Электрическая конвекция

Определение "Электрическая конвекция" в словаре Брокгауза и Ефрона

Электрическая конвекция — Этим именем вообще можно назвать все явления, связанные с движением в пространстве наэлектризованного тела. Обыкновенно, однако, его употребляют в более ограниченном смысле. Вопросом о существовании Э. конвекции или конвекционного Э. тока считают вопрос о возникновении магнитного поля при движении наэлектризованного тела. Этот вопрос имеет огромное значение в физике, так как отрицательный ответ на него заставил бы отвергнуть все существующие теории Э. тока. Отличительным признаком явления Э. тока считается возникновение магнитных силовых линий вокруг пути тока (проводника, несущего ток). Целый ряд явлений, начиная с явления возникновения тока при заряде и разряде статического электричества, внедряют мысль о том, что Э. ток можно рассматривать как движение в пространстве того, что мы называем электричеством или Э. зарядом. Для окончательного утверждения этого положения необходимо было произвести такой опыт: привести в движение наэлектризованное тело и исследовать долженствующие при этом возникнуть магнитные действия. Этот опыт, простой по своей идее, представляет большие затруднения при его практическом выполнении. Если взять два одноименно наэлектризованных тела, то они должны отталкиваться одно от другого. Если их привести в движение по направлениям параллельным, то в силу возникновения магнитных линий между ними должно возникнуть притяжение, уменьшающее отталкивание, но это притяжение будет весьма мало. Теоретический расчет показывает, что для равенства этих действий (притяжения и отталкивания) необходимо довести скорость движения этих зарядов до скорости распространения света, равной 3 x 10 ¹⁰ см в секунду. Следовательно, чтобы наблюдать магнитное действие движущегося Э. заряда, сравнимое с подобным же действием Э. тока, необходимо или сообщать телу очень большую скорость, что встречает непреодолимые механические затруднения, или оперировать с большими зарядами электричества, что встречает затруднение в трудности изолирования этих зарядов по причине высоких потенциалов, которые они должны иметь вследствие малой емкости проводников. Первым произвел подобный опыт в 1876 г. известный американский физик Роуланд. Он получил утвердительный ответ: опыт Роуланда был повторен как им самим вместе с Гетчинсоном, так и Химстетом, и вновь были получены положительные результаты. Опыты Роуланда и его последователей производились по следующей схеме. Один из дисков заряженного плоского с круглыми пластинами конденсатора приводился в быстрое вращение. Около края этого вращающегося диска параллельно элементу его окружности помещалась чувствительная (астатическая) магнитная система. При вращении диска эта система отклонялась согласно правилу Ампера, определяющему отклонение магнита, находящегося вблизи Э. тока, если считать за направление тока направление движения положительного электричества. Направление отклонения менялось при изменении скорости вращения и при изменении заряда диска. В последнее время вопрос о существовании магнитного действия Э. конвекции приобрел особенно жгучий интерес ввиду появления теории строения катодных лучей и электронной теории Э. тока, которые не только схематически предполагают перемещения электричества, но и приурочивают это движение электричества к вполне определенным материальным индивидам. По предложению известного французского ученого Пуанкаре молодой ученый Кремье предпринял в 1900 г. повторение опытов Роуланда и притом в несколько измененном виде. Вместо действия на магнитную стрелку он изучал индукционные действия (возбуждение Э. тока) в близ находящемся проводнике при возникновении и исчезновении конвекционного тока. Кремье получил отрицательный результат.[До Кремье подобный же результат получил Лехер. Но его работа полностью не была опубликована.]. Тогда он повторил первоначальный опыт Роуланда и тоже с отрицательным результатом. Вопрос является слишком важным, чтобы на него не отозвался тогда еще бывший в живых Роуланд. Он предложил одному из своих учеников, Пендеру, повторить как опыты Кремье, так и опыты свои: Пендер пришел к результату, обратному с результатом Кремье. Другие ученые: Адамс, Вуд, русский ученый Эйхенвальд и Химстер также подтвердили результаты Роуланда. Особенно ценными являются опыты Пендера, Химстера и Эйхенвальда. Эти опыты были столь тщательно поставлены и дали столь согласные между собой и с предсказаниями теории результаты, что могут служить не только для решения вопроса о существовании Э. конвекции, но и для экспериментального определения отношения электромагнитных единиц к электростатическим, равного скорости света 3 x 10 ¹⁰. Так как нельзя было указать какой-нибудь ошибки в опытах Кремье, то по предложению маститого физика лорда Кельвина Пендер и Кремье соединились и стали проверять друг друга. Общая их работа производилась в лаборатории французского физика Бути в Париже. Окончательный результат, добытый ими, который они только что опубликовали, вполне подтверждает вывод Роуланда. Итак, теперь факт магнитного действия движущегося Э. заряда следует считать прочно установленным. Неудача опытов Кремье, по его мнению, зависела от того, что он для уменьшения потери заряда электричества покрывал вращающийся и неподвижный диски своего прибора изолирующими веществами, которые и вносили какое-то, пока еще автором вполне не выясненное, нарушение предполагаемого хода явления. Неразрывно с вопросом о существовании Э. конвекции связан вопрос о существовании токов смещения. Если мы предположим, что в разомкнутом проводнике происходит перемещение Э. масс, то это перемещение вызовет магнитное поле вокруг проводника, которое и будет указателем существования Э. тока в проводнике. В то же время непрерывно будет изменяться и величина Э. силы в различных точках, лежащих за концами проводника, в окружающем проводник диэлектрике (изоляторе). Такое изменение диэлектрической поляризации должно быть равносильно току и поэтому должно создавать магнитное поле. Подобный ток называется током смещения. Сумма всех токов смещения в диэлектрике, окружающем данный проводник, должна равняться силе тока в проводнике. Таким образом, не только токи в замкнутых, но и токи в разомкнутых проводниках должно считать замкнутыми. Первым показавшим существование токов смещения был Рентген. Однако Кремье и здесь пришел к отрицательному выводу. Эйхенвальд повторил опыты Рентгена и пришел к такому же выводу. Опыт Эйхенвальда был поставлен следующим образом: эбонитовый вертикальный диск вращался на горизонтальной оси между двумя проводящими плоскими кольцами. Каждое из колец было разрезано по диаметру. Разрезы колец приходились один против другого. Каждая из половин кольца заряжалась противоположно соответственной половине другого кольца и второй половине того же кольца. При вращении эбонитового круга в точках его, проходивших против разрезов, возбуждался ток, направление которого было от разреза одного кольца к разрезу другого перпендикулярно к плоскости кольца. Этот ток смещения мог быть обнаружен и измерен помощью магнитной стрелки, повешенной над одной парой разрезов и имевшей направление, перпендикулярное к плоскости кольца. Направление отклонения стрелки изменялось с изменением направления вращения круга и с перезарядкой металлических колец. Таким образом, существование токов смещения доказано на опыте.
А. Афанасьев.