Текст книги "Трактат об электричестве и магнетизме"

Автор книги: Джеймс Максвелл

сообщить о нарушении

Текущая страница: 7 (всего у книги 34 страниц)

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.

Электрическое свечение

Так, для заряженного проводника с остриём теория, основанная на гипотезе сохранения заряда, приводит к выводу, что по мере приближения к острию поверхностная плотность электричества неограниченно возрастает, так что в самой точке острия поверхностная плотность, а значит, и электродвижущая напряжённость будут бесконечны. Если бы у воздуха или другого окружающего диэлектрика была неограниченная изолирующая способность, это действительно имело бы место. Фактически же, как только результирующая напряжённость в окрестности острия достигает определённого предела, изолирующая способность воздуха исчезает и воздух вблизи острия становится проводником. На некотором расстоянии от острия результирующая напряжённость недостаточна для нарушения изоляции воздуха, так что электрический ток обрывается и в воздухе вокруг острия накапливается электрический заряд.

Таким образом, острие окружено частицами воздуха, заряженными электричеством того же рода, что и на острие. Этот заряженный воздух, окружающий острие, приводит к освобождению воздуха у самого острия от части той огромной электродвижущей напряжённости, которая была бы при электризации одного лишь проводника. Фактически поверхность наэлектризованного тела теперь уже не имеет острия, так как острие окружено областью заряженного воздуха; теперь уже не граница твёрдого проводника, а плавная граница этой области может рассматриваться как внешняя наэлектризованная поверхность.

Если бы эта область заряженного воздуха оставалась неподвижной, то наэлектризованное тело сохраняло бы свой заряд, если не на самом себе, то, по крайней мере, в своей окрестности. Однако заряженные частицы воздуха, которым ничто не мешает перемещаться под действием электрической силы, стремятся удалиться от заряженного тела, поскольку оно заряжено электричеством того же рода. Поэтому заряженные частицы стремятся удалиться по направлению силовых линий и приблизиться к тем окружающим телам, которые имеют противоположную электризацию. На место ушедших частиц в область вблизи острия приходят другие, незаряженные частицы. Они уже не защищают частиц у самого острия от чрезмерного электрического натяжения, так что имеет место новый разряд, после чего вновь образовавшиеся заряженные частицы уходят от острия, и так до тех пор, пока тело остаётся заряженным.

Таким образом, получается следующее явление: на острие и вблизи него наблюдается постоянное свечение, вызываемое постоянным разрядом между остриём и окружающем его воздухом.

Заряженные частицы воздуха стремятся удаляться в одном и том же направлении, вызывая тем самым течение воздуха от острия, состоящее из заряженных частиц, возможно, увлекающих собою незаряженные. Искусственно способствуя этому течению, мы можем увеличить свечение, а воспрепятствовав образованию течения, можем прервать свечение ⁶.

⁶ См. Priestley, «History of Electricity», p. 117 and 591 и Cavendish, «Electrical Researches», Phil. Trans., 1771, § 4 или Art. 125 в «Electrical Researches of the Honourabte Henry Cavendish».

Электрический ветер вблизи острия бывает иногда весьма сильным, однако скорость его быстро падает, и воздух вместе с заряженными частицами переносится дальше общим движением атмосферы, образуя невидимое электрическое облако. Когда заряженные частицы приближаются к какой-либо проводящей поверхности, например к стенке, они наводят на этой поверхности заряд противоположного знака и притягиваются к стенке, но поскольку электродвижущая сила очень мала, они могут длительное время оставаться вблизи стенки, не притягиваясь к ней и не разряжаясь.

Таким образом, они образуют электрическую атмосферу вокруг проводника, наличие которой иногда обнаруживается электрометрами. Однако силы взаимодействия больших масс заряженного воздуха друг с другом и с другими телами чрезвычайно малы по сравнению с обычными силами, вызывающими ветер, зависящими от неодинаковости плотности, обусловленной разностью температур. Поэтому совершенно невероятно, чтобы электрическое взаимодействие вносило заметный вклад в движение обычных грозовых облаков.

Перемещение электричества из одного места в другое за счёт движения заряженных частиц называется Электрической Конвекцией или Конвективным Разрядом.

Таким образом, электрическое свечение вызывается постоянным прохождением электричества по воздуху в небольшой области, где натяжение столь велико, что окружающие частицы воздуха заряжаются и непрерывно увлекаются электрическим ветром, являющимся существенной стороной явления.

Свечение легче образуется в разреженном воздухе, чем в плотном, и легче при положительном заряде острия, чем при отрицательном. Это одно из многих отличий положительного электричества от отрицательного, изучение которых необходимо для выявления природы электричества. Однако ни одна из существующих теорий это отличие не учитывает.

Электрическая Щётка

56. Электрическая Щётка – это явление, получающееся при электризации затупленного острия или небольшого шарика, когда возникает электрическое поле, натяжение которого уменьшается с расстоянием, но не так быстро, как вблизи острия. Явление состоит в последовательности разрядов, разветвляющихся по мере удаления от шарика и заканчивающихся либо в заряженных областях воздуха, либо на других проводниках. Оно сопровождается звуком, тон которого зависит от интервала между последовательными разрядами. В отличие от случая свечения, никакого потока воздуха не наблюдается.

Электрическая искра

57. Если натяжение в пространстве между двумя проводниками значительно на всем пути между ними, как, например, в случае двух шаров, расстояние между которыми не велико по сравнению с их радиусами, то разряд, если он реализуется, обычно принимает форму искры, при которой почти весь заряд переносится одновременно.

В этом случае, если какая-либо часть диэлектрика не выдержала, то участки, прилегающие к ней по обе стороны в направлении электрической силы, оказываются в состоянии большего натяжения и также не выдерживают, и, таким образом, разряд происходит прямо по диэлектрику, подобна тому как лист бумаги, надорванный с краю, начинает рваться под действием натяжения сначала в месте надрыва, а затем случайным образом по тем местам, где бумага слабее. Точно так же электрическая искра начинается в том месте, где электрическое натяжение впервые преодолеет изоляцию диэлектрика, а затем расходится от этого места на вид весьма нерегулярным образом, проходя по другим слабым местам, например по частицам пыли, взвешенной в воздухе.

Все эти явления существенно различны в разных газах и даже в одном газе при разных давлениях. Некоторые виды электрического разряда в разреженных газах особенно замечательны. В некоторых случаях наблюдается регулярное чередование светящихся и тёмных слоёв, так что, например, при прохождении электричества вдоль трубки, заполненной сильно разреженным газом, видно несколько светящихся дисков, перпендикулярных оси трубки, расположенных через почти одинаковые интервалы вдоль оси и разделённых тёмными слоями. С увеличением силы тока появляются дополнительные диски и все диски располагаются теснее. В трубке, описанной г-ном Гассио (Gassiot) ⁷, свечение дисков носит голубоватый оттенок на отрицательной стороне, красноватый – на положительной и ярко-красный – в центре.

⁷Intellectual Observer, March, 1866.

Эти и многие другие явления электрического разряда чрезвычайно важны. Их лучшее понимание, возможно, прольёт свет как на природу электричества, так и на природу газов и среды, заполняющей пространство. В настоящий момент, однако, они находятся за пределами математической теории электричества.

Электрические явления в турмалине

58. Некоторые кристаллы турмалина и других минералов обладают свойством, которое можно назвать Электрической Полярностью. Пусть кристалл турмалина находится при постоянной температуре и не обладает никакой видимой электризацией на поверхности. Повысим теперь температуру кристалла, не нарушая его изоляции. При этом один край кристалла зарядится положительно, а другой – отрицательно. Снимем с поверхности эту видимую электризацию, например, с помощью пламени или иным способом. Если после этого нагреть кристалл ещё больше, то на нём появится электризация того же знака, что и раньше, а если его охладить, то край, бывший при нагреве положительным, станет отрицательным.

Такая электризация наблюдается на концах кристаллографической оси. Некоторые кристаллы заканчиваются шестигранной пирамидой с одного конца и трехгранной – с другого. В таких кристаллах край с шестигранной пирамидой заряжается положительно, а с трехгранной – отрицательно.

Сэр У. Томсон предполагает, что каждый участок такого гемиэдрального кристалла и подобных ему имеет определённую электрическую полярность, величина которой зависит от температуры. Находясь в пламени, каждый участок поверхности электризуется ровно настолько, чтобы точно нейтрализовать во всех внешних точках влияние внутренней полярности. Кристал не будет при этом оказывать никакого внешнего электрического воздействия и не будет стремиться изменить своё состояние электризации. Но при нагреве или охлаждении внутренняя поляризация каждой частицы кристалла меняется и уже не может быть уравновешена поверхностной электризацией, так что возникает результирующее внешнее воздействие.

План трактата

59. В нижеследующем трактате я предполагаю сначала изложить обычную теорию электрического действия, которая считает, что оно зависит лишь от наэлектризованных тел и их взаимного расположения, и не учитывает каких-либо явлений в разделяющей их среде. Таким образом, мы установим закон обратных квадратов, теорию потенциала и уравнения Лапласа и Пуассона. Затем мы перейдём к зарядам и потенциалам системы заряженных проводников, связанным системой уравнений, коэффициенты которой можно считать определяемыми экспериментально в тех случаях, когда существующие математические методы неприменимы. Из этих уравнений мы найдём механические силы, действующие между различными заряженными телами.

Затем мы исследуем некоторые общие теоремы, которыми Грин, Гаусс и Томсон указали условия разрешимости задач о распределении электричества. Одно из утверждений этих теорем гласит, что если какая-либо функция удовлетворяет уравнению Пуассона и если на поверхности каждого проводника она принимает Значение, совпадающее со значением потенциала этого проводника, то эта функция даёт значение истинного потенциала системы в любой точке. Мы выведем также метод нахождения задач, допускающих точное решение.

В теореме Томсона полная энергия системы выражается в виде интеграла от определённой величины по всему пространству между заряженными телами, а также в виде интеграла по одним лишь заряженным поверхностям. Тождественности этих двух выражений можно дать физическую интерпретацию. Физическую взаимосвязь между заряженными телами можно понимать либо как результат состояния разделяющей их среды, либо как результат прямого взаимодействия заряженных тел на расстоянии. Если мы принимаем вторую точку зрения, мы можем установить закон взаимодействия, но не можем уже рассуждать о причине этого закона. Если же, наоборот, принять представление о действии через среду, то возникает вопрос о Природе этого воздействия в каждой точке среды.

Из этой теоремы следует, что если говорить о распределении электрической энергии в различных частях диэлектрической среды, то количество энергии в каждом малом объёме среды должно зависеть от квадрата результирующей электродвижущей напряжённости в этом месте, умноженного на коэффициент, названный ранее удельной индуктивной способностью среды.

Однако при рассмотрении теории диэлектриков с более общей точки зрения целесообразнее различать электродвижущую напряжённость в каждой точке и электрическую поляризацию среды в этой точке, так как, хотя эти направленные величины и связаны друг с другом, в некоторых твёрдых веществах они направлены неодинаково. Самое общее выражение для электрической энергии среды в единице объёма – половина произведения электродвижущей напряжённости на электрическую поляризацию и на косинус угла между их направлениями. Во всех жидких диэлектриках электродвижущая напряжённость и электрическая поляризация направлены одинаково и их отношение постоянно.

Если мы посчитаем по этой гипотезе полную энергию, сосредоточенную в среде, мы найдём, что она равна энергии зарядов на проводниках по гипотезе прямого взаимодействия на расстоянии. Таким образом, обе гипотезы математически эквивалентны.

Если мы теперь перейдём к исследованию механического состояния среды исходя из гипотезы, что наблюдаемое механическое взаимодействие наэлектризованных тел осуществляется через и посредством среды, подобно тому как в обычном случае воздействие одного тела на другое – через натяжение верёвки или давление стержня, то мы придём к выводу, что среда должна находиться в состоянии механического напряжения.

Как показал Фарадей ⁸, это напряжение заключается в натяжении вдоль силовых линий и равном ему давлении по всем направлениям, перпендикулярным силовым линиям. Величина этих напряжений пропорциональна энергии электризации на единицу объёма, т. е., иными словами, пропорциональна квадрату результирующей электродвижущей напряжённости, умноженной на удельную индуктивную способность среды.

⁸Exp. Res., Series XI, 1297.

Такое распределение напряжения является единственным, согласующимся с наблюдаемым механическим воздействием на заряженные тела, а также с наблюдаемым равновесием жидкого диэлектрика, окружающего их. Поэтому я счёл научно оправданным шагом признание фактического существования этого состояния напряжения и вывод следствий из этого предположения. Встретив выражение электрическое натяжение в различных, точно не очерченных значениях, я попытался ограничить его смысл тем значением, которое, как мне представляется, подразумевали некоторые из употреблявших это выражение, а именно состояние напряжения в диэлектрической среде, вызывающее движение заряженных тел и приводящее при постепенном увеличении к пробою.

При таком понимании электрическое натяжение является величиной такого же рода и измеряемой тем же способом, что и натяжение верёвки, а о диэлектрической среде, могущей испытывать натяжение не более некоторого определённого значения, можно сказать, что она имеет определённую прочность точно в том же смысле, как мы говорим об определённой прочности верёвки. Так, например, Томсон установил, что воздух при обычном давлении и температуре может выдержать электрическое натяжение в 9600 гран на квадратный фут, прежде чем образуется искра.

60. Из гипотезы о том, что электрическое воздействие не является прямым взаимодействием тел на расстоянии, а передаётся через среду между двумя телами, мы пришли к выводу, что эта среда должна находиться в напряжённом состоянии. Мы установили также характер этого напряжения и сравнили его с напряжениями, возникающими в твёрдых телах. Вдоль силовых линий имеет место натяжение, а перпендикулярно им -давление, численно обе эти силы равны и обе пропорциональны квадрату результирующей напряжённости в точке. Установив эти результаты, мы готовы к следующему шагу – к образованию представления о природе электрической поляризации в диэлектрической среде.

Элементарный участок тела можно назвать поляризованным, если он приобретает равные, но противоположные свойства с противоположных концов. Представление о внутренней поляризации удобнее всего изучить на примере постоянных магнитов; более подробно мы на нём остановимся, когда перейдём к рассмотрению магнетизма.

Электрическая поляризация элементарного участка диэлектрика – это вынужденное состояние, в которое среда переходит под воздействием электродвижущей силы, исчезающее при устранении этой силы. Мы можем представить его как некоторое электрическое смещение, вызываемое электродвижущей напряжённостью. Если электродвижущая сила воздействует на проводящую среду, она вызывает в ней ток, если же среда непроводящая или диэлектрическая, то ток не может длительно по ней течь, но электричество смещается в среде в направлении электродвижущей напряжённости, причём величина этого смещения зависит от величины напряжённости, так что при увеличении или уменьшении электродвижущей напряжённости в том же отношении увеличивается или уменьшается электрическое смещение.

Величина смещения измеряется количеством электричества, пересекающим единицу площади в процессе увеличения смещения от нуля до фактического значения. Таким образом, оно является мерой электрической поляризации.

Аналогия между действием электродвижущей напряжённости, вызывающей электрическое смещение, и обычной механической силой, вызывающей смещение упругого тела, настолько очевидна, что я осмелился назвать отношение электродвижущей напряжённости к соответствующему электрическому смещению коэффициентом электрической упругости среды. Этот коэффициент для разных сред различен и меняется обратно пропорционально диэлектрической постоянной среды.

Изменение электрического смещения, очевидно, представляет собой электрический ток. Однако этот ток может существовать лишь пока меняется смещение, а так как смещение не может превосходить определённого значения, не вызывая Пробоя, то ток не может идти неограниченно долго в одном направлении, подобно току в проводниках.

В турмалине и других пироэлектрических кристаллах, по-видимому, может существовать состояние электрической поляризации, зависящее от температуры, для создания которого не требуется внешняя электродвижущая сила. Если бы внутренность тела была в состоянии постоянной электрической поляризации, то внешняя поверхность тела постепенно зарядилась бы так, чтобы нейтрализовать действие внутренней поляризации во всех точках вне тела. Этот внешний поверхностный заряд нельзя было бы обнаружить ни одним из общепринятых способов и нельзя было бы удалить ни одним из обычных методов удаления поверхностного заряда. Поэтому внутренняя поляризация вещества никак не могла бы быть обнаружена, разве только если бы каким-либо способом, например изменением температуры, можно было увеличить или уменьшить величину внутренней поляризации. При этом внешняя электризация уже не смогла бы нейтрализовать внешний эффект от внутренней поляризации, и мы обнаружили бы кажущуюся электризацию, как в случае турмалина.

Если заряд 𝑒 равномерно распределён по поверхности сферы, то результирующая напряжённость в любой точке среды, окружающей сферу, пропорциональна заряду 𝑒, делённому на квадрат расстояния от центра сферы. Эта результирующая напряжённость, согласно нашей теории, сопровождается смещением электричества в наружном направлении от сферы.

Если мы теперь проведём концентрическую сферу радиуса 𝑟, то полное смещение 𝐸 через эту поверхность будет пропорционально результирующей напряжённости, умноженной на площадь сферической поверхности. Но результирующая напряжённость прямо пропорциональна заряду 𝑒 и обратно пропорциональна квадрату радиуса, а площадь поверхности прямо пропорциональна квадрату радиуса.

Таким образом, полное смещение 𝐸 пропорционально заряду 𝑒 и не зависит от радиуса.

Чтобы определить соотношение между зарядом 𝑒 и количеством электричества 𝐸, смещаемым наружу через любую сферическую поверхность, рассмотрим работу, совершаемую над средой в области между двумя концентрическими сферическими поверхностями при увеличении смещения от 𝐸 до 𝐸+δ𝐸. Если 𝑉₁ и 𝑉₂ – потенциалы соответственно на внутренней и на наружной поверхности, то электродвижущая сила, производящая это дополнительное смещение, равна 𝑉₁-𝑉₂ так что работа, затраченная на увеличение смещения, равна (𝑉₁-𝑉₂)δ𝐸.

Если теперь считать внутреннюю сферу совпадающей с наэлектризованной поверхностью, а радиус внешней сферы устремить в бесконечность, то 𝑉₁ перейдёт в потенциал сферы 𝑉 a 𝑉₂ станет равным нулю, так что вся работа, совершаемая в окружающей среде, равна 𝑉δ𝐸.

Но, согласно обычной теории, работа, совершаемая при увеличении заряда, равна 𝑉δ𝑒, и если, как мы считаем, эта работа тратится на увеличение смещения, то δ𝐸=δ𝑒, а так как 𝐸 и 𝑒 одновременно обращаются в нуль, то 𝐸=𝑒 т.е.:

смещение в наружную сторону через любую сферическую поверхность, концентрическую заряженной сфере, равно заряду на этой сфере.

Чтобы уточнить наше представление об электрическом смещении, рассмотрим накопитель, образуемый двумя проводящими пластинами А и В, разделёнными слоем диэлектрика С. Пусть W – проводящая проволока, соединяющая А и В, и пусть под действием электродвижущей силы некоторая величина Q положительного электричества перешла по проволоке от В к А. Положительная электризация на A и отрицательная электризация на В вызовут определённую электродвижущую силу, действующую от A к B в диэлектрическом слое, а она вызовет электрическое смещение от A к В в диэлектрике. Величина этого смещения, измеряемая количеством электричества, вынужденным пересечь воображаемое сечение диэлектрика, разделяющее его на два слоя, будет, согласно нашей теории, в точности равно Q. См. п. 75, 76, 111.

Таким образом, получается, что в то самое время, когда количество электричества Q переносится вдоль проволоки электродвижущей силой от B к A, пересекая при этом любое сечение проводника, такое же количество электричества пересекает любое сечение диэлектрика в направлении от A к В благодаря электрическому смещению.

Смещение электричества во время разряда накопителя будет обратным. В проволоке разряд означает перенос Q от A к В а в диэлектрике смещение будет уменьшаться, так что количество электричества Q пересечёт каждое сечение в направлении от В к A.

Поэтому каждый случай зарядки или разряда может рассматриваться как движение по замкнутому контуру, так что любое сечение контура пересекается одинаковым количеством электричества за одно и то же время, причём это имеет место не только в вольтовых цепях, где это всегда признавалось, но и в тех случаях, когда обычно электричество считали накапливающимся в определённых местах.

61. Таким образом, мы пришли к весьма замечательному следствию рассматриваемой теории, а именно что движение электричества подобно движению несжимаемой жидкости, так что полное количество его внутри воображаемой фиксированной замкнутой поверхности остаётся всегда неизменным. На первый взгляд этот результат находится в прямом противоречии с тем фактом, что мы можем зарядить проводник, внести его в замкнутое пространство и тем самым изменить количество электричества в этом пространстве.

Но нужно вспомнить, что обычная теория не учитывает электрического смещения в веществе диэлектрика, рассмотренного нами выше, сосредоточивая внимание лишь на рассмотрении электризации граничных поверхностей проводников и диэлектриков. Примем в случае заряженного проводника, что заряд его положительный. Тогда, если окружающий диэлектрик простирается во все стороны вне замкнутой поверхности, то имеет место электрическая поляризация, сопровождаемая смещением в наружную сторону через всю замкнутую поверхность, и поверхностный интеграл от смещения, взятый по этой поверхности, будет равен заряду проводника внутри неё.

Таким образом, при внесении заряженного проводника в замкнутое пространство немедленно возникает смещение равного этому заряду количества электричества наружу через поверхность, и полное количество электричества внутри поверхности остаётся неизменным.

Теория электрической поляризации будет более подробно рассмотрена в главе V, а механические иллюстрации её будут даны в п. 344, но полное понимание её значения не может быть достигнуто, пока мы не перейдём к рассмотрению электромагнитных явлений.

62. Специфические черты теории таковы.

Энергия электризации сосредоточена в диэлектрической среде независимо от того, является эта среда твёрдой, жидкой или газообразной, плотной или разреженной или даже является так называемым вакуумом, лишь бы она была способна передавать электрическое воздействие.

В каждом участке среды энергия запасена в форме напряжённого состояния, называемого электрической поляризацией, величина которой зависит от результирующей электродвижущей напряжённости в данном месте.

Электродвижущая сила, действующая на диэлектрик, вызывает так называемое электрическое смещение. Связь между напряжённостью и смещением в наиболее общем случае будет исследована ниже при рассмотрении проводимости, но в наиболее важных случаях смещение происходит в направлении напряжённости и численно равно напряжённости, умноженной на 𝐾/4π, где 𝐾 удельная индуктивная способность диэлектрика.

Возникающая при электрической поляризации энергия, приходящаяся на единицу объёма диэлектрика, равна половине произведения электродвижущей напряжённости на электрическое смещение и (если необходимо) на косинус угла между их направлениями.

В жидких диэлектриках электрическая поляризация сопровождается натяжением в направлении линий индукции и равным ему давлением по всем направлениям, перпендикулярным линиям индукции, причём натяжение или давление на единицу площади численно равно энергии, приходящейся на единицу объёма в данном месте.

Поверхность каждого элементарного объёма, на которые можно считать разделённым диэлектрик, следует считать заряженной так, что поверхностная плотность в каждой точке поверхности равна по величине смещению в этой точке поверхности, отсчитываемому внутрь. Если смещение направлено в положительном направлении, то поверхность элемента объёма будет заряжена отрицательно на положительной стороне элемента объёма и положительно – на отрицательной. Эти поверхностные заряды вообще уничтожают друг друга при рассмотрении соседних элементов объёма, за исключением случаев, когда в диэлектрике есть внутренний заряд, или же в случае заряда на поверхности диэлектрика.

Чем бы ни являлось электричество и что бы мы ни понимали под движением электричества, явление, называемое электрическим смещением, представляет собой движение электричества в том же смысле, в каком и перенос определённого количества электричества по проволоке является движением электричества. Единственное отличие заключается в том, что в диэлектрике имеется сила, называемая нами электрической упругостью, действующая против электрического смещения и заставляющая электричество возвращаться назад при устранении электродвижущей силы, тогда как в проводниках эта электрическая упругость непрерывно преодолевается, так что устанавливается истинный ток проводимости и сопротивление зависит не от полного количества электричества, смещённого со своего положения равновесия, а от количества электричества, пересекающего сечение проводника в заданное время.

Во всех случаях движение электричества подчиняется тому же условию, что и движение несжимаемой жидкости, а именно в каждый момент через любую заданную замкнутую поверхность должно вытекать столько, сколько в неё втекает. Отсюда следует, что любой электрический ток должен образовывать замкнутый контур. Важность этого результата станет видна при исследовании законов электромагнетизма.

Поскольку, как мы видели, теория прямого взаимодействия на расстоянии математически тождественна с теорией взаимодействия через среду, фактические явления могут объясняться как одной теорией, так и другой с привлечением в случае возникновения трудностей той или иной подходящей гипотезы.

Так, Моссотти развил математическую теорию диэлектриков, исходя из обычной теории притяжения, просто дав электрическую интерпретацию вместо магнитной для обозначений в исследовании Пуассона, где тот выводит теорию магнитной индукции из теории магнитных жидкостей. Он предположил существование внутри диэлектрика небольших проводящих элементов, противоположные поверхности которых могут через индукцию приобретать заряд противоположного знака, но которые не могут в целом терять или приобретать заряд, будучи изолированы друг от друга непроводящей средой. Эта теория диэлектриков согласуется с законами электричества и, возможно, действительно правильна. Если она правильна, то удельная индуктивная способность для диэлектрика может быть больше, но не может быть меньше, чем для вакуума.

До сих пор не найдено ни одного случая диэлектрика с индуктивной способностью меньше, чем у вакуума. Если бы такой диэлектрик был обнаружен, от физической теории Моссотти пришлось бы отказаться, хотя все его формулы остались бы справедливы, потребовалось бы лишь изменить знак коэффициента.

Во многих разделах физической науки уравнения одинакового вида оказываются применимыми к описанию явлений заведомо различной природы, как, например, электрическая индукция в диэлектриках, проводимость в проводниках, магнитная индукция. Во всех этих случаях связь между напряжённостью и вызываемым ею эффектом описывается системой уравнений одного и того же вида, так что, решив какую-либо задачу в одной из областей, можно эту задачу и её решение перевести на язык других областей, и эти новые утверждения тоже будут справедливы.