Трактат об электричестве и магнетизме

Влияние малых нерегулярностей в форме поверхностей дисков и в расстоянии между ними уменьшается обратно пропорционально кубу или более высоким степеням расстояния. Какова бы ни была форма волнистой поверхности, возвышения которой поднимаются до некоторой плоской поверхности, электрическое действие на расстоянии, значительно превышающем ширину складок, оказывается таким же, как и у плоскости, находящейся на некотором малом расстоянии позади плоскости, на которой расположены вершины возвышений (см. п. 197, 198).

С помощью добавочной электризации, контролируемой вспомогательным электрометром, обеспечивается подходящий интервал между дисками.

Конструкция вспомогательного электрометра может быть более простой, не предусматривающей возможность определить абсолютную величину силы притяжения, поскольку всё, что нужно,- это обеспечить постоянную электризацию. Такой электрометр может быть назван калибровочным.

Этот метод использования дополнительной электризации, кроме той, которая подлежит измерению, называется Гетеростатическим методом электризации, в противоположность Идиостатическому методу, в котором всё действие производится только подлежащей измерению электризацией.

В некоторых конструкциях электрометра с притягивающимся диском этот диск помещается на конце коромысла, которое укрепляется на платиновой проволоке, проходящей через центр тяжести коромысла и натянутой с помощью пружины. На другом конце коромысла имеется волосок, который изменением расстояния между дисками приводится в установленное положение и таким образом обеспечивает поддержание силы электрического притяжения на постоянном уровне. В этих электрометрах эта сила в общем случае не измеряется по абсолютной величине, но с уверенностью считается постоянной, если у платиновой проволоки не меняется упругость кручения.

Весь прибор помещается в лейденскую банку, внутренняя поверхность которой заряжена и соединена с притягивающимся диском и защитным кольцом. Другой диск управляется микрометрическим винтом и соединяется сначала с Землёй, а затем с проводником, потенциал которого подлежит измерению. Искомый потенциал равен разности отсчётов, умноженной на константу, которая должна быть определена для каждого электрометра.

219. Описанные выше приборы не являются самодействующими, они требуют при каждом наблюдении либо регулировки с помощью микрометрического винта, либо некоторых других действий, производимых наблюдателем. Поэтому они не рассчитаны на то, чтобы действовать как саморегистрирующие приборы, которые должны сами по себе двигаться в должное положение. Этим свойством обладает томсоновский квадрантный электрометр.

Электрический принцип, на котором основан этот инструмент, может быть объяснён следующим образом:

𝐴 и 𝐵 представляют собой два закреплённых проводника, которые могут иметь одно и то же или разные значения потенциала. 𝐶 - подвижный проводник с высоким потенциалом, расположенный так, что часть его расположена напротив поверхности проводника 𝐴, а часть - напротив поверхности 𝐵. При движении проводника 𝐶 соотношение между этими частями меняется.

Для этой цели удобнее всего сделать проводник 𝐶 подвижным относительно некоторой оси, а противолежащие участки поверхностей у проводников 𝐴, 𝐵 и 𝐶 выполнить как участки поверхностей вращения, имеющих одну и ту же ось.

При этом расстояние между поверхностью 𝐶 и противолежащими поверхностями 𝐴 или 𝐵 остаётся всегда одним и тем же, и движение проводника 𝐶 в положительном направлении просто увеличивает площадь, противолежащую проводнику 𝐵, и уменьшает площадь, противолежащую проводнику 𝐴.

Если потенциалы проводников 𝐴 и 𝐵 равны, то не возникает силы, действующей на 𝐶 в направлении от 𝐴 к 𝐵, но если Потенциал 𝐶 отличается от потенциала 𝐵 больше, чем от потенциала 𝐴, то проводник 𝐶 будет стремиться повернуться так, чтобы площадь его поверхности, противолежащая проводнику 𝐵, увеличилась.

Можно так устроить прибор, что эта сила будет приблизительно постоянной для различных положений 𝐶 в некоторых определённых пределах, так что, если тело 𝐶 подвешено на упруго закручивающейся нити, его отклонения будут приблизительно пропорциональны разности потенциалов 𝐴 и 𝐵, умноженной на разность между потенциалом 𝐶 и средним значением потенциала тел 𝐴 и 𝐵.

Проводник 𝐶 поддерживается при высоком потенциале с помощью конденсатора, питаемого пополнителем и контролируемого калибровочным электрометром. 𝐴 и 𝐵 присоединяются к двум проводникам, разность потенциалов которых нужно измерить. Чем выше потенциал 𝐶 тем прибор более чувствителен. Поскольку электризация 𝐶 не зависит от измеряемой электризации, этот электрометр относится к классу гетеростатических.

Мы можем применить к этому электрометру общую теорию систем проводников, данную в п. 93, 127.