Диэлектрики

Диэлектрики

Диэлектрики – название, данное Михаилом Фарадеем телам непроводящим или, иначе, дурно проводящим электричество, как, напр., воздух, стекло, различные смолы, сера и т. д. Подобные тела называются также изоляторами. До исследований Фарадея, произведенных в 30-х г., электрические явления изучались почти исключительно в проводниках; в основе всего учения об электричестве лежал принцип Ньютона – «actio in distans», т. е. действие наэлектризованных проводящих тел друг на друга, а также и на другие ненаэлектризованные проводники – приписывалось особому свойству электрических жидкостей проявлять силу на расстоянии вполне независимо от окружающей эти тела изолирующей среды. Изоляторы или Д. рассматривались как тела, способствующие лишь сохранению электрического заряда на поверхности проводников, их отношение ко всем электрическим явлениям предполагалось чисто пассивным. Совсем не таков взгляд на значение диэлектриков в современной теории. Путем опытов Фарадей доказал, что вещество Д. отделяющего собою два проводника, оказывает существенное влияние на наблюдаемые в них электрические явления. Это влияние резко обнаруживается при замене, напр., в конденсаторе воздушного слоя слоем какого-либо иного твердого Д. Подобное существенное значение Д. было замечено и сравнительно хорошо изучено еще задолго до Фарадея. Известный Кевендиш в 70-х годах прошлого ст. произвел целый ряд интересных опытов, обнаруживших с полною ясностью свойства различных диэлектрических веществ. Но эти опыты Кевендиша не были опубликованы вплоть до 1879 года и только благодаря Максвеллу сделались известными. Фарадей первый положил основание новому учению об электричестве, учению, по которому причина всех электрических действий заключается не в проводники, а внутри отделяющих или окружающих эти проводники Д. При всех процессах электризации в действительности внутри Д. происходят особые изменения, возникает особое, пока еще хорошо неизвестное, механическое явление, которое и обнаруживается видимым образом в развитии электрического состояния проводников. Все действия между наэлектризованными проводниками на самом деле представляют собою результат изменений, происходящих в промежуточной диэлектрической среде. Электрические действия передаются на расстояние не моментально, а распространяются в пространстве с известною конечною скоростью. Это учение Фарадея впоследствии было обработано математически Максвеллом и подтверждено многочисленными опытами, в особенности – замечательными опытами Герца.

Абсолютная пустота по всем своим свойствам в отношении к электрическим явлениям должна рассматриваться также, как Д. Таким образом тот механически процесс, который вызывает все электрические действия, необходимо должен происходить в эфире, наполняющем пустое пространство и проникающем все тела. Эфир в пустоте и эфир в Д. обладает способностью подвергаться «электрическим» деформациям. Он до известной степени уподобляется упругим телам при обыкновенных механических изменениях. Эфир в проводящих телах как бы лишен подобного свойства. Вернее – вещество проводящего тела оказывает действие на состояние эфира в этом теле и уничтожает возникающие в эфире электрические деформации. Вспомним, что и по отношению к световым и тепловым явлениям хорошие проводники электричества, металлы, представляются с иными свойствами, чем хорошие изоляторы

– воздух, стекло. Металлы вообще не прозрачны для световых и тепловых лучей, изоляторы или Д., напротив, прозрачны для лучей световых или тепловых. Свойство различных Д. по отношению их к электрическим явлениям характеризуется так называемою диэлектрическою постоянною этих тел. Диэлектрическая постоянная (К) какого-нибудь Д. представляет собою отношение электроемкости конденсатора, когда изолирующий слой в нем состоит из исследуемого Д., к электроемкости того же конденсатора с изолирующим слоем из воздуха. Из опытов получены следующие величины диэлектрических постоянных некоторых тел:

Для эбонита К=2,21 Для каучука К=2,12 Для парафина К=1,68 Для серы К=2,4 Для стекла К= ок 2,8 Для ксилола К=2,39 Для керосина К=2,04 Для алкоголя К=26,5 Для воды К=76

При этом д-ая постоянная воздуха принимается равною 1. Д-ая постоянная характеризует и упругие свойства эфира в данном Д. по отношению к происходящим в эфире электрическим деформациям. По теории «коэффициент электрической упругости» = .

Электрические деформации, возникающие внутри эфира в Д. при кажущейся электризации поверхности проводящих тел, вызывают различный изменения и в молекулярном строении самого Д. Объем Д. изменяется при этом, изменяются и оптические свойства тела. Вполне изотропный тела, как напр., жидкости, превращаются при появлении электрических сил внутри их – в тела, относящиеся к свету подобно кристаллам

До настоящего времени держится еще в науке теория, по кот. электрические действия по-прежнему рассматриваются, как происходящие на расстоянии и подчиняющиеся в пустом пространстве известному закону Кулона. Диэлектрические тела предполагаются по этой теории, состоящими из огромного числа весьма маленьких проводящих зерен, которые отделены друг от друга абсолютно непроводящим электричество веществом. В каждом таком зерне внутри Д. допускают появление двух противуположных электричеств, когда находящиеся поблизости к Д. проводники подвергаются электризации. Действие на какое-либо проводящее тело других наэлектризованных проводников осложняется действием всех проводящих зерен Д., наэлектризованных вследствие индукции. Таким образом и эта теория, развитая впервые Моссоти, объясняет влияние Д. на электрические действия, наблюдаемые в проводящих телах. Диэлектрическая постоянная (К) какого-либо Д. дает возможность по этой теории найти отношение между объемом, занимаемым одними проводящими зернами в Д., и объемом всего Д. Если обозначим это отношение через e. мы имеем, как показал Клаузиус, следующую зависимость между К и e.

К = .

И. Боргман