В. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОДЕ.

I. ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОЕ ПОЛЕ В ПУСТОТЕ.

§ 22. Сила электрического поля.

Если натереть кошачьим мехом сургучную палочку, то оба эти тела, а равно и окружающее пространство приводятся в особое состояние, которое проявляет себя тем, что находящиеся вблизи легкие частицы приводятся в движение; в этом случае говорят, что тела, вследствие трения "наэлектризовал и окружающее же пространство представляет "электрическое поле". Электрическое состояние присуще не только сургучной палочке и меху; оно передается так же и металлам, если последние привестй в соприкосновение с этими телами. Возникновение электрического состояния не связано с процессом трения; металлическая пластинка, соединенная проволокой с одним из полюсов батареи, также проявляет, после удаления проволоки, электрические действия. Предположим, что наэлектризованная металлическая пластинка помещена в воздушную среду. Окружающее ее электрическое поле исследуют с помощью "пробного тела“, например, с помощью бузинного шарика, покрытого сусальным золотом; пробное тело электризуется прикосновением сургучной палочки или меха, предварительно натертых друг о друга.

В электрическом поле на это пробное тело действует некоторая сила К. Представим себе, что мы измерили эту силу К. Для различных точек поля сила будет различна как по величине, так и по направлению. Для одной и той же точки она будет зависеть от того, каким способом бузинный шарик был наэлектризован. Впрочем, по этому вопросу имеется очень простая закономерность: если пробное тело было в соприкосновении с сургучной палочкой, то направление и знак силы, которая на него действует в данной точке, вполне определены, и только величина зависит от того, как мы действовали на шарики. Если же пробное тело находилось в соприкосновении с мехом, то сила имеет противоположный знак, а ее величина опять зависит от рода подготовки. Таким образом мы приходим к заключению, что силу, действующую в электрическом поле на пробное тело, надо положить равной

где скаляр зависит от электрического состояния пробного тёла, в то время как вектор не зависит от этого состояния, но для различных точек поля имеет различное направление и величину. Действительно, опыт показывает, что для двух различно наэлектризованных пробных

тел, последовательно помещаемых в одну и ту же точку поля, силы находятся в определенном отношении

которое остается постоянным для различных точек поля. Опыт далее показывает, что на данное пробное тело в двух различных точках поля действуют различные силы отношение их величин

не зависит от подготовки пробного тела. Формула (75) содержит в себе как (75а), так и

Если для первого пробного тела задано, то для второго определяется из (75а); тогда для отдельных точек поля можно определить с помощью любого пробного тела.

Скалярный множитель в выражении (75) называют электрическим зарядом пробного тела или количеством электричества, находящимся на нем; векторный множитель называют силой электрического поля. Обе величины — количество электричества и сила электрического поля — сразу же определяются однозначно, если только установить единицу количества электричества. Противоположность направления сил, действующих на два пробных тела, из которых одно было призедно в соприкосновение с сургучной палочкой, а другое — с мехом, учитывают тем, что различают положительное и отрицательное электричество. Электричеству шарика, приведенного в соприкосновение с мехом, о который предварительно натиралась сургучная палочка, совершенно произвольно приписали положительный знак, а электричеству сургучной палочки — соответственно отрицательный. Согласно этому, за направление силы поля приняли направление силы, действующей на пробное тело, приведенное в соприкосновение с мехом.

Выражение (75) для силы, действующей в электрическом поле на заряженное пробное тело, справедливо не всегда. Значение силы (75) отклоняется от истинного значения, если пробное тело находится очень близко от заряженного тела, причем это отклонение тем больше, чем больше заряд пробного тела. Это выражение становится неточным также тогда, когда сила поля слишком сильно меняется от точки к точке, причем неточность тем больше, чем больше размеры пробного тела. В дальнейшем мы познакомимся с причинами этих отклонений и в § 38 введем соответственное дополнение для выражения силы. Для начала мы должны поэтому при определении электрического поля по (75) пользоваться достаточно малыми пробными телами с достаточно слабыми зарядами на них.

Для теории Максвелла характерно то, что она для каждой точки пространства указывает силу яодя и именно это векторное поле считает главным предметом своего исследования. Первоначально физическое значение заключалось лишь в том соотношении (75), которое гласит, что если в данную точку пространства поместить заряд то на него будет действовать сала Максвелловская же теория

приписывает этой величине непосредственную реальность, не зависящую от существования пробного тела. Хотя наблюдаемая сила обнаруживается только при наличии по крайней мере двух заряженных тел (например, заряженной металлической пластинки и пробного тела), мы вслед за Максвеллом утверждаем, что уже одна металлическая пластинка сама по себе вызывает изменение состояния окружающего пространства, которое и описывается полем вектора Векторное поле в части пространства, занимаемой пробным телом, мы рассматриваем как первопричину действия силы на пробное тело. Задача заряженной металлической пластинки заключается лишь в поддержании этого поля. Мы говорим поэтому о теории действия поля в отличие от господствовавшей до Максвелла-Фарадея теории дальнодействия, исходным пунктом которой является взаимодействие двух зарядов.