Як Фарадей створив теорію діелектричної поляризації

Якздійснюється взаємодія двох тіл - на відстані або ж за посередництвомсередовища? Це питання ставили собі фізики і філософи ще з часів Ньютона. СамНьютон практично ухилився відмови цієї проблеми, хоча і не вірив уможливість дії на відстані. Представники математичної фізикисхилялися до визнання дії на відстані, причому не стільки тому, якце прийнято вважати, що Ньютон в своїх дослідженнях припускав дію В«якб В»відбувається на відстані, скільки просто з тієї причини, що привідсутності задовільних теорій дію на відстані уявлялосянайбільш простою моделлю для математичного тлумачення явищ. Вивченняелектричних і магнітних явищ знову висунуло цю стару проблему. Вдія на відстані вірили Епінус, Кавендіш, Кулон, Пуассон.

Фарадейзайнявся цим питанням в 1837 р., вважаючи, що ця проблема може бути вирішенаекспериментальним шляхом. У самому справі, думав Фарадей, дія на відстаніповинно виявлятися тільки по прямій лінії, тоді як дія опосередкованеповинно бути здатним проявлятися і по кривій; крім того, якщо середовище небере участь у процесі поширення електричного дії, то природапроміжної речовини не повинна впливати на це явище, коли ж діюопосередковано, то такий вплив має виявлятися. Керуючись цимиуявленнями, він провів численні і дотепних експериментів, зяких випливало, що електричне дія проявляється також по кривихлініям і що проміжна середу значно впливає на цю дію.

Вході цих досліджень Фарадей провів свій знаменитий досвід з дерев'яноюкабінкою, оточеній заземленою металевою сіткою (В«клітка ФарадеяВ»), всерединіякої не можна було виявити ні найменшої ознаки електрики навіть придуже великому заряді на стінках, і аналогічний досвід з В«циліндром ФарадеяВ», що представлявсобою більш ретельне і більш повно проведене повторення експерименту зВ«КолодяземВ» Беккаріа. Ці досліди Фарадея підтверджували те, що вже відзначалиспостерігачі передував століття і що доводилося, як ми бачили, математичноїфізикою.

Проводячидосліди з сферичними конденсаторами однакового розміру, але з різнимиізолюючими прокладками, Фарадей усунув всякі сумніви щодо існуваннядеякої питомої індуктивної здатності (цей термін введений Фарадеєм), розвиваючитаким чином дослідження, розпочаті Беккаріа сімдесят років тому.

ВВнаслідок цих дослідів Фарадей сформулював свою теорію діелектричноїполяризації.

Якпояснити вплив діелектрика в конденсаторі? Авогадро в 1806 р. припустив, що молекули непровідного тіла поляризуються під впливом зарядженогопровідника. Але Фарадей, по-видимому, не знав цієї роботи Авогадро і керувавсядвома аналогіями: теорією магнетизму Пуассона і теорією електролітичногодії Гроттгуса.

Вінбув вражений схожістю вольтаметра з конденсатором: якщо до шматочку льоду з двохсторін прикласти два заряджених провідника, то вийде конденсатор, якщо жлід розтопити, то вийде вольтаметр, в якому, відповідно до гіпотези Гроттгуса,поляризовані молекули орієнтовані в напрямку струму. Але, на думку Фарадея,поляризація повинна вже існувати в молекулах льоду, рідкий стан лишедозволяє іонам переміщатися. Тому, укладає Фарадей, звичайнаелектростатична індукція являє собою В«дію суміжних частинокВ».Частинки тіла, будь то ізолятор або провідник, є досконалимипровідниками, які в звичайному стані не поляризовані, але можутьполяризуватися під дією сусідніх заряджених частинок. Заряджене тіло, поміщенев ізолюючу середу, поляризує її частинки шар за шаром. Теорія магнетизмуКулона і Пуассона, таким чином, переноситься цілком на теорію діелектриків.

Наоголошений Італійським науковим товариством конкурс з розробки математичноїтеорії електростатичного індукції, заснованої. на ідеях Фарадея, відгукнувсяОттавіано Фабріціо Моссотті (1791-1863), один з найбільших представниківматематичної фізики минулого століття, чиї твори тепер зібрані та видані удвох томах (Піза, 1942-1951). Він представив чудову роботу В«Discussioneanalitica suW influenza che I'azione di un mezzo dielettrico ha sulladistribuzione del elettriciia alia super-jicie di piu corpi elettricidisseminati in esso В»(В« Аналітичне розгляд впливу діелектричної середовищана розподіл електрики по поверхні розташованих в ній електричнихтел В»), Модена, 1850 р.

Моссоттіпредставляє діелектрик складається з безлічі проводять частинок, занурених уізолюючу середу, і застосовує до цієї системи пуассонівської теорію магнетизму.Отримані висновки використовуються потім для дослідження розподілуелектрики по поверхні провідників, занурених в діелектрик. ТеоріяМоссотті була потім (у 1867 р.) застосована і розширена Клаузиусом в йогомеханічної теорії теплоти. Ми побачимо надалі, як її використавМаксвелл. Додамо ще, що до першоджерел сучасної теорії діелектриківслід віднести і іншу відому роботу Моссотті (опубліковану в Туріні в 1836 р.), в якій, виходячи з теорії Епінуса, він приходить до нової теорії молекулярних сил і дає їїаналітичну розробку.

Список літератури

МаріоЛьецці "Історія фізики"

Дляпідготовки даної роботи були використані матеріали з сайту .electrolibrary.info