Движение электричества внутри проводников

Faraday, Experimental Researches in Electricity, §§ 517, 1642, 3269.

Maxwell, Treatise on El. and Magn., Vol. II, § 572.

Faraday, Experimental Researches in Electricity, § 3303.

Шестьдесят лет тому назад, говоря об электрическом токе как о явлении кинетического характера, Максвелл не мог не отме­тить того обстоятельства, что он ничего больше не в состоянии сказать о природе тока. Между прочим, он говорит в одном месте:,,Что касается скорости электрического тока, то мы уже показали, что ничего не знаем относительно этого: она может быть равною одной десятой дюйма в час или ста тысячам миль в секунду. Во всяком случае, мы настолько далеки от знания абсолютной вели­чины этой скорости, что мы даже не осведомлены о том, предста­вляет ли собою то, что мы называем положительным направлением тока, действительное направление движения или наоборот".

Так обстояло дело шестьдесят лет тому назад. В настоящее время мы имеем возможность утверждать, что кое-что известно о характере того движения, которое происходит в цепи электри­ческого тока. Есть полное основание думать, что действительное движение внутри металлического проводника при прохождении по нему электрического тока совершается в направлении, обратном тому, которое условно принимается за положительное. С современ­ной точки зрения, в данном случае мы имеем дело с движением

электронов, т. е. атомов отрицательного электричества. Положи­тельное электричество в явлении металлической проводимости, повидимому, активного участия не принимает. При прохождении же электрического тока через электролиты в процессе тока прини­мают участие и отрицательные и положительные ионы, являющиеся более или менее сложными комбинациями атомов вещества. Полный ток слагается, если можно так выразиться, из двух токов — поло­жительного и отрицательного электричеств, текущих одно навстречу другому. При прохождении электрического тока через газообразную среду, кроме тяжелых положительных и отрицательных ионов, в числе носителей электричества присутствуют еще и электроны (см. гл.VI). Наконец, в случае электрического тока сквозь про­странство, в совершенстве освобожденное от присутствия газа, мы опять можем иметь дело только с движущимися электронами. Что касается средней скорости движения электронов и ионов в различных случаях тока, то она, в зависимости от условий, колеблется в пределах от малых долей миллиметра в секунду до многих тысяч километров в секунду.

Описание процесса электрического тока с точки зрения движения электричества внутри проводника, хотя и не является ис­черпывающим, как это видно из предыдущего параграфа, во всяком случае в количественном отношении приводит к совершенно точ­ным результатам. Это обстоятельство особенно ценно в том от­ношении, что другая сторона электромагнитного процесса имею­щего место в цепи тока, именно магнитное поле тока, количественно же тесно связана с силой тока, определяемой как скорость про­текания электричества через поперечное сечение проводника. Дей­ствительно в § 17 главы I было выведено соотношение (10), связывающее линейный интеграл магнитной силы вдоль произвольного замкнутого контура с полной силой тока, протекающего сквозь данный контур, т. е.:

где

Итак, в смысле количественного описания явлений электри­ческого тока практически безразлично, будем ли мы говорить о движении электричества, или о магнитном поле тока.

Как известно, условия протекания электричества по проводнику зависят от приложенной электродвижущей силы и от свойства дан­ного проводника. В настоящее время учение о прохождении элек­трического тока через электролиты и через газы имеет весьма совершенный характер, ибо в этих случаях нередко есть возмож­ность опытным путем наблюдать движение ионов и электронов и, таким образом, контролировать различные теоретические выводы. Такого рода контроль в значительной степени затруднен в случае металлических проводников. Теория так называемой металлической проводимости еще не обладает законченностью. Тем не менее,

однако, уже есть полная возможность обосновать законы Ома, Кирхгофа и Джоуля с точки зрения движения электронов в метал­лическом проводнике. Что же касается сверхпроводимости, то, по-видимому, объяснение ее выходит за пределы современной электрон­ной теории, не учитывающей физических процессов, происходящих вне проводника.

Дата добавления: 2014-11-29