Столетов
Шрифт:
Заряды эти будут неподвижны. Зная напряжение батареи и электрическую емкость конденсатора, можно узнать, какой электрический заряд скопился на его обкладках. Величина заряда в этом случае будет измеряться в электростатических единицах.
Но заряды могут и двигаться. Электрический ток — это как раз и есть движущиеся электрические заряды.
Осевшим на обкладках конденсатора зарядам можно дать возможность двигаться, если соединить обкладки проволокой. Конденсатор начнет разряжаться. Заряды побегут по проволоке — в ней возникнет
Измерив приборами разрядный ток, можно будет рассчитать, какой заряд прошел через проволоку при разряжении конденсатора. Величина прежде неподвижного заряда будет измерена в электромагнитных единицах.
Сердцевиной установки Столетова, созданной им для измерения величины одного и того же заряда, и вначале, когда он находится в покое, и потом, когда он движется, и был конденсатор.
Когда знакомишься с работой Столетова по определению коэфициента пропорциональности между электрическими единицами, припоминается известный рассказ о художнике Брюллове.
Поправляя однажды картину своего ученика, знаменитый художник только чуть-чуть прикоснулся к ней кистью. И безжизненная прежде картина от этого сразу ожила. В ответ на удивленный вопрос ученика, пораженного таким эффектом, Брюллов сказал: «Искусство начинается там, где начинается „чуть-чуть“».
Своей работой Столетов ярко показал, что слова Брюллова можно отнести и к искусству экспериментатора.
Между работой Столетова и работами его предшественников Вебера и Кольрауша было большое сходство.
Чтобы найти отношение между электростатическими и электромагнитными единицами, эти ученые также измеряли величину электрического заряда, вначале покоящегося, а потом двигающегося.
Сердцевиной созданной ими установки также был конденсатор, который они сначала заряжали, а потом разряжали.
Но было и различие между установкой, придуманной Столетовым, и установкой Вебера и Кольрауша, различие, обеспечившее опытам Столетова несравненное превосходство над опытами других ученых, пробовавших измерить коэфициент пропорциональности.
Вебер и Кольрауш пользовались конденсатором старого типа — лейденской банкой, стеклянным стаканом, оклеенным снаружи и внутри станиолем. Вычислить электрическую емкость лейденской банки со сколько-нибудь достаточной точностью было невозможно. Поэтому ученые «были вынуждены, — как писал Столетов, — измерять эту емкость обходным путем».
Погрешности, возникавшие при определении емкости, были одним из источников ошибок, вкрадывавшихся в результаты опытов.
Столетов же сконструировал конденсатор, емкость которого можно было рассчитывать точно.
Конденсатор состоял из двух расположенных один над другим металлических дисков, расстояние между которыми можно было изменять, действуя микрометрическими винтами. С помощью винтов и трех микроскопов, нацеленных с разных сторон на промежуток между дисками, их можно было устанавливать строго параллельно
Зная диаметр дисков и величину зазора между ними, Столетов получил возможность с чрезвычайной точностью рассчитать емкость своего конденсатора.
По-другому решил Столетов вопрос об измерении разрядного тока. Измерить этот ток было делом непростым. Разряд конденсатора длится всего лишь мгновенья.
Чтобы измерить разрядный ток, Вебер, Кольрауш, а также Эйртон и Перри, начавшие свои исследования позже Столетова, применяли баллистический гальванометр.
По-иному действовал Столетов. Ученый нашел гениально простой, остроумный и изящный способ «остановить мгновенье», продлить разрядный ток.
Конденсатор, решил Столетов, надо многократно и очень часто то заряжать, то разряжать.
Частые импульсы тока, следующие подряд один за другим, будут сливаться в как бы непрерывно идущий по проводнику ток. Несложный прибор легко определит величину этого тока. Для многократного заряжения и разряжения конденсатора Столетов включил в свою установку сконструированный им вращающийся коммутатор. Этот коммутатор приводился в действие маленьким электрическим мотором. При вращении мотора коммутатор то присоединял конденсатор к электрической батарее, заставляя его заряжаться, то подключал его к проволоке.
Схема установки Столетова для определения скорости электромагнитных процессов.
При каждом обороте коммутатора конденсатор много раз заряжался и столько же раз разряжался. За секунду в проволоке возникало около ста импульсов тока.
Изобретенный Столетовым способ давал возможность значительно более точно измерять величину пробегавшего через проволоку заряда. Но преимущества этого способа перед другими одним этим не исчерпывались.
Установка Столетова не требовала применения большой батареи: Эйртону и Перри в их опытах требовалось 200 гальванических элементов, а Столетов обходился всего лишь одним-двумя элементами. Меньшее напряжение батареи, используемой Столетовым, давало ряд преимуществ. В этом случае «несовершенство изоляции менее вредит делу», — писал Столетов. Небольшое напряжение давало к тому же возможность делать зазор между охранным кольцом и диском необычайно узким. В установке Столетова этот зазор не превышал 1/8 миллиметра. Это также способствовало повышению точности измерений.