Загадки электричества
Почему происходит такая странная вещь, что электрический заряд распространяется только на поверхности проводника, а ток идет через все сечение, через всю его массу? Почему два неподвижных электрона отталкивают друг друга и из середины проводника расходятся к его поверхности, а два движущихся — не отталкиваются и остаются вблизи друг друга?
Вместо перерыва между докладами председателя и его содокладчика, нам пришлось решать эту новую задачу. Однако, она так остро и так давно интересовала нас, что более приятного отдыха, чем ее решение, мы и не желали.
Движущийся электрон создает вокруг себя такое же магнитное поле, как и ток соответствующего направления. Иначе и быть не может: ведь с точки зрения теории, развиваемой докладчиком, электрический ток есть ничто иное, как поток электронов, двигающихся с огромной скоростью по проводнику, в задаче № 88 мы уже выяснили вопрос о том, что токи одного направления притягиваются друг к другу, а противоположных направлений отталкиваются. Очевидно, что то же самое мы должны будем сказать и о двух движущихся параллельно друг другу электронах: два электрона, движущиеся в одном направлении, притягиваются друг к другу. Следовательно, электроны, несущиеся в проволоке при электрическом токе, будут взаимно притягиваться друг к другу, в результате чего они должны были бы собраться в узкий пучок, который не охватывал бы всего сечения проволоки, а проходил лишь по ее средней части.
Для нас стали очевидными два положения:
1. Если бы между движущимися электронами существовало только электрическое поле, — они двигались бы по поверхности проволоки.
2. Если бы между ними существовало только магнитное поле, — они двигались бы по оси проволоки.
Эти два положения и ответили, наконец, на наш вопрос: так как между движущимися в одном направлении электронами возникают одновременно и электрическое и магнитное поле, то сила их электрического отталкивания может оказаться равной силе магнитного притяжения, и тогда они будут двигаться по всей массе проводника, не отталкиваясь и не притягиваясь между собой.
Вычисления показывают, что при скорости электрического тока сила взаимодействия магнитных полей равна силе отталкивания электронов.
На этом закончился наш перерыв.
Речь содокладчика.
— Товарищи, многое в докладе нашего председателя осталось для меня малопонятным, а иное и совсем неясным. Думаю, это произошло потому, что весь материал невозможно было уложить в такое коротенькое сообщение.
Но одно я понял совершенно твердо и определенно: электричество всюду, электричество вездесуще. Каждый атом солнца, так же, как и мельчайшая частица земли, содержит электроны. Они двигаются в моей руке и проходят свои орбиты в невидимой пылинке, в этих маленьких электронных мирах происходят свои катастрофы, как происходят они и в нашей вселенной. Электроны переходят с одной орбиты на другую, покидают навсегда свою систему, вступают в члены соседней системы, а человек даже не подозревает об этой сложной жизни атомов.
Но разве в нашей природе не получаются такие количества электричества, которые человек должен был бы заметить? Не будем говорить о том, что дождь, снег, град всегда наэлектризованы, что наэлектризована пена водопада, волны морского прибоя, что, наконец, ветер всегда несет воздух, заряженный электричеством. Скажем, что эти заряды и их потенциалы не воспринимаются человеком. Но ведь сама атмосфера наэлектризована. В самых неблагоприятных условиях при подъеме вверх всего на один метр потенциал увеличивается приблизительно на 150 вольт, а при сухом воздухе разность потенциалов в среднем составляет 1300 вольт на каждый метр поднятия над поверхностью земли. И что же? Разве мы чувствуем, разве замечаем это?
За сотни тысяч лет своего бытия человечество даже не подозревало о существовании электричества. Свет, теплота, звук и тяготение замыкали горизонт старого мира.
Это вполне понятно: у человека нет „электрического глаза", нет специального органа, который бы давал нам возможность ощущать электрические силы, чувствовать электрическое поле. Человек слеп. Для него так же недоступны пейзажи электрического мира, как недоступен слепому или глухому от рождения мир красок и мир звуков. Таким создала его природа, но человек создал себе искусственные „органы“—свои аппараты,— и с каждом годом он все глубже и глубже проникает в толщу неведомого, и сейчас жизнь любой культурной страны немыслима без завоеваний, сделанных наукой об электричестве. Всего 125 лет прошло с момента изобретения первого элемента—открытия электрического тока, а человек успел весь земной шар окутать сетью проводов и послать пo ним послушные электрические токи, круглые сутки по поверхности нашей планеты разносятся радио-волны. То в одном, то в другом конце земного шара гудят мощные радиостанции, и в отдаленнейших уголках поют громкоговорители. А ведь не прошло и сорока лет с того дня, когда из рук Герца вырвалась первая электромагнитная волна. Ничто так резко не изменило жизнь человечества, как электрическая энергия, внедрившаяся в его обиход. Пусть бы по моей прихоти с этой минуты на всей земле прекратился электрический ток. Культурные центры погрузились бы во мрак: остановился бы ряд заводов, упали бы на землю аэропланы, застыли бы мотоциклы и автомобили, так как их магнето перестали бы давать вспышки в моторе. Страны, города, отдельные лица потеряли бы связь друг с другом: телеграф к телефон замолчали бы. Замер бы трамвай, погас бы кинематограф. Медицина лишилась бы лучей Рентгена; металлургия потеряла бы возможность производить добычу многих металлов: алюминий, „электро-сталь“ и многое другое исчезло бы с лица земли.
Заколебались бы устои экономической жизни, и человечество отступило бы на сотни лет назад.
Вся эта катастрофа приняла бы такие размеры главным образом потому, что применение электрического тока бесконечно. От него работает пылесос и лифт, он же покрывает никелем самовар или гравирует стереотипы для газет и журналов. Он нагревает электрические кастрюли и плиты, от него двигаются электрические часы, и взрываются мины.
Мы сейчас живем в искусственном мире. Этот мир мало похож на тот, из которого вышел первобытный человек. Первое место в этом новом мире принадлежит электричеству.
И наша с вами работа в этой области не прошла бесследно: пусть она не удовлетворила нас, но одно несомненно— сейчас, мы еще сильнее хотим знать, сейчас запросов у нас еще больше, чем было раньше, а это—залог успешной работы в дальнейшем.
До будущего года, товарищи!