"Электротехнические средства инженерного вооружения (с основными сведениями по электротехнике). Пособие для военно-инженерных училищ Красной Армии. Второе, исправленное и дополненное издание" - читать интересную книгу автора (Балуев В.)

Для окончательного доказательства распределения электричества на наружной поверхности проводника английский ученый Фарадей проделал следующий опыт. Была сделана большая деревянная клетка, оклеенная снаружи станиолем (оловянная бумага), и установлена на изолирующих подставках. Фарадей сел в эту клетку и взял в руки электроскоп. Клетку заряжали большим количеством электричества, так, что от нее снаружи отлетали большие искры, а внутри клетки электроскоп не обнаружил присутствия электрического заряда.
Распределение электричества на поверхности проводника объясняется тем, что заряды одноименного электричества, отталкиваясь друг от друга, занимают самое крайнее положение - наружную поверхность проводника, с которой они стремятся удалиться.
Если электризовать металлический шар, то можно при помощи пробного шарика и электроскопа убедиться в равномерном распре-делении электричества по всей его поверхности. Если же опыты по ' •"'•'•" ~~"
электризации Производить С телами рис 24. Металлическое тело " непра-неправильной формы (рис. 24), то вильной формы на изоляционной под-при помощи тех же приборов ставке
можно наблюдать неравномерное
распределение электричества: большее количество электричества на выпуклых и меньшее на плоских частях; особенно много скопляется электричества на острых частях, где наблюдается даже-как бы "истекание" его в воздух. Это явление объясняется тем" что на каждый квадратный сантиметр поверхности острия приходится такое большое количество электричества, что частицы воздуха, находящиеся около острия, наэлектризовываются и отталкиваются, как заряженные одноименным электричеством, унося при этом заряды с острия. Заряженное тело при такой форме с течением времени теряет заряд.
Подобные формы распределения электричества на поверхности-проводника имеют большое значение при конструировании различных электрических приборов и установок, как, например, металлического костюма для преодоления электризованных препятствий противника и т. д.
Интересно отметить, что при опытах с электризацией тел различной формы листочки электроскопа расходятся на одинаковый?
25 .......
•угол при касании к различным точкам тела (рис. 24). Это показывает, •что электрический потенциал тела не зависит от распределения электричества на поверхности тела и остается постоянным для всех точек данного тела.
5. Электрическая емкость
Проделаем следующий опыт: наэлектризуем два разных по габаритным размерам шара (рис. 25) одинаковым количеством электричества и соединим их с одинаковыми электроскопами. Можно заметить, что листочки электроскопа, соединенного с меньшим шаром (2), разошлись на больший угол, чем листочки электроскопа, •соединенного с большим шаром (1). Следовательно, меньший шар
зарядился до более высокого потенциала, чем шар больший. Одно и то же количество электричества заряжает тела разных габаритов до различных электрических потенциалов.
Для того чтобы больший шар 0 получил тот же потенциал, что и шар меньший, надо ему сообщить добавочное количество электричества. Отсюда и возникает понятие об электрической емкости как о способности тела
Рис. 25. Опыт для определения ёмкости тел:
1 и 2 - тиары, заряженные электриче- пГ1^гтытти,".дТ,т т*,-. н гтМ ичпо ггптты ством; а и б~ электроскопы ВОСПрИНИМЗТЬ ТО ИЛИ ИН06 КОЛИ-
чество электричества (заряд) при определенном электрическом потенциале. Электрическая емкость большего шара больше, чем емкость меньшего шара. Принимая во внимание сказанное ранее ю распределении электричества на проводнике, можно утверждать, что электрическая емкость тела зависит лишь от его наружной поверхности, возрастая с увеличением размеров тела, и не зависит от .материала тела.
Электрическая емкость обозначается буквой С и практически измеряется единицами, называемыми фарадами или микрофарадами (1 фарада = 1 000 000 микрофарад).
6. Конденсаторы
Возьмем два металлических тела на изоляционных подставках (рис. 26). Одно из них, заряженное отрицательным электричеством, при приближении ко второму телу распределяет (на втором теле) электрические заряды разных знаков, как показано на рис. 26. Особенно наглядно это можно определить, если взять прибор разборной конструкции (рис. 27). При приближении заряженного тела к такому прибору листочки обоих электроскопов расходятся. Разъединяя кондуктор до удаления заряженного тела, обнаружим наличие зарядов разных знаков на обеих его частях. Если удалить .заряженное тело, не разъединяя кондуктора, то листочки обоих
26
электроскопов опадут. При всех этих опытах заряженное тело не теряет своего заряда. Следовательно, попадая в электрическое поле, тело оказывается наэлектризованным противоположными зарядами. Явление электризации посредством влияния называется электростатической индукцией.
Явление электростатической индукции объясняется тем, что при приближении заряженного тела к незаряженному проводнику в по-
Рис. 26. Опыт по электростатической индукции:
1 - тело, заряженное отрицательным
электричеством; 2 - тело, заряженное
положительным электричеством
Рис. 27. Разъединяющийся
кондуктор с электроскопами для демонстрирования электростатической индукции
следнем нарушается нейтрализация. Одноименные заряды отталкиваются к противоположной стороне проводника, а разноименные притягиваются и собираются на ближайшей к заряженному телу стороне. Если удалить заряженное тело, то электрическое равновесие восстанавливается и тело становится снова нейтральным. Если же каким-либо образом снять с проводника отталкиваемые заряды, например, коснуться рукой, а затем удалить заряженное тело, то проводник становится заряженным, но электричеством противоположного знака, чем был на заряженном теле.
При поднесении заряженного тела к легкому предмету в последнем вследствие индукции наводятся два рода электричества: разноименное - ближе к заряженному телу И одноименное - даль- рис. 28. Плоскопараллельный раз-ше от тела, а следовательно, по движной конденсатор:
ЗаКОНУ КуЛОНа, ПрИТЯЖеНИе ОКа- i-металлические пластины; 2 - стой-•' J 'г ка о изоляционной пластиной; 3 -
ЖеТСЯ СИЛЬНее ОТТаЛКИВаНИЯ. стержни с шариками
Возьмем для опытов прибор,
изображенный на рис. 28. Прибор имеет две металлические пластины (7), расположенные на изолирующих стойках. Между ними может быть помещена стойка с изоляционной пластиной (2) (стекло, эбонит и др.). Стойки с одной из металлических пластин и с изоляционной пластиной могут передвигаться вдоль оси прибора. Металлические пластины снабжены стержнями с шариками (3) для наблюдения за изменениями потенциалов диска.
27
w
Оставим на приборе один металлический диск и зарядим его; электроскоп покажет электрический потенциал диска. Теперь поставим второй, незаряженный диск и приблизим его на некоторое расстояние к первому диску. Можно заметить, что листочки электроскопа, соединенного с заряженным диском, несколько опустятся. Значит, электрический потенциал диска уменьшился, хотя количество электричества на нем не изменилось. Чтобы поднять потенциал диска до прежней величины, необходимо сообщить ему дополнительное количество электричества, т. е., следовательно, "электрическая емкость заряженного диска в присутствии другого, незаряженного дис-Рис. 29. Плоский конденсатор с ка увеличилась.
постоянной емкостью Объяснение этого явления со-
стоит в том, что вследствие электростатической индукции при приближении незаряженного диска к заряженному в первом наводятся заряды противоположных знаков, причем одноименные заряды отталкиваются к противоположной стороне диска, а разноименные притягиваются и собираются на ближайшей к заряженному диску стороне незаряженного до того диска. Разноименный заряд, находящийся на втором диске, в свою очередь притягивает и как бы связывает часть заряда, сообщенного первому диску, так что на электроскоп действует уже не весь заряд, и потенциал диска понижается.
Приближая второй диск к первому, мы замечаем дальнейший спад листочков электроскопа, т. е. дальнейшее уменьшение потенциала заряженного диска, а следовательно, увеличение его емкости; объясняется это тем, что большая часть заряда диска будет притягиваться наведенным на второй диск разноименным зарядом. При отодвигании второго диска листочки электроскопа вновь расходятся, показывая увеличение потенциала.
Эти опыты показывают, что электрическая емкость заряженного тела может быть увеличена путем приближе- рис, до. Устройство плоского ния другого, незаряженного тела, конденсатора с постоянной причем с уменьшением расстояния ем- емкостью:
к-пг>тк VT*P7muMR3PTY>a j я 3-листочки станиоля; 2-пла-
КОСТЬ увеличивается. стинка слюды
Помещая между металлическими
дисками изолирующие материалы (рис. 28), можно еще более увеличить емкость диска.
Прибор, состоящий из двух проводников, разделенных изолятором, называется конденсатором (от латинского слова "конденсаре" - сгущать). Конденсаторы благодаря специальному устройству обладают большой емкостью при небольших габаритных размерах. Пластинки, проводящие электричество, называются обкладками конденсатора, а изоляцион-
28
,2