ЭЛЕКТРИЧЕСТВО
Спасибо нашим инвесторам из казино онлайн
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, будуч
и 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 CSM 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.