Загадки электричества
От покоя к движению
— Все то, о чем мы говорили до сих пор, —очень интересно, — сказал самый молодой член нашего кружка,—но я хотел бы затронуть один, на мой взгляд, важный и основной вопрос, на котором мы почти совсем не останавливались. Я говорю о свойствах электричества, о признаках электрического состояния тела.
Задача № 28.О чем говорят наши учебники.
В одних учебниках я читал:
„Признаками электрического состояния тела являются —
1. Притяжение и отталкивание легких тел.
2. Болезненное ощущение при переходе электричества в человека.
3. Появление искры.
4. Образование озона, сопровождающееся характерным запахом.
5. Пробивание диэлектриков (изоляторов)“.
А в других книгах говорится:
„Характерным и единственным свойством электричества является притяжение и отталкивание различных более или менее легких предметов“.
Как же, товарищи, согласовать подобные определения?
Свойством неподвижного электричества является, конечно, только притяжение и отталкивание тел. Самый простой случай движения электричества это, например, передача заряда одного проводника другому. Если проводники не сближены вплотную, то этот переход сопровождается „искрой“. Эта простейшая форма движения электричества через воздух любопытна тем, что здесь возникают одновременно все известные нам формы энергии. Скачок электричества сопровождается светом, звуком, теплотой, механической энергией, химической и др.
Выслушав объяснение, наш товарищ не удовлетворился им.
— Может быть, товарищи, вы и правы, но я должен вам откровенно сказать, что для меня ваше объяснение слишком формально, слишком отвлеченно. Я нигде в природе не могу подыскать подходящую аналогию. Электричество в покое обладает одними свойствами, а электричество в движении—другими! Это легко сказать, но понять мудрено. Представьте себе, что я сказал бы вам то же самое, ну, скажем, о кусочке свинца, который сейчас лежит передо мною.
Задача № 29. О движущемся свинце.
Этот кусочек свинца, который я кладу перед вами, приобретает совершенно новые свойства, если ему сообщить движение.
Что вы на это скажете, товарищи?
Этот вопрос вызвал весьма горячие разговоры. Наш кружок разделился на две партии.
— Безусловно, свойства свинца изменятся, если ему сообщить движение,—говорила одна группа.—Какими свойствами обладает кусочек лежащего свинца? Металл серебристо-серого цвета, почти без всякой упругости, слабо теплопроводный, легкоплавкий, с определенным весом и теплоемкостью и т. д. Но есть ли среди этих свойств такое, которое, например, заставило бы вас бояться этого маленького серого кусочка? Конечно, нет. А как вы отнесетесь к тому, если мы вложим наш кусочек свинца в дуло ружья и, зарядив его, направим на вас и скажем: „Руки вверх!“
Не правда ли, кусочек свинца, выпущенный из ружья, будет иметь уже другие свойства? Он приобретет механическую энергию и будет обладать свойством пробивать преграды. При пробивании преграды или просто при встречном препятствии этот кусочек свинца станет источником тепловой энергии. Вспомните, как сильно нагреваются (даже раскаляются) стальные мишени, когда в них стреляют артиллерийскими снарядами. А выстрелите этим кусочком свинца в гремучую ртуть, в динамит, в смесь бертолетовой соли с серой—они взорвутся. Как видите, наш кусочек свинца вызвал химические процессы. Наконец, разве вы не испытываете „болезненного ощущения“ при пронизывании вашего тела этим же кусочком свинца?
Итак, движущийся кусок свинца приобрел не только новые свойства, но даже такие, которые соответствуют свойствам движущегося электричества.
— Ну, товарищи,—запротестовали наши противники,—у вас тут и натяжки, и подтасовки, да и по существу вы говорите не совсем на тему. Вы утверждаете, что удар свинца вызывает химические реакции в некоторых составах. Но ведь вы нарочно берете так называемые взрывчатые смеси, воспламеняющиеся от удара, которых всего-то наберется десяток-другой. Ну, а все остальное бесчисленное количество тел? О них что вы скажете? Но мы имеем и более серьезное возражение— вы говорите: кусочек свинца приобрел новые свойства. Мы возражаем: кусок свинца остался с теми же свойствами, какие были у него в неподвижном состоянии. Его цвет, вес, теплоемкость и все остальные характерные признаки нисколько не изменились от движения. Новые явления дало движение, а не свинец. Разве не теми же самыми свойствами будут наделены любые двигающиеся тела, любое вещество: железо, камень, дерево, вода, воздух и т. д.?
На все эти возражения у нас имелись свои доводы.
— Вы говорите, что мы нарочно подбираем такие вещества, в которых возникают химические реакции от удара, что огромное большинство тел не претерпевает от удара никаких химических изменений. Это верно, но как вам известно, движущееся электричество, электрический ток, также не вызывает химических изменений в огромном количестве веществ. 'Гак что: как движущийся кусок свинца, так и движущееся электричество вызывают химические процессы в небольшом количестве тел. Но мы особенно благодарны вам за вашу поправку. Конечно, новые свойства движущегося свинца принадлежат не ему, а движению. Конечно, с качественной стороны будет совершенно безразлично, какое именно тело двигается. Для нас важно само движение. Но ведь об этом-то мы как раз и говорили в задаче № 29, когда разбирали вопрос о неподвижном и движущемся электричестве. И там дело было не в самом электричестве, а в его движении. Конечно, смешно думать, что летящая пуля может произвести все те действия и с той же яркостью и силой, как поток электричества. Но ведь между ними есть, помимо других существенных отличий, еще огромная разница в скорости. Можно ли предполагать, что пуля или пушечное ядро, летящее со скоростью 1000 м в 1 сек., могут произвести тот же эффект, как электричество (ток), несущееся со скоростью 300000 км в 1 секунду?
Приведенный выше спор нашего кружка требует некоторых замечаний.
Есть основание предполагать, что свойства движущегося тела будет изменяться в зависимости от скорости движения. Мы еще очень мало думали о том, какие свойства приобретает пуля, и что станет с ней самой при скорости в 300000 км, в 1 сек., но независимо от этого, конечно, неразумно предполагать, что свойства движущегося тела и электричества могут быть тождественны. Весь этот спор был приведен исключительно с целью уяснить и дать прочувствовать коренное отличие и глубокое единство в свойствах статического электричества и электрического тока. Аналогии, как уже говорилось, никогда не претендуют на доказательства.
Проспорив несколько дней на эту тему, мы невольно так подчеркнули сами перед собой все удивительные свойства движущегося электричества (электрического тока), что нам всеми силами захотелось подробнее ознакомиться с ними на практике, а не по книжкам. Мы не задумывались над тем, что у нас нет почти никаких приспособлений и приборов. Мы, собственно, даже не подумали и о том, что задача № 29 открывает нам новый отдел электричества, вводящий нас в самую гущу нашей промышленной и домашней техники. Электрическая лампочка, светившая на наши головы, и телефонный звонок в соседней комнате напомнили нам об этом. Председатель нашего кружка торжественно провозгласил: задача №30.