Когда мальчик прикоснулся медной шишечкой банки к отрицательному полюсу машины, свободные отрицательные электроны, скопившиеся на этом полюсе, найдя открытый путь в такое место, где не было их избытка (внутренняя оболочка) биллионами бросились по этому пути. Когда Хюг убрал шишечку, внутренняя оболочка была заряжена всеми электронами, которые могла вместить. В то же время в положительном полюсе машины был недостаток отрицательных электронов.

Поэтому, когда мальчик коснулся проволокой к наружной оболочке положительного полюса машины, свободные электроны атомов наружной оболочки поспешили по новому пути восполнить недостаток на положительном полюсе машины. Когда банка была окончательно убрана от машины, состояние ее было таково, что во внутренней оболочке был избыток электронов, а в наружной недостаток. Внутренняя оболочка отталкивала, наружная готова была притягивать. Между обеими металлическими оболочками банки, или, как обыкновенно говорят, между обеими пластинками конденсатора, была «разность потенциалов». Употребляя общепринятое выражение, банка была «заряжена электричеством».

Мисс Фергюсон напомнила, что тела, заряженные одноименным электричеством, отталкиваются, разноименным — притягиваются. Если знать природу электронов, причину этого легко понять. Два тела, оба заряженные отрицательно, т.-е. содержащие в избытке отрицательные электроны, должны отталкиваться, так как ни у того ни у другого нет потребности в отрицательных электронах. Но если два тела заряжены разноименным электричеством, т.-е. если одно из них имеет избыток, а другое недостаток электронов того или другого рода, они, стремясь к установлению равновесия электронов в атомах, будут притягиваться. Поэтому в банке Хюга существовала еще причина для тока. Отрицательные электроны в атомах стекла, не имея возможности двинуться, потому что стекло плохой проводник и крепко сдерживает свои атомы, отошли, как могли, дальше от внутренней жестяной оболочки, каждый из биллионов отрицательных электронов стекла с силой устремился к своему «солнцу». Так как всякое неэлектропроводное или изолирующее тело, будь это стекло, бумага, масло, сухой воздух или слюда, находящееся между двумя проводниками, называется непроводящим или диэлектрическим, то и такое состояние называется диэлектрическим. Его сила прибавляется к разности потенциалов между внутренней и наружной жестяной оболочкой.

Так обстояло дело, когда Хюг удалил от машины заряженную банку.

Если в таком случае быстро привести в соприкосновение проволоку, соединяющую наружную оболочку, с медной шишечкой внутренней оболочки, то по этой проволоке (проволока хороший проводник), устремятся биллионы лишних электронов внутренней оболочки и восполнят недостаток их в наружной.

Это случилось с Хюгом, когда он испытал такой сильный толчок.

Его тело, являющееся таким же хорошим проводником, как и проволока, послужило мостом для электронов.

Быстрое прохождение биллионов электронов по его пальцу, вверх по его руке, по его туловищу и вниз к другой руке, которая держала наружную оболочку, и было причиной сотрясения.

Но это сотрясение было вызвано не только единичным прохождением электронов по телу мальчика. Сила, вызванная разностью потенциалов обеих оболочек, была слишком велика. Стремление электронов уменьшить напряжение (или привести разность потенциалов к нулю) было так велико, что слишком большое количество их перешло в наружную оболочку. Меньше чем в миллионную долю секунды положение изменилось. Теперь в наружной оболочке было слишком много электронов, а во внутренней слишком мало; в то же мгновение электроны устремились в обратном направлении.

Легко объяснить движение в обе стороны. Сначала случилось то, что бывает, если ведро воды вылить в узкое длинное корыто: вода будет колебаться взад и вперед, пока не достигнет своего настоящего уровня и станет неподвижной.

Через миллионную долю секунды положение снова изменилось: внутренняя оболочка опять была перезаряжена, но уже не так сильно. И так электроны устремлялись то взад, то вперед, через тело Хюга, каждый раз в меньшем количестве, подобно пружине, колебания которой все короче и короче (время одного колебания то же), или качелям, которые толкнули только одни раз, и они качаются взад и вперед все менее и менее высоко, пока не остановятся совершенно. Так, в лейденской банке Хюга электроны колебались туда и сюда, пока не сравнялась разность потенциалов. Это заняло меньше времени, чем потратил Хюг, чтобы бросить банку. Если бы Хюг знал все это, он бы без труда понял, как получилась искра во время его вторичного опыта. На этот раз, когда он взял своими деревянными щипцами, снабженными стеклянными кончиками, проволоку, ведущую от наружной жестяной оболочки, он фактически не коснулся медной шишечки, а только поднес проволоку близко к ней. Таким образом, путь был проложен не до конца, как будто между двумя городами проходит большая хорошая дорога, а в середине ее канава настолько широкая, что человеку ее не перепрыгнуть.

Воздух плохой проводник, как и стекло (хотя и не в такой степени), и он-то и не давал электронам возможности перейти через маленькое пространство между концами проволоки и медной шишечкой; когда же проволока приблизилась еще больше, напряжение достигло такой степени, что электроны могли перескочить. Если продолжить сравнение с канавой, можно сказать, что рабочие начали ее засыпать и нетерпеливый прохожий перешагнул через нее, как только она настолько сузилась, что это стало возможным.

(Еще больше энергии дало бы еще большую искру, как спортсмен перескочил бы более широкую канаву, чем ребенок).

Электрический толчок, испытанный Хюгом, был вызван не одним переходом электронов, а несколькими переходами их взад и вперед. Но как же обстояло дело с искрой? Если вся сила электронов нужна была для первого прыжка, каким же образом, при последующих качаниях, когда количество электронов было меньше, сила их все-таки была достаточно велика еще для одного прыжка?

Ответ на этот вопрос имеет значение в области беспроволочного телефона.

Во время первого прохождения через воздух, электроны его наэлектризовали. Яснее это можно выразить так: стремительные электроны создали в пространстве между проволокой и шишечкой напряженное электрическое поле, в результате чего некоторые молекулы воздуха оказались заряженными, другие же разложились на атомы составляющих их газов. Вследствие быстрых столкновений, электроны многих атомов лишились части своих планетных отрицательных электронов, оказались неполными и заряженными положительно. Такие неполные атомы называются «ионами», воздух же в таком состоянии называется «ионизированным».

Ионизированный воздух такой же хороший проводник электричества, как и медная проволока. Поэтому результат был такой же, как будто цепь была замкнута. В известном смысле ионизированный воздух явился как бы временным мостом через пустое пространство, по которому электроны легко переходили взад и вперед. Когда напряжение ослабело и разность потенциалов достигла нормы, электрическое поле исчезло, кинетическая энергия газов рассеяла ионы, ионизация воздуха прекратилась, временный мост исчез и воздушное пространство стало снова неэлектропроводным. (Быстрая дезионизация воздуха — одна из задач радио).

Среди всего того, что относится к принципам радиопередачи самое важное понять колебания электронов при искровом разряде в лейденской банке. Такой разряд послужил основой для работы с радио в самом начале ее; первая телеграмма по радио через Атлантический океан была послана при помощи искры и до сих пор этот способ наиболее применим на судах. В настоящее время лейденская банка заменена конденсатором, который может иметь самую разнообразную форму, от трубочки величиной с палец до большого воздушного конденсатора (антенна). Мощность его также может быть различна.

Все конденсаторы, как бы различны они ни были, построены по одному принципу: все они являются проводниками, разделенными посередине непроводящим (диэлектрическим) телом. Мощность конденсатора может быть увеличена тремя способами^- увеличением размера проводящих пластинок, уменьшением расстояния между ними и применением не проводника с большим сопротивлением, как воздух, масло, обыкновенное стекло, фарфор, специально приготовленное стекло или сухой мрамор- Антенна в радиоаппарате есть не что иное, как лейденская банка или конденсатор, при чем воздушные провода явятся одним проводником соответствующей фольге в банке, земля — другим, а воздух, находящийся между ними, соответствующий стеклу — непроводником.