Трактат об электричестве и магнетизме. Том 2.

Фарадей показал, что и это, и другие описываемые им явления обусловлены тем же самым индуктивным действием, которое, по его наблюдениям, ток оказывает на соседние проводники. В данном случае, однако, индуктивному действию подвергается сам токонесущий проводник, а поскольку он расположен ближе к различным элементам тока, чем любой другой провод, то и индуктивное действие оказывается гораздо более сильным.

547. Как замечает, впрочем, Фарадей ¹ первая мысль, которая приходит в голову, состоит в том, что циркулирующее в проводе электричество обладает чем-то, похожим на импульс или инерцию». Действительно, когда мы рассматриваем один-единственный провод, то явления в точности аналогичны явлениям в трубе, наполненной водой, текущей непрерывным потоком. Если при протекании потока воды быстро закрыть конец трубы, то импульс воды создаст резкое повышение давления, значительно превышающее давление, обусловленное перепадом уровней воды, что может привести к разрыву трубы.

¹Exp. Res., 1077.

Если же перекрыть основное отверстие, оставив воде возможность вытекать узкой струёй, то она будет выбрасываться с гораздо большей скоростью, чем под действием гидростатического напора, а если она имеет возможность вытекать через клапан в резервуар, то это будет происходить, даже когда давление в резервуаре превышает давление, обусловленное перепадом уровней воды.

Именно на этом принципе построен гидравлический «домкрат», поднимающий небольшое количество воды на большую высоту при помощи большого количества воды, стекающего вниз с гораздо меньшей высоты.

548. Эффекты, связанные с инерцией жидкости в трубе, зависят лишь от количества протекающей через трубу жидкости, от длины трубы и от её поперечного сечения на разных участках. Они не зависят от всего, что находится вне трубы, а при неизменной длине трубы - от того, как труба изогнута.

В случае провода с током положение иное, поскольку эффект очень мал, если длинный провод сложен вдвое; эффект больше, если эти две части разнесены друг от друга, он ещё больше, если провод свернут в спираль, и максимален, если внутрь такой спиральной катушки поместить кусок мягкого железа.

Опять-таки если взять второй провод и, изолировав его от первого, свернуть их вместе в катушку, то эффект не изменится, если второй провод разомкнут; если же второй провод образует замкнутый контур, то в нём возникает индукционный ток и эффекты самоиндукции в первом проводе замедляются.

549. Эти результаты ясно показывают, что если данные явления обусловлены импульсом, то этот импульс, конечно, не является импульсом электричества в проводе, поскольку тот же самый провод, передающий тот же самый ток, обнаруживает эффекты различные в зависимости от формы провода, и, даже когда форма остаётся неизменной, присутствие других тел, таких, как кусок железа или замкнутый металлический контур, влияет на результат.

550. Для человеческого разума, который однажды усмотрел аналогию между явлениями самоиндукции и движения материальных тел, всё-таки трудно полностью отказаться от обращения к ней или допустить, что она является чисто поверхностной и вводящей в заблуждение. Основополагающее динамическое представление о том, что материя способна воспринимать импульс и энергию через движение настолько переплелось с нашим образом мыслей, что стоит нам уловить лишь проблеск этой идеи в любой части природы, как мы чувствуем, что перед нами открывается путь, который рано или поздно приведёт к полному пониманию предмета.

551. В случае электрического тока мы обнаруживаем, что, когда начинает действовать электродвижущая сила, она не сразу создаёт полный ток; ток нарастает постепенно. Что же делает электродвижущая сила в то время, когда противостоящее ей сопротивление не может уравновесить её? Она увеличивает электрический ток.

Обычная сила, действующая на тело в направлении его движения, увеличивает его импульс и сообщает ему кинетическую энергию, т.е. способность совершать работу за счёт этого движения.

Аналогичным образом часть электродвижущей силы, не встречающая сопротивления, идёт на увеличение электрического тока. Обладает ли созданный таким образом электрический ток импульсом или кинетической энергией?

Мы уже показали, что у него есть что-то, очень напоминающее импульс, оно оказывает сопротивление внезапной остановке и может на короткое время вызывать большую электродвижущую силу.

Но проводящий контур, в котором течёт электрический ток, обладает способностью совершать работу за счёт этого тока, и эту способность нельзя назвать чем-то, очень напоминающим энергию, ибо это действительно и есть энергия.

Так, если ток предоставить самому себе, он будет продолжать циркулировать да тех пор, пока не прекратится из-за сопротивления контура. До момента остановки он произведёт определённое количество тепла, которое, будучи выраженным в динамической мере, равно энергии, первоначально существовавшей в токе.