Один вольт есть электродвижущая сила, равная 100 000 000 единиц в системе сантиметр-грамм-секунда.
ГЛАВА XII
ОБ ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ СОПРОТИВЛЕНИИ ВЕЩЕСТВ
359. Различные вещества по отношению к прохождению через них электричества мы можем разбить на три класса.
Первый класс содержит все металлы и их сплавы, некоторые соединения серы и другие соединения, содержащие металлы, к которым мы должны добавить углерод в виде кокса и селен в кристаллической форме.
Во всех этих веществах прохождение тока происходит без какого бы то ни было разложения или изменения химической природы вещества как внутри, так и там, где ток входит и выходит из тела. Во всех этих веществах сопротивление растёт по мере того, как температура повышается.
Второй класс состоит из веществ, которые называются электролитами, потому что ток связан с разложением этих веществ на две компоненты, которые появляются у электродов. Как правило, вещество является электролитом только в жидкой фазе, хотя некоторые коллоидные вещества, как, например, стекло при 100°С, которые кажутся твёрдыми, представляют собой электролиты. Из экспериментов сэра Б. Броди (В. С. Brodie) вытекает, что в некоторых газах можно вызвать электролиз с помощью мощной электродвижущей силы.
Во всех веществах, которые проводят электролитически, сопротивление уменьшается с ростом температуры.
Третий класс состоит из веществ, сопротивление которых настолько велико, что только с помощью наиболее тонких методов можно определить прохождение электричества через эти вещества. Они называются Диэлектриками. К этому классу принадлежит значительное количество твёрдых тел, многие из которых в расплавленном состоянии являются электролитами, как, например, скипидар, нефть, расплавленный парафин и т. д., а также все газы и пары. К этому классу относятся углерод в виде алмаза и селен в аморфной форме.
Сопротивление этого класса тел огромно в сравнении с сопротивлением металлов. Оно уменьшается с ростом температуры. Из-за огромного сопротивления этих веществ трудно определить, связан или нет с электролизом тот ничтожный ток, который мы можем вызвать в этих телах.
Об электрическом сопротивлении металлов
360. Нет такого раздела электрических исследований, в котором были бы проведены более многочисленные и более точные эксперименты, чем при определении сопротивления металлов. Для электрической телеграфии необычайно важно, чтобы металл, из которого сделаны провода, имел наименьшее возможное сопротивление. Поэтому перед выбором материала должны быть проведены измерения сопротивления. Если в линии возникнет какая-либо неисправность, её местоположение сразу устанавливается с помощью измерений сопротивления, а эти измерения, в которых ныне занято так много лиц, требуют использования катушек сопротивления, сделанных из металла, электрические свойства которого тщательно исследованы.
Электрические свойства металлов и их сплавов были с большой тщательностью исследованы г-дами Матиссеном (Matthiessen), Фогтом (Vogt) и Хоккином (Hockin), а также г-дами Сименс, которые так много сделали для того, чтобы внедрить точные электрические измерения в практику.
Из исследований д-ра Матиссена вытекает, что влияние температуры на сопротивление оказывается примерно одинаковым для большого числа чистых металлов, причём сопротивление при 100°С относится к сопротивлению при 0°С, как 1,414 относится к 1,000, или 100 к 70,7. Для чистого железа это отношение равно 1,6197, а для чистого таллия 1,458.
Д-р К. В. Сименс 1 наблюдал сопротивление металлов в гораздо более широком интервале температур, простирающемся от точки замерзания до 350°С, а в некоторых случаях до 1000°С. Он находит, что сопротивление возрастает с ростом температуры, но скорость возрастания уменьшается по мере роста температуры. Формула, которая, по его мнению, очень тесно согласуется и с результатами д-ра Матиссена, измерявшего сопротивления при низких температурах, и сего собственными измерениями в интервале 1000°С, такова: 𝑟=α𝑇½+β𝑇+γ, где 𝑇 - абсолютная температура, отсчитываемая от -273°С, α, β и γ - постоянные. Таким образом,
для платины
𝑟
=
0,039 369
𝑇
½
+
0,002 164 07
𝑇
-
0,241 3
;
для меди
𝑟
=
0,026 577
𝑇
½
+
0,003 144 3
𝑇
-
0,227 51
;
для железа
𝑟
=
0,072 545
𝑇
½
+
0,00З 813 3
𝑇
-
1,239 71
.
1Proc. R. S., April. 27, 1871.
Из этих данных можно определить температуру в печи, наблюдая сопротивление платиновой проволоки, помещённой в печь.
Д-р Матиссен обнаружил, что если два металла образуют сплав, сопротивление этого сплава в большинстве случаев оказывается больше, чем то, которое вычисляется по сопротивлению и относительному содержанию составляющих металлов. В случае сплавов золота и серебра сопротивление сплава оказывается больше, чем сопротивление и чистого золота, и чистого серебра, и при изменении в определённых пределах относительного содержания составляющих, оно очень мало меняется при незначительном изменении пропорции. В связи с этим д-р Матиссен предложил для воспроизведения единицы сопротивления сплав из двух частей золота и одной части серебра.
Как правило, влияние изменений температуры на сопротивление оказывается меньше в сплавах, чем в чистых металлах.
Поэтому обычные катушки сопротивления изготовляются из нейзильбера (мельхиора) из-за большой величины его сопротивления и малых изменений с температурой.
Сплав серебра и платины также используется для стандартных катушек.
361. Электрическое сопротивление некоторых металлов меняется после отжига. Поэтому, пока провод не испытан повторным нагреванием до высокой температуры и не установлено, что это не приводит к стойким изменениям сопротивления, на этот провод нельзя полагаться как на меру сопротивления. Некоторые провода изменяют сопротивление с течением времени, не подвергаясь изменениям температуры. Поэтому важно установить удельное сопротивление ртути - металла, который, будучи жидким, имеет всегда одно и то же молекулярное строение и который легко может быть очищен дистилляцией и воздействием азотной кислоты. Большая тщательность была проявлена в определении сопротивления этого металла В. и К. Ф. Сименсами, которые ввели эту величину как стандарт. Их исследования были дополнены исследованиям Матиссена и Хоккина.
Удельное сопротивление ртути определялось по наблюдаемому сопротивлению трубки длиной 𝑙, содержащей ртуть массы 𝑤.
Не существует стеклянных трубок, у которых диаметр канала был бы одинаков по всей длине, но если небольшое количество ртути введено в трубку и занимает область длиной 𝐾, средняя точка которой удалена от одного конца трубки на расстояние 𝑥, то площадь 𝑠 сечения около этой точки будет равна 𝑠=(𝐶/λ), где 𝐶 - некоторая постоянная.
Масса ртути, которая заполняет всю трубку, равна
𝑤
=
ρ
∫
𝑠𝑑𝑥
=
ρ𝐶
∑
⎛
⎜
⎝
1
λ
⎞
⎟
⎠
𝑙
𝑛
,
где 𝑛 - число точек, находящихся на равном расстоянии друг от друга вдоль трубки, в которых измерена величина λ а ρ - масса единицы объёма.
Сопротивление всей трубки равно
𝑅
=
∫
𝑟
𝑠
𝑛𝑥
=
𝑟
𝐶
∑
(λ)
𝑙
𝑛
,
