Какосуществляется взаимодействие двух тел — на расстоянии или же через посредствосреды? Этот вопрос задавали себе физики и философы еще со времен Ньютона. СамНьютон практически уклонился отрешения этой проблемы, хотя и не верил ввозможность действия на расстоянии. Представители математической физикисклонялись к признанию действия на расстоянии, причем не столько потому, какэто принято считать, что Ньютон в своих исследованиях предполагал действие «какбы» происходящим на расстоянии, сколько просто по той причине, что приотсутствии удовлетворительных теорий действие на расстоянии представлялосьнаиболее простой моделью для математического истолкования явлений. Изучениеэлектрических и магнитных явлений снова выдвинуло эту старую проблему. Вдействие на расстоянии верили Эпинус, Кавендиш, Кулон, Пуассон.
Фарадейзанялся этим вопросом в 1837 г., считая, что эта проблема может быть решенаэкспериментальным путем. В самом деле, думал Фарадей, действие на расстояниидолжно проявляться только по прямой линии, тогда как действие опосредствованноедолжно быть способным проявляться и по кривой; кроме того, если среда неучаствует в процессе распространения электрического действия, то природапромежуточного вещества не должна влиять на это явление; если же действиеопосредствовано, то такое влияние должно проявляться. Руководствуясь этимипредставлениями, он провел многочисленные и остроумнейшие эксперименты, изкоторых следовало, что электрическое действие проявляется также по кривымлиниям и что промежуточная среда значительно влияет на это действие.
Входе этих исследований Фарадей провел свой знаменитый опыт с деревяннойкабинкой, окруженной заземленной металлической сеткой («клетка Фарадея»), внутрикоторой нельзя было обнаружить ни малейшего признака электричества даже приочень большом заряде на стенках, и аналогичный опыт с «цилиндром Фарадея», представлявшийсобой более тщательное и более полно проведенное повторение эксперимента с«колодцем» Беккариа. Эти опыты Фарадея подтверждали то, что уже отмечалинаблюдатели предшествовавшего века и что доказывалось, как мы видели, математическойфизикой.
Проводяопыты с сферическими конденсаторами одинакового размера, но с различнымиизолирующими прокладками, Фарадей устранил всякие сомнения относительно существованиянекоторой удельной индуктивной способности (этот термин введен Фарадеем), развиваятаким образом исследования, начатые Беккариа семьдесят лет назад.
Врезультате этих опытов Фарадей сформулировал свою теорию диэлектрическойполяризации.
Какобъяснить влияние диэлектрика в конденсаторе? Авогадро в 1806 г. предположил, что молекулы непроводящего тела поляризуются под воздействием заряженногопроводника. Но Фарадей, по-видимому, не знал этой работы Авогадро и руководствовалсядвумя аналогиями: теорией магнетизма Пуассона и теорией электролитическогодействия Гроттгуса.
Онбыл поражен сходством вольтаметра с конденсатором: если к кусочку льда с двухсторон приложить два заряженных проводника, то получится конденсатор, если желед растопить, то получится вольтаметр, в котором, согласно гипотезе Гроттгуса,поляризованные молекулы ориентированы в направлении тока. Но, по мнению Фарадея,поляризация должна уже существовать в молекулах льда, жидкое состояние лишьпозволяет ионам перемещаться. Поэтому, заключает Фарадей, обычнаяэлектростатическая индукция представляет собой «действие смежных частиц».Частицы тела, будь то изолятор или проводник, являются совершеннымипроводниками, которые в обычном состоянии не поляризованы, но могутполяризоваться под действием соседних заряженных частиц. Заряженное тело, помещенноев изолирующую среду, поляризует ее частицы слой за слоем. Теория магнетизмаКулона и Пуассона, таким образом, переносится целиком на теорию диэлектриков.
Наобъявленный Итальянским научным обществом конкурс по разработке математическойтеории электростатической индукции, основанной. на идеях Фарадея, откликнулсяОттавиано Фабрицио Моссотти (1791—1863), один из крупнейших представителейматематической физики прошлого века, чьи произведения теперь собраны и изданы вдвух томах (Пиза, 1942—1951). Он представил замечательную работу «Discussioneanalitica suW influenza che I’azione di un mezzo dielettrico ha sulladistribuzione del elettriciia alia super-jicie di piu corpi elettricidisseminati in esso» («Аналитическое рассмотрение влияния диэлектрической средына распределение электричества по поверхности расположенных в ней электрическихтел»), Модена, 1850 г.
Моссоттипредставляет диэлектрик состоящим из множества проводящих частиц, погруженных визолирующую среду, и применяет к этой системе пуассоновскую теорию магнетизма.Полученные выводы используются затем для исследования распределенияэлектричества по поверхности проводников, погруженных в диэлектрик. ТеорияМоссотти была затем (в 1867 г.) применена и расширена Клаузиусом в егомеханической теории теплоты. Мы увидим в дальнейшем, как ее использовалМаксвелл. Добавим еще, что к первоисточникам современной теории диэлектриковследует отнести и другую известную работу Моссотти (опубликованную в Турине в 1836 г.), в которой, исходя из теории Эпинуса, он приходит к новой теории молекулярных сил и дает ееаналитическую разработку.
Список литературы
МариоЛьецци «История физики»
Дляподготовки данной работы были использованы материалы с сайта www.electrolibrary.info