Если промежуток между диском и защитным кольцом мал в сравнении с расстоянием между 𝐴 и 𝐶, второй член будет очень малым, и заряд на диске будет приблизительно равен 𝑉(𝑅+𝑅')/8𝐴.
Приведём теперь сосуд 𝐵𝑏 в соединение с Землёй. Заряд на диске 𝐴 уже не будет распределён однородно, но останется таким же по величине, и, если мы теперь разрядим 𝐴, мы получим количество электричества, которое мы знаем как функцию первоначальной разности потенциалов 𝑉 и измеримых величин 𝑅, 𝑅' и 𝐴.
О сравнении ёмкости накопителей
229. Та форма накопителя, которая наиболее подходит для определения его ёмкости в абсолютной мере, исходя из формы и величины его частей, оказывается обычно не самой удобной для электрических экспериментов. Желательно, чтобы повседневно применяемыми мерами ёмкости служили накопители, имеющие только две проводящих поверхности, одна из которых настолько полно окружена второй, насколько это возможно. С другой стороны, накопитель с защитным кольцом имеет три независимые проводящие части, которые должны заряжаться и разряжаться в определённом порядке. Поэтому желательно иметь возможность сравнить ёмкости двух накопителей с помощью некоторого электрического процесса и тем самым испытывать накопители, которые затем могут служить вторичными стандартами.
Сначала я покажу, как определить равенство ёмкостей у двух накопителей с защитными кольцами.
Пусть 𝐴 - диск, 𝐵 - защитное кольцо с остальными частями присоединённого к нему проводящего сосуда и 𝐶 - большой диск одного из этих накопителей. Соответствующие части второго обозначим через 𝐴', 𝐵' и 𝐶'.
Если один из этих накопителей имеет более простое устройство и состоит только из двух проводников, нам следует только опустить 𝐵 или 𝐵' и предполагать, что 𝐴 обозначает внутреннюю, а 𝐶 - внешнюю проводящую поверхности, причём подразумевается, что 𝐶 окружает 𝐴.
Предположим, что производятся следующие соединения.
Пусть 𝐵 всегда находится в соединении с 𝐶', а 𝐵' - с 𝐶 другими словами, пусть каждое защитное кольцо соединено с большим диском другого конденсатора.
(1) 𝐴 соединяется с 𝐵 и 𝐶' и с положительно заряженным электродом 𝐽 лейденской банки, и пусть 𝐴' соединяется с 𝐵' и 𝐶' и с Землёй. (2) 𝐴, 𝐵 и 𝐶 изолируются от 𝐽. (3) 𝐴 изолируется от 𝐵 и 𝐶' и 𝐴' - от 𝐵' и 𝐶. (4) 𝐵 и 𝐶' соединяются с 𝐵' и 𝐶 и с Землёй. (5) 𝐴 соединяется с 𝐴'. (6) 𝐴 и 𝐴' соединяются с электроскопом 𝐸.
Мы можем изобразить эти соединения следующим образом:
(1)
0
=
𝐶
=
𝐵'
=
𝐴'
|
𝐴
=
𝐵
=
𝐶'
=
𝐽
(2)
0
=
𝐶
=
𝐵'
=
𝐴'
|
𝐴
=
𝐵
=
𝐶'
|
𝐽
(3)
0
=
𝐶
=
𝐵'
|
𝐴'
|
𝐴
|
𝐵
=
𝐶'
(4)
0
=
𝐶
=
𝐵'
|
𝐴'
|
𝐴
|
𝐵
=
𝐶'
=
0
(5)
0
=
𝐶
=
𝐵'
|
𝐴'
=
𝐴
|
𝐵
=
𝐶'
=
0
(6)
0
=
𝐶
=
𝐵'
|
𝐴'
=
𝐸
=
𝐴
|
𝐵
=
𝐶'
=
0
Здесь знак равенства означает электрическое соединение, а вертикальная черта означает изоляцию.
В положении (1) два накопителя заряжены противоположно в том смысле, что 𝐴 имеет положительный заряд, а 𝐴' - отрицательный, причём заряды на 𝐴 и 𝐴' равномерно распределены по внешней поверхности, лежащей напротив большого диска в каждом накопителе.
В положении (2) банка отключена, а в положении (3) заряды на 𝐴 и 𝐴' изолированы.
В положении (4) защитные кольца соединяются с большими дисками, и заряды на 𝐴 и 𝐴', хотя и не меняются по величине, распределяются теперь по всей поверхности электродов.
В положении (5) 𝐴 соединяется с 𝐴'. Если соответствующие заряды равны по величине и противоположны по знаку, электризация будет полностью уничтожена, и это обстоятельство проверяется в положении (6) с помощью электроскопа 𝐸.
Электроскоп 𝐸 будет показывать положительную или отрицательную элекризацию в соответствии с тем, чья ёмкость больше - 𝐴 или 𝐴'.
С помошью специального переключательного устройства все эти операции могут быть выполнены в нужной последовательности за очень малую долю секунды, и ёмкости регулируются так, чтобы электроскоп не отмечал никакой электризации. Этим путём ёмкость накопителя может быть отрегулирована так, что она будет равна ёмкости любого другого или сумме ёмкостей нескольких накопителей, и, таким образом, можно получить систему накопителей, ёмкость каждого из которых определена в абсолютном выражении, т.е. в футах или метрах, а конструкция этих накопителей в то же время является наиболее подходящей для электрических экспериментов.
Этот метод сравнения, по-видимому, окажется полезен при определении удельной индуктивной способности различных диэлектриков, имеющих форму пластин или дисков. Если диск из диэлектрика расположен между 𝐴 и 𝐶 и размеры диска значительно больше, чем 𝐴, то ёмкость накопителя изменяется и становится равной ёмкости того же самого накопителя с более близкими друг к другу пластинами 𝐴 и 𝐶. Если накопитель с диэлектрической пластиной и с расстоянием 𝑥 между 𝐴 и 𝐶 имеет такую же ёмкость, как тот же самый накопитель без диэлектрика с расстоянием 𝑥' между 𝐴 и 𝐶, тогда, если 𝑎 - толщина пластины и 𝐾 - её удельная индуктивная диэлектрическая способность, отнесённая к этой величине для воздуха, то 𝐾=𝑎(𝑎+𝑥'-𝑥).
Система из трёх цилиндров, описанная в п. 127, была использована сэром У. Томсоном в качестве накопителя, ёмкость которого может быть увеличена или уменьшена на измеримые количества.
Опыты гг. Гибсона и Барклая (Gibson and Barclay) с этим прибором описаны в Proceedings of the Royal Society, Feb. 2, 1871 и в Phil. Trans., 1871, p. 573. Они нашли для удельной индуктивной способности парафина значение 1,975, если для воздуха эта величина равна единице.
ЧАСТЬ II
ЭЛЕКТРОКИНЕМАТИКА
ГЛАВА I
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК
230. Мы видели в п. 45, что если проводник находится в электрическом равновесии, то потенциал в каждом токе проводника должен быть одним и тем же.
Зарядим два проводника 𝐴 и 𝐵 таким образом, чтобы потенциал проводника 𝐴 был выше, чем потенциал 𝐵. Если теперь эти два тела связать посредством металлической проволоки 𝐶, касающейся их обоих, то часть заряда, находящегося на теле 𝐴 перейдёт на 𝐵 и за короткое время потенциалы 𝐴 и 𝐵 уравняются.
231. В это время в проволоке 𝐶 наблюдаются определённые явления, которые называются явлениями электрического неравновесия (conflict), или электрического тока.
Первое из этих явлений состоит в переходе положительной электризации от 𝐴 к 𝐵 и отрицательной электризации от 𝐵 к 𝐴. Этот переход можно осуществить более медленным способом, если взять небольшое изолированное тело и поочерёдно приводить его в соприкосновение с телами 𝐴 и 𝐵. С помощью этого процесса, который мы можем назвать электрическим переносом, последовательные малые порции заряда с каждого тела переносятся на другое. Каждый раз некоторое количество электричества, или состояния электризации, переходит с одного места на другое по некоторому пути в пространство между этими телами.
Поэтому, каково бы ни было наше мнение о природе электричества, мы должны принять, что описанный нами процесс представляет собой ток электричества. Этот ток может быть описан как ток положительного электричества от 𝐴 к 𝐵, или как ток отрицательного электричества от 𝐵 к 𝐴, или как комбинация этих двух токов.
