Приглашаем посетить сайт
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО в самом общем смысле представляет одну из форм движения материи. Обычно же под этим словом понимают или электрический заряд как таковой или самое учение об электрических зарядах, их движении и взаимодействии. Слово Э. происходит от греч. электрон-янтарь, на к-ром впервые была обнаружена электризация посредством трения. Учение об Э. состоит из следующих основных отделов: электростатика, рассматривающая взаимодействие покоящихся зарядов; электрический ток, изучающий движущиеся электрическио заряды; электромагнетизм, изучающий магнитные явления, сопровождающие движение электрических зарядов, и отдел электромагнитных колебаний, рассматривающий распространение быстро изменяющихся электромагнитных по- лей . Понятие Э. и воззрение на сущность его претерпевало весьма сильные изменения в процессе развития. Очень широко раздвинулись рамки учения об Э. с появлением электромагнитной теории света и в особенности после установления электрического характера всей весомой материи. Электрический заряд представляется в свете современных воззрений как избыток или недостаток атомов отрицательного Э., электронов (см.). Атомы всех веществ представляют собой совокупность равных количеств положительного и отрицательного Э. (протонов и электронов); если у атома отнимается электрон, то он становится заряженным положительно, если прибавляется-то отрицательно. Электрические заряды взаимодействуют между собой, отталкиваясь (одноименные) или притягиваясь (разноименные) с силой, пропорциональной их величинам и обратно пропорциональной квадрату расстояния меледу ними. Эта зависимость выражается т.н. законом Кулона. Из этого закона непосредственно вытекает определение единицы количества Э., а именно: количество Э., взаимодействующее с равным себе на расстоянии одного сантиметра с силой в 1 дину, является единицей количества Э. в абсолютной электростатической системе единиц (CGSE). Остальные единицы этой системы могут быть выведены, исходя из указанного определения этой основной единицы. Кроме своей величины (количество Э.) электрический заряд характеризуется еще одной величиной-потенциалом (см.). Этот последний показывает как бы степень заряжен-ности данного тела и определяет направление перехода Э. с одного заряженного тела на другое (такой переход всегда совершается от высшего потенциала к низшему). Более строго потенциал данной точки пространства определяется как работа, необходимая для перенесения единицы количества электричества от потенциала, равного нулю (из бесконечности), в данную точку. Потенциал заряженного проводника (V) пропорционален его заряду (Q) и зависит от его величины и формы: Q=CV. Величина С определяет то количество электричества, которое необходимо для придания данному телу потенциала, равного 1, и носит название емкости. (В системе CGSE единицей емкости является 1 см, т. е. емкость шара радиусом в 1 см.) Для накопления больших количеств Э. выгодно пользоваться телами большой емкости. Специальные приборы, служащие для этой цели, носят название конденсаторов и имеют в простейшем виде форму двух проводящих пластин, разделенных слоем диэлектрика (плоский конденсатор). Одну из разновидностей конденсатора представляет лейденская банка (см.). Конденсаторы, в к-рых можно, изменяя площадь пластин или расстояние между ними, менять их емкость, называются переменными (широко применяются напр. в радиотехнике).-По отношению своему к электрическим зарядам все тела можно, грубо говоря, разделить на проводники Э. и непроводники, или изоляторы (диэлектрики). Первые хорошо передают электрический заряд, вследствие этого весь проводник имеет один и тот же потенциал. Вторые не передают его или передают очень плохо, а потому потенциалы отдельных их частей могут быть различны. При соединении двух заряжон-ных тел каким-либо проводником электрические заряды переходят от тела с высшим потенция- лом к телу с низшим и в проводнике возникает электрический ток (законы электрического тока-см. Электрический ток). Однако изменение электрического заряда тела может происходить не только путем переноса Э. в виде электрического тока, но и через посредство промежуточной среды-«мирового эфира», заполняющего собой все пространство. Дело в том, что всякий электрический заряд создает в пространстве вокруг себя электрическое поле, благодаря которому и происходит например взаимодействие электрических зарядов по закону Кулона. Незаряженное тело, будучи помещено в такое поле, само электризуется. Это явление носит название электростатической индукции (см. Индукция). Движущиеся электрические заряды создают н пространстве вокруг себя кроме электрического еще и магнитное поле. Так напр., пропуская электрический ток через катушку из проволоки-соленоид, мы получаем вокруг него такое же магнитное поле, как от прямого магнита . Это магнитное поле очень сильно возрастает, если внутрь соленоида поместить сердечник из железа. Такой прибор будет уже представлять собой электромагнит. Направление магнитного поля определяется т. н. правилом буравчика и зависит от направления тока. Благодаря наличию своего магнитного поля электрический ток будет взаимодействовать с внешним магнитным полем. Для определения направления движения проводника с током в магнитном поле служит правило левой руки. На этом принципе основано устройство большинства электромоторов. Обратно, если мы будем двигать проводник в магнитном поле, то в проводнике возникает ток. Направление тока в зависимости от направления поля и движения проводника дает правило правой руки. Это явление, называемое электромагнитной индукцией (см. Индукция), применяется например для устройства динамомашины, индуктора и т. п. Необходимо заметить, что то же явление происходит при неподвижном проводнике, но меняющейся силе внешнего магнитного поля. На электромагнитном действии тока основана вторая абсолютная система электрических единиц, а именно-электромагнитная (CGSM). Основной единицей здесь является сила тока, к-рая, огибая дугу длиной в 1 см круга радиусом 1 см, возбуждает в центре круга напряжение магнитного поля, равное 1, т. е. действует на единицу магнетизма с силой в 1 дину. Из этой основной единицы получаются и все остальные производные единицы системы CGSM. Для практических измерений однако обе эти системы (электромагнитная и электростатическая) одинаково неудобны, т. к. их единицы слишком малы или велики для измеряемых нами на практике величин. Поэтому в технике применяют т. н.практическую систему единиц. Основными единицами этой системы являются кулон, вольт и <ш(см.). Ниже приводится краткая таблица, дающая соотношения между единицами этих трех систем. Во многих случаях, как напр. при искровом разряде лейденской банки, электрический ток, возникающий в проводнике, получает периодический колебательный характер. Это имеет место всегда при наличии разряда т. н. колебательного контура, составленного из емкости и самоиндукции (см. Индукция). Один из видов электрических колебаний (низкой частоты) мы Измерительная величина [ Практическая CGSE C&SM Количество Э...... Сила тока....... Потенциал....... Емкость......... Сопротивление ..... 1 кулон (Q) 1 ампер (А) 1 вольт (V) 1 фарада (F) 1 ом (2) 3.109 3.109 300 9.1011 в 0,1 0,1 10S имеем в обычном переменном токе. Этот ток характеризуется тем, что напряжение и сила тока меняются во времени по закону синуса (по синусоиде). Электрические колебания большой частоты мы имеем напр. в приемной или передающей радиоустановке. Переменный электрический ток создает в пространстве вокруг себя переменное электрическое и магнитное поле той же частоты. Т. о. в эфире возникают электромагнитные колебания. К электрическим колебаниям приложимы законы обычных колебаний, т. е. для них также имеет место явление резонанса и др. Электромагнитное колебание характеризуется своей частотой п или длиной волны А, к-рые связаны равенством nk=v, где v-скорость распространения колебания в данной среде. Радиоволны, световые волны, рентген. лучи, у-лучи-все они представляют собой электромагнитные колебания различной длины волны. Источником первых является электрический ток, возникающий в колебательных контурах, состоящих из конденсаторов и катушек самоиндукции; источниками остальных-движущиеся элементарные электрические заряды, входящие в состав отдельных атомов. Скорость распространения электромагнитных колебаний в пустоте равна 300 000 «.и/сек.
Лит.: Поль Р., Введение в современное учение о(5 электричестве, М., 1932; Т а м м И., Основы теории электричества, т. 1, М.-Л., 1932; Хвольсон О., Курс физики,т. IV'-V, Берлин. 1923; Эйхенвальд. А., Электричество. Ж.-Л., 1932.
Г. Неуйжш.