§ 2. Проводники и диэлектрики.

Мы видели в предыдущих опытах, что, прикасаясь заряженным телом к незаряженным предметам, мы сообщаем им электрический заряд. Мы пользовались этим, когда заряжали электроскоп. Таким образом, электрические заряды могут переходить с одного тела на другое.

Электрические заряды могут также и перемещаться по телу. Так, например, когда мы заряжали электроскоп, мы касались стеклянной палочкой верхнего конца металлического стержня. Тем не менее и нижний конец стержня и листки, прикрепленные к этому концу, оказывались заряженными; а это значит, что заряды перемещались вдоль стержня.

Однако перемещение зарядов по различным телам происходит по-разному. Рассмотрим следующий опыт: расположим на некотором расстоянии друг от друга два электроскопа, зарядим один из них и соединим стержни электроскопов куском медной проволоки, держа последнюю при помощи двух шелковых нитей (рис. 4,а). Отклонение листков заряженного электроскопа немедленно уменьшится, и одновременно с этим листки второго электроскопа отклонятся, обнаруживая появление заряда. Электрические заряды легко перемещаются вдоль медной проволоки.

Рис. 4. Перемещение зарядов по различным телам: а) электрические заряды легко перемещаются по металлической проволоке; при соединении электроскопов проволокой заряд левого электроскопа уменьшается, а правого увеличивается; б) электрические заряды не проходят по шелковой нити; при соединении электроскопов шелковой нитью левый электроскоп сохраняет заряд, а правый остается незаряженным

Повторим теперь этот опыт, но используем вместо медной проволоки шелковую нить (рис. 4,б). При этом концы нити можно держать непосредственно в руках. Мы увидим, что в этом случае заряженный электроскоп будет долго сохранять неизменным свой заряд, а второй электроскоп будет оставаться по-прежнему незаряженным. Электрические заряды не могут перемещаться по шелковой нити. Проведя тот же опыт с обыкновенной (белой бумажной) ниткой, мы получим промежуточный результат: заряд будет переходить с одного электроскопа на другой, но очень медленно).

Вещества, по которым электрические заряды легко перемещаются, мы называем проводниками. Вещества, не обладающие этим свойством, называются диэлектриками (или изоляторами).

Хорошими проводниками являются все металлы, водные растворы солей и кислот и многие другие вещества. Хорошей проводимостью обладают также раскаленные газы: если приблизить к заряженному электроскопу пламя свечи, то воздух вокруг электроскопа делается проводящим, заряд с электроскопа переходит на окружающие тела и листки быстро спадают (рис. 5).

Рис. 5. Листки электроскопа быстро спадают при поднесении к его стержню пламени

Проводником, хотя и не очень хорошим, является также человеческое тело. Если прикоснуться к заряженному электроскопу, он разряжается и его листки опадают. Мы говорим при этом, что заряд электроскопа через наше тело, пол и стены комнаты «уходит в землю». В § 27 мы разберем подробнее, что при этом происходит.

Примерами хороших диэлектриков являются янтарь, фарфор, стекло, эбонит, резина, шелк и газы при комнатных температурах. Отметим, что многие твердые диэлектрики, например стекло, хорошо изолируют только в сухом воздухе и делаются плохими диэлектриками, если влажность воздуха велика. Это объясняется тем, что во влажном воздухе на поверхности диэлектриков может образоваться проводящая пленка воды. Осторожным нагреванием эту пленку можно удалить, после чего изолирующая способность снова восстанавливается.

Когда в каком-либо теле происходит перемещение зарядов, мы говорим, что в этом теле имеется электрический ток. Так, например, при соединении электроскопов в медной проволоке (рис. 4,а) возникает кратковременный электрический ток, который принципиально ничем не отличается от тока в осветительной сети или в трамвайном проводе.

В современных применениях электричества и проводники и диэлектрики играют огромную роль. Металлические провода линии электропередачи представляют собой те «каналы», по которым мы заставляем двигаться заряды. При этом важно, чтобы в местах крепления проводов заряды не уходили с проводов в окружающие предметы. Поэтому провода всегда располагаются на специальных изолирующих креплениях - «изоляторах», без которых современные линии электропередачи были бы невозможны.