Трактат об электричестве и магнетизме

Если размеры проводника невелики в сравнении с размерами электрометра, величина 𝐾' будет сравнима с 𝐾, и до тех пор, пока мы не сможем определить значения 𝐾 и 𝐾', величина второго члена этой формулы будет внушать подозрения. Но если мы можем сделать так, что потенциал электрода в электрометре будет почти точно равен потенциалу тела перед присоединением, неопределённость значений 𝐾 и 𝐾' будет мало существенна.

Если мы приблизительно знаем величину потенциала тела, мы можем зарядить электрод с помощью «пополнителя» или иным путём до этого приблизительного значения потенциала, и последующий эксперимент даст более верное приближение. Таким путём мы можем измерить потенциал проводника, ёмкость которого мала в сравнении с ёмкостью электрометра.

Измерение потенциала в данной точке в воздухе

221.Первый метод. Возьмём сферу, радиус которой мал по сравнению с расстоянием от электризованных проводников, и поместим её центр в данной точке. Соединим её тонкой проволокой с Землёй, затем изолируем её, поднесём к электрометру и определим полный заряд на сфере.

Тогда, если потенциал в данной точке равен 𝑉 а радиус сферы равен 𝑎, заряд на сфере будет -𝑉𝑎=𝑄, и если потенциал сферы при измерении электрометром, помещённым в комнату с заземлёнными стенками, равен 𝑉', то 𝑄'=𝑉'𝑎 причём 𝑉+𝑉'=0, или потенциал воздуха в точке, где был расположен центр сферы, равен по величине, но противоположен по знаку потенциала сферы, после того как она была заземлена, затем изолирована и внесена в комнату.

Этот метод применялся г-ном Дельманом из Кройцнаха при измерении потенциала на определённой высоте над поверхностью Земли.

Второй метод. Мы предположили, что сфера помещается в данной точке и вначале заземляется, а затем изолируется и переносится в пространство, окружённое проводящим веществом при нулевом потенциале.

Теперь рассмотрим тонкий изолированный провод, идущий от электрода электрометра к тому месту, где нужно измерить потенциал. Пусть сфера вначале будет полностью разряжена. Этого можно достигнуть, поместив её внутрь сосуда, сделанного из того же металла и почти полностью охватывающего сферу, и приведя её в соприкосновение с сосудом. Пусть теперь разряженная таким образом сфера переносится к концу провода и прикасается к нему. Поскольку сфера не электризована, она будет иметь потенциал воздуха в данной точке. Если провод, ведущий к электроду, имеет тот же самый потенциал, последний не изменится при контакте, но если потенциал электрода имеет другое значение, то после контакта со сферой он будет ближе к потенциалу воздуха, чем был до этого. Путём повторения таких операций, в которых сфера поочерёдно разряжается и приводится в контакт с электродом, потенциал этого электрода электрометра будет постепенно приближаться к потенциалу воздуха в данной точке.

222. Чтобы измерить потенциал проводника, не прикасаясь к нему, мы можем измерить потенциал воздуха в любой точке по соседству с проводником и по результатам измерений вычислить потенциал проводника. Если бы существовала полость, почти полностью окружённая проводником, то потенциал воздуха в каждой точке этой полости был бы очень близок к потенциалу проводника.

Таким способом сэр У. Томсон установил, что если два полые проводника, один медный, а другой цинковый, находятся в металлическом контакте, то потенциал воздуха в полости, окружённой цинком, положителен по отношению к потенциалу воздуха в полости, окружённой медью.

Третий метод. Если мы каким-нибудь способом можем сделать так, что последовательность малых тел будет отделяться от конца электрода, потенциал электрода будет приближаться к потенциалу окружающего воздуха. Этого можно добиться, высыпая дробь, металлические опилки, песок или выпуская воду через воронку или трубку, соединённую с электродом. Точка, в которой измеряется потенциал, - это та точка, в которой поток перестаёт быть непрерывным и разбивается на отдельные частицы или капли.

Другой удобный метод состоит в том, что к электроду прикрепляется медленно горящая спичка. Вблизи от горящего конца потенциал электрода быстро становится равным потенциалу воздуха. Если разность потенциалов велика, то даже тонкое металлическое острие может вызвать разряд посредством частиц воздуха, но если мы хотим уменьшить разность потенциалов до нуля, мы должны использовать один из указанных выше методов.