Трактат об электричестве и магнетизме

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».