Страница:Радиолюбитель 1928 г. №08.djvu/10

Материал из РадиоВики - энциклопедии радио и электроники
Перейти к: навигация, поиск
Выкупить рекламный блок
Эта страница не была вычитана


не переходя с одного на другой,

Значит, изолятор как бы составлен 1гз мельчайших проводников, раздо- леэтных идеал ыиеым непроводником. Под дейстшгом электрического поля в каждом таком проводнике происходит разделенно зарядов вдоль «мютовой линии иа положггтельныз, пдо силовая линия выходит, и отрицатель- иые, тде она входит. Впутри изолятора, на протяжении силовой линии, к положительному полюсу одного проводника обращен отрицательный другого; действие близких взаимно уничтожается и разноименные полюса обнаруживаются только на поверхности изолятора, составляя уже заметный заряд. В этом случае говорят, что диэлектрик поляризован, а весь этот процесс перемещения полюсов в нам, называют диэлектрической поляризацией.

Развитие идей Фарадея

Фарадей является слишком чистым экспериментатором; он не мог, да и не старался особенно, изложить свои взгляды в рамках математики.

Максвелл, инженер иго образованию человек сознательный, с математическими способностями, горячо зал интересовался разработкой новой теории. Эту разработку можно кратко разбить на три части: 1) основные предположения, 2) следствия из них и 3) вывод шести знаменитых уравнений, известных по наслышке и широким кругам, связывающих величины, знакомые физике из опыта, в самых неожиданных комбинациях. В общем виде работу Максвелла можно выразить и еще короче — развитие учения о диэлектриках.

Токи смещения

Та схема состояния диэлектрика в момент поляризации, которую набросал Фарадей, страдала большим недостатком- Понятие о перемещении зарядов было слишком отвлеченно, слишком не подходило к привычным представлениям физики о движении электричества по проводам. Простой и реальный смысл вложил сюда Мававелл. Он принял за основу всех дальнейших выводов,— что перемещение зарядов пичем не отличается от обычного тока в проводнике и обладает всеми его свойствами. Максвелл же и ввел в обиход выражение — токи смещения в диэлектрике- Эта незначительная, казалось бы, замена одного слова другим привела к замечательным результатам. Прежде дело представлялось так; если коснуться подносов батареи концами двух проволок, другие концы которых изолированы, то по ним побегут мгновенные токи и зарядят их до известного потенциала. Теперь же мы знаем, что при этом и в среде, разделяющей проволоки, пробегут таки смещения- Итак, можно утверждать, что ток всегда бывает замкнутым: в замкнутой цепи он

идет исключительно по проводникам и может быть продолжительным; в разомкнутой цепи ток идет отчасти по проводам, отчасти — по диэлектрику и может продолжаться лить бесконечно малое время, пока не установится поляризации. Почему же токи смещения мгновении.

В совете, данном гением Максвелла, на этот, как-будто специальный и сухой вопрос, мы видим яркий пример

тесной и глубокой связи между отдельными областями физики-

Токи смещения быстро исчезают по потому, что сопротивление диэлектрика в обычном смысле слова (то-есть омическое) больше, чем сопротивление проводника, а потому, что оно — совершенно иного рода, сопротивление па пути действия какой- нибудь силы может быть упругое и вязкое. Тугую пружину можно растя- тятауть рукой лишь до известного предела. Это понятно. По меро растяжения, в пружине растут и упругие силы; когда они делаются равными нашим, (наступазт равновесие- Если в этот момент мы ослабим мускулы, ггружяша «утащит» нашу руку в начальное положение. Работа, которую истратили мы, возвратится в виде работы, затраченной уже пружппой, чтобы восстановить свою форму.

Будем теперь водить рукой в' воде, масле или шюй жидкости с постоян- ной скоростью. Конечно, и здесь мы встретим некоторое сопротивление движению, но легко убедиться, что

оно — не упругое. Действительно, сколько бы мы ни продолжали наш опыт, это сопротивление не будет возрастать и равновесия ие произойдет никогда, пока мы не прекратим движения. Когда же мы это сделаем, ничто не будет стараться возвратить руку обратно и работа, произведенная нашими мускулами, не восстановится. Жидкость ничего не накопила и ей нечего возвратить; благодаря вязкости, работа нацело перешла в теплоту и ее не так-то легко снова перелить в механическую форму. Именно такое сопротивление 'преодолевает электрический ток в проводе; поэтому провод и нагревается джоулевым теплом. Понятно, что токи, циркулирующие в замкнутой цепи, могут продолжаться неопределенно долго, пока лишь существует электродвижущая сила.

Когда электрические силы попадают в хороший диэлектрик, они встречают сразу резкое упругое противодействие, которое моментально останавливает их продвижение вдоль силовых линий. Это значит, что устано- влениэ поляризации началось и кончилось в очень малый промежуток времени. Это ответ на наш вопрос.

Мы не даром сравнили диэлектрик с пружиной; мы увидим, что первый, как и вторая способен возвратить работу, затраченную на поляризацию. В самом деле, электричоокИэ силы, остановленные, так сказать, диэлектриком с разбегу и превращенные в заряды, находятся в чрезвычайной Напряженности; они только и ждут удобного случая, чтобы ринуться навстречу друг другу. При этом они и смогут совершить полезную работу. Иногда это напряженно так велико, что заряды расшибают свои клетки;

тогда мы говорим, что диэлектрик оробит искровым разрядом.

Всо эти сравнения широко известны. Но никогда не метает еще и егцэ возвращаться к ним, так как они действительно удачно выражают идеи Маковолла, а одно удачное сравнение иногда лучше десяти точнейших формул.

Электромагнитное возмущение

Но —всему свое время. Придется и нам обратиться к более сухим, зато бозупрочным матомати ч эским образам.

Положим, что в некоторой точке (рис. 1) «электрической среды», пег ни электрических, ни магнитных сил Затем здесь возникает электрическая сила, величиной равная некоторому А’, по направлению ЛИ и одновременно магнитная сила Я, по направлению AD перепендикулярному к АН. Обэ силы растут и одновременно достигч- ют определенного максимума, изображенною отрезами ЛЬ и Ad. Затем силы уменьшаются до нуля и вновь растут, ул'.с в противоположные стороны по ЛК и по ЛС. Так они колеблются одновременно и согласно неопределенно долго- Удобно определить состояние точки Л как «электромагнитное возмущение». Раз и навсегда условимся, что надо понимать под колебанием электрических и магнитных сил в нашем случае. Ни о каком движении здесь говорить нельзя; надо совершенно освободиться от этого житейского выражения, хотя речь и ищет о колебании- Колеблются не сами силы, а их величины. Здесь нет ни эфирных частичек Гюйгенса, ни каких-нибудь других материальных представлений, за которые могла бы ухватиться человеческая мысль; отвлеченные математические величины изменяют свои значения в строгом соответствия с законами колебаний. Вот что надо понимать под электромагнитным возмущением.

Но неоспоримые законы индукции привели Максвелла к следующим заключениям: при всяком изменении электролгагнитных сил в пространстве, окружающем «возмущенную» точку, должны возникать таки смещения. Последние обладают всеми свойствами обычных токов; между прочил!, они сами могут вызывать индукцию, т.-е. уже новые тош смещения и т. д. и т. д. Итак, электромагнитное возмущение будет пер вдаваться поАг и по Лу направлениям, перпендикулярным к (плоскости колебаний аил. Но некоторое состояние среды, которое периодически изменяется н передвигается в пространстве, — это и есть то, что физика называет волнами. Можно сказать, что от точки I по указанным направлениям устре-