Landsberg-1985-T2

из ПРЕДИСЛОВИЯ К ПЕРВОМУ ИЗДАНИЮ

Настоящий второй том «Эле:.лентарного учебника фIlЗНКН»

содержит учение об электрических и магнитных явлениях. В него не вошли ворросы электромагнитных колебаний и

волн, ибо по задуманной нами схеме эти вопросы связаны с общим учением о КОJIебаниях и волнах и составляют содер­

жание третьего тома вместе с вопросами акустики и ОПТНЮf.

Общая установка, руководившая нами при составлении

этого тома, отражена в предисловии к первому тому. Имея

в виду, что материал этого тома изучается в десятом классе

средней школы, мы рассчитывали на более высокий уровень развития учащихся. Математические выкладки и в этом томе

занимают очень мало места и почти целиком сосредоточены

в мелком шрифте.

В составлении этого тома принимал участие С. г. Ка­

лаШШШОБ.

Москва, июнь 1949 г.

Гр. Ландсберг

Г л а в а 1. ЭЛЕКТР"ИЧЕСКИЕ ЗАРЯДЫ

§ 1. Электрическое взаимодействие. Подвесим на шелковой

нити легкий грузик, например бумажную гильзу. Потрe:vr

о шелковую материю стеклянную палочку и поднесем ее

к грузику. Мы увидим, что гильза сначала притянется к па­

лочке, но затем, после соприкосновения со стеклом, от него

оттолкнется (рис. 1). Прикоснемся теперь той же натертой

палочкой к другой такой же гильзе, уберем стекло и при­

близим гильзы друг к другу. Они оттолкнутся друг от дру­

га (рис. 2).

Рис. 1. Бумажная гильза

отталкивается от зарядив·

шей ее стеклянной па-

лочки

Рис. 2. Две подвешенные на шел·

!ювых нитях бумажиые гильзы, за­

ряженные от стеклянной палочки,

отталкиваются друг от друга: mg-

сила тяжести, действующая на гиль­ зу, F - электрическая сила, N -

сила, уравновешивающая силу на-

тяжения нити

До соприкосновения с натертой стеклянной палочкой подвешенные грузики под действием силы тяжести и силы

натяжения нити оказывались в равновесии в вертикальном

положении. Теперь их положение равновесия иное. Следо­

вательно, кроме уже упомянутых сил, на грузики дейст-

9

вуют еще какие-то силы. Эти силы отличны от сил тяжести,

от сил, возникающих при деформации тел, от сил трения и других сил, изучавшихся нами в механике. В только что

описанных простых опытах мы встречаемся с проявлением

сил, которые получили название электрических.

Тела, которые действуют на окружающие пре:щеты

электрическими силами, мы называем наэлектризованными

или заряженными и говорим, что на этих телах находятся

электрические заряды.

В описанных опытах мы заряжали стекло посредством

трения о шелк. Мы могли бы, однако, вместо стекла вы­

брать сургуч, эбонит, плекси­

глас, янтарь и заменить шел­

				ковую	материю кожей, рези­
				ной и	другими предметами.
				Опыт показывает, что по­
				средством трения можно за­
				рядить	любое тело.
				На явлении электричеСIЮ­
	О)		tJJ	го отталкивания заряженных
				тел основано устройство элек­
	Рис. 3.	Простой	электроскоп:
				троскопа - прибора для об­
	а) общий вид; б)		условное изоб­
		ражение		наруживания электрических
				зарядов. Он состоит из метал­

лического стержня, к которому подвешен весьма тонкий алю-

миниевый или бумажный листок или два листка (рис. 3, а).

. Стержень укреплен при помощи эбонитовой или янтаРFОЙ

пробки внутри стеклянной банки, предохраняющей листки

от движения воздуха. На рис. 3, б дано условное изобра­ жение электроскопа, которым мы и будем пользоваться в дальнейшем.

Коснемся стержня электроскопа заряженным телом, на­ пример натертой стеклянной палочкой. Листки оттолкнутся от стержня и О'J:КЛОНЯТСЯ на некоторый угол. Если теперь

удалить палочку, то листки останутся отклоненными, а это

значит, что при соприкосновении с заряженным телом на

стержень и листки электроскопа переходит некоторый

заряд.

Зарядим электроскоп при помощи стеклянной палочки,

заметим отклонение листков, коснемся электроскопа еще

раз другим местом заряженного стекла и опять уберем па­ лочку. Отклонение листков увеличится. После третьего касания оно будет еще·больше и, т. д. Мы видим, что элект­

рические силы, обусловливающие отклонение листков, мо­

гут быть и больше и меньше, а следовательно, и заряд на

10

элсн:троскопе может быть больше или меньше. Таким обра­

зом, можно говорить о заряде, находящемся на том или

ином Te,тre, в нашем примере - на электроскопе, как о не­

которой КОЛlIчественной мере, характеризующей определен­

ные природные явления.

§ 2. ПРОВОДНИI\И И диэлектрики. Мы видели в предыдущих

опытах, что, прикасаясь заряженным телом !{ незаряжен­

ным предметам, мы сообщаем им электричеСIШЙ заряд. Мы

iЛ

Рис. 4. Перемещение зарядов по различным телам: а) электрические

заряды легко перемещаются по металлической проволоке; при соеди­

нении электроскопов проволокой заряд левого электроскопа умень­ шается, а правого увеличивается; б) электрические заряды не прохо­

дят по	шелковой нити;	при соединении электроскопов шелковой
нитью	левый электроскоп	сохраияет заряд, а правый остается не-
		заряженным

11

пользовались этим, когда заряжали электроскоп. Таким

образом, электрические заряды могут переходитЬ с одного

тела на другое.

Электрические заряды могут также и перемещаться по телу. Так, например, когда мы заряжали электроскоп, мы

касались стеклянной паЛОЧIЮЙ верхнего конца металличес­

кого стержня. Тем не менее и нижний конец стержня и лист­

ки, прикрепленные к этому концу, оказывались заряжен­

ными; а .это значит, что заряды перемещались вдоль стержня.

Однако перемещение зарядов по различным телам проис­

ходит по-разному. Рассмотрим следующий опыт: располо­

жим на некотором расстоянии друг от друга два электро­ скопа, зарядим один из них и соединим стержни электро­

скОпов куском медной проволоки, держа последнюю при

помощи двух шелковых нитей (рис. 4, а). Отклонение лист­

ков заряженного электроскопа немедленно уменьшится, и

одновременно с этим листки второго электроскопа откло-

. нятся, обнаруживая появление заряда. Электрические за­ ряды легко перемещаются вдоль медной проволоки.

Повторим теперь этот опыт, но используем вместо медной

проволоки шелковую нить (рис. 4, б). При этом концы нити можно держать непосредственно в руках. МЫ увидим, что в этом случае заряженный электроскоп будет долго сохра­ нять неизменным свой заряд, а второй электроскоп будет оставаться по-прежнему незаряженным. Электрические за­ ряды не могут перемещаться по шелковой нити. Проведя тот же опыт с обыкновенной (белой бумажной) ниткой, мы

получим промежуточный результат: заряд будет переходить

содного электроскопа на другой, но очень медленно *). Вещества, по которым электрические заряды легко пере­

мещаются., мы называем проводниками. Вещества, не обла-­ дающие этим свойством, называются диэлектриками (или

изоляторами).

Хорошими проводниками являются все металлы, водные растворы солей и кислот и многие другие вещества. Хорошей

проводимостью обладают также раскаленные газы: если

приблизить к заряженному электроскопу пламя свечи, то

воздух вокруг электроскопа делается проводящим, заряд

сэлектроскопа переходит на окружающие тела и листки

быстро спадают (рис. 5),

*) Если вместо белой нитки взять черную, то заряд будет перехо­ дить с одиого электроскопа на другой гораздо быстрее, потому что чер­ ная краска, которой окрашена нитка, сама является веществом, в ко­

тором заряд перемещается довольно леГко.

12

Проводником, ХотЯ И не очень хорошим, является таКже

человеческое тело. Если прикоснуться К заряженному

электроскопу, он разряжается и его листки опадают. Мы го­

ворим при этом, что заряд элекТРОСКопа через наше тело,

пол и стены комнаты «уходит в землю».

В § 27 мы разберем подробнее, что при

этом происходит.

Примерами хороших диэлектриков

являются янтарь, фарфор, стекло, эбо­

нит, резина, шелк и газы при комнат­

ных температурах. Отметим, что мно­

гие твердые' диэлектрики, наПРИ).1ер

стеJ(ЛО, хорошо изолируют только в су­ хом воздухе и делаются плохими диэлек­

триками, если влажность воздуха вели­

ка. Это объясняется тем, что во Блажном

воздухе на поверхности диэлектриков

может образоваться проводящая пленка

воды. Осторожным нагреванием эту плен­

Рис. 5. Листки

электроскопа быст­

ро спадают при поднесении к его

стержню пламени

ку можно удалить, после чего изолирующая способность

снова восстанавливается.

Когда в какmл-либо теле ПРОИСХОДИТ перемещение заря­

дов, мы говорим, что в этом теле имеется электрический ток.

Так, например, при соединении электроскопов в медной проволоке (рис. 4, а) возникает кратковременный электри­

ческий ток, который принципиально ничем не отличается от тока в осветительной сети или в трамвайном проводе.

В современных применениях электричества и проводни­

ки И диэлектрики играют огромную роль. Металлические провода линии электропередачи представляют собой те «каналы», по которым мы заставляем двигаться заряды. При ЭТО).1 важно, чтобы в местах крепления проводов заряды не

уходили с проводов В окружающие предметы. Поэтому про­

вода всегда располагаются на специальных изолирующих

креплениях - «изоляторах», без которых современные ли­ нии электропередачи были бы невоз\южны.

§ 3. Разделение тел на проводники и диэлектрики. Мы гово­

рили, что стекло не проводит электричества. Однако это утверждение нельзя понимать безоговорочно. Тщательное

наблюдение показывает, что через стекло, равно как и через

всякий другой диэлектрик, могут проходить электрические заряды. Однако при одних и тех же условиях через тела,

И).1енуемые диэлектриками, проходит за тот же срок не­

сравненно меньший электрический заряд, чем через провод-

13