Поглощение электричества
53. Было обнаружено, что при использовании некоторых диэлектриков в накопителе имеют место следующие явления. Если накопитель был заряжен в течение некоторого времени, затем внезапно разряжен и вновь изолирован, то он становится опять заряженным электричеством того же знака, что и раньше, но в меньшей степени, так что он может быть вновь разряжен несколько раз подряд всё более слабыми разрядами. Это явление называется Остаточным Разрядом.
Мгновенный разряд оказывается всегда пропорциональным разности потенциалов в момент разряда, и отношение этих величин является истинной ёмкостью накопителя. Но если контакт с разряжающим элементом длительный, так что включает несколько остаточных разрядов, то кажущаяся ёмкость накопителя, рассчитанная при таком разряде, получится слишком большой.
Если такой накопитель зарядить и оставить изолированным, то кажется, что он теряет свой заряд за счёт проводимости. Однако, как было показано, вначале относительная потеря заряда происходит значительно быстрее, чем позже, так что величина проводимости, если её определить по начальному периоду, будет слишком большой. Так, при испытании изоляции подводного кабеля создаётся впечатление, что его изоляция улучшается по мере его электризации.
Аналогичные на первый взгляд явления имеют место при передаче тепла в случае, когда противоположные стороны тела поддерживаются при разных температурах. В случае теплоты мы знаем, что это объясняется теплотой, передаваемой самому телу или отдаваемой им. Поэтому и в случае электрических явлений было выдвинуто предположение, что электричество поглощается или испускается частями тела. Однако мы увидим в п. 329, что эти явления можно объяснить, не прибегая к гипотезе о поглощении электричества, приняв, что диэлектрик в некоторой степени неоднороден.
То, что эти явления, называемые Поглощением электричества, не есть истинное поглощение электричества веществом, можно показать, зарядив каким-либо образом электричеством тело, окружённое металлическим изолированным сосудом. Если после зарядки и изоляции этого тела мгновенно разрядить сосуд и оставить изолированным, то никакой заряд не будет впоследствии передан сосуду за счёт постепенного растекания электричества с заряженного тела, находящегося внутри него.
54. Этот факт выражается утверждением Фарадея о том, что нельзя зарядить вещество абсолютным и независимым зарядом электричества одного рода 4.
4Exp. Res., vol I, Series XI, II. «On the Absolute Charge of Matter» and § 1244.
Действительно, из всех проведённых экспериментов следует, что, каково бы ни было электрическое взаимодействие в системе тел, окружённых металлическим сосудом, заряд на внешней поверхности сосуда остаётся неизменным.
Между тем если бы какая-то часть электричества могла быть введена в тело и поглощена им, или переведена в скрытое состояние, или каким-либо образом могла существовать в нём, не будучи связанной с равной частью противоположного электричества линиями индукции, или же если бы это поглощённое электричество могло постепенно освобождаться и возвращаться в своё обычное состояние, то мы наблюдали бы некоторое изменение электризации окружающего сосуда.
Поскольку это никогда не наблюдается, Фарадей делает вывод, что нельзя сообщить абсолютный заряд веществу и что никакая часть материи не может за счёт какого-либо изменения своего состояния испустить или поглотить тот или иной вид электричества. Поэтому он рассматривает индукцию как имеющую «существенную функцию при первом развитии и при последующих явлениях электричества». Его «индукция» (п. 1298) представляет собой поляризованное состояние частиц диэлектрика; каждая частица положительна с одного конца и отрицательна с другого, причём положительная и отрицательная электризация в каждой частице всегда в точности равны.
Пробой 5
5 Faraday, Exp. Res., vol. I, Series XII and XIII.
55. Если электродвижущую напряжённость в какой-либо точке диэлектрика постепенно увеличивать, то в конце концов достигается предел, при котором происходит внезапный разряд через диэлектрик, обычно сопровождаемый светом и шумом и временным или постоянным разрушением диэлектрика.
Электродвижущая напряжённость, при которой это имеет место, является мерой того, что мы можем назвать электрической прочностью диэлектрика. Она зависит от природы диэлектрика, для плотного воздуха она больше, чем для разреженного, для стекла больше, чем для воздуха, но во всех случаях при достаточно большой электродвижущей силе диэлектрик не выдерживает, его изолирующая способность рушится и по диэлектрику протекает электрический ток. Именно по этой причине не могут существовать распределения электричества, при которых где-либо напряжённость поля становится бесконечной.