Загадки электричества
— Вам, конечно, известно, товарищи, что во время войны 1914 года немцы пропускали электрический ток через некоторые свои проволочные заграждения для того, чтобы их невозможно было даже перерезать. Но моему брату, бывшему на фронте, пришлось оказаться в совершенно исключительном положении. Между двумя столбами немецких проволочных заграждений оказались порванными все проволоки, концы которых валялись на земле около столбов. Во время разведки брат решил пройти между этими столбами. Но едва он ступил между ними, как ноги его почувствовали сильнейшее электрическое раздражение. Он стал прыгать с ноги на ногу, но это не помогло, и он вынужден был вернуться обратно.
Вот и вся история с моим братом. Должен добавить, что во время разведки шел дождь, и земля и сапоги брата были мокрые. Полагаю, что это последнее обстоятельство объясняет только одно — хорошую проводимость земли и сапог. Остальное же, если исходить из вашей теории, совершенно необъяснимо. Для меня вполне понятно, что электрический ток проходил между концами оборванных проволок по земле. Но ведь это значит, что земля заменила собой проволоку. Одну проволоку. А между тем мой брат почувствовал в ногах ток. Не подумайте, что он как-нибудь коснулся ногами проволок,— между их концами было около двух метров.
Вот как мы объяснили себе этот случай: представьте, что мы закопали в землю (рис. 11) на расстоянии, скажем, двух метров две медные пластинки, так край возвышается несколько
Рис. 11. Если из генератора тока G пропустить ток через эемлю между пластинами А и В то, встав между ними, вы почувствуете ток.
над землей. Соединим затем эти две пластинки с каким-нибудь генератором достаточно мощного тока. Пусть на землю между пластинками встанет кто-нибудь из вас, расставив ноги. На первый взгляд, кажется, что нет никаких причин для того, чтобы электрический ток пошел через тело нашего товарища. Однако, это не так. Действительно, одинаковые ли потенциалы будут около ног экспериментатора? Для того, чтобы ответить на этот вопрос, вспомним одно—может ли быть движение электричества (ток) между точками с равным потенциалом? Конечно, нет. Лист А имеет больший потенциал, нежели лист B, потому-то электричество и двигается по земле от A к B. Но совершенно очевидно, что и на поверхности земли между А и В потенциал каждой точки, более удаленной от A, будет меньше, чем точки менее удаленной,— иначе между ними не было бы тока. Если человек встал на землю, то потенциалы соответствующих точек поверхности земли под его ногами передадутся этим последним. А так как потенциал ноги а будет больше потенциала ноги b то очевидно, между этими неравными потенциалами возникает ток, преходящий через ноги. Понятно, что он будет тем сильнее, чем большая разность будет между этими потенциалами. Разность потенциалов будет тем больше, чем шире расставит человек ноги. Это так называемое падение потенциала вдоль проводника будет пропорционально его сопротивлению. Кроме того разность потенциалов между ногами будет тем больше, чем большая разность потенциалов между пластинками А и В, а это, в свою очередь, зависит от разности потенциалов на полюсах генератора. Так как немцы для своих проволочных заграждений пользовались генераторами, дающими очень большие разности потенциалов, то для того, чтобы получить сильное раздражение в ногах, не надо было даже их раздвигать.
Пожалуй, здесь уместно напомнить, что в практической системе за единицу потенциала принимают вольт.
1 вольт равен той разности потенциалов на концах проводника с сопротивлением в 1 ом, которая устанавливается тогда, когда сила тока, проходящего через проводник, равна 1 амперу.
Для того, чтобы все разобранные вопросы освежить цифрами, мы приведем некоторые из них. Электрический ток употребляемый для освещения, идет при разности потенциалов в 110 V—220 V. Генераторы, употребляемые немцами для проволочных заграждений, давали от 1000 V до 5000 V. Наивысшая разность потенциалов, достигнутая в наших лабораториях — около 10 миллионов вольт. Батарея карманного фонаря дает около 4,5 V. Элемент Даниэля — 1V.
Разобрав подробно этот интересный случай, мы хотели уже поставить точку, но среди нашего коллектива нашелся еще один несогласный.
— Товарищи,—сказал он, — я не возражаю на ваши объяснения. Они, конечно, правильны, но я считаю их недостаточными. Я определенно могу доказать вам на опыте, что мы ощущаем электрическое раздражение при известных условиях даже тогда, когда наше тело касается проводника (по которому идет ток) только в одной точке. Вы же должны согласиться, что к такому случаю ваши объяснения не применимы.
— Но такого случая и быть не может, — возразили мы. — Если бы твой проводник был заряжен до потенциала в десятки тысяч вольт, то тогда ты мог бы почувствовать удар электричества, но и он не заставил бы тебя покинуть поле битвы. А мы рассматриваем такие токи, разность потенциалов которых не превышает 5000 V.
— Не 5000 V, — сказал товарищ, — а 110 V. Смотрите, я сейчас покажу вам опыт.