Загадки электричества: читать начало книги онлайн

Как хотите, а это явная ерунда!

Что в этом вопросе обстоит не все благополучно, это мы понимали, но разрешить его нам удалось лишь с помощью одного товарища, который сказал нам:

– Товарищи, когда-то работу прислуги, заключавшуюся в смахивании пыли с мебели, пытались облегчить одним приспособлением, которое на практике оказалось очень мало пригодным, но для нас, думаю, пригодится. Этот прибор был устроен очень просто: к металлическому полому шарику была припаяна длинная трубка с краном. В шар накачивался под известным давлением воздух. Открыв кран и направив трубку на поверхность запыленного предмета, мы могли сильной струей воздуха сдуть с нее всю пыль. Работа этого прибора заключалась в сметании пыли. От чего же зависела его работа? Допустим, что у нас имеются два таких прибора: один у меня, другой у председателя и что у председателя объем шара равен 2 литрам, а у меня – 1 литру. Очевидно, что чем больше я накачаю воздуха в мой шар, тем получу большую упругость и большее давление струи воздуха на пыль. Следовательно, величина работы моего прибора будет зависеть от давления воздуха в шаре. Чем больше будет давление, тем больше будет работа.

Скажем, что я решил довести давление воздуха внутри моего шара до 3 атмосфер, для этого мне необходимо накачать в шар 2 литра воздуха в дополнение к 1 литру, который там уже имеется. Пусть председатель также доведет давление внутри своего шара до 3 атмосфер. Ему придется для этого накачать в шар 4 литра воздуха. Давление воздуха в обоих наших приборах одинаковое, но будет ли одинаковой работа струи воздуха?

– Конечно, – сказали мы, – прибор председателя сдует больше пыли, так как в нем большее количество воздуха. Из твоего шара выйдет 2 литра, а из шара председателя 4 литра. Ясно, что большой шар сдует пыли в два раза больше, чем малый.

– Ну а если это так, то, очевидно, надо признать, что работа воздушной струи будет зависеть не только от давления, но и от количества воздуха.

Вот вам еще пример: давление в моем шаре равно 3 атмосферам; я открываю очень немного кран, так что из него выходит тонкая струйка воздуха. Затем я открываю кран полностью – струя воздуха становится широкой. Давление и в первом, и во втором случае одно и то же, но количество воздуха, сдувающего пыль, в первом случае меньше, чем во втором. Стоит ли спрашивать, когда будет бо́льшая работа?!

Как видите, наши недоумения разрешаются просто: работа электрических сил будет пропорциональна и потенциалу, и количеству электричества, т. е. пропорциональна VQ.

– Мне хочется, товарищи, – сказал председатель, – еще кое-что добавить. В наших последних рассуждениях мы, очевидно, предполагали, что электрический потенциал аналогичен давлению воздуха в нашем шаре. Как вы думаете, могли бы мы получить какую-нибудь работу воздушной струи, если бы давление окружающего воздуха равнялось давлению внутри шара? Понятно, нет. Ведь только потому в моем шаре оставалось всегда 2 литра воздуха, что давление его было равно 1 атмосфере, т. е. давлению окружающего воздуха. Если мы давление атмосферы примем за нулевое давление, то всякое большее давление мы можем условно обозначать (+) давлением, а меньшее (–) давлением.

За нулевой электрический потенциал принимают потенциал Земли. Потенциал больший называют положительным потенциалом, меньший – отрицательным.

«Пылесдуватели», о которых рассказал наш товарищ, оказались очень непрактичными – от них пыль столбом гуляла по комнатам. Их заменили «пылевысасывателями», или, как их теперь принято называть, пылесосами. С нашими шарами можно легко выяснить принцип работы таких пылесосов. Для этого нам пришлось бы разрядить воздух в шаре, т. е. выкачать его. Тогда при открывании крана струя воздуха пошла бы не из шара в воздух, а наоборот, из воздуха в шар и увлекла бы за собой пыль. Такой прибор также совершал бы работу по очистке комнат от пыли, но в нем давление воздуха было бы меньше атмосферного, т. е. нулевого давления, и, следовательно, мы должны были бы назвать его отрицательным давлением. Такой прибор может иллюстрировать работу отрицательного потенциала.

Вопрос о потенциале заинтересовал нас чрезвычайно, причем невольно направил нашу мысль к электризации нашей Земли.

Для нас сразу же стало ясно, что если мы будем при этом вести расчет на электростатические единицы количества электричества, то, очевидно, их понадобится такое большое число, с которым будет трудно производить вычисления. Мы вспомнили, что существует практическая единица количества электричества в три миллиарда раз большая электростатической. Она называется кулон.

1 кулон = 3 × 109 электростатическим единицам количества электричества. Вычисления показывают, что заряд в 1 кулон, находящийся на расстоянии 1 км от второго заряда (также в 1 кулон и того же знака), будет отталкиваться от него с силой около 900 кг. Оказалось, для того чтобы получить на поверхности Земли потенциал, равный потенциалу наэлектризованной палочки, необходимо сообщить Земле по меньшей мере 2 кулона электричества.

Все эти соображения привели в конце концов к одному любопытному проекту, о котором я расскажу в

Задаче № 25

Об уничтожении силы притяжения Земли

Если мы будем наэлектризовывать земной шар, то очевидно, что все тела, находящиеся на его поверхности, также окажутся наэлектризованными. Тогда все тела, находящиеся на поверхности Земли, будут испытывать отталкивание от ее поверхности, так как они будут заряжены одноименно с Землей. Понятно, что когда сила этого отталкивания станет равной силе притяжения Земли (тяготению), то все тела на Земле потеряют свой вес. Почему бы таким способом не уничтожить силу тяготения земного шара?

Пусть при современном состоянии науки мы могли бы получить необходимое количество электричества и зарядить им Землю. Если, например, заряжать Землю положительным электричеством, то, очевидно, мы должны были бы получить равное количество отрицательного электричества, которое надо было бы как-то изолировать от Земли. Допустим, что даже и это оказалось бы возможным, но тогда этот заряд отрицательного электричества благодаря индукции притянул бы к тому месту поверхности Земли, над которым он находился, почти равное себе количество положительного электричества, и таким образом действие его в сильной степени нейтрализовалось бы.

Мы не останавливаемся на многих других явлениях, которые бы сопровождали подобный грандиозный опыт: атмосферные вихри, стекание электричества в атмосферу, вследствие чего разность потенциалов между атмосферой и Землей постепенно уменьшалась бы, и т. д. Мы должны подчеркнуть, что подобный опыт в настоящее время вообще превышает наши силы и возможности.

– Позвольте, – сказал кто-то из присутствующих, – мне хочется подойти к этому вопросу иначе. Мне кажется, что никаких усилий со стороны человека в этом направлении и не должно делаться, это выполняется самой природой.

Задача № 26

О беспрерывном увеличении потенциала Земли

Мне, например, совершенно непонятно, почему потенциал Земли может не увеличиваться, а следовательно, не уменьшаться сила тяготения, если в течение стольких десятков лет человек отводит из своих лабораторий электричество в Землю. Но главное, как могут не повысить потенциала Земли удары молнии, которые сообщили ей неисчислимые количества электричества в течение многих сотен тысяч лет ее существования?

Ясно, что с каждым годом величина потенциала Земли возрастает.

Если мы ограничимся теми явлениями, которые происходят на земном шаре, включая сюда и происходящие в атмосфере, то мы должны будем признать, что не только электричество наших лабораторий, но и атмосферное не могут повысить потенциал Земли. Количество электричества в нашей Земле не увеличивается от удара молнии. Если мы предположим, что заряд тучи был положительный, то тем самым должны признать, что в том месте, где он образовался, получился равный заряд отрицательного электричества. Так как и то и другое электричество образовалось на нашей Земле, то рано или поздно они взаимно нейтрализуются. В каком бы месте и каким бы способом ни образовалось электричество одного рода, в то же самое мгновение рождается на Земле равное количество электричества противоположного знака. Это полезно помнить всегда.

Если же мы предположим, что Земля тем или иным способом получает свой заряд из мирового пространства (например, от Солнца), то тогда, конечно, можно допустить сколь угодно большое ежегодное увеличение потенциала Земли. Однако это не поддается нашему опытному учету. Ведь принимая условно потенциал Земли равным нулю, мы этим вовсе не хотим сказать, что Земля не имеет никакого потенциала, что она, следовательно, не заряжена. Наоборот, мы можем быть уверены в том, что Земля несет на себе электрический заряд, но определить его абсолютную величину мы не можем. Все наши измерения сводятся к определению разницы между потенциалом Земли и того или иного тела.

– Товарищи, – сказал новый член кружка, – я хочу задать вам один вопрос: если бы заряд Земли увеличился, если бы сила электрического отталкивания действительно стала равна силе тяжести, то тела, находящиеся на поверхности Земли, потеряли бы вес или нет?

– Конечно, потеряли бы, – отвечали мы хором.

– В таком случае я могу предложить вам

Задачу № 27

О свойствах наэлектризованной Земли

– Я не согласен с вами! Если бы мы сообщили Земле заряд в миллионы кулонов, то и тогда мы не получили бы того явления, о котором вы говорите. Нет, мы жили бы в совершенно особом мире, со свойствами, мало похожими на наш. Пусть камни нашей мостовой потеряли бы свой вес от гигантского заряда, полученного Землей, так что достаточно было бы слегка толкнуть их ногой для того, чтобы они выскочили из земли и поплыли по воздуху, как мыльные пузыри. Но в то же время молоток, оброненный из окошка, упал бы на землю и поранил бы прохожего силой удара, гири в лавках не потеряли бы своего веса, и самое замечательное – мы с вами, товарищи, улетели бы в мировое пространство и навсегда покинули бы нашу наэлектризованную Землю.