъ, которые пропорціо- нальны силѣ тока. Притяженіе между магнитомъ и якоремъ уменьшается, при увеличеніи разстоянія между ними. По опытамъ Тиндаля *) при извѣстномъ разстоя- ніи. притяженіе обратно пропорціонально простому разстоянію якоря отъ магнита. По опытамъ Дуба, это положеніе не можетъ быть принято за общій законъ, такъ какъ законъ уменьшенія притяженія главнымъ обра- зомъ зависитъ отъ величины якоря. Слѣдующіе результаты опытовъ Дуба **) показываютъ эту зависимость. Разстояніе между концами магнита и якоря измѣрялось приборомъ наподобіе СФерометра. За единицу разстоянія при- нято 0,15 миллиметровъ. Разстояніе между концами. Притяженіе якоря, толщина котораго. 27 мил. 20,25 мил. 13,5 мил . 10,12 мил. 1 1,1 1,25 1,4 1,6 2 0,9 0,9 0,92 0,95 3 0,71 0,77 0,65 0,65 4 0,6 0,65 0,48 0,45 8 0,38 0,36 0,23 0,194 16 0,19 0,16 0,11 0,08 32 0,08 0,063 0,05 0,032 *) Тугкіаіі. РодапЯогіГя Аппаіеп. В(1. ЬХХХІІІ, 8. 1. 1851. **1 ОчЬ. Ро^епгі. Апп. Вгі. ЬХХХ. ЕІекІгота^пеііатпа, р. 126.
ЛЕКЦІЯ. 549 Какъ видно, законъ уменьшенія для 4 якорей совершенно различенъ; болѣе толстые якори, при маломъ разстояніи притягиваются слабѣе, а при большомъ разстояніи сильнѣе, нежели тонкіе, а при опредѣленномъ неболь- шомъ разстояніи, всѣ якоря притягиваются съ одинаковою силою. Точно также и Форма оконечностей магнита имѣетъ вліяніе на притя- женіе; такъ напр. магнитъ, концы котораго заострены, при одинаковомъ поперечномъ сѣченіи, обнаруживаетъ притяженіе слабѣе, нежели при не- заостренныхъ концахъ. ѴЧто касается сдерживающей силы магнита, то, по опытамъ Ленца и Якоби *) Мюллера **) п Дуба ***) оказывается, что нельзя дать никакого общаго закона, который бы выражалъ зависимость сдерживающей силы отъ силы магнита. Изъ1 опытовъ Дуба можно вывести только то, что сдержи- вающая сила возрастаетъ менѣе быстро, нежели кввдратъ силы тока, и бы- стрѣе, нежели просто сила тока. Изъ его же опытовъ видно, что когда для избѣжанія неодинаковыхъ отрываній, былъ взятъ шарообразный якорь, то уже сдѣлалось невозможнымъ опредѣлить дальнѣйшій законъ, какъ, между прочимъ, показываютъ слѣдующіе опыты Дуба: Сила тока. Сдерживающая сила. Діаметръ шара. Діаметръ шара. 40,5 мил. 20,25 мил. 1 0,3 0,09 2 0,7 0,21 3 - 1,25 0,35 4 1,6 0,65 6 2,8 0,95 8 4,6 1,5 12 7,4 2,6 То же самое оказывается при употребленіи якоря другой Формы, такъ что для каждаго якоря получается особая величина сдерживающей силы. При подковообразныхъ магнитахъ сдерживающая сила уменьшается, когда оба полюса соединяются однимъ якоремъ, который затѣмъ от- рывается быстрѣе, нежели сила тока или намагничивающая сила, но не пропорціонально квадрату этой силы. При этомъ^оказываетсл также, что *) Ьепг ипсі ЛасоЬі. Ро^епйоіТГе Аппаіеп. Вй. ХЬѴІІ. »•) Мііііеі-. ВегіеМ ііЬег йіе пёпеаіеп ЕогІесІігіНе йег Рііуеік, р. 530. РоквешІогіГв Апп. ва. сѵ. *•’) Вій. РойёепіІ. Апп. Вй, ЬХХІѴ. Еіекйоша^пейвтиа, р. 130, ІТ,
550 СЕМЬДЕСЯТЪ ПЕРВАЯ сдерживающая сила замкнутой якоремъ подковы значительно больше, не- жели сумма сдерживающихъ силъ каждаго полюса отдѣльно. Это явленіе было въ первый разъ замѣчено Магнусомъ *), который показалъ, что подковообразный магнитъ, котораго каждый полюсъ сдерживалъ только около 1 килограмма, при приложеніи якоря соединяющаго оба полюса, сдерживалъ почти 70 килограммъ. Причина этого явленія легко объясняется; доказано, что въ серединѣ магнита магнитный моментъ значительно боль- ше, нежели на концахъ. Въ подобной замкнутой магнитной подковѣ, въ которой и самъ, якорь намагничивается, каждое поперечное сѣченіе имѣетъ по обѣ стороны одинаковое число магнитныхъ сѣченій, такъ какъ магнитъ совершенно замкнутъ. Такъ какъ по серединѣ полосы магнитный мо- ментъ больше, нежели на концахъ, то при приложеніи якоря магнитъ уве- личится также и на концахъ подковы и сдѣлается почти равнымъ сере- динѣ,- потому что концы подковы черезъ приложеніе якоря нѣкоторымъ об- разомъ составляютъ теперь середину магнита. Слѣдовательно, съ наложеніемъ якоря дѣйствительно увеличивается маг- нитный моментъ, а слѣдовательно и сдерживающая сила магнита, такъ какъ сдерживающая сила двухъ прикасающихся поверхностей возрастаетъ съ магнетизмомъ этихъ поверхностей. Съ увеличеніемъ магнитнаго момента'на концахъ плечъ подковы; весь магнитный моментъ подковы долженъ увеличиться, свободный же магнетизмъ, напротивъ того, уменьшается. ПоггендорФЪ **) первый доказалъ это на опытѣ, наблюдая, по способу Ленца и Якоби, индуктивный токъ, который былъ возбужденъ магнетизмомъ подковы, когда она не имѣла якоря и когда была замкнута якоремъ. Такимъ образомъ онъ получилъ слѣдующія числа для магнитнаго момента подковы. Намагничивающая сила. 1 1,25 2,33 Магнитный моментъ подковы разомкнутой. замкнутой. 7,36 32,10 10,23 49,66 16,06 59,87 Что свободный магнетизмъ въ замкнутой электромагнитной под- ковѣ значительно меньше, нежели въ разомкнутой, легко доказать, при- ближая къ замкнутому магниту магнитную стрѣлку; продолжительность •) Маріпв. Роййеш1ог(Г8 Аппаіеп. Вй. XXXVIII. 8. 437. 1836. Ро^епйогЖ РоевепсІогН’в Аппаіеп. Вй. ЕХХХѴ.
ЛЕКЦІЯ. 561 колебаній будетъ мало отличаться отъ той, которая бываетъ при употреб- леніи мягкаго желѣза *). Магнитное приложеніе электричества отъ тренія.— Въ пять- десятъ третьей лекціи (стр. 137) мы сказали, что при разряженіи лей- денской банки получается электрическій токъ, способный произвесть также и магнитныя-.дѣйствія; здѣсь мы укажемъ въ главныхъ чертахъ на эти магнитныя дѣйствія статическаго электричества. Отклоненіе магнитной стрѣлки посредствомъ тока электричества отъ тренія было въ первый разъ наблюдаемо Колладономъ **). Онъ соеди- нилъ одинъ конецъ мультипликатора съ кондукторомъ электрической ма- шины, а другой конецъ съ натирающимъ тѣломъ машины и полу- чалъ при этомъ отклоненіе стрѣлки въ ту или въ другую сторону, смотря потому, какое направленіе имѣлъ токъ въ проволокѣ мультипликатора. Сторона отклоненія была согласна съ теоріей Ампера. Обыкновеннымъ разрѣженіемъ лейденской банки Колладонъ не могъ получить отклоненія стрѣлки, потому что электричество при разряженіи ударомъ не проходило послѣдовательно черезъ обороты проволоки, но шло прямо изъ одного оборота въ другой. Для полученія отклоненія, при разря- ніи лейденской батареи, должно поступать слѣдующимъ образомъ: конецъ проволоки мультипликатора соединяютъ съ внѣшней оболочкой батареи изъ 30 банокъ, а другой конецъ снабжаютъ тонкимъ остріемъ. Остріе это осто- рожно приближается къ внутренней оболочкѣ батареи; при этомъ будетъ происходить разряженіе съ разстоянія безъ треска и обнаруживается от- клоненіе магнитной стрѣлки, по правилу Ампера, въ ту или другую сто- рону, смотря по тому, заряжена ли батарея положительно или отрица- тельно. - Вмѣсто этого Фаредэ ***) для увеличенія сопротивленія бралъ влажный шнуръ или трубку съ водой, и тогда получилось отклоненіе стрѣлки, при простомъ разряженіи батареи. Веберъ****) показалъ, что для полученія от- клоненія магнитной стрѣлки нѣтъ необходимости вводить въ цѣпь влаж- *) Дальнѣйшія подробности объ электромагнитахъ и изслѣдованіяхъ подъ ними можно найти у Дуба: «Еіекіготадпеіітиіч и у Вндемаиа: ІеЛге ѵот баіѵапіітиг ип(1 Еіекіготадпеііятиз. В<1. II, § 349 — 367. *•) Соііабоп. Аппаіев бе сЬііпіе еі бе рЬувідпе. Т. XXXIII. — Ро^епбогѣГв Ап- паіеп. ва. ѵш. ***) Ратабау. Ехрегітепіаі гевЬеагсѣев. Ш вегіеѳ, агі. 363 — 368. — Ро^епбогѣГв Ап- паіеп. Вй. XXIX. »»»•) IV. ІѴеЬег. ЕІекНогІупашізсііе МаавЬевйгагаип§еп. § 14. Ьеіргщ, 1846,
552 СЕМЬДЕСЯТЪ ПЕРВАЯ ный проводникъ, по что при одной только металлической цѣпи стрѣлка можетъ отклониться. При атомъ оказывается особенное явленіе, что отклоненіе, при одинаковомъ заряженіи батареи гораздо меньше, тогда когда вся цѣпь металлическая, нежели тогда, когда въ нее введенъ пень- ковый шнуръ. Такъ, при разряженіи батареи изъ 4 банокъ, чрезъ влаж- ный пеньковый шнуръ 4 миллим. толщины и 320 миллим. длины, полу- чается отклоненіе 55; когда же влажный шнуръ былъ замѣненъ нейзиль- берной проволокой 230 метровъ длины и 0,3 миллим. толщины, то полу- чилось отклоненіе только 7. При употребленіи влажнаго проводника, отклоненіе магнитной стрѣлки, какъ оказалось на опытахъ Фаредэ и . Рисса *), не зависитъ отъ вели- чины введеннаго сопротивленія и отъ напряженія разряжаемаго элек- тричества, а зависитъ только отъ количества, разряжаемаго электричества, которому оно, по опытамъ Фаредэ, пропорціонально. Такъ Риссъ нашелъ, что отклоненіе гальванометра было равно 27 при разряженіи количества электричества 10, какъ отъ 7, такъ и отъ 1 банки; при атомъ разряже- ніе происходило черезъ трубку съ водою или влажный хлопчато-бумаж- ный шнуръ. По этому можно употребить гальванометръ для измѣренія того количества электричества, которое разряжается. Веберъ**) для этой цѣли употребилъ гальванометръ, введя сырой проводникъ, а Этингенъ ***) даже гальванометръ, состоявшій изъ длинныхъ металлическихъ проводни- ковъ, для которыхъ, какъ доказалъ Коосеиъ ****), годенъ тотъ же законъ отклоненія, какъ и для тока. Вслѣдствіе того, что магнйтная стрѣлка отклоняется дѣйствіемъ тока электричества отъ тренія, слѣдуетъ, что токъ этотъ въ состояніи намаг- нитить желѣзную или стальную стрѣлку. Первые точные опыты такого рода были произведены Араго *****) и Деви ******). Араго намагнитилъ сталь- ную стрѣлку, пропустивъ черезъ окружающую ее спираль нѣсколько элек- трическихъ искръ; Дэви намагнитилъ такую же стрѣлку разряженіемъ лейденской батарей (расположивъ стрѣлку подъ проводникомъ, перпенди- кулярно къ нему). Положеніе полюсовъ получилось согласно правилу Ампера. •) Кіева. КеіЬіищвеІекСгісіНЦ. Всі. I, § 507 — 516. IV. УѴоЬог сіпсі КоЫтивсЬ. Еіекігосіупашіаоііе МаавЬевіітшііп^еп. § 7, ІГ. *’*) Оейіп^еп. Ро^епіІогіГв Аппаіеп. ВД. СХѴ. ’•*’) Коовеп. Ро^епсІогІГа Аппаіеп. ВД. СѴП. ’****’) Ага^о. Мопііеіп- ппіѵегвеі. 10 НоѵепіЬег. 1820. — Віееэ. КеіЬпп^веІекН'ісііаб. ВО. I, § 317. **♦*’*) Саѵу. аіЩеі-і’8 Аппдіев <1е сЬіиііе еі сіе рЬувіфіе. Г. XXXIV.
ЛЕКЦІЯ. 553 Савари *) показалъ, что если намагничивать стрѣлку по способу Дэви, та направленіе намагничиванія зависитъ отъ разстоянія стрѣлки до тока, отъ силы тока и отъ сорта стали, изъ которой сдѣлана стрѣлка. Если стрѣлку положить прямо на проводникъ, .то она всегда намагничи- вается нормально; на опредѣленномъ разстояніи, зависящемъ отъ силы тока и сорта стали, очень часто намагничиваніе происхоіитъ вопреки правилу Ампера. Такъ, Савари положилъ параллельно одна другой 25 стрѣлокъ изъ одинаковой стали па деревянномъ брускѣ и брусокъ зтотъ укрѣпилъ подъ очень острымъ угломъ къ проволокѣ, входившей въ цѣпъ лейденской батареи. Стрѣлка, которая прикасалась къ проволокѣ, была намагничена по теоріи Ампера; слѣдующая, удаленная отъ проволоки только на одинъ миллим., намагнитилась противоположно теоріи Ампера; третья, въ двухъ миллим. отъ проволоки, осталась не намагниченной; слѣдующія стрѣлки до 8 миллим. разстоянія намагнитились нормально, далѣе до 21 миллим. разстоянія намагнитились противоположно, а послѣднія согласно теоріи Ампера. Слѣдовательно, намагничиваніе зависитъ отъ силы тока. Точно также намагничиваніе происходитъ противоположно Амиеровой теоріи, внутри намагничивающей спирали. Многочисленные опыты Савари и Генкеля **) не были объяснены; но новѣйшіе опыты надъ тѣмъ же пред- метомъ Липгарта ***) объяснили зто противорѣчіе Амперовой теоріи; Лип- гартъ указалъ, что намагничиваніе происходитъ противно теоріи Ампера, когда токъ разряжаемой батареи бываетъ послѣдовательный, т. е. когда разряженіе колеблющееся. Пока разряженіе происходитъ просто, намагни- чиваніе нормально, и магнитный моментъ лежащей въ спирали стрѣлки возрастаетъ съ силою тока до опредѣленнаго тахітит. Но какъ только является обратный токъ, магнитный моментъ стрѣлки ослабѣваемъ; тогда она пе намагничивается вовсе и, наконецъ, намагничивается въ противо- положномъ направленіи. Земной магнетизмъ. — Мы доказали (стр. 193 и далѣе), что земля направляетъ стрѣлку склоненія и наклоненія, какъ это дѣлаетъ толстый, но короткій магнитъ, ось котораго перпендикулярна магнитному экватору. Съ другой стороны мы видѣли также, что дѣйствіе земли на подвижные токи объясняется, если предположить, что въ экваторіальныхъ странахъ токъ идетъ отъ запада на востокъ. Такъ какъ дѣйстіе это происходитъ на *) Ваѵагу. Аппаіез <1е сЫіпіе еі гіе рііузіцве. Т. XXXIV. *•) НспкеІ. Ро^епДоНГз Аппаіеп. ВЛ. [.XIX. Ѵоп Ілрііагі. Рой8еп<1. Апп. В<1, СХѴІ,
554 СЕМЬДЕСЯТЪ ПЕРВАЯ всѣхъ точкахъ земли, то необходимо, чтобы токъ этотъ былъ замкнутъ и окружалъ бы землю въ видѣ большаго круга. Оба эти заключенія совер- шенно согласны, потому что круговой токъ составляетъ толстый, но ко- роткій соленоидъ, или магнитъ, южный полюсъ котораго находится но лѣвую сторону отъ наблюдателя, имѣющаго ноги на западѣ, а голову на востокѣ и обращеннаго по направленію къ центру земли, т. е. къ югу, и сѣверный полюсъ котораго будетъ направо или въ направленіи сѣвера. Слѣдовательно, можно объяснить всѣ дѣйствія, произведенныя на магнитную стрѣлку и на подвижной токъ, предположивъ земное ядро или магнитомъ или токомъ; остается только рѣшить вопросъ, которая изъ этихъ двухъ гипотезъ болѣе. вѣроятна. При каждомъ выкапываніи колодца въ земной корѣ оказывается, что температура земли по мѣрѣ углубленія повышается въ нашихъ странахъ на 1° на каждые 30 метровъ. Если предположить, что это повышеніе продолжается постоянно, то на глубинѣ 12 лье находится температура плавленія желѣза. Но на самомъ дѣлѣ ничто намъ не доказываетъ посто- яннаго возрастанія температуры до центра; вѣроятно даже, что она оста- навливается на опредѣленной глубинѣ; явленія, впрочемъ, геологическія, а также явленія вулканическія доказываютъ, что предѣлъ до котораго достигаетъ температура такъ великъ, что можетъ поддерживать въ расплавленномъ со- стояніи самыя огнеупорныя тѣла.МНо извѣстно, что магнетизмъ желѣза не сопротивляется температурѣ краснаго калѣнія; слѣдовательно, должно отказаться отъ гипотезы центральнаго магнита. Впрочемъ, если бы онъ и существовалъ, то не могъ бы перемѣщаться, и суточныя, годовыя и вѣковыя измѣненія были бы трудно объяснимы. Но въ то же время, когда строеніе земнаго шара исключаетъ гипотезу центральнаго магнита, явленія происходящія внутри и на поверхности его, заставляютъ предположить существованіе земныхъ токовъ. Всѣ хими- ческія дѣйствія производятъ эти токи, всѣ явленія теплороднаго распро- страненія развиваютъ ихъ и всѣ причины, развивающія атмосферное элек- тричество, образуютъ постоянное движеніе электричества въ землѣ. Между этими различными причинами находятся такія, которыя про- изводятъ вѣковыя измѣненія: это тѣ, которыя принадлежатъ землѣ; дру- гія измѣняются періодически или въ одинаковыя времена года различныхъ лѣтъ, или въ тѣ же часы каждаго дня: это теплородныя явленія, завися- щія отъ солнца; наконецъ, существуютъ еще случайныя измѣненія, они производятся сѣверными сіяніями. Слѣдовательно, въ землѣ должны сущест-
ЛЕКЦІЯ. 555 вовать токи, которые и производятъ измѣненія вѣковыя, годовыя, суточ- ныя и случайныя. Многочисленность причинъ и несовершенное знакомство не позво- ляютъ намъ опредѣлить направленіе земныхъ токовъ; но очевидно, что всѣ они должны произвесть на магнитную стрѣлку дѣйствіе равное дѣйствію одного равнодѣйствующаго тока. Этотъ-то равнодѣйствующій токъ и идетъ отъ запада на востокъ и имѣетъ направленіе магнитнаго экватора. Легко понять, что равнодѣйствующій токъ не долженъ имѣть ни со- вершенно одинаковаго .направленія, ни одного и того же напряженія для каждаго мѣста, т. е. что каждая точка земнаго шара дѣйствуетъ такъ, какъ если бы черезъ него проходилъ воображаемый токъ по экваторіаль- ному кругу, направленіе и сила котораго измѣняется въ различныхъ мѣ- стахъ. Отсюда слѣдуетъ, что магнитныя кривыя не имѣютъ той правиль- ности, которую имъ приписываетъ теорія. Можно указать на одну причину этого земнаго тока, это дѣйствіе солнца. Такъ какъ оно идетъ отъ запада на востокъ, то и производитъ въ томъ же направленіи нагрѣваніе и эта не симметричность теплород- наго движенія должна произвесть электровозбудительную силу, дѣйствую- щую въ томъ же направленіи. Развивая эту мысль, Эме далъ довольно вѣрное объясненіе магнитныхъ измѣненій; но предметъ этотъ еще слиш- комъ неопредѣленъ для того, чтобы мы могли на немъ остановиться. Діамагнетизмъ. Съ давнихъ поръ извѣстно уже небольшое число магнитныхъ метал- ловъ: желѣзо, никкель, кобальтъ, марганецъ и хромъ. Что же касается остальныхъ тѣлъ, то смотрѣли на нихъ, какъ на тѣла, не подчиняющіяся дѣйствію магнитовъ. Однако, въ 1778 году Бругмансъ *) указалъ, что висмутъ отталкивается магнитомъ; затѣмъ ЛебайлиФъ **), посредствомъ очень чувствительнаго прибора, подтвердилъ это свойство и нашелъ его также въ другихъ тѣлахъ, какъ напр. въ сурьмѣ; но опыты эти были, такъ сказать, забыты, потому что очень слабыя дѣйствія обыкновенно бываютъ *) Вги&таппв. Ма^пеіівтив веп бе аЯіпраііЪив та^пеіісів оЪвегѵаііопев. Веубеп, 1778. *•) ВеЬаіІІіГ. ВиКеНп ипіѵегвеі бев веіепесв. Т. ЫІІ, р. 87. — Родапб. ' Апп. Вб. X. 551 (182),
556 СЕМЬДЕСЯТЪ ПЕРВАЯ неточны и часто противорѣчивы. Они сдѣлались очевидными, при обна- руженіи болѣе сильныхъ отталкиваній, когда Фаредэ *), въ 1845 году, при- нялся за изслѣдованіе этого предмета съ очень сильными электромагнитами. Общіе опыты. — Для этихъ опытовъ служатъ сильные электромаг- ниты Румкорфа или Плюккера, которые мы описали выше. На полюсы электромагнита Плюккера кладутъ желѣзные брусочки (рис. 253), обра- щенные другъ къ другу, концы которыхъ а и Ь сточены. Чтобы уничто- жить вліяніе движенія воздуха, Нлюккерь **) придѣлалъ къ своему электро- магниту столъ (рис 254), сквозь доску котораго пропущены оба полюса. Столъ утвержденъ на штативѣ и можетъ быть поднятъ или опущенъ. На столъ ставятъ стекляный ящикъ к такъ, что полюсы магнита помѣ- щаются внутри его. На крышкѣ ящика утверждена вертикальная стекля- Рпе. 254. пая трубка г съ воротомъ наверху, къ которому прикрѣплена некру- чепная шелковинка и къ ней привязываются изслѣдуемыя тѣла. Вращая воротъ, можно тѣло это поднять. Электромагнитъ Румкорфа очень удобенъ для этихъ опытовъ. Гагайау. ЕхрегішепЫ гевЪеягсІіее. Зегіев XX. Ро^епгі. Апп. В<1. ЬХІХ **) Ріііскеі- Ро^епйогЯ’в Аппаіеп. Всі. ЬХХП.
ЛЕКЦІЯ. 557 Если между полюсами магнита подвѣсить на шелковинкѣ желѣзную палочку Л и пропустить черезъ проволоку электромагнита токъ, то же- лѣзная палочка притянется обоими полюсами и расположится такъ, что длина ея совпадетъ съ линіей, соединяющей оба полюса магнита; точно также располагается палочка стали, никкеля и кобальта; это направ- леніе Фаредэ назвалъ полярнымъ. Если же вмѣсто желѣзной палочки подвѣсимъ палочку висмута, то получимъ другое явленіе *); при намагничиваніи электромагнита палочка эта расположится такъ, что длина ея будетъ перпендикулярна къ поляр- ной линіи; это положеніе Фаредэ назвалъ экваторіальнымъ; если вывести висмутовую палочку изъ этого положенія, то она возвратится опять на то же мѣсто. Изучая всевозможныя тѣла, Фаредэ **) нашелъ, что всѣ они при- нимаютъ или полярное положеніе, какъ желѣзо, хотя и съ мёньшей си- лой, или экваторіяльное положеніе подобно висмуту. Первыя тѣла назы- ваются магнитными, вторыя діамагнитными тѣлами. I. Магнитныхъ металловъ гораздо больше, нежели полагали; къ этимъ металламъ, относятся: Желѣзо, никкель, кобальтъ, платина, палладій, титанъ, марганецъ, хромъ, церій и осмій. II. Остальные металлы діамагнитны; мы расположимъ ихъ въ порядкѣ убывающей ихъ діамагнитной силы: Висмутъ, сурьма, цинкъ, олово, кадмій, ртуть, свинецъ, серебро, мѣдь, золото, уранъ, родій, иридій, вольфрамъ. III. Изъ твердыхъ тѣлъ діамагнитны: Фосфоръ, сѣра, теллуръ, іодъ и углеродъ. IV. Окиси и соли желѣза, никкеля и кобальта магнитны, исключая желѣзисто-синеродистаго кали, который діамагнитенъ; точно также маг- нитны соединенія платины, титана и осмія, большая часть соединеній марганца и церія. Окиси хрома магнитны; хромовыя Кислоты діамагнитны; перекись свинца и сурикъ также магнитны; кромѣ того магнитны: бу- мага, берлинскій Фарфоръ, полевой шпатъ, турмалинъ и т. п. Нѣкоторыя соединенія магнитныхъ металловъ діамагнитны, напр. хло- ристая платина, хлористый палладій; къ діамагнитнымъ тѣламъ отно- *) Еагайау. Ехрегішепілі гезЬеагеІіез. 8ег. XX. Ро^епйогй’з Аппаіеп. В<1. ЕХІХ'. **) Гагабау. Ехрегіт. гез. 8ег. XX. Рощепѣ Апп. Вй. І.ХІХ. 8ег. XXI. Вб. ЬХХ. 8ег. XXIII. ВЦ. ЕХХХІІ. 8ег. XXV. Ег^апгпп^зЬапб. 111.
558 семьдесятъ первая сятся еще: ледъ, нѣкоторыя стекла, въ особенности Флинтгласъ Фаредэ, животныя ткани, мясо, дерево и вообще органическія тѣла. V. Для изслѣдованія жидкихъ тѣлъ, ихъ наливаютъ въ трубки изъ очень тонкаго стекла (рис. 255), которыя сами по себѣ не имѣютъ чув- ствительнаго вліянія; затѣмъ трубки эти подвѣшиваютъ между полюсами электромагнита. Плюккеръ *) наливалъ тонкій слой жидкости на часовое стекло или на карту, и помѣщалъ ихъ на якоряхъ между полюсами. Рис. 255. Рис. 256. а а Рис. 257. Если жидкость была магнитная, то противъ полюсовъ образовалось два гребня а и Ь (рис. 256); если же жидкость діамагнитна, то гребень получался между обоими полюсами с (рис. 257). Изъ подобныхъ опытовъ нашли, что вода, алкоголь, эѳиръ, различныя масла, молоко, сѣрнистый углеродъ и т. п. діамагнитны; концентриро- ванные растворы магнитныхъ соединеній желѣза: хлористое желѣзо, желѣз- ный купоросъ, также соединеній никкеля и т. п. магнитны. Если растворы очень слабы, то діамагнетизмъ воды берётъ перевѣсъ; растворы діамагнит- ныхъ солей также діамагнитны; подобнымъ же образомъ и растворы солей щелочей и щелочныхъ земель. VI. Дѣйствіе магнита на газы было въ первый разъ изслѣдовано Банкалари **) слѣдующимъ опытомъ. Онъ помѣстилъ пламя свѣчи подъ обоими полюсами электромагнита, между якорями, оканчивающимися острі- ями. При замыканіи цѣпи, пламя сжалось въ полярномъ направленіи и Рис 258 расширилось по экваторіяльному (рис. 208). Изъ этого Ж слѣдуетъ, что газы, образующіе пламя, діамагнитны при высокой температурѣ. Фаредэ ***) изслѣдовалъ при обыкновенной темпера- турѣ различные газы, направляя струю ихъ къ полюсу электромагнита, посредствомъ трубки, въ которой находи- лось немного хлористоводородной кислоты. Газовая струя отклонялась Дѣйствіемъ магнита; противопоставляя ей другую маленькую трубку съ ам- міакомъ, онъ находилъ новое направленіе ихъ: оно опредѣлялось тѣмъ РИіекег. Ро^епДоіДГв Аппаіеп. ВД. ЬХХІІІ, 8. 568. 1848. **) Вапкаіагі. 2апСеДевоЫ ВассоІСа. Т. III.—Ро^спД. Апп. В<1. ЬХХШ, 8. 286. 1848. *•*) ГагаДау. ЕхрегітепЕаІ гевкеагсЬеа. 8ег. XXV.—Ро^&епД. Апп. Ег&аг. ВД. III.
ЛЕКЦІЙ. 559 положеніемъ, которое должно было дать второй трубкѣ, чтобы образовать бѣлые пары вслѣдствіе дѣйствія хлористоводородной кислоты на амміакъ. Фаредэ нашелъ, что кислородъ довольно сильно магнитенъ, окись азота слабѣе и что всѣ остальные газы, особенно водородъ и свѣтильный газъ, діамагнитны. Всѣ эти опыты показываютъ, что тѣла во всѣхъ Физическихъ состоя- ніяхъ могутъ быть раздѣлены на двѣ большія категоріи: одни магнитныя притягиваются магнитами и располагаются въ полярномъ направленіи; другія діамагнитныя, отталкиваются, каждымъ изъ полюсовъ и распола.- гаются экваторіально и начиная отъ желѣза до висмута, всѣ тѣла можно расположить въ одинъ непрерывной рядъ, сперва тѣ, на которыхъ дѣй- ствуетъ сила притягательно и идетъ уменьшаясь, затѣмъ тѣ, гдѣ она нуль и, наконецъ, тѣ тѣла, на которыя происходитъ отталкивательное дѣйствіе и возрастающее. Діамагнитная полярность. — Мы знаемъ уже, почему магнитныя тѣла принимаютъ полярное направленіе: каждый изъ полюсовъ магнита возбуждаетъ на обращенномъ къ нему концѣ полюсъ противоположнаго себѣ наименованія и притягиваетъ его; но мы не знаемъ тѣхъ силъ, ко- торыя дѣйствуютъ между магнитомъ и діамагнитными тѣлами. Первая мысль, которая приходитъ иа умъ, это та, что каждый изъ по- люсовъ электромагнита развиваетъ на болѣе близкомъ себѣ концѣ діа- магнитнаго бруска одноименный себѣ полюсъ, а на отдаленномъ концѣ противоположный полюсъ. Дѣйствительно, разобравъ дѣйствіе силъ по- люсовъ на такой брусокъ мы увидимъ, что брусокъ будетъ тогда въ устойчивомъ равновѣсіи, когда онъ расположится по экваторіяльному направленію. Эта мысль была высказана и поддерживаема: Поггендорфомъ *), Вебе- ромъ**), Плюккер'омъ ***), Рейхомъ ****); но была опровергнута Фа- редэ *****) и Томсономъ ******). Мы не будемъ разбирать историческаго изслѣдованія этого вопросв, но изложимъ только опыты Тиндаля *******), *) Ро^епДогИ. Ро^епДог^в Аппаіеп. БД. ЬХХІП, 8. 475. 1848. «•) IV. ѴѴеЬег. Ро^епД. Апп. ВД. ЬХХІП, 8. 241. 1848. ***) РШскег. Ро^епД. Апп. ВД. ЬХХХѴІ. ВеісЬ. РодапД. Апп. ВД. ЬХХІП, 8. 60. 1848. «***«) УагаДау. ЕхрегітеЫаІ геаЬеагсЬез. 8ег. XXI, § 2429. ******) Тііошзоп. РЬПоаорЫеаІ Ма&агіп, (3) Ѵоі. ХХХѴП, р. 241. 1850. (4) Ѵоі. IX, р. 246. 1855.—Роёцепй. Апп. ВД. ЬХХХІІ, 8 . 245. *******) ТупДаІІ. РЬПоаорЫеаІ Тгапаасііопа. 1856. Рі. I, р. 237.—См. также СЬгісііе- РоёцепД. Апп. ВД. СІИ, 8. 577. 1858.
560 СЕМЬДЕСЯТЪ ПЕРВАЯ которые прекратили ученый споръ, доказавъ, что діамагнитна!) полярность есть дѣйствительно противоположная магнитной полярности. Тиндаль подвѣсилъ на шелковинкѣ по оси катушки, черезъ которую проходилъ токъ, висмутовый брусокъ и, приближая затѣмъ къ концамъ этсго бруска магнитъ, доказалъ, что опъ дѣйствовалъ на нихъ такъ же, какъ и на магнитную стрѣлку; но южный полюсъ располагался вправо от- носительно тока, вмѣсто того, чтобы быть влѣво, какъ это бываетъ въ томъ случаѣ, когда висмутъ замѣненъ желѣзомъ. Впрочемъ опытъ этотъ Рис. 259. былъ только повтореніемъ нѣкоторыхъ другихъ, произведенныхъ раньше Пог- гендорфомъ и П.поккеромъ. Въ позд- нѣйшихъ изслѣдованіяхъ употребляли болѣе полный и точный приборъ Ве- бера *), называемый діамагнитомет- ромъ, представленный на рис. 259. ВВ О'О' представляетъ контуръ стеклянаго ящика, при- крѣпленнаго къ вертикальной стѣнѣ винтами; НЕ, Н'Е' двѣ спирали, намотанныя въ противоположныя стороны на мѣдныя трубки, утвержденныя на СгСг'; тп. ор, два ци- линдра изъ изслѣдуемаго вещества; они поддерживаются безконечной нитью, проходящей черезъ блоки XV и XV', такъ что двигая одинъ изъ блоковъ, поднимается тп и опускается ор или обратно. Наконецъ, ай и а'й' ящикъ красной мѣди, въ которомъ двигается система двухъ горизонтальныхъ астатическихъ магнитовъ, подвѣшенныхъ на нити ЕМ; они находятся отдѣльно въ Е8 и К'8', на рис. 260. Предположимъ сперва, что цилиндры тп и ор отняты и черезъ спирали пропущенъ токъ, магниты не должны перемѣщаться. Это не исполнялось совершенно точно, но посредствомъ внѣшней цѣпи можно уничтожить ма- лѣйшее дѣйствіе, которое здѣсь происходитъ. Устроивъ Рис. 260. эту компенсацію, помѣщаютъ на мѣсто оба цилиндра тп и ор и вра- щаютъ блокъ XV до тѣхъ поръ, пока конецъ п съ одной стороны и ко- нецъ о съ другой не придутся противъ двухъ магнитовъ Е8иЕ'8';оба ”) ТѴ. ТѴеЪег. ЕІекіпхІупатівсЬе МаааЬезбіптіІп^сп, іпзЬезошІеге ііЬег Сіятярм1- Нвтия. Т. III.
лекція. 561 получатъ одинаковые полюсы, которые притягиваютъ X, К' или 8, 8' и отклоняютъ систему двухъ магнитовъ въ сторону, которая измѣняется съ природою получаемаго ими магнетизма. Отклоненіе измѣряется по откло- ненію отражающагося въ зеркалѣ М цѣлика. Опытъ начинаютъ съ того, что помѣщаютъ въ приборъ слабо намаг- ниченные цилиндры и доказываютъ, что намагничиваніе ихъ происходитъ въ опредѣленномъ направленіи, затѣмъ ихъ замѣняютъ діамагнитными брусками и доказываютъ обратное отклоненіе, слѣдовательно, и обратную полярность. Тиндаль производилъ опыты не только съ висмутомъ и сурь- мою, но также съ жидкими тѣлами и твердыми непроводниками электри- чества; результатъ получался тотъ же и величина отклоненія была почти пропорціональна силѣ діамагнетизма взятыхъ тѣлъ. Итакъ теперь, мы знаемъ, какой причинѣ должно приписать діамаг- нетизмъ; намъ остается только опредѣлить законы величины дѣйствій, производимыхъ магнитами на различныя вещества. Вліяніе окружающей средины. —Фаредэ *) узналъ изъ первыхъ своихъ изслѣдованій, что природа той средины, которая окружаетъ тѣло, можетъ измѣнить свойства тѣла. Возьмемъ напр. мало насыщенный рас- творъ сѣрнокислой закиси желѣза въ стекляной трубкѣ: онъ магнитенъ въ воздухѣ и дѣлается еще болѣе магнитнымъ, если трубка погружена въ ванну съ водою или алькоголемъ. Но если ее подвѣсить въ растворѣ той же самой соли, она или магнитна, или безразлична, или діамагнитна, смотря по тому, больше ли степень густоты внутренняго раствора передъ внѣшнимъ, равна ли ей или меньше. Подобнымъ же дѣйствіемъ, трубка, наполненная діамагнитнымъ веще- ствомъ, отталкивается полюсами магнита, находится въ равновѣсіи безраз- личномъ, или притягивается ими, смотря по тому, погружена ли она въ магнитную жидкость, или въ тотъ же растворъ, который она сама заклю- чаетъ, или въ жидкость еще болѣе' діамагнитную. Вотъ какъ Эд. Беккерель **) Формулируетъ эти измѣненія свойствъ. Если мы помѣстимъ близъ полюса магнита неподвижно ванну, наполнен- ную жидкостью, то послѣдняя не получаетъ никакого движенія. Отдѣлимъ мысленно какую-нибудь массу внутри ея, она будетъ направляться, смотря по тому, магнитна она или діамагнитна, положительною или отрицательною *) Рагайау. Ехрегішепіаі ВезЬѳагсЬей. 8ег. ХХІП, § 2,498. 8ег. XXX, § 3,368 и Й1. Весчиеіеі. Аппаіеа йе оЬітіе еі йе рЬувічие. III, 86г. Т. XXVIII. Физика. Ш. 3®
562 СЕМЬДЕСЯТЪ пе!>вай силою/, и такъ какъ она не перемѣщается, то окружающая ее средина должна производить на нее равную и противоположно-отталкивательную силу —/, т: е. начало Архимеда прилагается къ этимъ силамъ такъ же, какъ и къ тяжести. Замѣнимъ теперь эту отдѣленную массу другою, ограничен- ною тою же поверхностью, но имѣющею другую природу, она полу- читъ отъ магнита разность дѣйствія /', положительную или отрицатель- ную, а со стороны жидкости такое же отталкиваніе —/; равнодѣйствую- щая сила будетъ/'—/. Слѣдовательно, дѣйствіе, производимое полюсомъ магнита на какое угодно тѣло, погруженное въ жидкой срединѣ равно разности тѣхъ дѣйствій, которыя производитъ онъ отдѣльно на это тѣло и на жидкость. Отсюда вытекаютъ слѣдствія. 1) Когда средина магнитна, / положительно, а/'—/ стремится сдѣ- латься отрицательнымъ; слѣдовательно, тѣло въ магнитной срединѣ стре- мится сдѣлаться діамагнитнымъ. Наоборотъ, въ діамагнитной срединѣ, / отрицательно, —/ положительно; вещество стремится быть магнитнымъ, если оно имъ не было, и сдѣлаться еще болѣе магнитнымъ, если оно уже было магнитно. Воздухъ магнитенъ, поэтому онъ стремится изслѣдуемыя въ немъ тѣла сдѣлать діамагнитными. 2) Если введя поправку отъ дѣйствія газа, при опытѣ въ воздухѣ, окажется, что всѣ тѣла сдѣлаются магнитными или безразличными въ пу- стотѣ, то діамагнетизмъ будетъ только случайнымъ выраженіемъ общаго свойства магнетизма, какъ это наблюдается въ желѣзѣ: онъ происходитъ только отъ противодѣйствія срединъ. Но какъ этого нѣтъ, то діамагне- тизмъ долженъ быть или частнымъ свойствомъ нѣкоторыхъ тѣлъ, или же самое пустое пространство есть средина магнитная подобно воздуху и способная своимъ противодѣйствіемъ производить на тѣла измѣримое дав- леніе. Большая часть физиковъ придерживается перваго мнѣнія; но Бек- керель, отецъ и сынъ, придерживаются втораго мнѣнія. 3) Если предположить, что тѣла могутъ намагничиваться діамагнитно, то теорія Ампера не общая, и непонятно, какимъ образомъ токи намаг- ничивающей спирали могутъ, въ опытѣ Тиндаля, намагничивать висмуто- вый брусокъ въ направленіи, противоположномъ тому, которое принимаетъ желѣзная стрѣлка, помѣщенная въ тѣхъ же условіяхъ. Правда, было нѣ- сколько попытокъ приложить теорію Ампера къ этимъ новымъ явленіямъ, но неудачно; а потому приходится смотрѣть на гипотезу Ампера, какъ на неполную теорію, и на діамагнетизмъ, какъ на Фактъ необъясненный. Но если принять мнѣніе Беккерелей, то этого не будетъ: всѣ тѣла будутъ
ЛЁКЦІЯ. 663 Магнитными, и не будетъ никакой неправильности въ принятіи теоріи на- магничиванія токомъ. Но, не вдаваясь въ эти сужденія, будемъ продолжать изученіе Фактовъ на опытѣ. Вліяніе сложенія тѣлъ. — Фаредэ *) имѣлъ случай замѣтить, что кусочекъ кристаллическаго .висмута не всегда принимаетъ экваторіальное положеніе между полюсами. Еще прежде Плюккеръ **), изучая различ- ные кристаллы, замѣтилъ, что направленіе равновѣсія чаще опредѣляется кристаллографическою осью, нежели Формою изслѣдуемыхъ кусковъ. Из- слѣдованіе это производится очень просто, по способу Тиндаля и Кно- блоша ***). 1) Они приготовили сперва плоскій кружокъ изъ мучнаго тѣста и, по- садивъ на немъ перпендикулярныя желѣзныя проволоки, подвѣсили его за край между полосами электромагнита. Очевидно, что каждая изъ прово- локъ расположилась полярно, а кружекъ принялъ положеніе экваторіаль- ное. Замѣняя желѣзо висмутомъ, получалось обратное положеніе. Этотъ простой опытъ имѣлъ цѣлью только показать, что строеніе тѣлъ имѣетъ такое же вліяніе на принимаемое'ими направленіе, какъ и Форма. 2) Тиндаль и Кноблошъ взяли потомъ углекислую окись желѣза въ порошкѣ и, смѣшавъ ее съ гумми-арабикомъ, крѣпко сжали ее между двумя желѣзными пластинками; она приняла Форму тонкаго и широкаго круга, который расположился экваторіально. Это показываетъ, что если частицы болѣе сближены въ одномъ направленіи, нежели въ другомъ, то. полюсы дѣйствуютъ по направленію наибольшаго сближенія. Это направленіе можно назвать линіею избранной полярности. Повторивъ тотъ же опытъ съ висмутовымъ порошкомъ, получили, что линія наибольшаго стремленія рас- положилась-экваторіально, а кружокъ полярно. 3) Затѣмъ перешли къ третьему опыту, который вскорѣ нашелъ при- ложеніе. Наложили одинъ на другой бумажные кружки, покрытые нажда- комъ, который магнитенъ, такъ что образовали очень длинный столбъ ма- лаго діаметра. Каждый кружокъ расположился полярно, а ось цилиндра экваторіяльно. Бумажный столбъ, покрытый висмутомъ, расположился въ противоположномъ направленіи. Изъ этого заключили вообще, что если кристаллъ состоитъ изъ нало- женныхъ другъ на друга пластинокъ, раскалываемыхъ въ одномъ направ- *) Еагайау. Ехрегішепіаі гезЬеагсЬев. 8ег. XXII, § 2,457. •*) Ріііскег. Ро^ешІ. Апп. В'І. ЬХХІІ. 8. 315. 1847. ***) Тупйаіі ппй КпапЪІапсЬ. Ро^епй. Апп. Вй. ЬХХХІ. 36*
564 СЕМЬДЕСЯТЪ ПЕРВАЯ леніи, то онъ будетъ располагаться, какъ бумажный столбъ, покрытый наждакомъ, если онъ магнитенъ, и какъ бумажный столбъ съ висмутомъ, если онъ діамагнитенъ: это и подтвердилось съ сѣрнокислою окисью ник- келя и съ бериломъ, которые магнитны; съ сѣрнокислою магнезіей, съ сѣрнокислою окисью цинка, съ селитрою и топазомъ, которые діамагнитны. 4) Когда имѣются два направленія, по которымъ кристаллъ легко ко- лется, то линія избранной полярности должна быть въ одно и то же время параллельна обоимъ направленіямъ пластинокъ и совпадетъ съ ихъ пере- сѣченіемъ: чтб дѣйствительно и происходитъ. 5) Если три направленія, по которымъ кристаллъ одинаково хорошо колется, перпендикулярны, какъ напр. въ каменной соли, или если нѣтъ ни одного, какъ въ кварцѣ, то и не будетъ линіи избранной полярности, и тѣло располагается, какъ не кристаллическое. 6) Наконецъ, если три направленія раскалыванія не перпендикулярны, то вообще будетъ направленіе наибольшаго сжатія, которое въ шпатѣ па- раллельно кристаллической оси: оно должно, расположиться полярно, если кристаллъ магнитенъ, и экваторіально, если онъ діамагнитенъ, чтб и въ самцмъ дѣлѣ наблюдается. Измѣреніе магнитныхъ силъ. — Теперь намъ остается только сравнить между собою различныя тѣла, т. е. отыскать отношеніе между величинами притягательныхъ или отталкивательныхъ силъ, которыя дѣй- ствуютъ на тѣла, когда они подвержены дѣйствію одного и того же маг- нита, въ одинаковомъ положеніи и въ одинаковомъ объемѣ. Эти измѣ- ренія были произведены Фаредэ *), Плюккеромъ **) и Эдм. Беккере- лемъ ***); мы разсмотримъ только труды послѣдняго. Между полюсами большаго электромагнита съ вертикальными плечами, Беккерель помѣстилъ небольшіе крутительные вѣсы, устроенные такъ же, какъ и вѣсы Кулона; на очень тонкой серебряной проволокѣ онъ подвѣ- шивалъ цилиндры одинаковаго объема и одинаковой Формы. Онъ прежде всего приводилъ ихъ всегда въ одно й то же положеніе равновѣсія, которое наблюдалъ микроскопомъ и которое составляло опредѣленный уголъ съ полярною линіею. Затѣмъ онъ намагничивалъ электромагнитъ токомъ; цилиндръ тотчасъ притягивался или отталкивался; но онъ возвра- ♦) РагаЛау. РЫІоворЫеаІ Ма^агіп. IV. веп, V. ѵоі. 1853. — Ро^епДогіГв Аппаіеп. ва. ьхххѵш. ** ) Ріііекег. Роееепа. Апп. ВЛ. ЬХХІѴ. ** *) ва. Весдцегеі. Аппаіев Зѳ сЫшіе еі Зе рЬувідиѳ. Ш, вёг. Т. ХХХ1І.
ЛЕКЦІЯ. 565 щалъ его въ первоначальное положеніе, скручивая проволоку: уголъ скру- чиванія А измѣрялъ магнитную пару, дѣйствующую на каждомъ цилиндрѣ. Если токъ всегда имѣлъ одну и ту же силу, то достаточно взять от- ношеніе наблюдаемыхъ скручиваній ори различныхъ цилиндрахъ, чтобы получить магнитную или діамагнитную способность при равномъ объемѣ тѣлъ; но токъ этотъ измѣнялся съ временемъ, силу его і измѣряли тан- генсъ-буссолью, въ то же время какъ уголъ скручиванія А измѣряли на вѣсахъ. Съ одной стороны сила электромагнита, а съ другой магнетизмъ под- вѣшеннаго цилиндра пропорціональны г, слѣдовательно, притягательная д сила' должна быть прямо пропорціональна квадрату г2; и выразитъ по- лученное скручиваніе, если сила тока всегда одна и та же и равна еди- ницѣ. Эд. Беккерель подтвердилъ точность этого начала, доказавъ, что А для одного и того же цилиндра есть количество постоянное. Такимъ же образомъ, можно произвесть измѣреніе для жидкостей, за ключивъ ихъ въ стекляныя трубки, одинаковыя съ твердыми цилиндрами, которые мы брали для опыта; это представило бы нѣкоторыя затрудненія, и Эдм. Беккерель *) произвелъ опытъ иначе. Положимъ, что сперва на- блюдали стекляный цилиндръ въ воздухѣ, измѣренное дѣйствіе Г состав- ляетъ разность между тѣмъ, какое было бы въ пустотѣ, которую мы изобра- зимъ черезъ ./СТе0о, и тѣмъ, которое дѣйствуетъ на равный объемъ воздуха, илиуво8дуи; слѣдовательно имѣемъ: Б1 У стела» —У воздухъ. Не измѣняя ни стеклянаго цилиндра, ни положенія его, погрузимъ его теперь въ ванну съ водою и повторимъ измѣреніе: сила скручиванія будетъ Г' и, въ предъидущемъ равенствѣ замѣнивъ воздухъ водою, по- лучимъ: --------------------------------У стояло У вода, откуда, сравнивая оба уравненія: Г -—У вода У воздухъ, чтб дастъ тотъ же результатъ, какой мы получили бы, если бы измѣ- ряли въ воздухѣ отталкиваніе водянаго цилиндра, объемъ котораго равенъ объему стеклянаго цилиндра. Способъ этотъ даетъ возможность очень точно сравнивать одинаковые наружные объемы твердыхъ тѣлъ и всѣхъ изслѣдуемыхъ жидкостей. ') Ед. Весдиегеі. Аппаіев де сЫтіе еѣ де рЬувідие. ІП вёгіе, Т. ХХХП,
566 СЕМЬДЕСЯТЪ ПЕРВАЯ Сдѣлавъ многочисленныя измѣренія, при которыхъ часто былъ измѣ- няемъ объемъ цилиндровъ, Эдм. Беккерель соединилъ результаты своихъ опытовъ въ слѣдующей таблицѣ. Тѣла сравнивали съ водою; ея діамаг- нитная способность выражена условно черезъ—10. Если тѣло магнитно, то передъ нимъ стоитъ знакъ -|-; если же оно діамагнитно, то знакъ —. Магнитныя силы 1. Твердыхъ тѣлъ Вода...................— 10,00 Цинкъ ........ — 2,5 Бѣлый воскъ.............— 5,68 Чистая сѣра.............— 11,37 Свинецъ въ дѣлѣ.........— 15,28 Фосфоръ................— 16,39 Селенъ.................— 16,52 Висмутъ.................— 217,6 2. Жидкихъ тѣлъ. Плотность. Вода........................................ л — 10,00 Сѣрнистый углеродъ.......................... л — 13,30 Алькоголь . :............................... л — 7,89 Хлористый натрій..........................(1,208) — 11,28 Сѣрнокислая окись мѣди....................(1,126) -|- 8,14 л » никкеля.......................(1,082) -|- 21,60 ь закись желѣза...............(1,192) -|- 211,16 л л л ............................(1,172) 4- 180,22 Хлористое желѣзо........................(1,069) -|- 91,93 л »..............................(1,276) + 360,70 Концентриров. раств. хлорист. желѣза . . (1,433) -|- 558,13 Числа этой таблицы даютъ относительныя величины притягательныхъ или отталкивательныхъ'силъ, для одинаковыхъ объемовъ; такъ какъ они.оче- видно пропорціональны массѣ, то получимъ ихъ величины при одинако- выхъ вѣсахъ, раздѣливъ ихъ на плотность тѣлъ. Изъ таблицы этой видно, что насыщенный растворъ хлористаго же- лѣза наиболѣе магнитенъ изъ всѣхъ жидкостей, но онъ значительно меньше
. ЛЕКЦІЯ. 567 магнитенъ, чѣмъ желѣзо. Чтобы сравнить между собою эти два тѣла, Бек- керель приготовилъ двѣ ровныя трубки: одну изъ нихъ онъ наполнилъ хлористымъ желѣзомъ, другую смѣсью воска съ опилками, т. е. желѣза, плотность котораго была приведена къ опредѣленной пропорціи. Затѣмъ онъ опредѣлялъ отношеніе дѣйствій, производимыхъ электромагнитомъ на эти трубки, и получилъ тоже отклоненіе, какое получилось бы, если бы желѣзо имѣло обыкновенную плотность. Вотъ результаты сравненія. Магнитная способность. При равномъ объемѣ. При равномъ вѣсѣ. Желѣзо . . . . . 4- 1,000,000 + 1,000,000 Хлористое желѣзо. -|- 25 140 Вода................. — 0,4 — 3 Отсюда видно, во сколько разъ діамагнитныя силы слабѣе магнитной силы желѣза. Эдм. Беккерель приложилъ тотъ же методъ къ газамъ; онъ замѣнилъ сосудъ крутительныхъ вѣсовъ сосудомъ, въ которомъ могъ сдѣлать пустоту, и подвѣсилъ стекляную трубку, въ которую помѣстилъ воскъ, на который почти совершенно не дѣйствуетъ магнитъ; затѣмъ онъ измѣ- рилъ дѣйствіе въ пустотѣ и въ газѣ. Одни кислородъ и воздухъ дали замѣтные результаты и оказались магнитными. Какъ и прежде, мы найдемъ: Е — стекло $ пустота, Е' -----стекло “".Увл скородъ, Е" =/стелао $ воздухъ, Е стекло вода. Г, К', Е/г, Е'Ч были опредѣлены, и, сравнивая ихъ, находятъ: /вислородв Упустота = Е —Е' = 4- 1,733, Увовдухъ $пустота = Е — Е" = + 0,32, У вода Упустота = р — Е"' = — 9,68, У вода Увовдухъ — рп— р» — _ ю. Изъ этого видно, что кислородъ, почти въ 5 разъ болѣе магнитенъ, нежели воздухъ, чтб показываетъ, что азотъ безразличенъ. Зная теперь магнитную силу кислорода, можно поправить всѣ предъидущія числа, ко- торыя были получены въ воздухѣ и вычислить отношенія магнитныхъ силъ различныхъ веществъ при равныхъ вѣсахъ и въ пустотѣ: сравнивай тѣла съ желѣзомъ, находятъ
568 СЕМЬДЕСЯТЪ ПЕРВАЯ Желѣзо......................... Двутрехлористое желѣзо ............ Вода............................... Кислородъ.......................... Воздухъ............................ + 1,000,000 + 140 — 9,68 + 377 + 88 Изъ этого находятъ, что 1 кубическій метръ экивалентенъ 54 санти- граммамъ желѣза, и что вся атмосфера дѣйствуетъ такъ, какъ если бы землю окружалъ желѣзный слой и имѣлъ бы толщину */10 миллиметра. Закончимъ эту лекцію приведеніемъ нѣкоторыхъ чиселъ, найденныхъ Плюккеромъ *) и Фаредэ **). Относительный магнетизмъ при равныхъ вѣсахъ. 1. По Плюккеру. Тѣла магнитныя. Желѣзо ................ 1,00,000 Магнитъ..................... 40,000 Красная охра............ 134 . Кровавикъ............... 533 Водная окнсь желѣза . . . 156 Искусственный кровавикъ . 151 Сухая сѣрнокислая закись же- лѣза ..................... 111 Насыщенный растворъ азот- нокислой закиси желѣза . 34 Насыщенный растворъ хлори- стаго желѣза................. 58 Насыщенный растворъ хлори- стаго калія.................. 85 Закись никкеля............... 35 Водная окнсь никкеля, . . . 106 Азотнокислая закись никкеля . 65 Сѣрнокислая закись никкеля . 100 Водная марганцовая кислота . 70 Окись марганца................167 ТѣЛА ДІАМАГНИТНЫЯ. Вода.........................100 Фосфоръ .....................100 Сѣрнистый углеродъ .... 102 Хлористоводородная кислота . . 102 Сѣрный эѳиръ.................127 Терпентинъ...................223 Сѣрный цвѣтъ...................71 Поваренная соль................79 Азотная кислота .............. 48 Азотная окись висмута ... 35 Сѣрная кислота ............... 34 Ртуть..........................23 *) Ріііекѳг. РоданЗоНГя Аппаіеп. ВЗ. ЬХХІѴ. »*) РагаЗау. РЬіІоворЬісаІ Мавагіп. IV вег, ѴоІ. V. 1853. — РокцепЗогіГв Аппаіеп ВЗ. ЬХХХѴІІІ.
ЛЕКЦІЯ. 569 . 2. По Фаредэ (при равныхъ объемахъ). Амміачвая мѣдь.............+ 134,83 Амміачвая мѣдь съ большимъ содержаніемъ амміака. + 119,83 Кислородъ ..... . + 17,50 Воздухъ • + 3,40 Свѣтильный газъ . . . • + 0,60 Азотъ . + 0,30 Пустота 0,00 Углекислота 0,00 Водородъ , — 0,10 Амміачный газъ . . . . — 0,50 Синеродъ . — 0,90 Стекло . — 18,20 Чистый цинкъ .... . — 74,60 Эѳиръ . — 75,30 Безводный алькоголь . . — 78,70 Лимонный сокъ .... — 80,00 КамФОра................— 82,50 КамФОра................— 85,96 Льняное масло .... — 85,50 Олваковое масло .... — 85,60 Воскъ..................— 86,73 Азотвая кислота .... — 87,96 Сода...................— 96,60 Сѣрнистый углеродъ . . — 99,64 Сѣрная кислота .... — 104,47 Сѣра...................— 118,00 Борнокислая окись свинца — 136,60 Фосфоръ..................... » Висмутъ ...............—1,967,60
СЕМЬДЕСЯТЪ ВТОРАЯ ЛЕКЦІЯ. Электродинамическая индукція. I. Индукція между параллельными токами. — II. Индукція посред- ствомъ спиралей и магнитовъ. — Молотокъ Вагнера. — Дисъюнкторъ Видемана. — Законъ Ленца. — III. Индукція отъ дѣйствія земли. — IV. Индукція отъ дѣйствія тока на самаго себя.— Количество и на- пряженіе электричества въ индуктивныхъ токахъ. — V. Индуктив- ные токи различныхъ порядковъ. — VI. Индукція посредствомъ ста- тическаго электричества. — Вліяніе діафрагмъ. Фаредэ *) въ 1832 году открылъ, что если устанавливать или уни- чтожать токъ въ какомъ-нибудь проводникѣ, то въ проводникѣ, находя- щемся рядомъ съ нимъ, также развивается токъ чрезъ вліяніе. Такіе токи Фаредэ назвалъ наведенными или индуктивными, а токи, возбуждающіе наведенный токъ, онъ назвалъ наводящими или индуктирующими. I. Индукція между параллельными токами. — Разсмотримъ сперва самый простой случай, когда очень длинный прямолинейный токъ СО , введенный въ цѣпь элемента Р, дѣйствуетъ на параллельный себѣ ') Рагайау. ЕарегішепіаІ гевкеагсЬеа. 8ег. I. — РоееепйогЯ'а Аппаіеп. В(1. XXV.
СЕМЬДЕСЯТЪ ВТОРАЯ ЛЕКЦІЯ. 571 проводникъ АВ (рис. 261), расположенный близъ него и замкнутый галь- ванометромъ 6г. 1) Если быстро сблизить обѣ цѣпи, то гальванометръ показываетъ, что АВ въ л возбуждается индуктивный токъ, идущій въ индуктивной прово- ПГ). локѣ въ сторону противоположную ’ мы назовемъ его начальнымъ или адмииишіг токомъ. Какъ только движеніе прекращается, стрѣлка гальванометра возвра- щается на нуль и остается въ покоѣ, пока относительное положеніе про- водниковъ не измѣняется. Если затѣмъ проволоки будемъ удалять, то въ цѣпи АВСг развивается новый индуктивный токъ, но теперъ онъ имѣетъ направленіе отъ А къ В (>->) въ ту же сторону, что и ; этотъ токъ мы назовемъ конечнымъ или прямымъ. Токъ этотъ прекращается съ окончаніемъ движенія. Если раздѣлимъ движеніе, при приближеніи или удаленіи, на бевко. нечно малыя перемѣщенія Лз въ каждый промежутокъ времени <1і, мы пред- положимъ, что каждое движеніе <7« производитъ тѣмъ болѣе сильный индук- тивный токъ, чѣмъ Лз больше, который опаздываетъ относительно пере- мѣщенія на нѣкоторое постоянное время, необходимое для того, чтобы установилось взаимодѣйствіе, и который сопротивляется въ продолженіе не- извѣстнаго времени, но, вѣроятно, большаго, нежели Лі. Если гипотезы эти, которыя мы впослѣдствіи разовьемъ, имѣютъ основаніе, то весь индуктив- ный токъ, происходящій отъ конечнаго движенія, долженъ быть разсмат- риваемъ, какъ состоящій изъ элементарныхъ токовъ, опаздывающихъ на постоянное время противъ перемѣщенія <1з, которые развиваются одинъ за другимъ чрезъ промежутки времени сіі, и такъ какъ они продолжаются дольше нежели (Іі, то ихъ части соединяются. Слѣдовательно, весь этотъ токъ будетъ имѣть три періода; первый возрастающій, второй постоянный, третій убывающій, и будетъ тѣмъ сильнѣе въ продолженіе средняго сво- его періода, чѣмъ больше было каждое изъ элементарныхъ перемѣщеній <із, т. е. чѣмъ все движеніе было на большее разстояніе и менѣе продол- жительно: это и въ самомъ дѣлѣ оказывается на опытѣ. 2) Теперь мы оставимъ проволоку въ положеніи относительно неизмѣ- няемомъ и измѣнимъ силу тока СВ. Если сила тока увеличивается, то развиваетъ токъ АВ обратный току
572 СЕМЬДЕСЯТЪ ВТОРАЯ , у, точно также какъ и въ томъ случаѣ, когда разстояніе между прово- локами уменьшается. Если сила тока неизмѣняется, то не происходитъ никакого дѣйствія. ДТ5 Если сила тока уменьшается, то возбуждается токъ прямой и лп параллельный ’ также какъ.и въ томъ случаѣ, когда разстояніе уве- личивается. Сила этого индуктивнаго тока бываетъ тѣмъ больше, чѣмъ значитель- нѣе измѣненіе силы индуктирующаго тока и чѣмъ менѣе времени продол- жается это измѣненіе. 3) Посредствомъ прерывателя можно замыкать и затѣмъ размыкать цѣпь СБ. Замыканіе цѣпи соотвѣтствуетъ мгновенному и наибольшему сближенію проволокъ, отъ безконечности до того разстоянія, на которомъ они находятся, или быстрому увеличенію силы СБ, отъ нуля до конечной величины его і; слѣдовательно, замыканіе производитъ обратный индуктив- л в ный и наиболѣе сильный токъ (. При размыканіи цѣпи получается то же дѣйствіе, какъ и при мгновенномъ удаленіи проволокъ до безконечности, или быстромъ уменьшеніи силы СБ до нуля; слѣдовательно, развивается „ .. . АВ прямой, очень короткій и наибольшій токъ . Законы эти суть общіе и выражаются такъ: «Въ индуктивной цѣпи существуетъ обратный токъ, когда индуктирующій токъ приближается, воз- растаетъ или начинается. Прямой токъ развивается обратными дѣйствіями, т. е. когда индуктирующій токъ удаляется, уменьшается или уничтожается. Средняя сила каждаго индуктивнаго тока увеличивается, когда перемѣще- ніе или измѣненіе силы возрастаетъ по величинѣ или уменьшается въ про- должительности.» II. Индукція посредствомъ спиралей и магнитовъ.— Вмѣсто прямаго проводника мы можемъ намотать, какъ индуктирующій, такъ и индуктивный проводникъ, на катушки, и дать первой катушкѣ такой діа- метръ, чтобы она входила во внутреннюю пустоту второй катушки; тогда, соединивъ концы проволоки индуктирующей катушки съ гальваническимъ элементомъ, а концы проволоки индуктивной катушки съ гальванометромъ, мы получимъ слѣдующія явленія. 1) Вынимая быстро индуктирующую катушку изъ индуктивной, полу- чимъ въ послѣдней прямой и очень короткій токъ; вставляя индуктирую- щую катушку, йолучаемъ въ индуктивной спирали обратный токъ. Ин-
ЛЕкЦІЯ. 573 дуктйвный токъ можно произвесть такъ же быстрымъ измѣненіемъ силы ин- дуктирующаго тока, напр. посредствомъ реостата. Наконецъ, для полученія индуктивнаго тока можно быстро прерывать и возстановлять токъ въ ин- дуктирующей проволокѣ. Слѣдовательно, здѣсь получаются тѣ же явленія, какъ и въ прямолиней- ныхъ проводникахъ, но только съ большею силою, потому что проволоки здѣсь гораздо длиннѣе. 2) Спираль есть соленоидъ, а такъ какъ соленоидъ есть тотъ же маг- нитъ, то индуктирующую спираль можно замѣнить магнитнымъ брускомъ. Вставляя магнитъ внутрь катушки, мы получаемъ въ проволокѣ ея обрат- ный токъ; вынимая магнитъ, получимъ прямой токъ. . 3) Когда черезъ индуктирующую проволоку проходитъ постоянный токъ, то въ индуктивной гальванометръ находится на нулѣ; но если внутрь индуктирующей спирали вставить стержень изъ мягкаго желѣза, то онъ мгновенно намагнитится и произведетъ въ индуктивной проволокѣ обрат- ный токъ. При выниманіи стержня является сильный прямой токъ. 4) Въ послѣднемъ опытѣ индуктирующая спираль развиваетъ сперва индуктивный токъ сама, затѣмъ намагничиваетъ мягкое желѣзо, которое съ своей стороны также производитъ токъ въ индуктивной спирали. Оба эти дѣйствія соединяются, если желѣзный стержень въ спирали неподви- женъ, а измѣняютъ только разстояніе или силу тока въ индуктирующей спирали. Наиболѣе сильное индуктивное дѣйствіе получается тогда, когда на индуктивную спираль дѣйствуетъ спираль индуктирующая, внутри которой находится мягкое желѣзо, и цѣпь послѣдовательно замыкаютъ и размыкаютъ. Молотокъ Вагнера.— Мы сказали, что для полученія сильнаго ин- дуктивнаго тока должно индуктирующій токъ очень быстро прерывать и снова устанавливать; для зтой цѣли можетъ служить молотокъ Вагнера и дисъюнкторъ Дове. Къ слѣдующему индуктивному прибору примѣненъ молотокъ Вагнера. На катушку Т (рис. 262) намотана тонкая мѣдная про- волока болѣе 100 метровъ длины; концы ея соединены съ нажимными вин- тами а и Ь, Внутрь этой индуктивной катушки «I, утвержденной на по- движной доскѣ, двигающейся въ пазахъ основанія прибора 8, входитъ ин- дуктирующая катушка К, состоящая изъ длинной проволоки. Черезъ внѣш- нюю катушку проходитъ индуктирующій токъ. Чтобы быстро возбуждать и прерывать токъ въ индуктирующей катушкѣ, къ прибору приложенъ молотокъ Вагнера, описанный Нееоомъ *). Моло- ’) КееГ. Ро^епсІогіГа Аппаіеп. ВД. ХЬѴІ, 8. 107. 1832.
574 семьдесятъ вторая токъ состоитъ изъ пружины прикрѣпленной однимъ концемъ къ латун- ному столбику т; на другомъ концѣ пружины находится небольшой же- лѣзный якорь 7г: по серединѣ пружины, наверху, укрѣпленъ маленькій платиновый листочекъ I, на который упирается платиновый конецъ винта 8. Винтъ 8 сообщенъ металлически съ нажимнымъ винтомъ к, къ которому присоединяется одинъ конецъ индуктивной проволоки. Другой конецъ ин- Рис. 262. дуктивной проволоки соединенъ съ нажимнымъ винтомъ I. Отъ этого винта проволока идетъ къ электромагниту Е съ вертикальными плечами, полюсы котораго находятся нѣсколько ниже якоря к; обойдя оба плеча электромаг- нита, проволока присоединяется къ винту п. Проволоки батареи присо- единяются къ винту р столба т и къ винту п; черезъ индуктирующую спираль проходитъ токъ, идя въ р, черезъ т въ пружину у, черезъ 8 въ к, въ спираль В, къ винту I, потомъ въ электромагнитъ Е и черезъ п въ батарею. При прохожденіи тока электромагнитъ намагничивается, при- тягиваетъ якоръ к и прерываетъ токъ при і. Вслѣдствіе этого въ индук- тивной спирали возбуждается токъ; но такъ какъ электромагнитъ при этомъ размагничивается, и якорь к подымается дѣйствіемъ упругой пружины до Того, что пластинка і снова прикоснется къ острію 8, то токъ снова уста- навливается и снова прерывается и т, д. *) Присоединивъ къ винтамъ Ь Я а проволоки, мы получимъ въ нихъ индуктивный токъ. ») Нѣсколько другаго устройства молотокъ предложенъ Гольске. РоиіешЬігіГв Ап- паіеп. Вй. ХСѴИ.
ЛЕКЦІЯ. 575 Дисъюнкторъ. — Другимъ средствомъ для полученія индуктивнаго тока посредствомъ прерыванія главнаго тока служить такъ называемый дисъюнкторъ Дове *), которымъ замѣняютъ молотокъ. На (рис. 263) находится дисъюнкторъ такого вида, который далъ ему Видеманъ **). На металлической оси аЬ, половинки которой изолированы другъ отъ друга слоновьей костью, насажены два мѣдные круга с и с', ребра которыхъ на рав- Рис. 263. ныхъ разстояніяхъ имѣютъ пластинки Л и в, изъ вещества не проводящаго электричества. Части й нѣсколько шире е. Колесо с' нѣсколько отставлено отъ с. На колеса нажимаютъ пружины, сообщенныя съ нажимными винтами У д, к и і. Колеса с и с' вращаются рукояткою. Если с введено въ ин- дуктирующую цѣпь, а с' въ индуктивную спираль и поставлены такъ, что пружины к, г нѣсколько раньше прикасаются къ металлическимъ поверх- ностямъ и точно также раньше переходятъ на изолирующія части, нежели пружины у, д, то въ индуктивной спирали возбуждается токъ только при замыканіи, а не возбуждается при размыканіи цѣпи; если же колеса по- ставить такъ, что пружины к и і переходятъ на проводящія металлическія поверхности и на изолированныя части колеса с' нѣсколько позже, то въ индуктивной спирали возбуждается токъ только при размыканіи цѣпи. Но если поставить колеса такимъ образомъ, что пружины на широкія метал- лическія поверхности с' переходятъ раньше и сходятъ позже, нежели нас\ то въ индуктивной спирали возбуждаются оба тока, какъ и въ молоткѣ Вагнера. Законъ Ленца.— Изучая индукцію возбуждаемую черезъ передви- женіе, мы удовольствовались удаленіемъ или сближеніемъ двухъ цѣпей, *) Воуе. Рогеегкі. Апп. В<1. ХЫІІ, 8. 512. 1838. ’*) УУіейешап. Віе ВеЬге ѵот Ваіѵапівтиа. В<1. И. § 544, 8. 625.
СЕМЬДЕСЯТЪ ВТОРАЯ 57Й болѣе сближенныя части которыхъ остаются параллельными; теперь долж- но обобщить этотъ частный случай и отыскать, что произойдетъ между токомъ и какой-нибудь замкнутой цѣпью, которой сообщается какое-ни- будь относительное перемѣщеніе. Для атого предварительно замѣтимъ, что когда мы сближали двѣ спирали, то индуктирующій и индуктивный токи были противоположны; слѣдовательно, они отталкивались и стремились уда- лится. Удаляя же двѣ цѣпи оба нараллелные тока притягивались и стре- мились сблизиться. Слѣдовательно, мы видимъ, что механическое дѣй- ствіе, производимое индуктивнымъ токомъ на индуктирующій, состоитъ въ томъ, что онъ стремится сообщить первому движеніе противоположное тому, которое въ немъ возбуждаетъ атотъ токъ. Ленцъ *), сдѣлавъ это замѣчаніе для многихъ различныхъ случаевъ, вывелъ слѣдующій законъ: «Каждый разъ, когда происходитъ относительное перемѣщеніе между то- комъ и замкнутой цѣпью въ естественномъ состояніи, въ послѣдней про- ходить индуктивный токъ, который дѣйствуетъ такъ, что стремится про- извести обратное дѣйствіе, или, что все равно, токъ обратный тому, ко- торый произвелъ бы это же перемѣщеніе.! Принятый вообще, законъ Ленца приводитъ къ слѣдующимъ заклю- ченіямъ: 1) Если неподвижный токъ сообщаетъ какое-нибудь движеніе дру- гому подвижному току, то въ обоихъ проводникахъ, вслѣдствіе ихъ пере- мѣщенія, развиваются противоположные индуктивные токи, уменьшающіе силу первоначальныхъ токовъ. Слѣдовательно, дѣйствіе произведеннаго дви- женія такое же, какъ и дѣйствіе сопротивленія, которое прибавляютъ къ проводникамъ, или какъ дѣйствіе электровозбудительной силы, имѣющей направленіе, противоположное направленію взятой батареи. 2) Если одинъ токъ, проходящій черезъ подвижной проводникъ, подъ влія- ніемъ втораго неподвижнаго тока, принимаетъ непрерывное вращеніе, то, сообщая механически вращеніе подвижному проводнику, развиваютъ въ немъ непрерывный индуктивный токъ, противоположный первому: это и происходитъ въ горизонтальномъ проводникѣ ОА (рис. 218, стр. 512), когда ему сообщаютъ вращательное движеніе около О, въ присутствіи круговаго тока ММ'М". 3) Проводникъ, имѣющій только опредѣленныя перемѣщенія, не полу- чаетъ никакой индукціи, если его вращаютъ передъ неподвижнымъ токомъ, въ отношеніи котораго онъ астатиченъ. ') Ьеь2. РешіогіГв Ашіаіеь. Всі. XXXIV.
ЛЕКЦІЯ. 577 Примѣры. —• Проводникъ СВ, двигающійся перпендикулярно своему направленію передъ безконечнымъ токомъ XV, раздѣляющимъ его пополамъ (рис. 264). Рис. 261. с I Круговой проводникъ АтВп, подвижной около вертикальной оси 00', передъ круговымъ же токомъ и параллельнымъ СВ, центръ котораго на ’ 00' (рис. 265), или соленоидъ, подвижной около своей оси, по направ- ленію которой помѣщенъ другой, неподвижный соленоидъ или магнитъ. Прямоугольный или круговой вертикальный проводникъ, вращающійся около вертикальной оси, проходящей черезъ центръ его, передъ круговымъ горизонтальнымъ токомъ, или передъ соленоидомъ, ось котораго совпадаетъ съ осью вращенія подвижнаго тока. 4) Часто случается, что замкнутая и подвижная около оси цѣпь, че- резъ которую проходитъ токъ, становится неподвижною передъ системою токовъ или магнитовъ, неизмѣняемыхъ въ опредѣленномъ положеніи, и по- вертывается на 180°, если измѣняется направленіе одного изъ электриче- скихъ движеній. Это происходитъ съ соленоидомъ СВ въ присутствіи маг- нита АВ (рис. 262). Предположимъ теперь, что подвижная цѣпь находится въ естествен- номъ состояніи и что ее выводятъ изъ первоначальнаго положенія равно- вѣсія; въ такомъ случаѣ черезъ нее будетъ проходитъ подвижной токъ, стремящійся возвратить ее въ то же положеніе. Если затѣмъ снова прибли- жаютъ ее къ первому положенію, удаляя отъ втораго, то получается индуктив- ный токъ, обратный предъидущему. Изъ этого слѣдуетъ, что, если вращать непрерывно эту цѣпь вокругъ ея оси, она сперва будетъ удаляться отъ перваго положенія, чтобы совпасть со вторымъ, затѣмъ удаляться изъ вто- раго положенія, чтобы придти къ первому: слѣдовательно, направленіе тока будетъ измѣняться при каждомъ полуоборотѣ цѣпи. Примѣры. — Въ соленоидѣ СВ (рис. 266), находящемся въ есте- ственномъ состояніи, замкнутомъ и вращающемся около О въ сторону, ука- занную стрѣлками, передъ магнитомъ или соленоидомъ АВ, возбуждаются^ Физика. 111. 87
5?8 СЕМЬДЕСЯТЪ ВТОРАЯ во время перваго полуоборота, токи, параллельные токамъ АВ, и обратные во время втораго полуоборота. Рис. 266. Рис. 267. То же самое имѣетъ мѣсто, при вращеніи спирали А'В', изогнутый въ видѣ буквы ТТ, вокругъ оси ОО' (рис. 267), передъ магнитной подковой АВ. Если эта спираль окружаетъ мягкое желѣзо, то дѣйствіе отъ намагни- чиванія, происходящее вслѣдствіе приближенія или удаленія, соединяется съ дѣйствіемъ полюсовъ А и В и получаемые токи дѣлаются сильнѣе. На этомъ-то явленіи основано устройство магнито-электрическихъ машинъ, которыя мы опишемъ ниже. Токъ АтВп (рис. 265), вращающійся вокругъ оси АВ передт> кру- говымъ токомъ СВ, или передъ магнитомъ съ вертикальною осью, рас- полагается параллельно СВ; слѣдовательно, черезъ цѣпь АтВи, когда она находится въ естественномъ положеніи и вращается около АВ, бу- дутъ проходить индуктивные токи, которые измѣняютъ направленіе каждый разъ, какъ она пройдетъ чрезъ плоскость, параллельную СВ. Этотъ по- слѣдній примѣръ даетъ намъ возможность произвести индуктивные токи земнымъ магнетизмомъ. III. Индукція дѣйствіемъ земли. Для произведенія этихъ токовъ употребляется приборъ, представленный на рис. 268 и 269: онъ состоитъ изъ кольцеобразной рамки МК, на которой намотана мѣдная проволочная спираль и которая вращается, посредствомъ рукоятки, вокругъ оси ОО'. Ось эту можно помѣстить горизонтально, или наклонить на шарнирѣ, на- ходящемся при основаніи прибора. Оба конца р и проволоки присоеди- няются къ коммутатору О (рис. 268), и двѣ пружины Вй, Сс нажимаютъ на окружность О. Если токъ постояннаго направленія приходитъ черезъ С^ВЙ и выходитъ чрезъ сСН, то онъ пройдетъ чрезъ спираль МИ и будетъ измѣнять направленіе при каждомъ полуоборотѣ; если же, наоборотъ, токъ, проходя ММ, измѣняетъ направленіе при каждомъ полуоборотѣ оси, то онъ
ЛЕКЦІЯ. 579 Приметъ постоянное направленіе въ проволокѣ, соединяющей пружины, хотя бы послѣднія пересѣкали линію перерыва коммутатора въ то время, когда направленіе тока измѣняется въ МЫ. Рпс. 268. Рис. 269. Помѣстимъ ось 00' горизонтально, отъ запада на востокъ (рис. 268). Если черезъ МЫ проходитъ токъ, то подъ вліяніемъ земли онъ придетъ въ равновѣсіе, когда плоскость его будетъ перпендикулярна направленію АВ стрѣлки наклоненія: слѣдовательно, если цѣпь МЫ въ-естественномъ состояніи, то чрезъ нее пройдутъ индуктивные токи; при вращеніи ея они измѣнятъ направленіе при каждомъ полуоборотѣ, когда МЫ будетъ про- ходить плоскость перпендикулярную АВ; если же въ это время линія пере- рыва коммутатора совпадаетъ съ точками прикосновенія обѣихъ пружинъ, то въ проволокѣ, соединяющей нажимные винты и Н, будетъ непре- рывный рядъ токовъ постояннаго направленія, и гальванометръ, введенный въ эту проволоку, получитъ постоянное отклоненіе. Это и обнаруживается на опытѣ. Но если ось 00' наклонить и расположить ее параллельно стрѣлки наклоненія (рис. 269), то МЫ будетъ астатическою цѣпью въ отношеніи земли и при вращеніи ея никакого индуктивнаго тока не будетъ разви- ваться; въ этомъ не трудно убѣдиться. IV. Индукціи тока на самого себя. Если, приведя въ прикосно- веніе обѣ проволоки батареи, затѣмъ удалять ихъ одну отъ другой, то между ними въ моментъ перерыва появляется искра. Искра эта очень слаба, даже и при весьма сильномъ токѣ, если внѣшняя цѣпь составлена изъ очень короткой проволоки, но она бываетъ большая, яркая и сопро- вождается трескомъ, если проволока длинна и въ особенности если она 37’
680 СЕМЬДЕСЯТЪ ВТОРАЯ намотана на катушку, образуя многочисленные и сближенные обороты. Въ этомъ случаѣ, держа въ каждой рукѣ концы проволокъ, при перерывѣ, испытываемъ очень сильныя сотрясенія. Итакъ, должно заключить, что токъ, проходящій черезъ катушки, подвергается при перерывѣ внезапному усиленію, вслѣдствіе котораго онъ перескакиваетъ, въ видѣ искры, черезъ 'очень небольшое разстояніе, раздѣляющее концы проволокъ и проходитъ черезъ мускулы человѣческаго тѣла. Это есть дѣйствіе индукціи, откры- тое почти въ одно время нѣсколькими Физиками и которому Фаредэ *) далъ слѣдующее объясненіе. Разсмотримъ отдѣльно два оборота, которые составляетъ проволока на катушкѣ, и положимъ, что они очень сближены. При установленіи тока въ одной изъ нихъ, онъ будетъ дѣйствовать на сосѣдній и разовьетъ въ ней второй обратный индуктивный токъ, который уменьшитъ силу перваго тока, потому что онъ проходитъ въ той же цѣни. Слѣдовательно, весь токъ сперва очень слабъ, потомъ постепенно увеличивается, какъ орди- наты кривой АВ {рис. 270), затѣмъ принимаетъ постоянную силу отъ В до С, и, пока сила эта сохраняется, нѣтъ болѣе индукціи. Но если перерывать цѣпь, каждый оборотъ дѣйствуетъ на сосѣдніе, развивая въ ней прямой индуктивный токъ, который соединяется съ главнымъ токомъ, и сумма обоихъ производитъ окончательное усиленіе СБЕ, достаточно Рис 270 большое для того, чтобы перескочить черезъ ( находящійся между раздѣляемымъ проводникомъ п слой воздуха: это и производитъ искру при пе- \ рерывѣ тѣмъ болѣе сильную, чѣмъ больше | число оборотовъ; этотъ токъ называютъ вто- А Е ростепеннымъ или необыкновеннымъ токомъ. Итакъ, должно разсматривать три послѣдовательные періода: первый — установленія, въ продолженіе котораго сила тока возрастаетъ, какъ будто уменьшалось сопротивленіе; второй—постояннаго состоянія; третій—окон- чательный, характеризующійся быстрымъ возрастаніемъ силы, совершенно такъ, какъ если бы вдругъ увеличивалась электровозбудительная сила. Предположимъ, что оба конца проводника, вмѣсто того, чтобы быть раздѣ- ленными, находятся въ обѣихъ рукахъ или соединены проводникомъ очень боль- шаго сопротивленія. Если оставимъ ихъ на нѣсколько времени въ при- косновеніи и затѣмъ удалять одинъ отъ другаго, то главный токъ подучаетъ *) Гагайау, ЕхрегішепЫ геаЬеагсЬеа. Йег. IX, 29 Лаи. 1835. Ро^еДоигй"а Аппаіеп. ВД. XXXV.
ЛЕКЦІЯ. 581 сильное ослабленіе, потому что ему вдругъ представляется очень большое со- противленіе; тогда окончательная индукція дѣйствуетъ для произведенія уси- ленія СВЕ; но, вмѣсто вспыхиванія въ воздухѣ, она раздѣляется на два производные тока: одинъ, дающій слабую или вовсе не дающій искру, дру- гой, проходящій или черезъ человѣческое тѣло, которое онъ приводитъ въ со- трясеніе, или проводникъ большаго сопротивленія, соединяющій оба конца. Фаредэ *) подтвердилъ свое объясненіе слѣдующими опытами. Токъ батареи АЕ раздѣляется на два другіе, изъ нихъ первый проходитъ че- резъ катушку СВ (уис. 271), второй черезъ гальванометръ Сг, стрѣлка котораго тп откло- няется на постоянную величину т'п'. 1) Помѣ- стимъ противъ стрѣлки въ т' задержку, ко- торая не позволитъ ей возвратиться на нуль, и перервемъ цѣпь въ А, потомъ черезъ нѣсколько времени снова установимъ сообщеніе. Въ пер- вый періодъ возстановленія тока все идетъ такъ, какъ если бы сопротивленіе СВ сперва было очень большое, затѣмъ постепенно умень- шалось; слѣдовательно, производный токъ, прохо- дящій черезъ Сг, долженъ быть больше, не жели въ періодъ покоя, и стрѣлка должна быть оттолкнута за т'п', чтб на самомъ дѣлѣ и имѣетъ мѣсто. 2) Остановимъ стрѣлку въ тп, на нулѣ, задержкой, которая препятствовала бы ей отклониться къ т'п’. Когда токъ станетъ проходить, она будетъ нажата на эту задержку; когда онъ будетъ прерванъ въ А, производный токъ АВЕЕ прекратится; но второстепенный токъ катушки пройдетъ чрезъ замкнутую цѣпь ВСВЕ6 въ гальванометръ изъ Е въ В, въ сторону, обратную производному току, который отклоняетъ стрѣлку въ т'п'', слѣдовательно, стрѣлка полу- читъ толчокъ въ противоположную сторону, что дѣйствительно и на- блюдается. Количества и напряженіе электричества въ индуктивныхъ токахъ.. Теперь должно опредѣлить количества электричествъ, находя- щихся въ движеніи, и силы токовъ, произведенныхъ индукціей. Вопросъ этотъ былъ изслѣдованъ Массономъ и Брегетомъ **), при помощи слѣдую- щей машины (рис. 272). Рис. 271. *) Рагяйау. Ехрегітепіяі гевЬеагсЬев. 8ег. IX, ягі. 1079 в. Мяввоп еі Вге^цеі. Аппаіев де сЬітіе еі де рЬувіцпе. 3 вёгіѳ. Т. IV, $840,
582 СЕМЬДЕСЯТЪ ВТОРАЯ Токъ, идущій.отъ положительнаго полюса батареи, проходитъ черезъ І)сІ въ первую индуктирующую катушку В', внутри которой помѣщенъ пучекъ желѣзныхъ проволокъ, имѣющихъ цѣлью усилить дѣйствіе его; че- резъ Л' онъ идетъ въ прерыватель аа' и оттуда къ отрицательному полюсу. Рис. 272. Слѣдовательно, токъ этотъ послѣдовательно въ очень близкіе промежутки времени устанавливается или прерывается, при вращеніи рукоятки М. Каждый разъ какъ онъ устанавливается, онъ возбуждаетъ во второй катушкѣ Р, состоящей изъ 1,300 метровъ уединенной проволоки, обрат- ный индуктивный токъ, идущій отъ е' въ Н, черезъ гальванометръ Н, черезъ второй реотомъ сс', въ одну сторону съ первымъ и, наконецъ, черезъ проволоку се. ' При каждомъ прерываніи индуктирующаго тока, развивается прямой индуктивный токъ, идущій изъ е, по проводнику еК, обозначенному пунк- тиромъ, черезъ третій реотомъ, зубцы котораго противоположны зуб- цамъ перваго, и приходитъ въ е'. Слѣдовательно, мы можемъ получить и изслѣдовать отдѣльно или обрат- ные токи въ Н, или прямые токи въ К. Можно также собрать ихъ всѣхъ разомъ, посредствомъ проволокъ е'Н и еК черезъ одну и ту же цѣпь, въ которой они имѣютъ направленія послѣдовательно противоположныя, но которыя, посредствомъ коммутатора, на рисункѣ не помѣщённаго, дѣ- лаются одинаковыми. Съ этимъ приборомъ Массонъ и Брегетъ открыли два одинаково важ-
ЛЕКЦІЯ. 583 ные Факта: 1) Обѣ проволоки, приводящія въ К прямые токи, даютъ искру, на разстояніи, черезъ воздухъ, заряжаютъ конденсаторъ и въ электри- ческомъ яйцѣ производятъ свѣтъ, достигающій 3 сантим. длины. Слѣдова- тельно, прямые токи получаютъ напряженіе значительно больше того, ко- торое имѣютъ гальваническія батареи, и могутъ производить дѣйствія, да- ваемыя статическимъ электричествомъ. 2) Обѣ проволоки, приводящія въ Н обратные токи, развиваютъ тѣ же дѣйствія, но съ несравненно мень- шею силою: это показываетъ, что они получаютъ напряженіе меньше на- пряженія первыхъ токовъ. Посмотримъ, какъ объясняются эти Факты. Естественно предположить, что близкое расположеніе индуктирующаго тока производитъ въ сосѣдней проволокѣ новое состояніе равновѣсія элек- трическихъ жидкостей, состояніе, названное Фаредэ электротѳничес- кимъ, которое намъ совершенно неизвѣстно, но которое должно сохра- няться во все то время, пока продолжается дѣйствіе, его произвед- шее. Если гипотезу эту примемъ за основаніе, то необходимо, чтобы приведеніе въ это новое состояніе обнаружилось движеніемъ электричества въ проволокѣ, т. е. обратнымъ индуктивнымъ токомъ. При окончаніи дѣй- ствія, проволока приходитъ въ естественное состояніе, и въ ней должно происходить обратное движеніе, т. е. прямой индуктивный токъ, противо- положный первому; и такъ какъ второй періодъ уничтожаетъ то, что сдѣ- лалъ первый, то приведенныя въ движеніе количества электричества дол- жны быть въ обоихъ токахъ одинаковы. Чтобы рѣшить это, должно опре- дѣлить электротоническое состояніе, чтб до настоящаго времени еще не сдѣлано, но нѣкоторыя обстоятельства мы знаемъ. 1) Начальная индукція, какъ показываетъ опытъ, обратна; 2) состояніе равновѣсія постоянно во все продолженіе дѣйствія; 3) конечная индукція необходимо противопо- ложна первой, т. е. прямая; 4) это необходимое условіе для того, чтобы проходило такое же количество электричества въ первомъ, какъ и въ по- лѣднемъ индуктивномъ токѣ. Начнемъ съ подтвержденія послѣдняго условія. Для этого, посред- ствомъ машины Массона и Брегета, направимъ всѣ прямые и обратные токи, какъ'то сдѣлалъ Матеуччи*), черезъ растворъ сѣрнокислой окиси мѣди, сообщивъ оба нажимные винта е и е’ съ электродами, погружен- ными въ эту соль. Если по количеству прямые и обратные токи равны, то дѣйствія ихъ должны взаимно уничтожиться; Матеуччи нашелъ, что при этомъ не происходило разложенія. *) Геіісі. Хиоѵо Сішспіо. Т. I, р. 325. Т. II, р. 321. Т. III, р. 198. 1856. Т. IX, р. 75. 1859. Аппаіев <1е сЫтіе е( Ле рЬу8І(|пе. Звёгіе. Т. XI., р. 251,1854. Т. ІД. 1857, Т. І/ѴІ-1859
584 СЕМЬДЕСЯТЪ ВТОРАЯ Индукція происходитъ разомъ и равномѣрно на всѣхъ элементахъ из- слѣдуемой цѣпи; слѣдовательно, количество д электричества, находящагося въ движеніи, необходимо пропорціонально длинѣ, т. е. сопротивленію В этой цѣпи. Труды Феличи доказали, что оно также пропорціонально силѣ 1 индуктирующаго тока. Слѣдовательно, изображая черезъ К функцію отъ разстоянія обѣихъ проволокъ, имѣемъ. д — КІВ. Но изъ того, что прямые и обратные токи содержатъ равныя количе- ства электричествъ, не слѣдуетъ еще заключать, что силы ихъ одинаковы: послѣднія зависятъ отъ времени, въ которое продолжаются токи. Предположимъ, что сперва приближаютъ индуктивную проволоку къ индуктирующему току; оба положенія равновѣсія первой зависятъ только отъ ихъ начальнаго и конечнаго положеній, а не отъ времени і, упо- требленнаго для перехода изъ перваго положенія во второе; слѣдовательно, количество электричества д, содержащагося въ индуктивномъ токѣ, измѣ- няется только съ обоими положеніями, но не измѣняется съ временемъ і\ но оно измѣряется произведеніемъ изъ времени на среднюю силу і тока, и имѣетъ д ~ іі. Слѣдовательно,. средняя сила обратно пропорціональна времени і. Наоборотъ, если возвратимъ индуктивную проволоку въ ея первоначаль- ное положеніе, она возвращается въ свое первоначальное состояніе; то же количество д электричества идетъ въ противоположную сторону; токъ, об- наруживающій этотъ возвратъ при начальныхъ условіяхъ, продолжается въ теченіе времени і', которое служитъ для этого возвращенія, онъ получаетъ силу і' и имѣетъ д = г' і'. Слѣдовательно, можно сдѣлать по произволу, чтобы или обратный, или прямой токъ имѣлъ ббльшую или меньшую силу; для этого достаточно сдѣлать его продолжительность больше или меньше. Тѣ же разсужденія прилагаются къ индукціи, происходящей отъ уста- новленія или уничтоженія тока въ сосѣдней индуктирующей цѣпи силы двухъ токовъ обратнаго и прямаго будутъ обратно пропорціональны ихъ продолжительности і и I'. Вѣроятно, продолжительность бываетъ почти одна и та же, когда индуктирующая проволока коротка и прямолинейна; но она уже различна, когда проволока эта длинна и изогнута въ спираль, по причинѣ второстепенныхъ токовъ, происходящихъ при замыканіи и преры- ваніи цѣпи. Въ самомъ дѣлѣ, положимъ (рис. 273), что въ индуктирующей про- волокѣ XV токъ устанавливается вдругъ и мгновенно принимаетъ силу свою ХА, сохраняя ее во все свое продолженіе и теряя ее вдругъ, такъ
ЛЕКЦІЯ. 583 что она можетъ быть представлена ординатами прямой АВ, принимая вре- мена за абсисы; индуктивные токи въ проволокѣ Х'Ѵ' будутъ—одинъ об- ратный. X' аа' въ началѣ, другой прямой ЪЬ' X' въ концѣ; продолжи- тельность ихъ, по всей вѣроятности, будетъ мало различаться. Но если, какъ это особенно имѣетъ мѣсто въ цѣпяхъ спиралеобразныхъ и очень длинныхъ, индуктирующій токъ постепенно пріобрѣтаетъ свою постоянную силу отъ X до А (рис. 274), то индуктивный обратный токъ X' аа' продолжается во все время і, какъ сила эта возрастаетъ, и время это тѣмъ больше, чѣмъ длиннѣе индуктирующая проволока. При преры- Рис. 273. Рис. 274. Рис. 275. ваніи цѣпи XX, дѣйствіе второстепеннаго тока сначала увеличиваетъ силу отъ В до С и затѣмъ быстро уменьшаетъ ея отъ С до В; отъ этого про- исходитъ двойная индукція въ Х'У', т. е. обратный то’къ Ъс и прямой токъ ссісі': послѣдній имѣетъ количество электричества равное тому, какое имѣютъ токи Х'аа' и Ъс вмѣстѣ; но продолжительность его і' значительно меньше суммы продолжительности ихъ. Наконецъ, если индуктирующій токъ остается постояннымъ только очень короткое время, чтб имѣетъ мѣ- сто при употребленіи реотомовъ, то онъ возрастаетъ постепенно до та- хіпшт С (рис. 275) и вдругъ прекращается отъ С до В. Въ этомъ слу- чаѣ оба обратные тока предъидущаго рисунка соединяются въ одинъ X' ас, продолжающійся въ теченіе того же самаго времени і, какъ и индуктирующій токъ, и имѣющій слабую силу, тогда какъ прямой токъ сЬЬ' сохраняетъ продолжительность I' всегда очень короткую и принимаетъ очень большую силу. Это приводитъ къ слѣдующему первому заключенію: прямой токъ конечной индукціи долженъ имѣть бблъшую силу, не- жели обратный токъ начальной индукиіи. Продолжая разсужденія тѣмъ же порядкомъ, мы придемъ къ другимъ важнымъ слѣдствіямъ. Количество электричества вообще равно КІВ и для обратнаго тока оно изображается черезъ іі: слѣдовательно, КІВ, = іі. Въ продолженіе же времени і, индуктивная цѣпь находится въ томъ же со- стояніи, какъ если бы каждый изъ ея элементовъ былъ парой батареи, а
586 СЕМЬДЕСЯТЪ ВТОРАЯ сама она батареей съ безконечнымъ числомъ паръ; слѣдовательно, вся элек- тровозбудительная сила будетъ А, а сопротивленіе В; по этому А г К и слѣдовательно, КІВ = ~ І Л==. Точно также имѣемъ для прямаго тока А' — к№ А — V ' Это показываетъ, что электровозбудительная сила каждаго изъ индуктив- ныхъ токовъ пропорціональна силѣ индуктирующаго тока, квадрату сопротивленія индуктивной спирали, и обратно пропорціональна вре- мени, въ которое онъ продолжается. Такъ какъ время I' прямаго тока всегда очень мало и, вѣроятно, ос- тается тѣмъ же, каково бы ни было В, тогда какъ продолжительность і обратнаго тока увеличивается съ числомъ оборотовъ и съ В, то электро- возбудителъная сила А' прямаго тока всегда больше, нежели сила А' обратнаго тока, и отношеніе А' къ А, равное отношенію і къ і’, уве- личивается съ длиною индуктивной проволоки. До сихъ поръ мы предполагали, что индуктивная цѣпь замкнута. Если она разомкнута, индукція все-таки будетъ дѣйствовать точно также; но только вмѣсто того, чтобы произвесть токъ, она возбудитъ на обѣихъ око- нечностяхъ разность напряженія, которая будетъ пропорціональна А или А', т. е. она будетъ пропорціональна ІВ2, обратно пропорціональна і или I' и, слѣдовательно, больше для прямаго тока, нежели для обрат- наго. Стало быть, если посредствомъ реотома собираютъ только одни прямые, или одни обратные токи, то оба конца индуктивной проволоки дадутъ всѣ дѣйствія противоположныхъ кондукторовъ электрической машины Наирна, съ напряженіемъ, зависящимъ отъ I и В и бЪлъ- шимъ, для прямыхъ токовъ, нежели для обратныхъ. Это объясняетъ два главные Факта, открытые Массономъ и Брегетомъ *). Если два конца индуктивной проволоки раздѣлены очень тонкимъ слоемъ воздуха, то оба тока могутъ перескочить въ видѣ искры; если слой этотъ сдѣлается больше, то обратный токъ не можетъ перескочить, а перескаки- *) Маввоп еі Вге^иеі. Аппаіев бе еЬішіе еі бе рЬувічие. Т. IV.
ЛЕКЦІЯ. 587 ваетъ только примой. Если взять машину, подобную той, которая представлена на рис. 272, и пропускать индуктивный токъ сперва че- резъ значительный слой воздуха, затѣмъ черезъ "вольтаметръ съ сѣрно- кислой окисью мѣди, то происходитъ разложеніе по направленію прямаго тока; а это показываетъ, что обратный токъ не проходитъ. Когда перерывающій слой имѣетъ значительное сопротивленіе, такъ что ни тотъ, ни другой изъ токовъ черезъ него не проходитъ, то вотъ какое бываетъ электрическое движеніе въ спирали. При начальной индукціи на концахъ происходитъ разность напряженій, но за тѣмъ тотчасъ электро- возбудительное дѣйствіе прекращается, и раздѣленныя электричества сое- диняются черезъ спираль. При конечной индукціи точно также на обо- ихъ концахъ проволоки происходитъ разность напряженій, обратная предъидущей и больше ея, но она точно также тотчасъ затѣмъ исче- заетъ. Итакъ, существуютъ напряженія послѣдовательно противоположныя, которыя уничтожаются въ промежутки между ихъ обравованіемъ. Но такъ какъ тѣ, которые получаются отъ прямыхъ токовъ больше и про- исходятъ въ очень близкіе промежутки времени, то электрометръ полу- чаетъ постоянное дѣйствіе. V. Индуктивныя токи различныхъ Порядковъ. — Пропустимъ токъ батареи, идущей черезъ реотомъ въ спираль а (рис. 276); вращая Рис. 276. реотомъ, мы получимъ въ спирали а послѣдовательные токи. При началѣ каждаго тока въ спирали Ь возбуждается обратный индуктивный токъ, а при окончаніи прямой. Токи эти называются токами 'перваго порядка. Заставимъ токи эти пройти въ спираль с, они возбудятъ въ спирали послѣдовательные индуктивные токи, которые называются токами втораго порядка. Увеличивая число спиралей расположенныхъ одна надъ другою, мы получимъ такимъ же образомъ токи третьяго, четвертаго, пятаго и т. д. порядковъ. Не трудно изслѣдовать эти явленія, предположивъ, что въ проволокахъ не происходитъ второстепеннаго тока. Изобразимъ черезъ ординаты кри- вой ХУ (рис. 277) силы однаго изъ индуктирующихъ токовъ, проходя-
588 СЕМЬДЕСЯТЪ ВТОРАЯ щихъ черезъ реотомъ. По мѣрѣ увеличенія они даютъ въ проволокѣ пер- ваго порядка Х,У, обратный токъ Х,А,, при уменьшеніи произво- дятъ другой токъ В,У('— прямой. Оба тока Х,А, и В,У, дѣйствуютъ теперь на проволоку втораго порядка Х2У2, какъ ХУ дѣйствовалъ на X, У,; первый дастъ два тока Х2 С2, С2 А2, второй другіе два В2 Ь2, В2 У3 и, повторяя тѣ же разсужденія для третьяго и четвертаго порядка, приходимъ къ графическимъ изображеніямъ, начерченнымъ въ Х3У 3 и Х4У4. Слѣдовательно, каждый индуктирующій токъ долженъ развить два тока пер- ваго порядка, 4 — 22 тока втораго порядка, 8 = 23 третьяго порядка и т. д. 2" п - наго порядка. Какой бы ни былъ этотъ порядокъ, законъ равенства количествъ элек- тричествъ, проходящихъ въ ту иди въ другую сторону, остается тотъ же, потому что въ каждой спирали въ данное время находится одинаковое число токовѣ въ обѣ стороны, и каждый изъ нихъ возбуждаетъ въ слѣдующей индуктирующей проволокѣ два тока, содержащихъ тоже количество электри- чества и проходящихъ въ противоположныя стороны; изъ этого слѣдуетъ, что проходя въ послѣдней спирали черезъ сѣрнокислую окись мѣди, они не должны производить разложенія, чтб на самомъ дѣлѣ и бываетъ. Но мы предположили, что въ проволокахъ различныхъ спиралей не происходитъ никакой индукціи на самихъ себя: это не совсѣмъ справе- дливо; слѣдовательно, продолжительности и силы послѣдовательныхъ про- волокъ не равны, какъ предположено было въ предъидущемъ рисункѣ; и въ каждомъ изъ порядковъ индукціи всегда есть направленіе, въ которомъ токи менѣе продолжительны и болѣе сильны, нежели въ противоположномъ направленіи. Разсужденія не приведутъ насъ къ тому, чтобы укавать это направленіе, но опытъ можетъ это открыть. Токи эти можно изучать че- тырьмя способами:
ЛЕКЦІЯ. 589 1) Пропустивъ ихъ черезъ человѣческое тѣло, для чего должно взяться за цилиндры (рис. 276); при этомъ, такъ какъ всѣ токи послѣдовательно пройдутъ черезъ тѣло, то они произведутъ сильныя сотрясенія; 2) Направивъ ихъ черезъ гальванометръ; при этомъ они произведутъ очень нечувствительное дѣйствіе, потому что стрѣлка дѣйствіемъ токовъ, имѣю- щихъ одинаковыя количества электричества, стремится повернуться въ проти- воположныя стороны и потому получаетъ только слабое постоянное дѣйствіе. 3) Пропустивъ ихъ черезъ спираль, внутри которой помѣщена стальная стрѣлка, намагничивающаяся при этомъ. 4) Помѣстивъ въ нихъ вольтаметръ съ водой. Только послѣдніе два способа заслуживаютъ вниманія. Третій былъ употребленъ Гцнри *). По всей вѣроятности, намагничиваніе желѣза зави- ситъ не только отъ количества электричества производящихъ его токовъ, но оно дѣлается болѣе и болѣе сильнымъ по мѣрѣ увеличенія напряженія этих ь токовъ, по причинѣ задерживательной силы, которую должно предолѣть. Если это такъ, то будетъ опредѣленное намагничиваніе; южный полюсъ будетъ влѣво отъ болѣе сильныхъ токовъ; и наблюдая, съ какой стороны находится этотъ полюсъ, заключимъ о направленіи преобладающихъ токовъ. Вотъ что нашелъ Генри: Цвдуктпвкые токв: Индуктирующій 1-го поряд 2-го поряд. 3-го ооряд. 2ц-го поряд. (2ц 4-1)-го поряд. токъ Прямой. Прямой. Обратный. Прямой. Обратный. Прямой. Но какъ въ то время, когда производились означенныя опыты, не давали точнаго отчета объ этихъ очень много численныхъ дѣйствіяхъ, то полагали, что всѣ токи высшаго порядка сводились на одинъ одного направленія. Верде *) пропустилъ ихъ черезъ вольтаметръ и-доказалъ, что на каждомъ изъ полю- совъ одновременно отдѣлялся кислородъ и водородъ: это показываетъ, что на самомъ .дѣлѣ существуютъ послѣдовательные токи, и что намагничи- ваніе, наблюденное Генри, произошло только отъ разности дѣйствій двухъ послѣдовательныхъ противоположныхъ токовъ, заключающихъ одинаковое количество электричества, но неодинаково сильныхъ. Массонъ **), занимаясь тѣмъ же вопросомъ, подтвердилъ заключенія Верде. Когда онъ взялъ очень тонкіе электроды, состоявшіе изъ платино- ваго острія, запаяннаго въ стеклѣ; они не поляризовались, и на каждомъ •) Непгі. Ро^ѳпбогйГз Аппаіеп. Ег^апгип^вЬалб. I. Вй. ИѴ. «») Ѵегсіеі. Аппаіев бе сЬішіе еі бе рЬувідие Ш 8ёг. Т. XXIX. «««) Мазвоп. Аппаіез бе сЬішіе еі: бе рЬузідие. III 8ёг. Т. ЫІ.
590 СЕМЬДЕСЯТЪ ВТОРАЯ изъ нихъ отдѣлялись 2 объема водорода и 1 объемъ кислорода: Это пока- зываетъ, что въ обоихъ направленіяхъ количества электричества равны. Потомъ Массонъ употребилъ пріемъ, уже испытанный Верде, заключаю- щійся въ перерывѣ цѣпи маленькими промежутками воздуха, черезъ ко- торые электричество должно было перескакивать въ видѣ искръ и которые удерживали слабѣйшій токъ, а пропускали болѣе сильный; въ этомъ слу- чаѣ одинъ послѣдній токъ производилъ разложеніе воды: на каждомъ элек- тродѣ получался только одинъ родъ газа, и направленіе проходящаго тока было именно то, какое уже опредѣлено опытами Генри. VI. Индукція посредствомъ статическаго электричества. — Массонъ *), въ 1834 году, открылъ индукцію, возбуждаемую при разря- женіи лейденскихъ банокъ. Многіе физики изучали затѣмъ этотъ вопросъ, какъ напр. Маріанини **), Риссъ ***) и друг., но ыы скажемъ здѣсь только объ опытахъ Верде и Массона. Разряженіе электрической батареи составляетъ настоящій токъ; черезъ каждую спираль, подверженную вліянію этого разряженія, проходятъ два тока: одинъ обратный, при началѣ индукціи, другой прямой, при концѣ индукціи; оба равны по количеству и вѣроятно различаются въ напряженіи; но какъ вся ихъ продолжительность почти равна продолжительности раз- ряженія, которая очень мала, то трудно было доказать ихъ существованіе и сравнить ихъ между собою. Верде заряжаетъ электрическою машиною батарею {рис. 278), помѣ- щенную на проводящей поверхности и снабженную на копцѣ изолирован- наго стержня микрометромъ Лане, такъ что она разряжается сама собою, какъ только достигнетъ значительнаго напряженія; тогда она производитъ токъ, идущій 'въ спираль, свитую изъ мѣдной проволоки, изолированной шелла- комъ и наложенной на стекляный кругъ. Спираль эта развиваетъ индук- тивный токъ во второй спирали, помѣщенной противъ нея. Вторая спи- раль сообщалась съ третьею, которая развивала индуктивный токъ въ че- твертой спирали; такимъ образомъ, можно изучить индуктивный токъ пер- ваго, втораго, третьяго и т. д. порядковъ. Чтобы доказать равенство количествъ электричествъ, двигающихся въ обѣ стороны, Верде взялъ четыре спирали и концы послѣдней изъ нихъ соединилъ съ вольтаметромъ, содержащимъ іодистый калій. Никакого видимаго *) Маааоп. Аппаіев Де еЫпгіе еі йе рЬувідпе. Т. ЬХѴІ. 1837. •*) Магіапіпі. Мёшогіе йі Гівіеа ехрегішепЫе. Мойепа, 1838.— Кіева. КеіЬііпдзсІек- ігіеіШ. Вй. II, § 809. *’*) Віеав. Роееепйоі'й’в Аппаіеп. Вй. ХЬѴІІ. — КеіЬипевеІекігіеійІ. Вй. И, § 807 ІГ,
лекція. 591 разложенія не получилось; для большей точности, Верде соединилъ электроды вольтаметра съ чувствительнымъ гальванометромъ; никакого тока при этомъ не получилось, а слѣдовательно, электроды не были поляризованы, и не было излишка въ количествѣ электричества въ какую-нибудь одну сторону. Рпс. 278. Верде соединилъ затѣмъ концы проволокъ четвертой спирали съ со- судомъ наполненнымъ ртутью, въ которую токъ приходилъ черезъ винтъ, помѣщенный вертикально.надъ уровнемъ ртути; такимъ образомъ, электри- чества переходили черезъ слой воздуха въ видѣ искръ, и слабыя электри- чества при значительномъ сопротивленіи задерживались. Въ этомъ случаѣ платиновыя пластинки въ вольтаметрѣ сильно поляризовались. Направленіе этой поляризаціи опредѣляло направленіе тѣхъ токовъ, которыхъ напря- женіе было больше: это былъ прямой токъ въ первомъ порядкѣ; обратный во второмъ и т. д. Слѣдовательно, не существуетъ никакаго различія между индукціею, получаемою отъ электрическихъ разряженій, и индукціею отъ токовъ батарей. Массонъ зарядилъ лейденскую батарею сильной индуктивной машиной Румкорфа, которую мы опишемъ ниже. Когда дѣйствовали безъ сосуда со ртутью, въ обоихъ сосудахъ вольтаметра оказывались кислородъ и водородъ въ атомической пропорціи; это показываетъ, что оба рода токовъ равны по количеству. Но когда былъ введенъ сосудъ со ртутью, и между кон- цемъ винта и поверхностію ртути перескакивала искра, газы на каждомъ полюсѣ получались различные. Слѣдовательно, проходилъ только одинъ изъ токовъ и именно тотъ, который былъ указанъ Генри. Вліяніе діафрагмъ. — Если между индуктирующею цѣпью и ин- дуктивною катушкой помѣстить замкнутую спираль, то весь начальный или конечный индуктирующій токъ разовьетъ токи перваго порядка въ катушкѣ и въ помѣщенной между ними спирали; но послѣдній будетъ дѣй-
592 СЕМЬДЕСЯТЪ ВТОРАЯ ствовать на первую и возбудить въ ней токи втораго порядка. Слѣдова- тельно, дѣйствіе на катушку будетъ сложное, потому что черезъ нея бу- дутъ проходить токи перваго порядка, возбужденные индуктирующей про- волокой, и токи втораго порядка, происходящіе отъ спирали. То же самое будетъ и тогда, когда спираль замѣнимъ трубками или проводниками, въ массѣ которыхъ будутъ проходить токи перваго порядка; но въ первоначальномъ дѣйствіи ничего не измѣнится, если спираль не замкнута, когда трубка перерѣзана вдоль, или когда она сдѣлана изъ изо- лирующаго вещества, потому что тогда токи перваго порядка въ нихъ дви- гаться или развиться не могутъ, и, слѣдовательно, не въ состояніи возбу- дить токовъ втораго порядка въ катушкѣ. Для объясненія дѣйствія діафрагмъ намъ извѣстно, что если индукти- рующая цѣпь послѣдовательно замкнута и разомкнута, то индуктивные токи перваго и втораго порядка идутъ въ катушкѣ послѣдовательно въ противо- положныхъ направленіяхъ, и одинаковыя количества электричествъ двигаются въ обѣ стороны; отсюда слѣдуетъ, что точно также при наложеніи одной спирали на другую, въ нихъ развиваются послѣдовательно противоположные токи, причемъ также одинаковыя количества электричества двигаются въ обѣ стороны; это доказывается тѣмъ, что если введемъ въ цѣпь гальвано- метръ, или сѣрнокислую окись мѣди, то не замѣтимъ въ нихъ никакого постояннаго дѣйствія. Но если между спиралями помѣщена замкнутая спираль, то, вѣроятно, сила и послѣдовательность токовъ въ индуктивной катушкѣ измѣнятся, ко- личества электричествъ теперь не будутъ тѣ же, какъ и прежде, и всѣ ихъ дѣйствія разстроятся. Разсужденіе не покажетъ намъ этихъ измѣненій, а потому должно обратиться къ опыту. Для изученія этого, Дове *) придумалъ особый приборъ, представленный въ разрѣзѣ рис. 279. а А. а', Ь В Ь' двѣ полныя, совершенно одинаковыя индуктирующія катушки, черезъ которыя въ одну и ту же сторону про- ходитъ одинъ и тотъ же индуктирующій' токъ ака1 Ь Вб* —, ко- торый устанавливаютъ и прерываютъ реотомомъ. Катушки эти окружены также одинаковыми индуктивными катушками, с С с', АПЛ1, которыя мо- гутъ быть соединены концами с и Л посредствомъ проволоки, изображен- ной пунктирной линіею, тогда какъ с' и &’ сами соединяются въ СИ; тогда черезъ нихъ одновременно проходятъ индуктивные токи въ одну сторону ") Роѵе. Ро^евсі. Авв. ВЦ. ХЫХ, 5 72. ГаДО.
ЛЕКЦІЯ. ; 693 р'Сс • Но ихь можно также соединить 'противоположными - кон- цами, с съ Л' и с1 съ <?, какъ показано на рисунки. Въ этомъ случаѣ, каждая изъ нихъ развиваетъ токи, прохоДяп(іе черезъ нихъ обоихъ, кото- рые въ одно время противоположны и для перваго рс' ф, а для втораго рс' ? ® ^‘Впрочемъ, токи эти равны вслѣдствіе одина- ковости обѣихъ двойныхъ катушекъ; они производятъ никакого дѣйствія, если въ р помѣстить или гальванометръ, или воль- таметръ, или намагничивающую спираль, или живой мускулъ. Когда внутрь первой катушки М вво димъ замкнутую спираль, или металличе- скую трубку, или какую-нибудь проводящую электричество массу, то опытъ показы- ваетъ, что въ О индуктивный токъ ослаб- ляется, а въ В не уменьшается; послѣд- ній, слѣдовательно, преобладаетъ, и раз- взаимно уничтожаются и не ность между нимъ и первымъ производитъ въ р, при каждомъ размыканіи и замыканіи индуктирующей цѣпи, или отклоненіе гальванометра, или хими- ческія дѣйствія, или намагничиваніе стрѣлки, или сотрясенія въ муску- лахъ. Сверхъ того, въ р наблюдается разность тока болѣе по силѣ, нежели по количеству, потому что опа производитъ сильныя сотрясенія и сильное намагничиваніе, но слабое отклоненіе гальванометра и слабое химическое дѣйствіе, а это показываетъ, что и введеніе массы М уменьшаетъ силу индуктивныхъ токовъ въ С болѣе, нежели ослабляетъ ихъ количество. Этихъ разностныхъ токовъ или вовсе нѣтъ, или же они очень слабы, со- образно тому, что масса М вовсе не имѣетъ дѣйствія на индуктивные токи, или же дѣйствуетъ на нихъ только слабое. Это тотъ случай, когда они образуются или въ незамкнутой спирали, или въ перерѣзанной трубкѣ, или въ проводящихъ проволокахъ, связанныхъ въ пучки, или въ изоляторахъ. Эти результаты заставили Дове изслѣдовать ту роль, которую играетъ мягкое желѣзо, помѣщаемое внутри катушки для усиленія индукціи. Можно видѣть, что роль его многоразлична: 1) Желѣзо намагничивается и че- резъ одно это разомъ увеличиваетъ количество и напряженіе индук- тивныхъ токовъ; 2) оно индуктируется, какъ всѣ металлы, и этимъ дѣй- ствуетъ на индуктивную катушку и уменьшаетъ количество, а особенно силу проходимыхъ черезъ нее токовъ. Физика. Ш. 38
594 • СЕМЬДЕСЯТЪ ВТОРАЯ лекція. На основаніи этого предположимъ, что желѣзо, введенное въ М, со- стоитъ изъ очень тонкихъ, изолированныхъ одна отъ другой проволокъ; онѣ произведутъ слабое индуктирующее дѣйствіе, но сильное магнитное дѣйствіе и разомъ увеличатъ напряженіе и количество токовъ въ С; но если желѣзо, вмѣсто проволокъ, взято въ толстомъ брускѣ, то оно сво- имъ магнитнымъ дѣйствіемъ увеличитъ напряженіе и количество токовъ, а индуктивнымъ дѣйствіемъ значительно уменьшитъ напряженіе, поэтому произведенные токи будутъ менѣе сильны, нежели въ предъидущемъ случаѣ. Это можно доказать слѣдующимъ нагляднымъ опытомъ; въ М помѣ- щаютъ желѣзный брусокъ, и въ К вводятъ по одной очень тонкой про- волокѣ, до уничтоженія разностныхъ токовъ; оказывается, что надо 110 проволокъ, чтобы токи эти дѣйствовали нечувствительно на гальванометръ, т. е., чтобы они были равны по количеству; но должно только 40 про- волокъ, чтобы уничтожить сотрясенія, т. е. чтобы напряженіе токовъ было одинаковое. Изъ этихъ опытовъ должно вывести такое заключеніе, что для дости- женія наибольшаго дѣйствія по количеству и напряженію, должно по- мѣщать въ индуктирующія катушки не сплошныя желѣзныя массы, но очень тонкія и изолированныя проволоки, соединенныя въ пучки.
СЕМЬДЕСЯТЪ ТРЕТЬЯ ЛЕКЦІЯ. Электродинамическая индукція (продолженіе). Индукція въ движущихся металлическихъ массахъ. — Магнетизмъ че- резъ вращеніе. — Опыты Гамбея, Араго, Гершеля, Баббажа и Фа- редэ.— Объясненіе явленій.— Разборъ токовъ во вращающемся кругѣ.— Магнитоэлектрическія и индуктивныя машины. — Машина Ште- рера. — Спиралъ Румкорфа. — Конденсаторъ Физо. — Прерыватель Фуко.—Слоеніе свѣта.— Магнитное дѣйствіе на электрическій свѣтъ. Индукція въ движущихся металлическихъ массахъ. Магнетизмъ черезъ вращеніе. — Въ 1824 году Гамбей открылъ, что магнитная стрѣлка, колеблющаяся подъ вліяніемъ земли, гораздо ско- рѣе приходитъ въ покой, когда она находится вблизи значительной мѣд- ной массы, нежели когда она находится вдали отъ нея. Араго *) тот- часъ же перевелъ этотъ опытъ, сказавъ, что онъ доказываетъ существо-, ваніе силы, дѣйствующей между стрѣлкою и металломъ, которая противо- положна ихъ относительному движенію и -которая можетъ быть сравнена съ сопротивленіемъ, производимымъ треніемъ. Это объясненіе заставило предположить, что если вращать мѣдную массу на оси, составляющей' продолженіе острія стрѣлки, то предполагаемое треніе разовьется и должно будетъ увлечь стрѣлку въ ту же сторону, въ которую вращается металлъ. Слѣдствіе это подтвердилось слѣдующимъ опытомъ. Мѣдный кругъ приводятъ во вращеніе, посредствомъ рукоятки и зуб- чатыхъ колесъ, надъ- кругомъ располагаютъ горизонтальную магнитную стрѣлку на остріи. Когда кругъ вращается медленно и равномѣрно, стрѣлка •) Ага^о. Апоаіез <іе сЫшіе еі <1е рЬувідие. III збгіе. Т. XXVII, р. 363. Т. XXVIII, р 325. Т. XXXII, р. 213. 38«
596 СЕМЬДЕСЯТЪ ТРЕТЬЯ отклоняется на опредѣленный уголъ, отклоненіе увеличивается со скоро- стію вращенія, и, когда скорость эта достаточно велика, стрѣлка начи- наетъ вращаться въ ту же сторону. Баббажъ и Гершель *), вмѣсто подвѣшиванія стрѣлки надъ вращаю- щимся кругомъ, расположили ее на остріи надъ магнитомъ, въ центрѣ мѣднаго круга и при этомъ между кругомъ и магнитомъ помѣстили пу- зырь, заставляя магнитъ вращаться: это обратный предъидущему опытъ. Разсужденіе Араго показываетъ, что здѣсь кругъ долженъ слѣдовать за движеніемъ магнита, опытъ и подтверждаетъ этотъ выводъ. Какъ Гершель и Баббажъ перевернули опытъ Араго, также точно Фаредэ **) перевернулъ опытъ Гамбея. Такъ какъ присутствіе неподвиж- Рис. 279. ной металлической массы прекращаетъ коле- банія магнитной стрѣлки, то и близость’ непо- движнаго магнита должна остановить движеніе вращающагося металла. Для обнаруженія этой индукціи, Фаредэ подвѣсилъ на закрученной нити В (рис. 279) мѣдный кубъ А, помѣщен- ный между полюсами В и О сильнаго электро- магнита; кубъ этотъ быстро вращался около оси привѣса, когда пити позволяли раскручи- ваться. Но какъ бы ни была велика скорость вращенія куба, онъ тотчасъ останавливается, при намагничиваніи желѣза, а при размагничи- ваніи электромагнита снова продолжаетъ вращаться. Къ этому должно прибавить, что то же самое бываетъ, когда маг- нитъ замѣненъ соленоидомъ или проволочной спиралью. Всѣ эти опыты составляютъ только различные способы доказатель- ства одного и того же дѣйсіія; они могутъ быть выражены слѣдую- щимъ общимъ закономъ: «каждый разъ, когда магнитъ или соленоидъ находится передъ сплошной металлической массой и этому магниту или соленоиду сообщаютъ относительное перемѣщеніе, является сила, стремя- щаяся воспрепятствовать этому перемѣщенію, т. е. или остановить то изъ двухъ тѣлъ, которое заставляетъ двигаться, или привести въ движеніе то, которое не приведено въ движеніе.» *) ВаЬЬа^е еі НегзеЬсЕ. ВіЫіоіЬёдие ипіѵегзеііе сіе Сіепёѵе (Зеіепеез еі аНз). Т. XXIX. 1825. ’*') Рагасіяу. Ехрегітепіаі гевЬеагеЬеэ. 8ег. I япЛ П. —Рв|доп<1. Апп. ВД. XXV.
ЛЕКЦІЯ. 597 Не зная ни одного рода'дѣйствій, къ которому бы можно было отнести эти явленія, ихъ назвали довольно неудачно магнетизмомъ черезъ движе- ніе и, не зная, въ чемъ заключается ихъ причина, обратились только къ опытному изученію законовъ. Араго началъ съ опредѣленія направленія силъ, дѣйствующихъ на стрѣлку. • 1) Первоначальный опытъ показываетъ, что стрѣлка поднимается пер- пендикулярно своему направленію горизонтальною составляющей у, дѣй- ствующей въ сторону движенія. 2) Существуетъ отталкивательная вертикальная составляющая , по- тому что, подвѣсивъ стрѣлку къ чашкѣ вѣсовъ надъ кругомъ ЕЕ (рис. 280), нашли, что вѣсъ ея уменьшается при вращеніи круга. 3) Наконецъ, есть еще третья составляющая х, направленная по радіу- самъ вращающагося круга, потому что стрѣлка наклоненія, подвиж- ная въ плоскости перпендикулярной къ магнитному мѣнно вертикальная, обыкновенно перемѣщается, при вращеніи круга ЕЕ. Она остается вер- тикальною въ ОВ надъ центромъ; прибли- жается къ этому центру, находясь въ О'В', дѣ- лается снова вертикальною въ ©"В" на нѣко- торомъ разстояніи отъ края, а дальше она при- нимаетъ противоположное наклоненіе. Это дока- меридіану и непре- Рпс. 280. ЧІ зываетъ, что третья'составляющая х или притягательная, или нуль, или отталкивательная, смотря по разстоянію В отъ центра вращенія. Равно- дѣйствующая трехъ этихъ перпендикулярныхъ силъ, очевидно, направлена въ составляемый ими трегранный уголъ. Вотъ все, что выводится изъ опыта. Вопросъ этотъ не сдѣлалъ ника- кихъ успѣховъ до тѣхъ поръ, пока Фаредэ не открылъ индукціи; съ этого времени, причина магнетизма черезъ вращеніе сдѣлалась очевидною, и всѣ обстоятельства опыта могли быть легко объяснены. Объясненіе.—Намъ извѣстно, особенно изъ опытовъ Генри и Дове, что сплошная металлическая масса индуктируется соленоидомъ или близъ- лежащимъ магнитомъ. Слѣдовательно, въ изучаемыхъ нами явленіяхъ маг- нитъ непремѣнно производитъ индуктивные токи въ кругѣ, если онъ вра- щается передъ магнитомъ, или если, наоборотъ, магнитъ двигается передъ кругомъ. Кромѣ того’ мы знаемъ, что эти индуктивные токи стремятся уничтожить своимъ электродинамическимъ противодѣйствіемъ сообщенное имъ движеніе; слѣдовательно, они дѣйствуютъ такъ же, какъ и треніе. Изъ СТого слѣдуетъ, что законъ, данный Араго для магнетизма черезъ вращеніе,
598 семьдесятъ ТРВТЬЯ почти тотъ же, что и законъ Ленца, и что индукція объясняетъ въ двухъ словахъ опыты Гамбея, Араго, Гершеля, Баббажа и Фаредэ. Разсмот- римъ каждый изъ этихъ опытовъ отдѣльно. 1) Пусть К8 (рис. 281) стрѣлка Гамбея и предположимъ, что въ одномъ изъ своихъ колебаній она идетъ отъ XV къ О. Приближаясь къ части О, она развиваетъ токи, которые отталкиваютъ ее; уда- ляясь отъ XV, она развиваетъ токи, притягивающіе ее; слѣдовательно, дѣйствіе круга состоитъ въ стремленіи I I 2) Если металлическая масса вращается по направ- ' I ленію ХѴКО, и стрѣлка неподвижна, то она отталки- ' вается индукціей такихъ точекъ, какъ XV, приближаю- щихся къ К, и притянется такими удаляющимися точками, какъ О: слѣдовательно движеніе металла прекратится, какъ это показываетъ опытъ Фаредэ. 3) Гершель и Баббажъ вращаютъ магнитъ съ постоянной силой, тогда полюсъ К съ постоянною силою отталкиваетъ точки О, къ которымъ приближается, и притягиваетъ части XV, отъ которыхъ удаляется; слѣ- довательно, онъ увлекаетъ за собою и металлъ. 4) Наконецъ, въ опытѣ Араго постоянное движеніе отъ XV къ О имѣлъ кругъ. XV приближается къ К и отталкиваетъ его, О удаляется отъ К и притягиваетъ его; слѣдовательно К перемѣщается въ ту же сторону, въ ко- торую двигается кругъ. Если объясненіе это вѣрно, то всѣ обстоятельства, способствующія ин- дукціи, увеличатъ динамическое дѣйствіе, и всѣ обстоятельства, уменьшаю- щія индукцію, уменьшатъ и динамическое дѣйствіе. Извѣстно, что индукція больше въ лучшихъ проводникахъ, нежели въ худшихъ, и что она нуль въ непроводникахъ. Араго доказалъ, что перемѣщеніе стрѣлки совершается съ силою уменьшающеюся въ то же время, какъ уменьшается проводи- мость вращающагося круга, и уничтожающеюся при стекляномъ кругѣ. Дове показалъ, что индукціи не бываетъ на трубкѣ, перерѣзаннсй поперекъ и введенной въ катушку; Араго, который, кажется, предвидѣлъ это обстоя- тельство, выпилилъ изъ круга шесть равныхъ секторовъ, которые соеди- нялись только своими вершинами, и дѣйствіе ихъ на стрѣлку уничтожи- лось; но оно возстановлялось, хотя и менѣе сильно, когда недостающія части дополняли сплавомъ. Вотъ, наконецъ, послѣднее слѣдствіе и послѣднее подтвержденіе этой теоріи. Когда цѣпь, приводимая во вращеніе около оси, астатична въ
ЛЕКЦІЯ. 599 ъ мѣдныхъ пласти- и подвѣшиваетъ его Рис. 282. отношеніи сосѣдняго магнита, то ее можно вращать безъ развитія индук- тивнаго тока, слѣдовательно, безъ стремленія магнита остановить дви- женіе; это и доказываетъ слѣдующій опытъ, придуманный Матеуч- чи *). Онъ приготовляетъ кубъ изъ параллельны! нокъ, раздѣленныхъ бумажными листками (рис. 282), на крючкѣ С между полюсами электромагнита, , за- мѣнивъ имъ сплошной кубъ А (рис. 279) въ опытѣ Фаредэ. Токи, могущіе двигаться въ мѣдныхъ пластин- кахъ непремѣнно горизонтальные и астатическіе по от- ношенію къ токамъ вертикальнаго магнита: откуда слѣ- дуетъ, что кубъ вращается, при внезапномъ намагничи- ваніи электромагнита съ тою же скоростію. Но'если его подвѣсить за крючекъ Е, пластинки сдѣлаются вер- тикальными и могутъ передавать токи, которые пе- рестаютъ быть астатическими, тогда онѣ подъ вліяніемъ намагничиванія индуктируются, и вращательное движеніе ихъ при намагничиваніи электро- магнита прекращается. Мы обязаны Фаредэ объясненіемъ индукціею явленій магнетизма че- резъ вращеніе; но онъ не только показалъ, что объясненіе это правдопо- добно, но и доказалъ, что въ кругахъ, приводимыхъ въ движеніе, дѣйстви- тельно вращаются токи. Мы приведемъ ученіе Фаредэ. Изслѣдованіе токовъ во вращающемся кругѣ. — Въ опытѣ съ Бэрловымъ колесомъ мы имѣли: если южный полюсъ А помѣщенъ подъ кругомъ ЕЕ'ЕЕ' (рис. 283) и токъ 28д идетъ изъ О въ Е, то онъ вращаетъ кругъ такъ, что южный полюсъ располагается влѣво, слѣдовательно въ сторону Е'Е'. Если же прямо вращать кругъ по на- правленію отъ Е къ Е' посредствомъ ру- коятки, или привода, то въ немъ ра- зовьется противоположный индуктивный токъ, непрерывный и по направленію отъ Е къ О, т. е. отъ окружности къ центру. При противоположномъ движеніи круга, токъ пойдетъ отъ центра къ окружности. Если, наконецъ, надъ кругомъ находится противоположный сѣверный полюсъ А, онъ произведетъ такое же дѣй- *) Майеііссі. Соигв вресіаі Де ГівсІисЙоп еіс, Рвгів, 1854.
600 семьдесятъ Третья ствіе, какъ и южный Полюсъ, который мы предположили подъ крутомъ, и оба дѣйствія соединятся. Чтобы подтвердить опытомъ это слѣдствіе, Фаредэ *) помѣстилъ кругъ между полюсами электромагнита, которые, положимъ, проэктируются въ А, и вращалъ его около оси О. Онъ привелъ эту ось въ постоянное сооб- щеніе съ однимъ изъ концевъ гальванометра, другой коперъ котораго оканчивался пружиной, опиравшейся на ребро круга Е. Этимъ способомъ Фаредэ доказалъ существованіе тока, идущаго изъ Е въ О,-когда кругѣ вращался отъ Е въ Е', и измѣнявшаго направленіе съ измѣненіемъ на- правленія .въ движеніи. 1 1 Оставйвъ южный полюсъ въ А, помѣстимъ теперь сѣверный полюсъ въ В, подъ тѣмъ же кругомъ. Повторяя тѣ же разсужденія для этого по- люса В, мы видимъ, что токъ, идущій отъ Е къ О, помѣститъ В вправо и заставитъ кругъ вращаться въ сторону ЕЕ' или ЕЕ'. Слѣдовательно, движеніе зто разовьетъ въ ОЕ противоположный токѣ, идущій отъ О къ Е. Такимъ образомъ, оба полюса А и В разовьютъ два тока—одинъ, идущій изъ Е въ О, другой изъ О въ Е, составляющіе продолженіе одинъ дру- гаго. Это подтверждается, если опереть на точки Е и Е концы проволоки гальванометра. Очевидно, что этотъ индуктивный токъ ЕЕ долженъ йотомъ допол- ниться въ массѣ круга, симметрично раздвоиваясь отъ Е на двѣ вѣтви, которыя 'Симметрично соединяются въ Е. Только опытъ можетъ указать направленіе движенія токовъ, чтб и сдѣлано было Матеуччи **). Матеуччи заставлялъ вращаться горизонтальный мѣдный кругъ надъ электромагнитомъ, полюсы котораго были въ А иВ; по поверхности круга онъ водилъ концы проволоки гальванометра; они служили, такъ сказать, зондами для узнанія токовъ круга, потому что если они находятся въ на- правленіи одного изъ нихъ, стрѣлка отклоняется дѣйствіемъ этого тока, особенно .если гальванометръ имѣетъ толстую и короткую проволоку. Пусть М и Н двѣ точки прикосновенія. Если напряженія токовъ въ этихъ точкахъ равны, то не будетъ никакого производнаго тока; -но когда, остав- ляя точку М неподвижною, второй зондъ располагаютъ въ точкѣ Ы', со- сѣдней съ М, то напряженіе въ ней будетъ больше или меньше, нежели въ М, если она находится по какую-нибудь сторону дуги ММ, и въ обо- ихъ случаяхъ въ гальванометрѣ будутъ противоположные токи. Слѣдова- й) Еаішіау. Ехрегішепіаі гевЬ^ягсЬев. 8ег. I. — Роу^гпсІ. Аіш. В<1. XXV. МаНеавсі. Соигв вресіа! Де Гіпйисіібп е!6.
лекцій. 601 тельно, можно легко опредѣлить направленіе дугъ М№ ойьітОмъ, потомъ отнести точки прикосновенія къ двумъ прямоугольнымъ осямъ;—одной ЕР, другой СО и начертить кривыя равныхъ напряженій, или безъ токовъ. Вотъ результатъ этихъ опредѣленій. Когда скорость не очень велика, все симметрично' относительно осей СО и ЕР; слѣдовательно, достаточно обозначить линіи равнаго напряженія въ одной четверти круга: онѣ изображены у насъ полными линіями въ углѣ СОЕ. Одна изъ нихъ есть ось СО; другая круговая, проходящая черезъ А и В; потомъ онѣ Измѣняютъ видъ по мѣрѣ удаленія отъ А. Теперь понятно, что если провести линіи, составляющія прямоуголь- ныя пересѣченія съ этими линіями, то онѣ обозначатъ направленіе наи- большихъ токовъ, проходящихъ по пластинкѣ. Онѣ обозначены у насъ пунктирными линіями!" ОДйа изъ иихъ, изслѣдованная Фаредэ, есть ось ЕР. Опаздываніе индуитивных'Ь токовъ. — Каждое Физическое дѣй- ствіе продолжается въ своей передачѣ и своемъ развитіи опредѣленное время. Вѣроятно, что и индуктивные токи развиваются не вмѣстѣ съ ин- дуктирующимъ дѣйствіемъ, но нѣсколько отстаютъ отъ него. Фаредэ *) дѣйствительно доказалъ это, но это очень ясно видно изъ опытовъ Ма- теуччи **). Мы говорили, что линія полюсовъ АВ составляетъ ось сим- метріи для токовъ, развивающихся въ пластинкѣ. Это приблизительно вѣрно, когда скорость незначительна; но по мѣрѣ увеличенія скорости вращенія, эта ось симметріи отодвигается въ сторону движенія, "Переходитъ въ Е'Р' и составляетъ съ ЕР уголъ, увеличивающійся вмѣстѣ со скоростію. По причинѣ этого перемѣщенія ЕР, магнитъ АВ слѣдуетъ За движеніемъ круга въ опытѣ Араго;. потому что если бы развиваемые токи были симмет- ричны по правую и лѣвую сторону АВ, то они дѣйствовали бы равно- мѣрно въ обѣ стороны, и магнитъ оставался бы неподвижнымъ. Когда оконченъ анализъ какого-нибудь явленія, то полезна его доказать синтезомъ. Матеуччи выполнилъ это условіе. Онъ помѣстилъ на кругъ изъ воска мѣдныя проволоки на тѣхъ мѣстахъ, которыя обозначены на ри- сункѣ пунктирными линіями, и.пропустилъ черезъ нихъ токи. Такимъ образомъ онъ получилъ собраніе неподвижныхъ токовъ—такихъ же, какіе возбуждалъ кругъ въ своей массѣ, при движеніи своемъ въ присутствіи магнита. Поэтому, если ихъ ось симметріи—въ Е'Р' и подъ ними помѣ- щается магнитная стрѣлка въ АВ, то она должна подвергнуться томужё - ЕягаЛяу. Ехрвгігаепіаі гевЬеагсІіев. $ег. I. ЙаШпссі. С'очгв врёсіаі ёі'гі.
602 СЕМЬДЕСЯТЪ ТРЕТЬЯ дѣйствію, какъ и въ опытѣ Араго, т. е. быть притянутою къ Е'Р'. Это дѣйствительно такъ и произошло. Закончимъ этотъ предметъ повтореніемъ и дополненіемъ прекраснаго опыта Фуко, описаннаго нами во II томѣ. Вотъ какія наблюдаются при этомъ явленія. 1) При вращеніи круга А онъ тотчасъ останавливается, Рис. 284. какъ только пропускаютъ токъ черезъ спирали В иЕ. 2) Продолжая дви- женіе посредствомъ рукоятки, оказывается, что приходится преодолѣть со- противленіе, требующее значительной работы. 3) Когда работа продол- жается нѣкоторое время, то кругъ нагрѣвается. Изъ этихъ Фактовъ мы заключаемъ, что работа эта преобразуется въ теплоту. Разберемъ теперь зти Факты и дополнимъ ихъ объясненіе. 1) Кругъ, имѣя пріобрѣтенную скорость останавливается при намагни- чиваніи: онъ останавливается дѣйствіемъ индуктивныхъ токовъ; это опытъ Фаредэ. 2) Будемъ продолжать движеніе, заставляя для зтого дѣйствовать по- стоянную силу: тогда индуктивные токи сами продолжаются; они дѣй- ствуютъ для прбизведенія движенія противоположнаго тому, которое ихъ
ЛЕКЦІЯ. 603 развиваетъ, т. е. производятъ сопротивленіе; отсюда происходитъ необ- ходимость расходовать работу. 3) Производится теплота, потому что индуктивные токи нагрѣваютъ проводники. Прежде (томъ II) мы доказали уже два крайніе предѣла этого рода дѣйствій, противопоставивъ ихъ одинъ другому, сказавъ, что работа пре- образуется въ теплоту, но не занялись средствомъ, которое производитъ ато преобразованіе. Между тѣмъ очень важно доказать, что природа этого средства не имѣетъ вліянія на отношеніе, существующее между коли- чествами израсходованной работы и произведенной теплоты. Въ настоящее время, занявшись изслѣдованіемъ механизма этого преобразованія, мы ви- дѣли, что преобразованіе бываетъ двойное: работа производитъ индуктивные токи, токи индукціи развиваютъ теплоту и притомъ работа, количество электричества и количество развитой теплоты пропорціональны между собою. Индуктивные приборы, Изъ изложенныхъ нами началъ вытекаютъ важныя слѣдствія. Такъ какъ магниты, послѣдовательно приближаемые къ спирали и удаляемые отъ нея, развиваютъ въ послѣдней индуктивные токи въ послѣдова- тельно противоположныя стороны, то мы можемъ устроить такія машины, которыя вслѣдствіе движенія, сообщеннаго магниту, возбудятъ въ нахо- дившейся около магнита спирали электрическіе токи, которыми можно воспользоваться. Во-вторыхъ, такъ какъ алектровозбудительная сила, происходящая отъ индукціи, пропорціональна квадрату сопротивленія спиралей, то посредствомъ индуктирующихъ токовъ съ слабымъ напря- женіемъ, возможно возбудить въ очень длинной сосѣдней цѣпи другіе токи, которые получатъ очень большое напряженіе и произведутъ всѣ дѣйствія электрическихъ машинъ. Первая машина, основанная на индукціи, была устроена Пикси *); начала ея намъ уже извѣстны. Мы видѣли, что, при вращеніи соленоида перёдъ магнитомъ, въ соленоидѣ возбуждаются индуктивные токи, обрат- ные тѣмъ, которые сами произвели бы движеніе и которые измѣняютъ свой знакъ, когда полюсы обоихъ приборовъ проходятъ другъ передъ дру- *) Ріхіі. Аппаіее йе сЬішіе е( йе рЬузіцие. Т. Ь, р. 322. 1832. — Ро^кеп(^- Апп. Вй. XXVII,
6Й4 СЕМЬДЕСЯТЪ ТРЕТЬЯ гомъ. Очевидно, что токи эти увеличатся, если соленоидъ намотанѣ йй мягкое желѣзо, потому что послѣднее намагничивается и размагничиваё+ся при приближеній или Удаленіи отъ неподвижнаго магнита. Въ машинѣ Пикси спираль неподвижна, а магнитъ вращается около вертикальной оси помо- щію рукоятки. Но вращать тяжелый магнитъ было затруднительно, по. этому многіе физики измѣнили устройство этой машины; такимъ образомъ существуютъ машины Сакстона *), Ричи **), Клерка ***), фонъ-Этингс- гйузёна ***.*) ит. п., въ которыхъ магнитъ утверждается неподвижно, а вращаются спирали, обматывающія желѣзные якори. Изъ всѣхъ этихъ, такъ называемыхъ магнитоэлектрическихъ машинъ, мы опишемъ только одну, наиболѣе часто встрѣчающуюся въ Физическихъ кабинетахъ, машину Штерера *****). Магнитоэлектрическая пашина Штерера. — Горизонтальная стальная магнитная подкова КЙ (рис. 285) лежитъ на ящикѣ К. Маг- нитъ состоитъ изъ 5 или 7 и болѣе полосъ, соединенныхъ обыкновен- нымъ способомъ. , ,..й . Между плечами подковъ, параллельно имъ, находится ось съ прикрѣп- леннымъ къ ней якоремъ; ось эта приводится во вращеніе посредствомъ колеса г и безконечнаго ремня или цѣпи. Якорь вращается передъ кон- цами магнитной подковы; онъ состоитъ изъ желѣзной пластинки АА, къ которой привинчены два желѣзные стержня, на которыхъ и намотаны ин- дуктивныя спирали <1, 3'- На новыхъ приборахъ Штерера концы индук- тивныхъ проволокъ соединяются съ 4, изолированными одна отъ другой массой дерева Н, мѣдными выступами и притомъ (см. рис. с) концы спи- игесУ' соединены съ мѣдными шпеньками 1 и 3, концы спирали 3 съ такими же шпеньками 2 .и 4. Спирали намотаны такимъ образомъ, что концы - 1 и - 2, точно также какъ и концы 2 и 4 имѣютъ одно- родное электричество. Если выступъ 1 соединенъ съ 3, а 3 съ 4, то при вращеніи якоря въ каждой спирали возбуждается токъ, идущій черезъ спирали отъ 1 къ 3 и отъ 2 къ 4, или обратный при вращеніи въ противоположную сторону. Если же соединены, напр., съ одной стороны •) Вахіоп. РЫІдвбрЫса! Марагіп, Ѵоі. IX. 1836.—Ро^ёгі<1. Апп. Вб. XXXIX. Т. 401. - **) НіЕсЬіе. РЬіІоворЫсаІ Тгапвасііопв Гог 1833. — Ро^епб. Апп. В<3. XXXII, также В<1. XXXIX, р. 406. ***) Сіагке. РЫІоворЫсаІ Ма^агіп. Ѵоі. IX. 1836.—Ро^епй. Апп. В<3. XXXIX, р. 406. »•»•) Ейіп^вЬаивеп. беЫег’в УѴвгІегЬпсЬ. II Аив. В4. IX. Агі. МаріеіоеІекігісіЖ. »**»•) Различныя системы этихъ машинъ помѣщены у Видемана: Сіе ЬеЬге ѵот СаІ- ѵапіѳтнв, В4. 11,^5 708, й.
-ІЕЩПЯ. «05 1 и 2, съ другой 3 и 4 однимъ проводникомъ( то возбужденный въ обѣ- ихъ спираляхъ токъ одновременно проходитъ черезъ этотъ проводникъ; это будетъ соотвѣтствовать параллельному соединенію гидроэлектриче- скихъ батарей. . Рис. 285. Если же 2. соединимъ проводникомъ съ 3, а 1 съ 4, то токъ, возбуж- денный въ каждой спирали, идетъ и черезъ другую; такъ, токъ спи- рали Я' напр. идетъ отъ 1 черезъ спираль въ 3, оттуда къ 2 и черезъ спираль Я къ 4 и потомъ черезъ проводникъ, соединяющій 4 и 1, идетъ далѣе; тѣмъ же путемъ идетъ токъ черезъ вторую спираль. Послѣднее соединеніе отличается, отъ перваго тѣмъ, что при немъ сопротивленіе въ спирали двойное. Чтобы оба эти соединенія^ изъ которыхъ первое служитъ тогд|,, коггда внѣшній проводникъ имѣетъ только малое сопротивленіе, легко быду, ус.тадад- ливать, приборъ имѣетъ пахитропъ р. Онъ состоитъ изъ бѣднаго круга.
семьдесятъ третья 606 который вращается на пластинкѣ слоновьей кости, находящейся на дере- вянномъ брускѣ Н; мѣдный кругъ имѣетъ двѣ вилкообразныя мѣдныя пла- стинки. Кружокъ можетъ быть установленъ только такъ, чтобы одна вилка прикасалась къ выступамъ 1 и 2, а другая къ 3 и 4, или одна вилка къ выступамъ 2 и 3, а другая вовсе не прикасалась къ выступамъ. Тогда токъ идетъ отъ 1 черезъ ,1' въ 2, оттуда въ 3 черезъ ,1 къ 4 и оттуда черезъ проводникъ опять къ 1' Проводимость отъ 4 къ 1 устанавливается посредствомъ коммутатора, укрѣпленнаго на переднемъ концѣ оси. Коммутаторъ изображенъ на рис. 281 а въ разрѣзѣ и Ъ въ перспективѣ; онъ состоитъ изъ двухъ концен- трическихъ, уединенныхъ одна отъ другой и насаженныхъ на ось метал- лическихъ трубокъ тт и г'г'. Съ трубкою тт соединенъ посредствомъ про- волоки выступъ 1, съ г'г' выступъ 4. Трубка тт выходитъ по обѣ сто- роны изъ трубки т'т'\ концы трубокъ имѣютъ металлическіе полукруглые валики, расположенные въ стороны и притомъ такъ, что если первый ва- ликъ, находящійся на трубкѣ т (рис. &), лежитъ вправо, то первый ва- ликъ г' влѣво, второй г' опять вправо, а второй г влѣво. На металлическіе валики нажимаютъ металлическія пружины Уну*, которыя винтами прикрѣп- лены по сторонамъ выступа Е. / соединяется проводникомъ съ нажимнымъ винтомъ Л:, а У съ нажимнымъ винтомъ к'. Пружины на концѣ вырѣ- заны въ видѣ вилки, такъ что всегда одинъ зубецъ каждой пружины на- жимаетъ на соотвѣтствующій валикъ. Когда /' нажимаетъ на валикѣ трубки г', то У нажимаетъ на валикъ трубки г и наоборотъ. Теперь по- нятно, что когда к соединенъ проводникомъ съ к', то черезъ этотъ проводникъ проходитъ весь токъ въ одномъ направленіи. Такъ какъ 5 на- ходится одно мгновеніе противъ сѣвернаго полюса, а ,Р противъ южнаго по- люса, то, при движеніи 5 вверхъ къ южному полюсу, вслѣдствіе возбуж- денія и уничтоженія въ немъ южнаго и сѣвернаго магнетизма, въ спи- рали будетъ возбуждаться индуктивный токъ, который идетъ отъ 2 черезъ спираль къ 4 и отъ 4 къ трубкѣ г', черезъ соотвѣтствующій валикъ къ пружинѣ У, черезъ к, проводникъ кк' къ у, оттуда черезъ валикъ къ трубкѣ т' и опять къ 1. Отъ 1 токъ этотъ идетъ, вмѣстѣ съ токомъ вто- рой спирали, черезъ ,1' къ 3, черезъ пахитропъ къ 2 и далѣе снова че- резъ ,1 къ 4 и, какъ прежде, черезъ проводникъ кк'. Если затѣмъ якорь сдѣлаетъ полоборота, то удаляется внизъ отъ южнаго полюса и при- ближается къ сѣверному полюсу; тогда токъ, возбужденный въ спирали, имѣетъ противоположное направленіе и идетъ отъ 4 къ 1 и оттуда къ Трубкѣ тт. Но такъ какъ при этомъ трубка тт поворачивается также на
ЛЕКЦІЯ. 607 180°, то пружина переходитъ къ другому валику, и токъ снова идетъ отъ У къ к черезъ проводникъ въ к' и т. д. Слѣдовательно, приборъ Штерера даетъ въ проводникѣ кк' токъ въ одномъ направленіи. Электровозбудительная сила этого прибора зависитъ отъ числа измѣ- неній полярности въ индуктивныхъ спираляхъ, слѣдовательно, при одномъ и томъ же приборѣ отъ скорости вращенія якоря. Черезъ увеличеніе числа магнитовъ и якорей, можно, при одинаковой скорости вращенія, по- лучить большую электровозбудительную силу; поэтому Штереръ устроилъ большой приборъ съ тремя магнитами и съ шестью якорями *). Электровозбудительная сила прибора, однако, не возрастаетъ пропор- ціонально скорости вращенія или числу измѣненій, какъ это должно быть по закону индукціи, но электровозбудительная сила приближается къ наи- большей величинѣ медленнѣе, чѣмъ возрастаетъ число измѣненій. На боль- шой машинѣ Штерера съ 3 магнитами Веберъ **) наблюдалъ слѣ- дующія отклоненія магнита магнитометра: при 27,9 измѣнен. 89,150; 33,48 измѣнен. 95,263; 44,64 измѣнен. 101,616. Затѣмъ для этой машины наибольшая э.іектровозбудителыіая сила была при 55 измѣненіяхъ, и отклоненіе магнита было тогда 103,1. Измѣненіе электровозбудительной силы со скоростію вращенія зави- ситъ отъ сопротивленія индуктивныхъ спиралей ***). Посредствомъ магнитоэлектрическихъ машинъ можно доказать, что ин- дуктивные токи обладаютъ всѣми свойствами гидроэлектрическихъ токовъ: они производятъ тѣ же химическія дѣйствія, тѣ же теплородныя и свѣ- товыя дѣйствія. Въ настоящее время компанія АІНапсе, въ Парижѣ, построила силь- ныя электромагнитныя машины, состоящія изъ цѣлаго ряда спиралей, рас- положенныхъ на окружности круга, приводимаго въ вращеніе паровою ма- шиною и проходящаго между полюсами неподвижныхъ магнитовъ. Такимъ образомъ, получаютъ рядъ токовъ, послѣдовательно направленныхъ въ про- тивоположныя стороны, но, не смотря на. эти часто повторяемыя пере- мѣны, даютъ между двумя конусообразными угольями непрерывную галь- *) Зійгег. Ро^епбоНГв Аппаіеп. Вб. ЪХІ. »*) \Ѵ. \ѴеЬег. Ро^епб. Апп. Вб. ЬХІ. •**) ѴУ. ѴУеЬег. о. а. О. Ъепг. Ро^епб. Апп. Вб. ЬХХѴІ ипб Вб. ХСІІ. Зіпвіебеп. Ро^епб. Апп. Вб. ЬХХХІѴ.
608 СЕМЬДЕСЯТЪ ТРЕТЬЯ ваническую дугу, свѣтъ котррой равенъ ,сн.'Цту 180 обыкновенныхъ кар- сельскихъ рожковъ. Спираль Руінкорфа.—Мы видѣли какимъ образомъ Массонъ и Бре- гетъ достигли значительнаго напряженія индуктивныхъ токовъ *). Машина ихъ, усовершенствованная РумкорФомъ, составляетъ одинъ изъ замѣча- тельныхъ приборовъ физики. Машина Румкорфа представлена на рис. 286. Рис. 286. По оси индуктирующей спирали, намотанной на изолированный стекляный или каучуковый цилиндръ, находится пучекъ проволокъ мягкаго желѣза. Спираль состоитъ изъ проволоки отъ 2 до 2,5 миллим. діаметромъ, дѣ- лающей около 300 оборотъ; одинъ конецъ ея утверждается къ столбику В, а другой въ 8. Индуктивная спираль намотана на изолированный цилиндръ; она со- стоитъ изъ тонкой проволоки, діаметръ которой не превышаетъ ’/4 мил- лиметра, она дѣлаетъ, по крайней мѣрѣ, 30,000 оборотовъ и тщательно уединена мастикой изъ расплавленнаго шеллака. Концы этой проволоки проходятъ сквозь стекляные круги прибора въ К и Ь и сообщаются съ изолированными винтами К' и I/, которые' могутъ быть сообщены между собою какимъ угодно проводникомъ. Прерывателемъ тока въ спирали Румкорфа служитъ молотокъ, изобрѣ- тенный Деларивомъ. Токъ идетъ изъ 8 черезъ коммутаторъ Румкорфа въ толстую проволоку спирали и, пройдя по оборотамъ ея, выходитъ въ столбъ В, потомъ идетъ по рычагу ВВ до молоточка, головка котораго лежитъ на подставкѣ В, покрытой сверху платиновымъ листкомъ, нижняя сторона молоточка также обложена платиной, далѣе токъ проходитъ черезъ подставу В въ мѣдную полосу ВВП и черезъ коммутаторъ къ нажим- *) Мавѳоп еЬ Вге^цеС Ашіаіеь бе сЬішіе еЬ бе рііуаіцие. III вёг. Т. IV.
ЛЕКЦІЯ. 609 ному винту, находящемуся по другую сторону коммутатора. Токъ этотъ идетъ изъ одного или нѣсколькихъ элементовъ, полюсы которыхъ соеди- няются съ винтами по обѣ стороны коммутатора. Какъ только токъ этотъ устанавливается, желѣзо намагничивается, притягиваетъ .къ себѣ молото- чекъ, который подымается съ подставки О и тѣмъ прерываетъ .цѣпь, тогда желѣзо размагничивается, молотокъ падаетъ, и цѣпь снова замы- кается и т. д. Вслѣдствіе зтихъ прерываній и замыканій индуктирующей цѣпи, въ индуктивной проволокѣ проходятъ токи: прямой, при поднятіи молотка и обратный,при его паденіи; оба они содержатъ одинаковое количество элек- тричества и, такъ какъ спираль съ большимъ сопротивленіемъ, то они имѣ- ютъ значительную электровозбудительную силу; но, какъ мы прежде доказали, электровозбудительная сила прямыхъ токовъ возрастаетъ пропорціонально квадрату сопротивленія, а электровозбудительная сила обратныхъ токовъ воз- растаетъ менѣе быстро, откуда слѣдуетъ, что напряженіе первыхъ будетъ значительно больше напряженія вторыхъ. Это намъ объяснитъ любопыт- ныя явленія, получаемыя съ машиною Румкорфа. 1) Если соединить концы К'Ь' вольтаметромъ оъ сѣрнокислою окисью мѣди, черезъ соль будутъ проходить послѣдовательно въ противополож- ныхъ направленіяхъ два равные, электрическіе тока, которые не произве- дутъ видимаго разложенія, потому что они взаимно уничтожаются. Но, если ввести въ цѣпь вольтаметръ съ водою, на полюсахъ отдѣляются газы: они должны составить два равные объема, содержащіе кислородъ и водородъ въ атомической пропорціи; но какъ существуетъ поляризація электродовъ послѣдовательно въ противоположныя стороны, зависящая за- разъ и отъ силы токовъ, и отъ времени, въ которое они продолжаются, и отъ природы обоихъ газовъ, то пропорція и количество этихъ газовъ будутъ въ обоихъ случаяхъ неодинаковы. 2) Стрѣлка гальванометра, замыкающаго К'І/, будетъ возбуждаться въ противоположныя стороны двумя равными количествами электричествъ, послѣдовательно двигающихся въ противоположныя направленія. Оба дѣй- ствія были бы одинаковы и взаимно уничтожились бы, если бы напряже- нія и продолжительности были равны; но какъ этого нѣтъ, то должно ожидать отклоненія отъ дѣйствія равнодѣйствующей силы: оно и дѣйстви- тельно обнаруживается въ сторону прямыхъ токовъ, но отклоненіе это очень слабо. 3) Оставимъ между концами проволокъ, укрѣпленныхъ въ К' и I/, промежутокъ воздуха сначала очень малый,—оба тока имѣютъ достаточнее Физика. Ш. 39
610 СЕМЬДЕСЯТЪ ТРЕТЬЯ напряженіе, чтобы перескочить этотъ промежутокъ, въ видѣ искры, но не въ одинаковой пропорціи. Въ самомъ дѣлѣ, если разсматривать отдѣльно одно замыканіе, то электровозбудительная сила дѣйствуетъ, такъ сказать, мгновенно: она развиваетъ на концахъ этихъ проволокъ два напряженія: положительное и отрицательное; затѣмъ соединеніе прекращается. Тогда одна часть электричества должна перескочить промежутокъ между проволоками, а другая должна соединиться черезъ проволоку, послѣ того какъ электровозбудительная сила прекратила свое дѣйствіе: первая очевидно тѣмъ больше, чѣмъ напряженіе было значительнѣе и про- межутокъ меньше. Слѣдовательно, черезъ промежутокъ не собирается ни все электричество прямыхъ токовъ, ни все электричество обратныхъ то- ковъ; но только часть первыхъ больше, нежели вторыхъ, потому что они имѣютъ большее напряженіе. По мѣрѣ увеличенія промежутка, прямые токи начинаютъ болѣе пре- обладать надъ .обратными; наконецъ, они одни будутъ переходить. Такъ ПоггендорФЪ, Верде и Массонъ доказали, что всѣ гальванометрическія и химическія дѣйствія увеличиваются въ направленіи прямыхъ токовъ, когда промежутокъ между проволоками, соединенными съ К' и Ь', увеличи- вается: прерываніе производитъ дѣйствіе Фильтры, удерживающей обрат- ные токи. Тогда между концами перескакиваетъ рядъ сильныхъ и блестя- щихъ -искръ, какъ будто опытъ производится съ электрическою машиною. 4) Если, наконецъ, промежутокъ такъ великъ, что оба рода токовъ не въ состояніи перескочить его, то все приходитъ къ послѣдовательно про- тивоположнымъ напряженіямъ и къ внутреннимъ соединеніямъ электри- чествъ во время промежутковъ: но какъ напряженія прямыхъ токовъ больше, то электроскопъ обнаруживаетъ только ихъ, какъ будто они не- прерывны; это также доказалъ іПоггендорФъ *). Конденсаторъ Фнао.—Длина искръ, которыя получались съ первыми машинами Румкорфа, не превосходила четырехъ или пяти миллиметровъ. Дѣйствительно, здѣсь существовала причина ослабленія, которую легко объяснить. При поднятіи молотка и, слѣдовательно, при прерываніи индук- тирующаго тока развивается второстепенный токъ, который производитъ между молоткомъ и обкладкой на подставкѣ искру, продолжающую индук- тирующій токъ, послѣдній, стало быть, прекращается не вдругъ: поэтому продолжительность прямаго индуктивнаго тока велика, а напряженіе слабо. Искра эта составляетъ причину еще другаго недостатка: она быстро пор- ») РоццепДогЗ, Ро^епД. Апп. ВД. ХСІѴ.
ЛЕКЦІЯ. 611 титъ поверхности платины, между которыми образуется, и часто застав- ляетъ ихъ слипаться; поэтому должно уничтожить или, по крайней мѣрѣ, уменьшить эту искру. Для этой цѣли Физо *) помѣстилъ внутри нижней доски этого при- бора конденсаторъ, съ очень большою поверхностію, сдѣланный изъ тэфты, поверхность которой обклеена оловянными листами, составляющими обо- лочки конденсатора. Одна поверхность конденсатора, соединена съ столби- комъ В, а другая съ винтомъ Г. Когда молотокъ подымается, и индук- тирующій токъ прерываясь получаетъ удвоенную силу, онъ рас- пространяется въ конденсаторъ и заряжаетъ его; положительное электри- чество идетъ на одну, а отрицательное на другую поверхность; черезъ это индуктивная искра уменьшается, потому что производящія ее элек- тричества распредѣляются по большой поверхности. Когда электричества соберутся на конденсаторѣ, то стремятся соединиться по проводнику В, въ толстую индуктирующую проволоку, къ батвреѣ и черезъ полоску II въ Е и къ другой поверхности конденсатора; отъ этого происходитъ токъ, противоположный току батареи, быстро уничтожаю- щій намагничиваніе мягкаго желѣза, черезъ чтб прямой индуктивный токъ дѣлается менѣе продолжительнымъ, а, слѣдовательно, болѣе сильнымъ. Вслѣдствіе этого улучшенія, машины съ конденсаторомъ даютъ искры отъ 8 до 10 миллиметровъ, и порча поверхностей прерывателя уже не такъ быстра. Перегороженныя машины. Такъ какъ напряженіе на концахъ про- волокъ, соединенныхъ съ К' и Ь', пропорціонально квадрату длины индук- тивной проволоки, то понятно, что теоретически его можно увеличивать безконечно. Но въ практикѣ пришлось бороться съ значительными за- трудненіями. Машины устраиваютъ, -наматывая на нихъ одну проволоку на другую, въ видѣ спирали, которая идетъ отъ одного конца къ другому и возвращается къ мѣсту начала; вслѣдствіе этого двѣ проволоки, поло- женныя одна на другую, были по всей длинѣ раздѣлены двумя слоями; при очень большей длинѣ получалась значительная разность напряженій, отчего пробивается раздѣлявшая ихъ изолирующая оболочка. Когда раз- рывъ произойдетъ, приборъ теряетъ свою длину, и исправить зло можно не иначе, какъ размотавъ спираль. ПоггендорФЪ**) предложилъ, для уничтоженія этого неудобства, раз- дѣлить всю катушку на нѣсколько рядомъ стоящихъ. Черезъ это •) Ріиеян. Сотрі<'8 Вешіпв. Т. XXXIX. — Родоеігі. Апп. Вй. ЬХХХІХ. '•) РодоепііогіГ’ Роввепб. Апп. ВД. ХСІѴ. 89*
612 СЕМЬДЕСЯТЪ ТРЕТЬЯ разность напряженій между двумя послѣдовательными спиралями всегда слаба, м сопротивленіе смолы всегда достаточно, чтобы изолировать про- волоки. Такимъ образомъ можно увеличивать силу машинъ и получить искры до 40 сантиметровъ. Но въ этомъ случаѣ снова обнаружились недостатки прерывателя, а потому Фуко *) изобрѣлъ прерыватель другаго устройства. Прерыватель Фуко. Приборъ этотъ представленъ на рис. 287. Мѣдная пластинка Сс, подымающаяся и опускающаяся помощію зубчатой Рис. 287. полоски, будучи выведена изъ положенія равновѣсія, производитъ рядъ колебаній, болѣе или менѣе быстрыхъ, смотря по положенію противовѣса С на различныхъ высотахъ. Въ своемъ движеніи, она колеблетъ также стержень аВА, имѣющій въ а’мягкое желѣзо, надъ электромагнитомъ В, а въ ВВ' платиновое остріе. Остріе это помѣщается въ стекляный со- судъ, съ металлическимъ дномъ, въ который налита ртуть и наверху слой алкоголя; остріе погружено въ алкоголь и прикасается къ поверх- ности ртути. Проволоки небольшаго элемента утверждаются въ нажим- ’) РопсапК. Сотріев Вепдив. Т. ХЫП.
ЛЕКЦІЯ. 613 ныхъ винтахъ к и к'; токъ идетъ въ ртуть чашки В, въ проводникъ В'Вс, потомъ въ электромагнитъ. Послѣдній намагничивается, притяги- ваетъ якорь а, при этомъ подымается остріе В' выходитъ изъ ртути и прерываетъ токъ; тогда пластинка Сс, своею упругостію, возвращаетъ остріе В' въ ртути и снова замыкаетъ цѣпь; черезъ это происходитъ по- стоянное- колебательное движеніе. Обратимся теперь къ индуктирующему току. Проволоки небольшой батареи утверждаются въ т и п, токъ идетъ въ коммутаторъ Ід, черезъ I въ чашку А', въ которой точно также погружено въ ртуть остріе АА', утвержденное на томъ же стержнѣ АВа; когда остріе это выходитъ изъ ртути, токъ прерывается; когда оно опускается, токъ получается, идётъ въ с, въ нажимной винтъ Е; винтъ этотъ сооб- щается съ индуктирующею проволокою спирали, проходитъ черезъ прово- локу, выходя изъ нея приводится въ нажимной винтъ Н, отсюда идетъ въ коммутаторъ д и черезъ него въ батарею. Нажимные винты Е и К сообщаются съ конденсаторомъ румкорфовой спирали. Вслѣдствіе всѣхъ зтихъ усовершенствованій, машина Румкорфа полу- чаетъ силу, которую можно увеличивать неопредѣленно и которая зави- ситъ отъ длины индуктивной спирали. Машина, находящаяся въ политех- нической школѣ, въ Парижѣ, даетъ искры, получающіяся при каждомъ прерываніи и достигающія 33 сантиметровъ длины. Румкорфъ устраиваетъ еще болѣе сильныя машины. Посредствомъ спирали Румкорфа, можно зарядить лейденскую банку и лейденскую батарею, причемъ получается напряженіе почти такое же, какъ и съ электрической машиной, но самое заряжаніе происходитъ го- раздо скорѣе. Слоеніе свѣта.—При разряженіи машины Румкорфа черезъ разрѣжен- ный воздухъ, получается непрерывный свѣтъ. Гассіотъ *) первый наблюдалъ этотъ свѣтъ, затѣмъ его изслѣдовали многіе физики; въ настоящее время его получаютъ въ гейслеровыхъ трубкахъ, приготовляемыхъ Гейагеромъ въ Бонѣ. Онѣ (рис. 288) состоятъ изъ стекляныхъ трубокъ различ- ной Формы, на концахъ которыхъ впаяны двѣ платиновыя проволоки. Въ трубкахъ разрѣжаютъ воздухъ до 1 миллим. давленія; вмѣсто воздуха можно въ нихъ оставлять разрѣженный газъ: углекислоту, водородъ, ки- слородъ, или пары ртути, эѳира, терпентина, Фосфора, сѣрной кислоты ит. п. При изслѣдованіи свѣта, получаемаго въ гейслеровыхъ трубкахъ или въ электрическомъ яйцѣ съ разрѣженнымъ воздухомъ, оказывается, что отъ >) базаіоі. АІЬепаиш. 1854 р. 1,177. РЬіІоворЬісаІ Мацагіп. V. VII. 1854.
614 СЕМЬДЕСЯТЪ ТРЕТЬЯ полояіительнаго полюса опускается свѣтлый снопъ, имѣющій наибольшій свѣтъ около этого полюса. Отрицательный полюсъ не даетъ снопа, но окруженъ тремя слоями Фіолетово-голубаго свѣта, который не вытягивается, а между концами снопа и отрицательнымъ полюсомъ всегда находится Рис. 288. а Ъ с темное пространство. Явленіе измѣняется, когда въ разрѣженномъ яоздухѣ находятся пары алкоголя, эѳира, сѣрнистаго углерода и т. п. Въ этомъ случаѣ Румкорфъ, Кетъ *) и Грове **) почти въ одно время замѣтили, что снопъ раздѣляется на слои, перпендикулярные къ оси (рис. 288), ко- торые состоятъ послѣдовательно изъ свѣтлыхъ и темныхъ частей; цвѣтъ свѣтлыхъ частей измѣняется съ природою газовъ. Составъ индуктивной искры. — Искра, получаемая отъ машины Румкорфа, не простая; она состоитъ изъ блестящей огненной полосы, со- ставляющей ось и изъ внѣшняго красно-оранжеваго вѣнчика, гораздо *) йиеГ. Роеееші. Апп. Ег^ЬД. IV. (Ігоѵе. РЬіІозорІіісаІ Тгапаасііопэ Гог 1852, р. 1, а. 100.
ЛЕКЦІЯ. 615 менѣе свѣтлаго. Изслѣдованія Дюмонселя *), Перро **) и Лнасажу . *?**) показали значительную разницу этихъ частей. 1) Огненная полоска мгновенна; но вѣнчикъ продолжается нѣкоторое время. Чтобы доказать это, можно пропустить искру между двумя сбли- женными проводниками, имѣющими общее быстрое движеніе. Полоска не измѣняетъ своего вида, а остается линейной; а вѣнчикъ расширяется, такъ какъ онъ продолжается еще при передвиженіи проводника и, вслѣдствіе продолжительности впечатлѣнія на глазъ, одновременно кажется въ различ- ныхъ мѣстахъ. 2) Вслѣдствіе того, что полоска мгновенна, а вѣнчикъ продолжителенъ, послѣдній долженъ заключать въ себѣ почти все проходящее электриче- ство. Это доказалъ Перро, и потому-то вѣнчикъ называютъ разряженіемъ количества, а черту разряженіемъ напряженія. 3) Теплородныя дѣйствія этихъ двухъ разряженій пропорціональны ихъ продолжительности и ихъ количеству электричества, полоска можетъ пробить листъ бумаги, не нагрѣвая ея, какъ это дѣлаетъ электрическая машина; а вѣнчикъ, содержа больше электричества и дѣйствуя болѣе продол- жительно, нагрѣваетъ бумагу до воспламененія. 4) Какое бы ии было механическое дѣйствіе, оно но производитъ ника- кого дѣйствія па черту, но дѣйствуетъ на вѣнчикъ. Напр., если на- править струю воздуха на искру, она увлекаетъ въ движеніе вѣнчикъ и отдѣляетъ его отъ полоски; то же самое получается, когда искра появляется между жидкими струями или между двумя проводниками, приведенными въ быстрое общее движеніе и при этомъ вѣнчикъ отстаетъ отъ черты. 5) Если прежде образованія искры въ воздухѣ, разряженіе сгу- стить въ лейденской батареѣ, то все электричество какъ вѣнчика, такъ и полоски, заряжаетъ батарею, которая затѣмъ разряжается обыкновеннымъ образомъ, въ видѣ одной огненной полоски, которая мгновенна и, слѣдова- тельно, болѣе широка и болѣе блестяща. Вліяніе магнита на электрическій свѣтъ.—Индуктивный свѣтъ, точно также какъ и гальваническая дуга, составляетъ токи, движущіеся черезъ воздухъ; изъ этого слѣдуетъ, что они должны подчиняться тѣмъ же механическимъ дѣйствіямъ, какъ и твердые проводники. Пусть А и В (рис. 289) два магнитные полюса, а О вертикальный •) Ьи Мопсеі. КесЬегсЬез зиг Г&шсеііе а’шаиейоп. Рагіз, 1860. »») Реггоі. АгсЬ. Коиѵ. аёг. Т. VI. 1859. *»») Ьізвариз. Сошріев ВепЛиз. Т. ХЬХ. 1859.
616 смвдагягь третья токъ. Если онъ обращенъ къ А, то правая сторона его обращена къ Р; если онъ поворачивается къ Е, то ігѣжм сторона его обращена къ Р Между обоими этими полюсами оиъ находится въ томъ же положеніи, какъ ТІ.оІТ Рис. 289. Р і А 6 В и токи Баркова колеса, и долженъ быть оттолкнутъ праіпяю стороною къ А, ёйо|о къ В, т, е, въ сторону бтрШви Р. Кетъ йоМбстилі въ О, между полосами А и В сильнаго электромаг- нита, гальваническую лугу; дуга эта отклонилась по напраниянііи къ Р и приняла видъ жала, на подобіе пламени паяльной трубки. Деви *) наблюдалъ подобное же отклоненіе индуктивныхъ искръ; но особенно ^аііѣчаФв.етііьі опыты Деларива **), произведенные имъ въ электрическомъ ввц%. Очень удобно пдршннести опытъ Деларива съ гейспоровою труФлюй (рис. 290). Въ сосудъ А, въ авд'Й склянки, віиіиваемд ішиерчу іі.іатнно- Рпс 290 вая пРоволока в и такая же проволока Ъ внизу, обра- зующая внутри сооуда кольца. Волдухъ въ сосудір 0 ^афЖайіэФ’в, но не такъ сильно какъ въ гейслеровыкъ А трубкахъ. Въ нижияю часть сосуда ибййаёйіч отер- .ЛЯк женъ мягкпго адаЛѣра. Концы проволокъ а и Ь сооб- /г *ЙИк.А щаются съ копцами индуктивной проволоки спирали Ж іііИж, Румкорфа, и токъ пропускаютъ отъ верхней прово- ди іИ| НИК ' .юки а къ нижнему кольцу. При этомъ является 6Ж- лая дУга> й когда кй.ёб’.уіый штативъ прибора ійъйь щается на сильный электромагнитъ, то дуга начи- II идетъ вращаться, совершенно согласно съ электро- _______/Ж динамическими законами. Направленіе вращенія дуги вчівЛіметгя съ й$м%кініі>п полюса электромагнита. ЧЫнИЯИИМ^ Откжиеніе индуктивнаго бвѣда въ иедуй въ особенности йя6.й>дмюіій Дюмонседь *) и Плюккеръ **), Если пропускать индуктивную искру между ялектродами р и п и полюсами в) Ваѵу. Ехрегітепіаі тезЬеагсЬез. 1821. рагі. II. СИІЬегбз Аппаіеп. Вб. ЬХХІ. **? Ве Іа Кіѵе. Рокёеіобшв’з Аппаіеп. Вй. СІѴ. Цц Мопсеі. ВвоЬетеЬез «иг ІіаіпсеІІе бЧиЛаеНои. Рагіэ, 1860. , ’*"*) РШскег. РоввепбогвГз Аппаіеп, В6. СХІІІ.
ЛЕКЦІЯ. 617 сильнаго электромагнита въ экваторіяльномъ направленіи, то полоска ея ос- тается прямою, а вѣнчикъ принимаетъ Форму дуги (рис. 291). Располо- живъ концы индуктивной проволоки въ полярномъ направленіи между по- Рис. 291. Рис. 292. люсами электромагнита (/>ис. 292), получаемъ вѣнчикъ въ видѣ буквы 8, а полоска остается прямолинейной. Обыкновенная гейслеровая трубка, взятая Плюккеромъ, давала свѣтъ, изображенный на рис. 293 а. Если расположить трубку среднею частію Рис. 293 а. Рис. 293 Ъ. Рис. 293 г. на полюсы X и8 электромагнита, то свѣтъ принимаетъ видъ, находящійся на рис. 293 Ъ. Помѣстивъ отрицательный полюсъ трубки на полюсы электро- магнита К8, получаемъ дугу (рис. 293, с). Если .одинъ конецъ индуктивной проволоки спирали Румкорфа (рис. 294 а) соединить съ гейслеровой трубкой, другой съ внѣшнею обо-
618 СЕМЬДЕСЯТЪ ТРЕТЬЯ ЛЕКЦІЯ. дочкою лейденской банки, внутренняя оболочка которой соединена съ тою же трубкою, то черезъ трубку будутъ быстро слѣдовать токи въ противо- Рис. 294 а. Рис. 294 Ь. положныхъ направленіяхъ, такъ что слои примутъ противоположные изгибы; если затѣмъ трубку эту положить на полюсы электромагнита Ы8, то свѣтъ получитъ видъ, представленный на рис. 294 Ъ.
СЕМЬДЕСЯТЪ ЧЕТВЕРТАЯ ЛЕКЦІЯ. Электрическіе двигатели и телеграфы. Электрическіе телеграфы. — Линіи.—Манипуляторъ Брегета. — Полу- чатель Брегета. — Расположеніе станцій. — Телеграфъ Морзе. Возможность мгновенно намагничивать и размагничивать желѣзо дѣй- ствіемъ токовъ дала средство построить электрическіе двигатели и телеграфы. Электрическіе двигатели.—Представимъ себѣ неподвижную маг- нитную подкову КВ (рис. 295), между полюсами которой на вертикаль- ной оси, можетъ вращаться электромагнитъ СВ. Въ чашкѣ АВ. раздѣленной стекля- ной пластинкой пополамъ, налита ртуть, уровень которой подымается надъ перего- родкой, образуя съ каждой стороны выпук- лый менискъ, но части не сливаются. Оба конца проволокъ электромагнита оканчи- ваются вертикальными остріями, прикасаю- щимися къ поверхности ртути; при враще- ніи они ни задѣваютъ за перегородку. Токъ проходитъ черезъ а въ отдѣле- ніе А, подымается въ С, доходитъ до В и черезъ В приходитъ въ нажимной винтъ Ь. Тогда С и В образуютъ полюсы, про- Рпс. 295. тивоположные Ы и Э; они притягиваются и, вслѣдствіе инерціи, перехо- дятъ полярное положеніе; но при этомъ оба конца проволоки, погружен- ные въ ртуть, переходятъ перегородку, и направленіе тока въ СВ измѣ- няется. Вслѣдствіе этого притяженія измѣняются въ отталкиваніе, С и
620 СЕМЬДЕСЯТЪ ЧЕТВЕРТАЯ Б притягиваются 8 и ЪГ, продолжаютъ движеніе и поварачиваются на 180°; затѣмъ направленіе тока опять дѣлается то же, какое было прежде, и снова начинается прежнее дѣйствіе. Такимъ образомъ происходитъ очень быстрое вращательное движеніе. То же движеніе получаютъ подъ вліяніемъ земли съ приборомъ, находя- щимся на рис. 296. М К — электромаг- нитъ, вращающійся въ магнитномъ мери- діанѣ около горизонтальной оси; концы проволоки, окружающей его, оканчиваются въ частяхъ В и С, составляющихъ комму- таторъ. Когда токъ входитъ черезъ В и выходитъ черезъ С, МЫ двигается и при- нимаетъ положеніе по направленію стрѣлки наклоненія; но, какъ только онъ вслѣдствіе инерціи переходитъ это положеніе, линія перерыва С и В переходитъ точки опоры двухъ пружинь, направленіе тока измѣ- няется, и МИ продолжаетъ двигаться, пово- рачиваясь па 180°. Затѣмъ снопа начи- нается то же вращеніе и т. д. Ось вращенія можно помѣстить въ плоскости магнитнаго меридіана, потомъ наклонять ея на шарнирѣ И и направить параллельно стрѣлки наклоненія; тогда МЫ будетъ астатической и движеніе прекратится. Приборы эти составляютъ только идеи электромагнитныхъ машинъ; но существуютъ также сильныя машины. Мы опишемъ здѣсь машину Фромана. Па колесѣ, вращающемся на оси О (рис. 297), утверждены на равныхъ раз- стояніяхъ восемь кусковъ мягкаго желѣза, параллельно оси, концы иуъ проэктируются въ а, (3, у. . . . Каждый изъ угловъ «О/, (30/, .... равенъ '/8 окружности. Вокругъ этого колеса утверждены на неподвиж- номъ станкѣ шесть подковообразныхъ электромагнитовъ, проэктирующихся въ Н, Е, В......... и каждый изъ угловъ НОЕ, ЕОВ .... равенъ ’/0 окружности. Стало быть, когда два электромагнита Н и Н7 находятся противъ двухъ кусковъ мягкаго желѣза а и а', слѣдую- щіе. 297.
ЛЕКЦІЯ. 621 щіе Р и Р' находятся впереди на уголъ равный % — ’/в = */24 окру- жности противъ желѣза (3 и (3'. Приборъ расположенъ такъ, что въ этомъ случаѣ токъ идетъ въ элек- тромагнитъ Р и Р'; тогда онъ притягиваетъ (3 и (3', которыя приходятъ въ движеніе и поворачиваютъ приборъ на */24 часть оборота, послѣ чего (3 и (3' находятся противъ Е и Е'. Токъ при этомъ болѣе не проходитъ въ Е и Е', но идетъ въ Б и Б' и т. д., такъ что во время одного обо- рота, подвижное колесо подвергается двадцати четыремъ притягательнымъ дѣйствіямъ, обнаруживающимся въ одномъ направленіи и только тогда, когда куски желѣза очень близко отъ электромагнита. Остается только описать механизмъ, производящій это распредѣленіе то- ковъ. По оси колеса двигается колесико, съ восемью зубцами, соотвѣтствую- щими кускамъ мягкаго желѣза а, (3, у ... .; колесико это вращается вмѣстѣ съ большимъ колесомъ, и находится въ постоянномъ сообщеніи съ поло- жительнымъ полюсомъ батареи. Кромѣ того, зубцы имѣютъ три пружины Л, /, А, которыя могутъ передавать токъ соотвѣтственно въ Н и Н', въ Е и Е', Б и Б'; онѣ неподвижны, и концы ихъ, въ отношеніи зубцевъ, занимаютъ тѣ же положенія, какъ Н, Е, Б въ отношеніи кус- ковъ желѣза я, (3, Когда я располагается противъ Н и переходитъ это положеніе, зубецъ оставляетъ пружину Л, но слѣдующій прикасается къ у и проводитъ токъ въ Е и Е' до тѣхъ поръ, когда (3 станетъ противъ Е; тогда третій зубецъ встрѣчаетъ Л и посылаетъ электричество въ Б и БС На даас. 294, таб. I, изображенъ этотъ распредѣлитель въ дѣйствую- щемъ состояніи. Токъ проходитъ черезъ АВ на ось О подвижнаго колеса; неподвижныя пружины Л, /, гі имѣютъ на концахъ металлической части, приноровленныя такъ, что онѣ поочередно встрѣчаютъ зубцы, остаются въ прикосновеніи съ ними */24 оборота и передаютъ токъ въ соотвѣт- ствующія спирали, черезъ проволоки Мі1, .... Наконецъ, рис. 295, табл. I, представляетъ всю машину, въ которой недостаетъ двухъ электро- магнитовъ—тѣхъ, которые на рис. 297 помѣчены буквами Е' и Б'. Токъ проходитъ черезъ Р и О и,, пройдя черезъ спирали, идетъ черезъ об- щую проволоку МММ въ и къ отрицательному полюсу *). *) Электромагнптвые двигателя были предложены въ первый разъ русскимъ фи- зикомъ Якоби въ 1834 году, который устроилъ лодку, двигавшуюся противъ теченія Невы съ 12-ю лицами. Въ настоящее время системы электромагнитныхъ двигателей' очень разнообразны.
622 СЕМЬДЕСЯТЪ ЧЕТВЕРТАЯ Электрическій телеграфъ. Другое приложеніе электромагнитовъ .встрѣчается въ телеграфахъ. Мы здѣсь опишемъ только телеграфы Брегета и Морзе *). Для передачи телеграфныхъ депешъ существуютъ три части: 1) про- водящая проволока, соединяющая двѣ станціи и называемая линіею; 2) приборъ, устанавливающій и прерывающій токъ, при опредѣленныхъ усло- віяхъ, называемый манипуляторомъ; 3) приборъ, получающій сигналы, посылаемые съ первой станціи, — получатель. Линія. — Линіи бываютъ воздушныя, подземныя и подводныя. Первыя состоятъ изъ желѣзныхъ гальванизированныхъ проволокъ, протянутыхъ отъ одной станціи къ другой и поддерживаемыхъ на деревянныхъ стол- бахъ Фарфоровыми колпачками, которые ихъ изолируютъ и предохраняютъ отъ дождя. Вторыя, употребляемыя въ городахъ, закапываются въ землю, но предварительно покрываются смолою. Подводныя линіи, проходящія боль- шія пространства, дѣлаются для лучшей проводимости изъ мѣдныхъ про- волокъ, окруженныхъ гутта-перчею, обматываются осмоленной паклей, и снаружи обвиваются желѣзными проволоками или желѣзнымъ канатомъ, кото- рый сообщаетъ имъ необходимую крѣпость для выдерживанія сопротивленій, или морскихъ теченій и бурь, какъ при опусканіи подводнаго каната, такъ и при нахожденіи его на днѣ. На той станціи, откуда посылаютъ депеши, линія сообщается съ по- ложительнымъ полюсомъ батареи; токъ идетъ по линіи до назначеннаго мѣста и, если находится возвратная линія, то возвращается по ней къ отрицательному полюсу. Въ 1837 году ІПтейнгель доказалъ, что вторую проволоку можно замѣнить землею, опуская въ глубокіе колодцы съ водою, съ одной стороны конецъ проволоки на второй станціи, съ другой стороны отрицательный полюсъ батареи отъ первой станціи. Все происходитъ такъ, какъ будто земля замѣнила возвратный проводникъ. Но не такъ объясняется это явленія. Если бы батарея была изолирована, она имѣла бы на полюсахъ своихъ напряженія положительное и отрицательное, но когда она сообщается съ землею, то теряетъ эти напряженія, потому что оба рода электричества распространяются и исчезаютъ въ землѣ, раз- *) Рекомендуемъ для желающихъ подробно познакомиться съ различными систе- мами телеграфовъ сочиненіе Блавье: Моиѵеаи ігаііё Де МёртрЬіе ёіесііідие. Рагів, 1865! кромѣ того, сочиненія ЗсЬеПеп: Піе еІеШгота^пеіівсІіе ТеІе^гарЬ іп деп НаирШадіеп ееіпег Епівѵіскеішіщ 3 ед.; Пи Мопсеі: Тгаііё де іёІёртарЫе ёіеоігідпе н ми. друг.
ЛЕКЦІЯ. 623 еѣеваясь въ ней какъ въ резервуарѣ, съ безконечно большою поверхно- стію. Изъ зтого слѣдуетъ, что необходима только одна проволока, и что сопротивленіе ея будетъ половиною того, которое бы току предстояло пре- одолѣть, если бы была возвратная линія. Манипуляторъ. — Рис. 296, табл. I., изображаетъ приборъ, пи- шущій депешу. Онъ состоитъ изъ деревянной доски, на которой утверж- денъ циферблатъ, съ .двумя концентрическими кругами, одинъ внутренній, на которомъ видѣнъ крестъ и затѣмъ 25 буквъ французской азбуки, другой внѣшній съ числомъ 0, 1, 2, 3. . . . 25, слѣдовательно оба раз- дѣлены на 26 частей. Рукоятка ОЕ, вращаясь на оси, утвержденной въ центрѣ круга, имѣетъ вырѣзъ, въ которомъ видны буквы и числа; рукоятка эта передвигается ру- кою; она имѣетъ штифтикъ/, задерживающійся въ выемкахъ/',/’",/'"'.... соотвѣтствующихъ буквъ А, В, С или цифръ 1, 2,3 ... . которые тогда видны сквозь вырѣзъ. Къ этой рукояткѣ утверждена мѣдная пластинка [3а(3'а', часть которой видна подъ циферблатомъ; она идетъ извилинами (3а(3'а',ея части |3, (3',(3" .... приближаются къ центру, а части а, а', а".... удаляются отъ него; такимъ образомъ на пластинкѣ этой имѣется тринад- цать выступовъ и тринадцать впадинъ. На рисункѣ видѣнъ также стержень В В' В", оканчивающійся В гибкой пружиной, подвижной около В' и имѣющій въ В" штифтикъ, опи- рающійся на ребра полоски ара'р' . . . . н такимъ образомъ, при движеніи полоски посредствомъ рукоятки онъ то приближается къ центру, то удаляется отъ него, при чемъ конецъ пружины В при одномъ оборотѣ рукоятки тринадцать разъ опирается на конецъ винта С и тринадцать разъ опи- рается на В. Вотъ какимъ образомъ приборъ дѣйствуетъ. А находится въ сообщеніи съ полюсомъ -|- батареи; ВВ' Е,Е2Сг2 проводники, соединенные съ ли- ніею 2. Когда рукоятка ОЕ помѣщена, какъ показано на рисункѣ, на знакѣ то между В и В находится перерывъ и цѣпь разомкнута, но когда рукоятку ОЕ передвигаютъ на букву А во впадину /', штифтикъ В" на зубцѣ а, конецъ рессоры В на В, и токъ идетъ въ линію. Когда / передвигаютъ въ /" противъ буквы С, то В отходитъ отъ В и снова происходитъ перерывъ; если продолжать движеніе рукоятки ОЕ, то очевид- но, что токъ будетъ проходитъ только тогда, когда въ вырѣзѣ видны нечетныя цифры или буквы,и прерывается,когда видны четные. Кромѣ того, если отъ на- чальнаго положенія-|-ОЕ двигать быстро до какой-нибудь буквы, то число замыканій и размыканій равно числу буквы отъ -|-. Затѣмъ рукоятку на нѣко-
624 СЕМЬДЕСЯТЪ ЧЕТВЕРТАЯ торое время останавливаютъ противъ этой буквы, чтобы показать, что эту букву желаютъ передать. Получатель. — Получатель находится на другомъ концѣ линіи, въ сообщеніи съ нею, онъ имѣетъ два циферблата, равно какъ и манипуляторъ (рис. 297, табл. I). Онъ расположенъ такимъ образомъ, что стрѣлка ЪІ повто- ряетъ движенія рукоятки ОР, слѣдовательно быстро переходитъ всѣ про- межуточная буквы и останавливается на той, которую передаютъ. Мы здѣсь укажемъ, какъ совершается эта передача. Рис. 298, таб. I, представляетъ разрѣзъ получателя. ЪІ стрѣлка, ось которой Ы/, постоянно двигаясь часовымъ механизмомъ, стремится пере- двинуться въ сторону АВС. . . . Токъ-проходитъ спираль электромагнита В, сообщается черезъ А -|- съ линіею, а черезъ С — съ землею; про- тивъ электромагнита находится мягкое желѣзо В на рычагѣ, вращающемся около оси; желѣзо В притягивается электромагнитомъ при прохожденіи тока и отводится назадъ пружиною М' при прерываніи тока. Изъ этого слѣ- дуетъ, что рычагъ этотъ точно повторяетъ движенія стержня ВВСВ" ма- нипулятора. На концѣ Е рычага ВЕ видѣнъ неподвижный стержень ЕЕ' (рис. 299, табл. I), входящій между двумя выступами Л и Л' насаженными на подвижную ось СгСг'. Ось эта имѣетъ на средней своей части пластинки К и К', которыя находятся въ однѣхъ діаметральныхъ плоскостяхъ съ Л и Л' и между которыми помѣщается храповое колесо съ тринад- цатью зубцами. Когда приборъ находится въ начальномъ положеніи, зу- бецъ У' задерживается К. Если затѣмъ манипуляторъ передвигаютъ на букву А, токъ проходитъ, ВВ притягивается, стержень ЕЕ' нажимаетъ на Л, и пластинка К освобождаетъ зубецъ />. Колесо . начинаетъ вра- щаться до тѣхъ поръ, пока зубецъ у не встрѣтитъ пластинку К'. Такимъ образомъ, колесо переходитъ на полузубецъ, стрѣлка ЪІ на '/,.с оборота и перемѣщается на букву А. Если помѣстимъ рукоятку манипулятора противъ, буквы В, токъ пере- стаетъ проходить, на получателѣ якорь ВВ удаляется отъ электромагнита, а стержень ЕЕ' нажметъ на Л'; тогда К' оставитъ зубецъ у, и У" остановится на К; стрѣлка ЪІ снова повернется на 1/,іе оборота и расположится противъ буквы В.и т. д. Такимъ образомъ, по буквамъ передаютъ слова. Чтобы раз- дѣлить слова, послѣ каждаго слова возвращаются къ начальному положенію-|-.. Расположеніе станцій. — Намъ остается описать, какимъ образомъ происходятъ электрическія распредѣленія въ различныхъ станціяхъ теле- графической линіи. Линія 1 идетъ отъ предъидущей станціи, линія 2
ЛЕКЦІЯ • 625 (рис. 296, табл. I) оканчивается на слѣдующей Станціи; они сообщены съ центрами 6г, и Сг2 двухъ рычаговъ, вращающихся рукояткою д' (рис. 296; табл. I), вторыя плечи которыхъ д металлическія и могутъ быть по- мѣщены на проводимыхъ пластинкахъ Е, «и г. Помѣщенные на Е, и Е2, они сообщаютъ обѣ линіи пунктирнымъ проводникамъ Е, Е2; помѣщен- ные на г, они оканчиваются въ получателѣ станціи; наконецъ, когда они направлены на з, они сообщаютъ каждую изъ линій съ звонками 8, 82. Звонки мы здѣсь въ подробности не описываемъ, потому что дѣйствія ихъ понятны. Это колокольчики, противъ которыхъ находятся молоточки, дви- гающіеся при прохожденіи тока черезъ приборъ, который удаляетъ за- держку дѣйствіемъ электромагнита. Станціонеръ долженъ быть увѣдомленъ, когда ему желаютъ передавать съ той или другой станціи депешу, поэтому онъ помѣщаетъ оба рычагавъ $ и такимъ образомъ приводить одинъ изъ концевъ каждаго звонка въ сообщеніе съ обѣими линіями, въ то же время другой конецъ з' находится въ сооб- щеніи съ землею посредствомъ пунктирныхъ проводниковъ, оканчивающихся въ Н. Когда сигналъ приходитъ, тотъ или другой звонокъ 8, и 82 приводится въ дѣйствіе и предувѣдомляетъ сигналиста. Если сигналъ приходитъ отъ линіи 1, сигналистъ приводитъ Сг1 д въ сообщеніе съ Е, и отвѣчаетъ, что онъ ожидаетъ депешу; потомъ онъ передвигаетъ Сг, д на г, вслѣдствіе чего линія приводится въ сообщеніе съ получателемъ и получаетъ депешу, ко- торая къ нему и приходитъ. Если онъ самъ желаетъ передать на предъ- идущую станцію, то приводитъ въ прикосновеніе Сгх д съ Е(, затѣмъ дѣлаетъ полный оборотъ рукояткою ОЕ, черезъ что токъ нѣсколько разъ проходитъ черезъ линію 1 и увѣдомляетъ станціонера, которому же- лаютъ передать. Затѣмъ онъ, съ разомкнутымъ своимъ получателемъ, ожи- даетъ отвѣта, что все готово къ полученію депеши; наконецъ, помѣстивъ снова 0,9 на Е,, онъ дѣйствуетъ своимъ манипуляторомъ. Телеграфъ Морзе. — Манипуляторъ, или ключъ, или клавишъ теле- графа Морзе представленъ на рис. 300, табл. I. Это простой, прово- дящій электричество рычагъ, ВСВ', вращающійся на оси С, нажимаемый пружиною на выступъ В, который можно привести въ прикосновеніе съ А, нажимая на рукоятку В. Линія сообщается съ С, получатель съ В, батарея станціи съ А. Очевидно, что при спокойномъ состояніи прибора, токи, приходящіе въ С, переходятъ черезъ В въ получатель. Когда же желаютъ передать сигналы по линіи, то опускаютъ рычагъ на А, тогда токъ батареи идетъ отъ А, входитъ между С и В въ эту линію и проходитъ во все то время, пока рычагъ опущенъ. Нажимая коротко или продолжительно на Физика. Ш. 40
626 СЕМЬДЕСЯТЪ ЧЕТВЕРТАЯ рычагъ, получаютъ два рода сигналовъ: это, какъ мы увидимъ, вполнѣ до- статочно для всѣхъ случаевъ. Получатель (рис. 301, табл. I), состоитъ изъ электромагнита Н,. пе- редъ которымъ находится желѣзный рычагъ .И7 г, притягиваемый при про- хожденіи тока и отодвигаемый дѣйствіемъ пружины при каждомъ пере- рывѣ. На концѣ і находится штифтикъ, который при прохожденіи тока на- жимается на цилиндрики и входитъ въ находящуюся на поверхности этого цилиндра неглубокую впадину. Цилиндръ К получаетъ медленное постоянное движеніе помощію ча- соваго механизма, двигающагося или пружиною, или гирею Р, и бумажная лента, намотанная на катушку Ц, проходитъ между тремя цилиндрами к, К, к', постоянно прилегая къ К во время дѣйствія прибора. При прохожденіи тока въ Н, штифтикъ подымается, нажимаетъ на бу- магу, вдавливаетъ ее во впадину и производитъ на ней черту, длина ко- торой зависитъ отъ времени прохожденія тока. Чтобы черты эти были отчетливы, необходимо, чтобы давленіе штиф- тика было значительно и, слѣдовательно, чтобы намагничиваніе Н было сильно. Это достигается не прямо токомъ линіи, который довольно слабъ, а искусственнымъ образомъ. Токи, посылаемые съ другой станціи, пройдя манипуляторъ (рис. 300, табл. I), приходятъ въ А {рис. 302, табл. I) въ промежуточный при- боръ, называемый реле (геіаів). Токъ идетъ изъ А въ С черезъ электро- магнитъ В и переходитъ въ землю черезъ С. Передъ этимъ электромагнитомъ находится замыкающій рычагъ ВВ', вращающійся въ В и удаляемый пружиною Л, когда токи не прохо- дятъ, но достигающій винта Е, когда токъ проходитъ; такимъ обра- зомъ этотъ рычагъ повторяетъ всѣ движенія рычага манипулятора и нахо- дится въ сообщеніи съ Е каждый разъ и во все то время, какъ послѣд- ній опущенъ. Положительный полюсъ мѣстной, довольно сильной батареи, сообщается съ Е посредствомъ изолированнаго стержня Когда пластинка въ покоѣ, токъ этой батареи прерванъ между Е и В'; но когда она притянута, токъ идетъ изъ В въ В'В, по проводнику' д д' д" д'" черезъ электромагнитъ Н получателя и черезъ К возвращаетсті къ отрицательному полюсу мѣстной батареи. Слѣдовательно, 1) замыкающій рычагъ ВВ' имѣетъ тѣ же движенія, что и манипуляторъ; 2) движенія эти направляютъ въ получатель не только слабый токъ линіи, но и другой токъ, замѣщающій его, проходящій или
лекція. 627 перерывающійся въ то же самое время и различающійся только силою, ко- торая достаточно велика для того, чтобы произвесть на бумагѣ выпуклыя черты, о которыхъ мы говорили. Черты эти коротки, если рычагъ манипулятора былъ нажатъ непро- должительное время; онѣ длинны, если время это было продолжено; теперь остается только придумать различныя комбинаціи короткихъ и длинныхъ черточекъ, для полученія буквъ алфавита. Такъ буква А выражается че- резъ-----, буква Ъ черезъ — с черезъ-----------— и т. д. Небольшой привычки достаточно для того, чтобы скоро передавать эти условныя письмена. КОНЕЦЪ ТРЕТЬЯГО ТОМА.
. О ( 11 »» гг г. ч •'г>яИЕит-іі:»Йциін>л*4«-к<д-н 'ѣйягрі- •’окі/> едотігв к ійціікиа <ЧБМ ^.і 6(1 ат1:і»«Н9ЦИ ЫООГР ,ОІОТ НЦК СЯЫГЧН ОНИОТбТЭу) ••••'•• • •'• ';ыілк|оа<и м# «гхм^отоя чг і>. ѵ-ѵ.-лтей ріалъ .«іотвкѵгтцА’к «пррыц шлй -,<»цпое,ч.А вте -иті !. с->ж«ОДОфѴі)і..*аФ'«1<* ЯМ,'-і:я миі--; "мКЦНІіѴЙІНО' '.ЯМО>.|Я -іОНійк? вц»..‘ ,. >;ыій^няВмі»й •йыяі»й»>-.'.«|.'.<п•;мукачн';ож..'ьлт я .‘г-«б.К;ъ.|мй А' 'м-деГ'.&ттвФіь -г*га?$. р.іцзр^іля; «(.)<'.<га- *иЙ$3? і '{-у-г-ч'««шз-.гецэр о — домрр «5 рявуй ,- •.Г^Г'п:<: 4твня»(|яй' -«цпа»' йдотК’••;(>•<< г -км.• .о»Р»ткта«.-.,івя .. •.-. >:.Ц .1.;<і; і,. ... >Г. • • • - ' : ‘ Іч - ’» < • •. •; • • ‘ ’ "4. ( - •* . .. . . - ѵ .і ’• 7 :»• , । ~._ < П :.‘У. л .. ' •...-, ; - .г ч . . ., . 6 > ', .-лиі.-! очн^га^т М •" у). .•гра я Г»эк' / л. >.ѵ.і ч-’у1 •’&<&• ІП» ііи .уу вс-йвсу' V
ОГЛАВЛЕНІЕ ТРЕТЬЯГО ТОМА. СТАТИЧЕСКОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО. сТр СОРОКЪ ПЯТАЯ ЛЕКЦІЯ- — Общія явленія электричества..................... 3 Общія явленія.....................................................— Различіе между проводниками и непроводниками электричества . . 4 Два рода электричества .......................................... 8 Раздѣленіе двухъ электричествъ треніемъ.......................... 9 Гипотеза двухъ электрическихъ жидкостей...........................12 СОРОКЪ ШЕСТАЯ ЛЕКЦІЯ. — Законы электрическихъ дѣйствій.......14 Крутительные вѣсы Кулоиа..........................................— Законы электрическихъ отталкиваній...............................16 Законъ электрическихъ препятствій ...............................19 Способъ колебаній................................................20 Вліяніе количествъ электричествъ.................................22 Измѣреніе количествъ электричества помощію крутительныхъ вѣсовъ. 23 СОРОКЪ СЕДЬМАЯ ЛЕКЦІЯ. — 0 нотерѣ электричества........................32 Законъ потери электричества черезъ воздухъ ..................... 33 Опыты Матеуччп...................................................36 Вліяніе давленія.................................................39 Потеря черезъ подставки ........................................ 40 СОРОКЪ ОСЬМАЯ ЛЕКЦІЯ. — 0 распредѣленіи электричества .................44 Распредѣленіе свободнаго электричества по поверхности тѣлъ . . . — Электрическая плотность. — Напряженіе............................46 Законъ распредѣленія электричества ............................. 47 Распредѣленіе электричества въ продолговатой полоскѣ ........... 49 Распредѣленіе электричества па кругахъ, цилиндрахъ н остріяхъ . 50 Распредѣленіе электричества на прикасающихся шарахъ.......51 Математическая теорія............................................53 СОРОКЪ ДЕВЯТАЯ ЛЕКЦІЯ. — Объ электро-статичеекой индукціи или элек- тричествѣ черезъ вліяніе...............................................57 Дѣйствіе черезъ вліяніе на ненаэлектризованный проводникъ ... —
и Стр. Дѣйствіе черезъ вліяніе на наэлектризованный проводникъ .... 60 Дѣйствіе электричества черезъ вліяніе на худые проводники ... 63 Сообщеніе электричества черезъ прикосновеніе. — Искра...........66 Свойство остріевъ...............................................68 Электризованіе черезъ вліяніе производитъ движеніе легкихъ тѣлъ . 70 ПЯТИДЕСЯТАЯ ЛЕКЦІЯ. — Электроскопы и электрическія машины.... 73 Электроскопы ....................................................... — Обыкновенная электрпческая машина . . ?.........................78 Машина Ванъ-Марума..............................................81 Машина Наирна.................................. . .’...............82 Машина Армстронга ....................................................— Опыты съ электрическою машиною..................................85 Объ псточипкахъ статическаго электричества......................86 ПЯТЬДЕСЯТЪ ПЕРВАЯ ЛЕКЦІЯ- — 0 сгущеніи электричества..................90 Конденсаторъ съ воздушнымъ слоемъ...............................— Скопленіе электричества.........................................91 Опыты Рисса.....................................................93 Приблизительное выраженіе силы сгущенія.........................96 Гипотеза скрытыхъ электричествъ.................................97 Разряженія послѣдовательными прикосновеніями....................— Конденсаторъ съ стекляною пластинкою............................98 Относительная индукція.............................................. 101 Лейденская банка. — Батарея....................................105 Заряженіе по каскадамъ.........................................107 Электрометръ-конденсаторъ......................................108 Электрофоръ....................................................109 ПЯТЬДЕСЯТЪ ВТОРАЯ ЛЕКЦІЯ. — 0 разряженіи электричества...............112 Зависимость разстоянія разряженія отъ напряженія электричества. . — Зависимость разстоянія разряженія отъ плотности природы газовъ . 117 Измѣреніе напряженія электричества батареи.....................119 - Измѣрительная банка Лане’........................................ 120 Частныя разряженія. — Продолжительность разряженія батареи . . 122 Скорость распространенія электричества..............................132 Избытокъ электричества батареи......................................135 ПЯТЬДЕСЯТЪ ТРЕТЬЯ ЛЕКЦІЯ. — Дѣйствія электричества........................137 Теплородныя дѣйствія электричества.......................... .... — Механическія дѣйствія электричества.................................148 Свѣтовыя дѣйствія электричества.....................................151 Химическія дѣйствія электричества...................................155 Физіологическія дѣйствія электричества..............................156 ПЯТЬДЕСЯТЪ ЧЕТВЕРТАЯ ЛЕКЦІЯ. — Объ атмосферномъ электричествѣ 158 Явленія, наблюдаемыя прп ясномъ небѣ.................................— Электричество облаковъ ............................................ 163 Молнія............................................................ 165 Громъ..............................................................166 Вліяніе грозовыхъ облаковъ на землю.................................— Возвратный ударъ....................................................168 Дѣйствія молніи...................................................169 Дѣйствіе на проводнику ............................................—
III Стр. Дѣйствіе на непроводники.................................... • 171 Шарообразная молнія............................................173 Громоотводы....................................................176 Происхожденіе атмосфернаго электричества.....................177 МАГНЕТИЗМЪ. ПЯТЬДЕСЯТЪ ПЯТАЯ ЛЕКЦІЯ. - Общія явленія..............181 Естественные п искусственныя магниты...............— Предварительное понятіе о полюсахъ . ........................182 Направленіе, принимаемое магнитомъ подъ вліяніемъ земли .... 183 Взаимное дѣйствіе полюсовъ двухъ магнитовъ.......................185 Магнитная индукція пли дѣйствіе черезъ вліяніе...................186 Дѣйствіе магнита на мягкое желѣзо...............................— Дѣйствіе магнита на сталь. — Задержпвательная сила...............188 Явленія, наблюдаемыя ври переломѣ намагниченной полоски . . . 189 Точное опредѣленіе полюсовъ......................................191 ПЯТЬДЕСЯТЪ ШЕСТАЯ ЛЕКЦІЯ- — 0 земномъ магнетизмѣ......................193 Земная пара.......................................................— Опредѣленіе наклоненія п снлоненія...............................194 Измѣреніе магнитнаго склоненія...................................195 Измѣреніе магнитнаго наклоненія .................................208 Измѣреніе магнитнаго напряженія..................................211 Гипотеза земнаго магнита.........................................213 Магнитный экваторъ...............................................216 Магнитные меридіаны..............................................217 Магнитныя параллели................................................— Линіи безъ склоненій.............................................218 Измѣненія въ склоненіи...........................................219 Измѣненія въ наклоненіи..........................................221 Пзмѣпенія въ напряженіи....................................... . — ПЯТЬДЕСЯТЪ СЕДЬМАЯ ЛЕКЦІЯ- — Объ измѣреніи магнитныхъ силъ . . 223 Способъ колебаній................................................ — Способъ крученія.................................................225 Распредѣленіе магнетизма въ магнитахъ............................229 Распредѣленіе магнетизма въ непрямолпнейныхъ магнитахъ .... 233 Распредѣленіе магнетизма внутри магнпта . : . .............234 ПЯТЬДЕСЯТЪ ОСЬМАЯ ЛЕКЦІЯ- — 0 способахъ памагиичппаііія .... 237 Способы намагничиванія..........................................— Простое прикосновеніе..............................................— Простое натираніе................................................238 Двойное натираніе................................................ 239 . Двойное натираніе отдѣльными магнитами...........................240 Магнитные пучки. — Оправы.........................................— Сдерживающая сила магнита........................................241 Вліяніе механическихъ силъ на магнетизмъ полосы..................244 Вліяніе степени закалпвапія стали................................251 Вліяніе температуры...............................................— Вліяніе свѣта на магнетизмъ......................................253
IV Стр. Намагничиваніе вліяніемъ земли.................................254 Магнитные металлы..............................................255 ДИНАМИЧЕСКОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО. ПЯТЬДЕСЯТЪ ДЕВЯТАЯ ЛЕКЦІЯ. — Объ электрическихъ токахъ и о средст- вахъ измѣренія ихъ силы........................................259 Гипотезы происхожденія токовъ...................................260 Открытіе Эрстеда................................................261 Гальванометръ........................................... .... 268 Сила тока.......................................................266 Синусъ-буссоль......................................... . . 267 Тангенсъ-буссоль................................................269 Прерыватели и коммутаторы.......................................274 ШЕСТИДЕСЯТАЯ ЛЕКЦІЯ. — Открытіе гальваническаго тока и возбужденіе его отъ прикосновенія................................................278 Открытіе гальванизма. — Электричество отъ прикосновенія двухъ металловъ.......................................................— Рядъ электровозбудителей....................•..................283 Возбужденіе электричества отъ прикосновенія металловъ и жидкостей. 292 Электровозбудптельнып рядъ металловъ, погруженныхъ въ жидкости. 297 Возбужденіе электричества отъ прикосновенія двухъ жидкостей . . 303 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ПЕРВАЯ ЛЕКЦІЯ. — Различнаго вида гальваническій цѣни. — Возбужденіе электричества отъ теплоты.........................312 Вольтовъ столбъ..................................................— Столбъ съ чашками...............................................317 Столбъ Криксганкса, въ ящикѣ................................... 318 Столбъ Юнга.....................................................320 Элементъ Эрстеда.................................................— Спиральный столбъ................................................— Сухіе столб’ы...................................................322 Цѣпи съ постояннымъ токомъ......................................324 Развитіе электровозбуднтельной силы отъ теплоты.................332 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ВТОРАЯ ЛЕКЦІЯ. — Физическая теорія батарей................344 Законъ Ома.......................................................— Опытное доказательство закона Ома, по способу Кольрауша. . . . 355 Опытное доказательство закона Ома посредствомъ измѣренія силы тока 360 О нанвыгодиѣйшемъ устройствѣ цѣпи. .,..........................363 Развѣтвленіе тока..............................................365 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ТРЕТЬЯ ЛЕКЦІЯ. — Объ измѣреніи электрической проводи- мости Тѣлъ.....................................................372 Агометръ или реостатъ...........................................374 Реохордъ........................................................375 Измѣреніе сопротивленія агометромъ и реохордомъ.................376 Способъ Ленца...................................................378 Способъ Беккереля. . . . 379 Способъ Уитстона............................................... Способъ Буша....................................................З®1 Проводимость твердыхъ тѣлъ.....................................
V Стр. Вліяніе температуры на проводимость твердыхъ тѣлъ...............386 Опредѣленіе сопротивленія жидкостей.............................387 Способъ ГорсФорда.................................................388 Способъ Беккереля.................................................389 Способъ Беккера ................................................... — Сопротивленіе жидкостей............................................ — ШЕСТЬДЕСЯТЪ ЧЕТВЕРТАЯ ЛЕКЦІЯ. — Объ измѣреніи электровозбудитель- ныіъ силъ......................................................392 Единицы электровозбудительныхъ силъ................................— Способъ Ома........................................................— Способъ ПоггендорФа...............................................393 Способъ Буша......................................................395 Способъ Фехнера...................................................396 Способъ Реньо .................................................... 397 Способъ Уитстона................................................. 398 Электровозбудительная сила нѣкоторыхъ элементовъ..................402 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ПЯТАЯ ЛЕКЦІЯ- — Теилородиыя и свѣтовыя дѣйствія дина- мическаго электричества........................................407 Развитіе теплоты въ проводникахъ, входящихъ въ цѣпь.............— Закопы Джауля ....................................................408 Нагрѣваніе жидкостей..............................................411 Измѣненіе температуръ въ мѣстѣ спайки разнородныхъ проводниковъ 415 Накалпваніе проволокъ токомъ......................................417 Свѣтовыя дѣйствія гальваническаго тока. — Искра...................421 Гальваническая дуга...............................................422 Длина дуги....................................................... 424 Теплородныя явленія...............................................425 Явленіе перенесенія частицъ........................................— Строеніе свѣтлой дуги.............................................426 Сила свѣта гальванической дуги....................................427 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ШЕСТАЯ ЛЕКЦІЯ. — 0 внѣшнемъ іпмнческомъ дѣйствіи тока . 430 Разложепіе воды дѣйствіемъ тока....................................— Вольтаметръ.......................................................431 Електролизъ парныхъ соединеній....................................434 Второстепенныя дѣйстія при электролизѣ . . . •....................440 Соединенія металлоидовъ . ч.......................................443 Химическое дѣйствіе электричества отъ тренія.......................— Законъ Фаредэ.....................................................445 Электрическій эндосмосъ...........................................448 ШЕСТЬДЕСЯТЪ СЕДЬМАЯ ЛЕКЦІЯ.—О внутреииемъ іимическомъдѣйствіи тока. 453 Совокупность химическаго дѣйствія съ развитіемъ электровозбуди- тельной сплы -............................................................. Случай жидкихъ тѣлъ и металловъ.........................• . . . 454 Случай простыхъ тѣлъ............................................455 Случай кислотъ п окисловъ .’.......................................... Амальгамированпып цпнкъ................:........................457 Различіе между двумя химическими дѣйствіями въ парѣ.............460 Законъ внутренняго химическаго дѣйствія.........................461
VI Стр. ШЕСТЬДЕСЯТЪ ОСЬ)!ІЯ ЛЕКЦІЯ — Химическая теорія гальваническихъ ба- тарей. — Причины ослабленія тока въ батареяхъ.....................465 Объясненіе электролиза................................................ Явленія перенесенія.................................................. Электрохимическія гипотезы.......................................468 Озонированный кислородъ.............................................. Причины ослабленія гальваническихъ батарей. — Поляризація элек- тродовъ ............................................................ Сопротивленіе движенію.......................................... 478 Электровозбудптельвая сила поляризаціи...........................480 Измѣреніе силы поляризаціи.......................................482 Пассивность желѣза...............................................484 Механическое приложеніе гальваническаго тока.....................486 ШЕСТЬДЕСЯТЪ ДЕВЯТАЯ ЛЕКЦІЯ. — Электродинамика ....... 490 Электродинамическіе приборы..............................................— Параллельные токи ..........................................494 Токи, дѣйствующіе подъ угломъ. ....................................— Часть одного и того же токн.....................................495 Изогнутые токн...................................................496 Дѣйствіе перемѣны направленія....................................— Основной закопъ .................................................. — Опредѣленіе постоянныхъ...............................♦ . . . 500 Свойства безконечнаго тока................................... . 505 Дѣйствіе на конечный токъ................................. — Параллельная составляющая........................................— Перепендпкулярная составляющая...................................507 Равнодѣйствующая.................................................509 Перекрещивающіеся токи..................................г • • 510 Перпендикулярные токи............................................— Параллельные токи................................................511 Вращеніе горизонтальнаго тока.....................................— Замкнутый токъ, подвижной около вертикальной оси...............513 Астатическіе проводники...................................... . 514 Замкнутый токъ, подвижной около горизонтальной оси................— Дѣйствіе земли на токи...........................................515 СЕМИДЕСЯТАЯ ЛЕКЦІЯ. — Взаимное дѣйствіе токовъ и магнитовъ ... 517 Соленоиды. .........................................................— Дѣйствіе соленоида на элементъ тока..............................521 Дѣйствіе соленоида на безконечный угловой токъ..................524 Случай опыта Эрстедта............................................526 Случай, когда стрѣлка плаваетъ на жидкости.......................527 Случай, когда токъ вертикаленъ, а стрѣлка горизонтальна .... 528 Случай, когда токъ горизонталенъ, а стрѣлка вертикальная .... 529 Вращеніе токовъ дѣйствіемъ соленоидовъ иля магнитолъ............531 Вращеніе магнитовъ токами........................................535 Вращеніе магннтн параллельно своей оси...........................536 СЕМЬДЕСЯТЪ ПЕРВАЯ ЛЕКЦІЯ — Магнетизмъ и діамагнетизмъ..................539 Теорія магнетизма.................................................— Строеніе магнитовъ...............................................—
VII Стр. Намагничиваніе.................................................540 Намагничиваніе токами..........................................541 Различнаго вида электромагниты.................................543 Зависимость магнетизма отъ силы тока . '.......................545 Притягательная и сдерживающая сила магнита.....................546 Мигпитное приложеніе электричества отъ тренія..................551 Земной магнетизмъ............................................ . 553 Діамагнетизмъ..................................................555 Общіе опыты....................................................556 Діамагнитная полярность ....................................... 559 Вліяніе окружающей средины......................................561 Вліяніе сложенія тѣлъ . . ......................................563 Измѣреніе магнитныхъ силъ..............;........................564 СЕМЬДЕСЯТЪ ВТОРАЯ ЛЕКЦІЯ. — Электродинамическая индукція .... 570 Индукціи между параллельными токами...............................— Индукція посредствомъ спиралей и магнитовъ.....................572 Молотокъ Вагнера...............................................573 Дпсъювкторъ....................................................575 Закопъ Ленца...................................................— Индукція дѣйствіемъ земли......................................578 Индукціи тока па самого себя...................................579 Количества и напряженіе электричества въ индуктивныхъ токахъ. . 581 Индуктивные токи различныхъ порядковъ . . . . •................587 Индукція посредствомъ статическаго электричества...............590 Вліяніе діафрагмъ ... ....................................591 СЕМЬДЕСЯТЪ ТРЕТЬЯ ЛЕКЦІЯ.—Электродинамическая нндукція(продолженіе). 595 Индукціи въ двигающихся металлическихъ массахъ ...... — Магнетизмъ черезъ вращеніе.......................................— Объясненіе......................................................597 Изслѣдованіе токовъ во вращающемся кругѣ........................599 Опаздываніе индуктивныхъ токовъ.................................601 Индуктивные приборы.............................................603 Магнитоэлектрическая машины Штерер’а ...........................604 Спираль Румкорфа................................................608 Конденсаторъ....................................................610 Перегороженныя машины...........................................611 Прерыватель Фуко................................................612 Слоеніе свѣта...................................................613 Составъ пндуктпвиой искры...................................... 614 Вліяніе магшіта на электрическій свѣтъ .........................615 СЕМЬДЕСЯТЪ ЧЕТВЕРТАЯ ЛЕКЦІЯ. — Электрическіе двигатели н телеграфы 619 Электрическіе двигатели...........................................— Электрическій телеграфъ.......................................... 622 Линія ........................................................... — Манипуляторъ .................................................... 623 Получатель.......................................................624 Расположеніе станціи..............................................— Телеграфъ Морзе..................................................625
Жамснъ-Віольнеръ • Физика -Т. 111.