Разряд электрический. — Потеря электричества каким-либо наэлектризованным телом, т. е. Р. этого тела, может происходить различными способами, вследствие чего и явления, сопровождающие Р., могут получаться по характеру весьма неодинаковые. Все разнообразные формы Р. можно подразделить на три главнейших вида: Р. в виде электрического тока, или Р. проводящий, Р. конвекционный и Р. разрывной. Р. в виде тока происходит тогда, когда наэлектризованное тело соединяется с землей или с другим телом, обладающим электричеством, равным по количеству и противоположным по знаку с электричеством на разряжающемся теле, при посредстве проводников или даже изоляторов, но изоляторов, у которых поверхность покрыта слоем, проводящим электричество, напр. поверхность смочена или загрязнена. В этих случаях происходит полный Р. данного тела, причем продолжительность этого Р. обусловливается сопротивлением и формой (см. Самоиндукция) проводников, чрез которые происходит Р. Чем меньше сопротивление и коэффициент самоиндукции проводников, тем быстрее происходит Р. тела. Тело разряжается отчасти, т. е. его Р. происходит неполный, когда оно соединяется проводниками с каким-либо другим телом, не наэлектризованным или наэлектризованным слабее, чем оно. В этих случаях тем большая часть электричества теряется телом, чем больше емкость того тела, которое присоединяется к нему при помощи проводников. Явления, сопровождающие Р. в виде тока, качественно одинаковы с явлениями, которые вызываются электрическим током, возбуждаемым обыкновенными гальваническими элементами. Р. конвенционный происходит в том случае, когда хорошо изолированное тело находится в среде жидкой или газообразной, содержащей в себе частицы, способные электризоваться и под влиянием электрических сил способные двигаться в этой среде. Р. разрывной — это Р. тела или в землю, или в другое тело, противоположно наэлектризованное, через среду, не проводящую электричество. Явление происходит так, как будто непроводящая среда уступает действию тех натяжений, которые возникают в ней под влиянием электризации тела, и предоставляет путь электричеству. Такой разрывной Р. всегда сопровождается световыми явлениями и может происходить в различных формах. Но все эти формы разрывного Р. можно подразделить на три категории: Р. при помощи искры, Р. при помощи кисти, Р. сопровождающийся сиянием, или тихий Р. Все эти Р. имеют между собой сходство в том отношении, что, несмотря на малую продолжительность, каждый из них представляет совокупность нескольких Р., т. е. при этих Р. тело теряет свое электричество не непрерывно, а перемежающимся образом. Р. при помощи искры является в большинстве случаев колебательным (см. Колебательный Р.). Р. при помощи искры образуется тогда, когда к наэлектризованному телу, находящемуся в каком-либо газе немалой упругости или в жидкости, приближено достаточно близко другое тело, проводящее электричество и соединенное с землей или же наэлектризованное противоположно данному телу. Искра может образоваться и тогда, когда между такими двумя телами будет находиться слой какого-либо твердого изолятора. В этом случае искра пробивает этот слой, образуя в нем сквозное отверстие и трещины. Искра сопровождается всегда особым треском, происходящим от быстрого потрясения той среды, в которой она получается. Когда искра коротка, она имеет вид светлой прямолинейной черты. Толщина этой черты обусловливается количеством электричества, которое теряется наэлектризованным телом при помощи этой искры. По мере увеличения длины искры она становится тоньше и вместе с тем отклоняется от вида прямолинейной черты, принимает форму зигзагообразной линии, а затем, при дальнейшем удлинении, разветвляется и, наконец, переходит в форму кисти (табл., фиг. 1). При помощи вращающегося зеркала можно обнаружить, что появляющаяся искра состоит в действительности из целого ряда отдельных искорок, следующих одна за другой через некоторый промежуток времени. Длина образующейся искры, или так называемое разрядное расстояние, зависит от разности потенциалов тех тел, между которыми получается эта искра. Однако и при одной и той же разности потенциалов двух тел длина образующейся между ними искры изменяется несколько в зависимости от формы этих тел. Так, при данной разности потенциалов искра получается длиннее, когда она образуется между двумя дисками, чем в том случае, когда она должна проскочить между двумя шарами. Да и для различных шаров искра не одинаковой длины. Она тем длиннее, чем больше разнятся друг от друга по размерам два шара. При данной разности потенциалов получается наиболее короткая искра, т. е. получается наименьшее разрядное расстояние, в том случае, когда искра должна получиться между двумя шарами одинаковых размеров. Изменение упругости газа оказывает весьма большое влияние на величину разности потенциалов, необходимой для образования искры данной длины. С уменьшением упругости газа эта разность потенциалов также уменьшается. Природа газа, в котором является искра, оказывает немалое влияние на величину необходимой разности потенциалов. При одной и той же длине искры и при одной и той же упругости газа эта разность потенциалов — наименьшая для водорода, она больше для воздуха и еще больше для угольной кислоты. Для получения искры в жидкости требуется разность потенциалов большая, чем для получения такой же искры в газе. Вещество тел, между которыми образуется искра, оказывает весьма малое влияние на разность потенциалов, нужную для возникновения искры. При малых длинах искры в воздухе или в другом каком-либо газе образующая искру разность потенциалов весьма близко пропорциональна длине искры. При больших длинах искры связь между длиною искры и необходимой для этого разностью потенциалов не так проста. В этом случае при возрастании разности потенциалов длина искры увеличивается быстре увеличения разности потенциалов. В следующей таблице содержатся данные для выражения длины искр и соответствующих им разностей потенциалов (искры образуются между двумя дисками, у одного поверхность мало выпуклая).
| Длина искры, в стм |
Разность потенциалов, в вольтах |
|---|---|
| 0,0205 | 1000 |
| 0,0430 | 2000 |
| 0,0660 | 3000 |
| 0,1176 | 5000 |
| 0,2863 | 10000 |
| 0,3378 | 11300 |
Электрическая искра имеет цветовой оттенок в зависимости от природы тел, между которыми она образуется. Так, она окрашена в зеленый цвет, когда появляется между медными или серебряными телами; она имеет красноватый оттенок, когда получается между железными телами. Спектры искр состоят из светлых линий, причем часть этих линий соответствует спектрам тех металлов, из которых приготовлены тела, разряжающиеся через эти искры; другая часть линий принадлежит спектрам газов, в которых образуются искры. Чем сильнее искра, тем ярче получаются металлические спектральные линии. Р. при помощи кисти получается обыкновенно в том случае, когда изолированное проводящее тело, находящееся в газе, сильно наэлектризовано и вблизи его нет другого тела на таком расстоянии, чтобы могла образоваться искра. Кисть появляется на более выдающихся частях поверхности тела. На конце острия особенно легко получается кисть. В воздухе кисть имеет фиолетовый оттенок и состоит из большего числа разветвлений в виде весьма тонких веточек. Все эти веточки как бы исходят из одного корешка, более яркого по свету и расположенного на положительно наэлектризованном теле (фиг. 2). Другое тело, находящееся поблизости к первому и наэлектризованное отрицательно, покрывается на стороне, обращенной к кисти, светящимся слоем. Когда Р. происходит между двумя остриями, то на положительном острие получается кисть, а на отрицательном является лишь светящаяся точка. Возникновение кисти сопровождается всегда особым свистящим и шипящим звуком. Весьма интересны фигуры, получающиеся на фотографических пластинках, подвергнутых действию Р. через острие и затем проявленных. Эти фигуры весьма неодинаковы для положительного и отрицательного элекричества Помещенные здесь рисунки (фиг. 3, 4) представляют копии фигур, полученных на фотографических пластинках покойным лаборантом физ. лаборатории Спб. унив. Н. Н. Хамонтовым. Тихий Р., или Р. при помощи сияния, получается в том случае, когда наэлектризованное тело находится в газе, имеющем малую упругость. Особенно хорошо наблюдается это явление в Гейсслеровых трубках (см. Гейсслеровы трубки). В Гейсслеровых трубках сияние получается как бы всходящим из конца положительного электрода (анода). Это сияние заполняет собой внутренность трубки (оно называется положителным светом) и отделяется темным пространством от другого света, начинающегося у отрицательного электрода (катода), который является при этом весь окруженным светящимся ореолом. Положительный свет представляет обыкновенно ряд параллельно расположенных, слегка выпуклых светящихся слоев, отделенных друг от друга темными промежутками (явление стратификации, фиг. 5). С изменением упругости газа в Гейсслеровой трубке изменяется и самое свечение ее. Чем меньше эта упругость, тем слабее развивается положительный свет в ней и тем резче получается отрицательное свечение. Цвет свечения в Гейсслеровой трубке зависит от природы газа, наполняющего ее. В трубке, заполненной воздухом, положительный свет имеет красноватый оттенок, отрицательный свет — голубоватый; трубка с водородом, светится красноватым, с азотом медно-красным, с кислородом розовым с угольной кислотой и окисью углерода — светло-сероватым светом. Спектр свечения в Гейсслеровой трубке обнаруживает лишь линии, принадлежащие газу в этой трубке. В этом спектре не наблюдаются линии, соответствующие спектру металла электродов. Наблюдения показывают, что при свечении Гейсслеровой трубки температура газа в ней может быть весьма небольшая, она может быть меньше 100°. Магнит оказывает значительное влияние на форму свечения газа в Гейсслеровой трубке. Действие магнита в этом случае подобно действию его на гибкие проводники с токами. Стратификация положительного света начинается при некоторой упругости, она усиливается вместе с разрежением, т. е. число слоев возрастает, когда упругость газа уменьшается, но так продолжается до определенной упругости. При некоторой упругости число слоев начинает уменьшаться, самые слои становятся толще, и наконец они совсем исчезают. Когда упругость в трубке доводится до весьма малой величины, когда она измеряется миллионными долями атмосферы, характер световых явлений в трубке совершенно изменяется. В этом случае положительный свет почти вполне исчезает и в трубке является лишь один отрицательный свет в виде слабо светящегося пучка лучей, как бы исходящих по направлению нормалей к поверхности катода. Трубки с таким разрежением носят название трубок Крукса. Лучи, испускаемые катодом, так называемые катодные лучи, встречая стеклянную поверхность трубки, возбуждают довольно яркую фосфоресценцию в стекле, имеющую зеленый оттенок. Эти лучи возбуждают фосфоресценцию и во многих других телах, если только они падают на эти тела. Так, особенно ярко фосфоресцируют алмазы, рубины и др. минералы. Катодные лучи при встрече с твердыми телами, находящимися внутри трубки, производят значительное нагревание этих тел и могут вызвать даже сильное накаливание их. Катодные лучи испытывают действие магнита — они отклоняются последним. Они производят давление на тело, на которое падают, и могут вызвать движение этого тела. Так, при помощи катодных лучей можно заставить вращаться маленькое мельничное колесико, помещенное внутри Круксовой трубки. Из исследования природы катодных лучей оказалось, что эти лучи представляют собой быстро движущиеся по направлению от катода материальные частички, заряженные отрицательным электричеством. Там, где катодные лучи встречают твердое тело, возбуждаются особые лучи, открытые Рентгеном (см. Рентгеновские лучи).
Приложение
править