Трактат об электричестве и магнетизме

Из пока не опубликованных работ Кавендиша видно, что он ещё до 1773 г. измерил ёмкость пластин из стекла, смолы, пчелиного воска и шеллака и установил, во сколько раз их ёмкость больше ёмкости воздушной пластины тех же размеров.

Фарадей, которому эти исследования не были известны, установил, что ёмкость накопителя зависит от природы изолирующей среды между проводниками, а также от размеров самих проводников и их взаимного расположения. Заменяя воздух в накопителе на другие изолирующие среды в качестве диэлектрика и оставляя его во всем остальном неизменным, Фарадей установил, что при замене воздуха другими газами ёмкость заметно не меняется, но при замене воздуха на шеллак, серу, стекло и т. п. ёмкость воздуха возрастает в отношении, различном для разных веществ.

Благодаря применению более тонких методов измерения Больцману удалось заметить зависимость индуктивной способности газов от давления.

Эта характеристика диэлектриков, названная Фарадеем Удельной Индуктивной Способностью, называется также Диэлектрической Постоянной вещества. Она определяется как отношение ёмкости накопителя, в котором диэлектриком служит данное вещество, к ёмкости этого же накопителя с вакуумным диэлектриком.

Если диэлектрик является плохим изолятором, то измерить его диэлектрическую постоянную довольно трудно, так как заряд в накопителе не будет держаться достаточно долго, чтобы можно было произвести измерения. Однако ясно, что индуктивная способность существует не только для хороших изоляторов; возможно, она существует вообще для всех тел.

Поглощение электричества

53. Было обнаружено, что при использовании некоторых диэлектриков в накопителе имеют место следующие явления. Если накопитель был заряжен в течение некоторого времени, затем внезапно разряжен и вновь изолирован, то он становится опять заряженным электричеством того же знака, что и раньше, но в меньшей степени, так что он может быть вновь разряжен несколько раз подряд всё более слабыми разрядами. Это явление называется Остаточным Разрядом.

Мгновенный разряд оказывается всегда пропорциональным разности потенциалов в момент разряда, и отношение этих величин является истинной ёмкостью накопителя. Но если контакт с разряжающим элементом длительный, так что включает несколько остаточных разрядов, то кажущаяся ёмкость накопителя, рассчитанная при таком разряде, получится слишком большой.

Если такой накопитель зарядить и оставить изолированным, то кажется, что он теряет свой заряд за счёт проводимости. Однако, как было показано, вначале относительная потеря заряда происходит значительно быстрее, чем позже, так что величина проводимости, если её определить по начальному периоду, будет слишком большой. Так, при испытании изоляции подводного кабеля создаётся впечатление, что его изоляция улучшается по мере его электризации.

Аналогичные на первый взгляд явления имеют место при передаче тепла в случае, когда противоположные стороны тела поддерживаются при разных температурах. В случае теплоты мы знаем, что это объясняется теплотой, передаваемой самому телу или отдаваемой им. Поэтому и в случае электрических явлений было выдвинуто предположение, что электричество поглощается или испускается частями тела. Однако мы увидим в п. 329, что эти явления можно объяснить, не прибегая к гипотезе о поглощении электричества, приняв, что диэлектрик в некоторой степени неоднороден.

То, что эти явления, называемые Поглощением электричества, не есть истинное поглощение электричества веществом, можно показать, зарядив каким-либо образом электричеством тело, окружённое металлическим изолированным сосудом. Если после зарядки и изоляции этого тела мгновенно разрядить сосуд и оставить изолированным, то никакой заряд не будет впоследствии передан сосуду за счёт постепенного растекания электричества с заряженного тела, находящегося внутри него.

54. Этот факт выражается утверждением Фарадея о том, что нельзя зарядить вещество абсолютным и независимым зарядом электричества одного рода ⁴.

⁴Exp. Res., vol I, Series XI, II. «On the Absolute Charge of Matter» and § 1244.

Действительно, из всех проведённых экспериментов следует, что, каково бы ни было электрическое взаимодействие в системе тел, окружённых металлическим сосудом, заряд на внешней поверхности сосуда остаётся неизменным.

Между тем если бы какая-то часть электричества могла быть введена в тело и поглощена им, или переведена в скрытое состояние, или каким-либо образом могла существовать в нём, не будучи связанной с равной частью противоположного электричества линиями индукции, или же если бы это поглощённое электричество могло постепенно освобождаться и возвращаться в своё обычное состояние, то мы наблюдали бы некоторое изменение электризации окружающего сосуда.