Отношение между электродвижущей силой и электрическим смещением, которое она вызывает, зависит от природы диэлек­трика, причем та же самая электродвижущая сила обычно про­изводит большее электрическое смещение в твердых диэлектри­ках, например в стекле или сере, чем в воздухе.

Здесь, таким образом, усматривается еще один эффект электродвижущей силы, а именно электрическое смещение, кото­рое, согласно теории, является некоторым родом упругой податливости действию силы, похожей на ту, которая имеется в сооружениях и машинах из-за неполной жесткости связей.

Практическое исследование индуктивной емкости диэлек­триков делается затруднительным вследствие двух мешающих явлений. Первое заключается в проводимости диэлектрика, кото­рая, будучи во многих случаях исключительно малой, тем не ме­нее не является совершенно неощутимой. Второе — явление, назы­ваемое электрической абсорбцией и состоящее в том, что, когда диэлектрик подвергается воздействию электродвижущей силы, электрическое смещение постепенно увеличивается, а если элек­тродвижущая сила устраняется, диэлектрик не возвращается моментально в свое первоначальное состояние, но разряжает только часть сообщенной ему электризации и, предоставленный самому себе, постепенно приобретает электризацию на своей по­верхности, тогда как внутренность диэлектрика постепенно деполяризуется. Почти все твердые диэлектрики обнаруживают это явление, которое объясняет остаточный заряд лейденской банки и некоторые явления в электрических кабелях, описанных Ф. Дженкином.

Встречаемся здесь с двумя другими родами податли­вости, отличными от упругости идеального диэлектрика, которую сравнивали с идеально упругим телом. Податливость, отно­сящуюся к проводимостям, можно сравнить с податливостью вязкой жидкости (иначе говоря, жидкости, имеющей большое внутреннее трение) или мягкого тела, в котором малейшая сила производит постоянное изменение формы, увеличивающееся вместе со временем действия силы. Податливость, связанная с явлением электрической абсорбции, может быть сравнена с по­датливостью упругого тела клеточной структуры, содержащего густую жидкость в своих полостях. Такое тело, подвергнутое давлению, сжимается постепенно, а когда давление устраняется, тело не сразу принимает свою прежнюю форму, потому что упру­гость материи тела должна постепенно преодолеть вязкость жид­кости, прежде чем восстановится полное равновесие. Некоторые твердые тела, хотя и не имеют той структуры, о которой говорилось выше, обнаруживают механические свойства такого рода, и вполне возможно, что эти же самые вещества в качестве диэлектриков обладают аналогичными электрическими свойства­ми, а если они являются магнитными веществами, то обладают соответствующими свойствами, относящимися к приобретению, удерживанию и потере магнитной полярности.

Поэтому кажется, что некоторые явления электричества и магнетизма приводят к тем же заключениям, как и оптические явления, а именно: что имеется эфирная среда, проникающая во все тела и изменяемая только в некоторой степени их присутст­вием; что части этой среды обладают способностью быть приве­денными в движение электрическими токами и магнитами; что это движение сообщается от одной части среды к другой при по­мощи сил, возникающих от связей этих частей; что под дейст­вием этих сил возникает определенное смещение, зависящее от упругости этих связей, и что вследствие этого энергия в среде может существовать только в двух различных формах, одна из которых является актуальной энергией движения частей среды, а другая — потенциальной энергией, обусловленной связями частей в силу их упругости.

Отсюда пришли к концепции сложного механизма способного к обширному разнообразию движений, но в то же самое время связанного так, что движение одной части зависит согласно определенным отношениям, от движения других частей, причем эти движения сообщаются силами, возникающими из от­носительного смещения связанных между собой частей вслед­ствие упругости связей. Такой механизм должен подчиняться общим законам динамики, и мы должны вывести все следствия этого движения, предполагая, что известна форма отношения между движениями частей.

Общие уравнения электромагнитного поля

В эти уравнения электромагнитного поля входят 20 перемен­ных величин, а именно:

Для электромагнитного количества движения ……………….F, G, H

¨ магнитной интенсивности [напряженности] …….

¨ электродвижущей силы ……………………………P, Q, R

¨ тока, обусловленного (истинной) проводимостью .p, q, r

¨ электрического смещения …………………………f, g, h

¨ полного тока (включая изменения смещения) ……p', q', r'

¨ количества свободного электричества ……………….е

¨ электрического потенциала ……………………………

Между этими 20-ю переменными величинами нашли 20 уравнений, а именно:

Три уравнения магнитной силы ………………… (B)

q электрических токов ………………………(С)

q электродвижущей силы ……………………(D)

q электрической упругости ………………….(Е)

q электрического сопротивления ……………(F)

q полных токов ……………………………… (A)

Одно уравнение свободного электричества ……….(С)

q непрерывности ………………………………(Н)

Этих уравнений, следовательно, достаточно, чтобы опреде­лить все величины, встречающиеся в них, если только мы знаем условия задачи. Во многих вопросах, однако, требуются только некоторые из этих уравнений.

Всякая энергия есть то же, что механическая энер­гия, существует ли она в форме обычного движения, или в форме упругости, или в какой-нибудь другой форме. Энергия в электро­магнитных явлениях — это механическая энергия. Единственный вопрос заключается в том, где она находится.

Согласно старым теориям, она находится в наэлектризован­ных телах, проводящих цепях и магнитах в форме неизвестного качества, называемого потенциальной энергией или способностью производить определенные действия на расстоянии. По теории Максвелла, она находится в электромагнитном поле, в пространстве, окружающем наэлектризованные и намагниченные тела, а также и в самых этих телах и проявляется в двух различных формах, которые могут быть описаны без гипотез как магнитная поляри­зация и электрическая поляризация или, согласно весьма вероят­ной гипотезе, как движение и напряжение одной и той же среды.

Заключения, к которым пришли, независимы от этой гипотезы, так как они выделены из экспери­ментальных фактов троякого рода:

1) индукция электрических токов путем увеличения или уменьшения силы соседних токов сообразно изменениям в сило­вых линиях, пронизывающих контур;

2) распределение магнитной напряженности сообразно изме­нениям магнитного потенциала;

3) индукция (или влияние) статического электричества через диэлектрики.

Электромагнитные волны

Однако уравнения Максвелла сделали еще больше: исходя из их формы, можно было установить, что они пригодны для выражения волнового электромагнитного возмущения, передающегося предположительно со скоростью, близкой к скорости света. XIX век уже был свидетелем великого переворота, в идеях о природе света. Однако если огненные частицы уже не были больше нужны, то все же требовалась какая-то среда, которая должна была передавать волны даже через обширную пустоту пространства, и «светоносный эфир», обладавший несовместимыми свойствами высокой степени разреженности и одновременно высокой упругости, должен был выполнять роль подлежащего сказуемого «колебаться». Однако давно известно также и то, что электричество и магнетизм могут передаваться через пустое пространство. Для них были созданы одинаково неосязаемые поля. Максвелл действительно показал, что один-единственный, но все еще таинственный эфир пригоден для всех трех случаев. Он добился большой лаконичности и упрощения физики, что вскоре должны было иметь весьма важные последствия.