Трактат об электричестве и магнетизме

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.