Глава IV. Электрическое поле.

§ 57. Связь электрического поля с электромагнитными процес­сами. Область электростатики.

В самом начале предыдущей главы (§ 45) мы касались в общих чертах вопроса об электрическом поле и указывали, что его сле­дует рассматривать как одну из сторон того основного электро­магнитного процесса, другая сторона которого воспринимается нами как магнитный поток. В различных случаях эта вторая сторона явления может быть выявлена в большей или меньшей степени. Мы указывали, что даже в тех случаях, когда нам кажется, что существует лишь чисто электрическое поле, как самостоятельное явление, при чем никаких сопутствующих магнитных полей как будто бы не наблюдается, на самом деле в какой-либо части системы происходит электромагнитный процесс в скрытом виде. Так, на­пример, в случае заряженного металлического шара, неподвижно стоящего на какой-либо изолирующей стойке, электрическое поле в пространстве, окружающем шар, повидимому, представляет собою нечто в такой степени неизменное, что есть известное основание называть его электростатическим, между тем как это электро­статическое поле, так сказать, опирается на поверхность тела, где расположен электрический заряд, элементы которого мы не можем себе представить иначе, как в состоянии непрерывного движения. Весьма возможно, однако, что во многих случаях термин „электро­статическое поле" вполне отвечает существу дела, характеризуя собою какую-то статическую деформацию в пространстве, подобную, например, той упругой деформации, которая возникает в стенках резинового шара, когда во внутреннюю полость его будем нагне­тать воздух. Но и в приведенном примере статическая деформация в упругой среде не есть самостоятельное нечто, ни с чем не свя­занное, в действительности же она есть лишь проявление того кинетического процесса, который происходит в массе газа и обу­словливает давление на стенки заключающей его камеры.

190

В параграфах 58 и 59 мы подробнее остановимся на общих признаках; „электростатического поля", а теперь отметим лишь то обстоятель­ство, что подобное поле всегда рассматривается в каком-либо огра­ниченном объеме, за пределами которого обязательно имеет место основной процесс электромагнитного характера. Совершенно ана­логичную картину мы имеем и в случае магнитного поля, которое иногда нам кажется чем-то самостоятельным, не связанным с явле­ниями электрического характера. Пример подобного магнитного поля мы имеем в случае постоянного магнита, вне которого поле представляется самостоятельным магнитным полем, а внутрь которого, в область атомных и молекулярных процессов электромагнитного характера, мы мо­жем проникнуть только нашим умствен­ным оком. Та же картина будет и во внешнем пространстве и вокруг неко­торой цилиндрической камеры, изгото­вленной, скажем, из листовой меди, если внутрь этой камеры поместим соответ­ствующую катушку из изолированной проволоки без всякого железного сер­дечника и пропустим постоянный ток через катушку.

Для пояснения всего сказанного выше об электрическом поле рассмотрим случай, аналогичный опыту Фарадея с вращающимся магнитом (§ 4). Пред­ставим себе вращающийся вокруг оси цилиндрический магнит NS (рис. 116), простирающийся беспредельно далеко по обе стороны от плоскости PQ, пер­пендикулярной оси магнита, или же магнит конечной длины, но так распо­ложенный относительно другого непо­движного магнита, чтобы магнитный поток, пронизывающий данный магнит NS, замыкался полностью через неподвижный магнит.

В обоих слу­чаях внешнее магнитное поле в пространстве, непосредственно окру­жающей вращающийся магнит NS, будет совершенно отсутствовать. В то же время в радиальных элементах вращающегося магнита, по Фарадею, будет индуктироваться ЭДС, которая вызовет электри­ческое смещение в диэлектрике, окружающем магнит. При этом на поверхности магнита NS появятся электрические заряды соответ­ствующего знака. Мы получили бы тот же результат, рассуждая и по Прэстону, но только рассуждения эти в данном случае были бы несколько сложнее. Одним словом, вокруг рассматриваемого магнита появится электрическое поле, которое, в случае постоянной скорости вращения магнита и неизменности общих условий, можно считать

191

,,электростатическим" с таким же правом, как и поле вокруг заряжен­ного шара. При этом, в плоскости PQ силовые линии электрического поля будут расположены так, как это показано в нижней части рис. 116. Если бы мы взяли два подобных цилиндрических магнита, параллельных друг другу и так вращающихся, чтобы на их поверх­ностях образовались заряды разных знаков, то между ними должно наблюдаться притяжение, причем сила эта будет той же природы, что и сила механического взаимодействия между двумя бузинными шариками, противоположно наэлектризованными. Вследствие 'боль­шой сложности тех электромагнитных процессов, которые проте­кают внутри всякого заряженного тела и на его поверхности, в настоящее время затруднительно еще дать полную картину того, как зарождается „электростатическое поле" в обычных случаях, но только-что разобранный пример (рис. 116) в достаточной сте­пени выявляет сущность нашего утверждения, что всякое электри­ческое поле есть лишь одно из проявлений основного электромаг­нитного процесса.

Все, что было сказано в § 1 о роли промежуточной среды, имеет непосредственное отношение и к электрическому полю. Опыты Фарадея показали, что все электрические взаимодействия и явления необходимо понимать как результат распространения электрической деформации от одного элемента объема среды к дру­гому соседнему. И в то же время Максвелл выяснил, что между точкой зрения Фарадея и формальными достижениями учения об электрическом поле, основанного на законе Кулона, нет никакого противоречия.