Поэтому сила тока может быть измерена по количеству электролиза в данное время. Прибор, с помощью которого определяется количество продуктов электролиза, называется Вольтаметром.

Измеренная таким способом сила тока имеет одно и то же значение для каждой части цепи, а полное количество продуктов электролиза, выделившихся в вольтметре за любой данный промежуток времени, пропорционально количеству электричества, прошедшему за то же самое время через любое сечение цепи.

238. Если ввести вольтаметр в какую-нибудь часть цепи, содержащей вольтову батарею, и разорвать цепь на каком-нибудь другом участке, то мы можем предположить, что процесс измерения тока происходит следующим образом. Концы разорванной цепи обозначим через 𝐴 и 𝐵, и пусть 𝐴 будет анод, а 𝐵 - катод. Возьмём теперь изолированный шар и будем попеременно приводить его в соприкосновение то с 𝐴, то с 𝐵. За каждый переход шар будет переносить от 𝐴 к 𝐵 определённое измеримое количество электричества. Это количество электричества может быть измерено электрометром, или оно может быть вычислено как произведение электродвижущей силы в цепи на электростатическую ёмкость шара. Электричество, таким образом, доставляется от 𝐴 к 𝐵 на изолированном шаре с помощью процесса, который можно назвать Переносом. При этом как в вольтаметре, так и в элементах батареи идёт электролиз, и количество продуктов электролиза в каждом элементе можно сравнить с количеством электричества, перенесённым с помощью изолированного шара. Количество вещества, выделившегося в электролизе при прохождении единицы количества электричества, называется Электрохимическим эквивалентом этого вещества.

Если измерения проводить описанным способом, взяв шар обычных размеров и управляемую батарею, то эксперимент был бы крайне утомительным и хлопотливым, потому что для разложения заметного количества электролита нужно совершить огромное число переходов. Поэтому такой эксперимент следует рассматривать скорее как иллюстрацию, имея в виду, что в действительности измерения электрохимических эквивалентов проводятся иначе. И всё же описанный эксперимент можно рассматривать как пояснение самого процесса электролиза.

Действительно, мы получим представление о процессе электролиза, если будем рассматривать электролитическую проводимость как вид переноса, при котором электрохимический эквивалент вещества аниона движется вместе с отрицательным электричеством в направлении анода, в то время как электрохимический эквивалент катиона движется вместе с положительным электричеством в направлении катода, причём полное количество переносимого электричества равно единице. Мы будем иметь представление о процессе электролиза, которое, насколько я знаю, не противоречит известным фактам, хотя из-за нашего незнания природы электричества и химических соединений оно может оказаться весьма несовершенным описанием того, что имеет место в действительности.

Магнитное действие тока

239. Эрстед открыл, что магнит, помещённый вблизи от прямолинейного электрического тока, стремится стать под прямым углом к плоскости, проходящей через магнит и через ток (см. п. 475).

Если человек расположит своё тело по линии тока так, чтобы ток через провод, идущий от меди к цинку, тёк бы от головы к ногам, и если человек повернётся лицом к центру магнита, тогда тот конец магнита, который указывает на север, при наличии тока будет указывать в сторону правой руки человека.

Мы обсудим природу и законы этого электромагнитного воздействия, когда дойдём до четвёртой части этого трактата. Здесь же отметим лишь тот факт, что электрический ток обладает магнитным действием, которое проявляется вне тока и по которому может быть установлено существование тока и измерена его величина без прерывания цепи или введения чего бы то ни было в сам ток.

Установлено, что величина магнитного действия строго пропорциональна силе тока, измеренной по продуктам электролиза в вольтаметре, и совсем не зависит от природы проводника, по которому идёт ток, будь то металл или электролит.

240. Прибор, определяющий силу электрического тока по её магнитным действиям, называется Гальванометром.

Как правило, гальванометры состоят из одного или нескольких витков, сделанных из проволоки с шёлковой изоляцией. Внутри этих витков подвешен магнит, ось которого горизонтальна. Когда по проволоке проходит ток, магнит стремится принять такое положение, при котором его ось перпендикулярна плоскости катушек.

Если мы предположим, что плоскость катушек параллельна плоскости земного экватора, а ток обтекает катушку с востока на запад, в направлении кажущегося движения Солнца, то магнит внутри катушки стремится принять такое же положение, что и Земля, рассматриваемая как большой магнит, причём северный полюс Земли подобен тому концу стрелки компаса, который указывает на Юг.

Гальванометр является наиболее удобным прибором для измерения силы электрических токов. Поэтому мы будем предполагать, изучая законы электрического тока, что создание таких приборов возможно, а обсуждение их действия отложим до четвёртой части. Таким образом, когда мы говорим, что электрический ток имеет определённую величину, мы подразумеваем, что измерение выполнено с помощью гальванометра.

ГЛАВА II

ПРОВОДИМОСТЬ И СОПРОТИВЛЕНИЕ

241. Если с немощью электрометра мы определим электрический потенциал в различных точках цепи, в которой поддерживается постоянный ток, то мы найдём, что на любом участке цепи, состоящей из одного-единственного металла с однородным распределением температуры по объёму, значение потенциала в любой точке превышает его значение в любой другой точке, расположенной дальше по направлению тока, на величину, зависящую от силы тока, а также от природы и размеров входящего участка цепи. Разность потенциалов в крайних точках этого участка цепи называется Внешней электродвижущей силой, действующей на данный участок. Если рассматриваемая часть цепи не является однородной, но содержит переходы от одного вещества к другому, от металлов к электролитам или от более тёплых участков к более холодным, то может оказаться, что, кроме внешней электродвижущей силы, существуют ещё внутренние силы, которые необходимо учитывать.

Соотношения между Электродвижущей Силой, Током и Сопротивлением были впервые исследованы д-ром Г. С. Омом в работе, которая была опубликована в 1827 году под заглавием Die Galvanische Kette Mathematisch Bearbeitet, а затем переведена в Taylor’s Scientific Memoirs. Результат этих исследований для случая однородных проводников обычно называют «Закон Ома».

Закон Ома

Электродвижущая сила, действующая между крайними точками любого участка цепи, равна произведению силы тока на сопротивление этого участка цепи.

Здесь вводится новое понятие - Сопротивление проводника, которое определяется как отношение электродвижущей силы к вызываемой ею силе тока. Введение этого понятия было бы лишено научной ценности, если бы Ом не показал экспериментально, что оно отвечает реальной физической величине, т. е. имеет вполне определённое численное значение, которое меняется лишь в том случае, когда меняется природа проводника.

При этом, во-первых, сопротивление проводника не зависит от силы проходящего через него тока.

Во-вторых, сопротивление не зависит от электрического потенциала, под которым находится проводник, а также от плотности распределения электричества на поверхности проводника.

Оно зависит исключительно от природы тех материалов, из которых составлен проводник, от агрегатного состояния различных частей проводника и от его температуры.

Сопротивление проводника может быть измерено с точностью до одной десятитысячной или даже одной стотысячной доли его величины, и к настоящему времени исследовано столь много проводников, что наша уверенность в справедливости закона Ома очень высока. В шестой главе мы рассмотрим приложения этого закона и следствия из него.