Диэлектрики

название, данное Майклом Фарадеем телам, не проводящим, или, иначе, плохо проводящим электричество, как, напр., воздух, стекло, различные смолы, сера и т. д. Подобные тела называются также изоляторами. До исследований Фарадея, произведенных в 30-х г., электрические явления изучались почти исключительно в проводниках; в основе всего учения об электричестве лежал принцип Ньютона — "actio in distans", т. е. действие наэлектризованных проводящих тел друг на друга, а также и на другие не наэлектризованные проводники — приписывалось особому свойству электрических жидкостей проявлять силу на расстоянии вполне независимо от окружающей эти тела изолирующей среды. Изоляторы, или Д., рассматривались как тела, способствующие лишь сохранению электрического заряда на поверхности проводников, их отношение ко всем электрическим явлениям предполагалось чисто пассивным. Совсем не таков взгляд на значение диэлектриков в современной теории. Путем опытов Фарадей доказал, что вещество Д., отделяющего собой два проводника, оказывает существенное влияние на наблюдаемые в них электрические явления. Это влияние резко обнаруживается при замене, напр., в конденсаторе воздушного слоя слоем какого-либо иного твердого Д. (см. Конденсатор). Подобное существенное значение Д. было замечено и сравнительно хорошо изучено еще задолго до Фарадея. Известный Кавендиш в 70-х годах прошлого ст. произвел целый ряд интересных опытов, обнаруживших с полной ясностью свойства различных диэлектрических веществ. Но эти опыты Кавендиша не были опубликованы вплоть до 1879 года и только благодаря Максвеллу сделались известными. Фарадей первый положил основание новому учению об электричестве, учению, по которому причина всех электрических действий заключается не в проводнике, а внутри отделяющих или окружающих эти проводники Д. При всех процессах электризации в действительности внутри Д. происходят особые изменения, возникает особое, пока еще хорошо не известное механическое явление, которое и обнаруживается видимым образом в развитии электрического состояния проводников. Все действия между наэлектризованными проводниками на самом деле представляют собой результат изменений, происходящих в промежуточной диэлектрической среде. Электрические действия передаются на расстояние не моментально, а распространяются в пространстве с известной конечной скоростью. Это учение Фарадея впоследствии было обработано математически Максвеллом и подтверждено многочисленными опытами, в особенности — замечательными опытами Герца (см. Герца опыты).

Абсолютная пустота по всем своим свойствам в отношении к электрическим явлениям должна рассматриваться так же, как Д. Таким образом, тот механический процесс, который вызывает все электрические действия, необходимо должен происходить в эфире, наполняющем пустое пространство и проникающем во все тела. Эфир в пустоте и эфир в Д. обладает способностью подвергаться "электрическим" деформациям. Он до известной степени уподобляется упругим телам при обычных механических изменениях. Эфир в проводящих телах как бы лишен подобного свойства. Вернее — вещество проводящего тела оказывает действие на состояние эфира в этом теле и уничтожает возникающие в эфире электрические деформации. Вспомним, что и по отношению к световым и тепловым явлениям хорошие проводники электричества, металлы, представляются с иными свойствами, чем хорошие изоляторы — воздух, стекло. Металлы вообще не прозрачны для световых и тепловых лучей, изоляторы, или Д., напротив, прозрачны для лучей световых или тепловых. Свойство различных Д. по отношению их к электрическим явлениям характеризуется так называемой диэлектрической постоянной этих тел. Диэлектрическая постоянная (K) какого-нибудь Д. представляет собой отношение электроемкости конденсатора (см. Конденсатор), когда изолирующий слой в нем состоит из исследуемого Д., к электроемкости того же конденсатора с изолирующим слоем из воздуха. Из опытов получены следующие величины диэлектрических постоянных некоторых тел:

------------------------------------------------------------------------------

| Для эбонита             | K = 2,21                             |

|----------------------------------------------------------------------------|

| Для каучука             | K = 2,12                             |

|----------------------------------------------------------------------------|

| Для парафина          | K = 1,68                             |

|----------------------------------------------------------------------------|

| Для серы                 | K = 2,4                              |

|----------------------------------------------------------------------------|

| Для стекла               | K = около 2,8 и более        |

|----------------------------------------------------------------------------|

| Для ксилола             | K = 2,39                             |

|----------------------------------------------------------------------------|

| Для керосина           | K = 2,04                             |

|----------------------------------------------------------------------------|

| Для алкоголя           | K = 26,5                             |

|----------------------------------------------------------------------------|

| Для воды                 | K = 76                               |

------------------------------------------------------------------------------

При этом д-ая постоянная воздуха принимается равной 1. Д-ая постоянная характеризует и упругие свойства эфира в данном Д. по отношению к происходящим в эфире электрическим деформациям. По теории "коэффициент электрической упругости" = 4π/K.

Электрические деформации, возникающие внутри эфира в Д. при кажущейся электризации поверхности проводящих тел вызывают различные изменения и в молекулярном строении самого Д. Объем Д. изменяется при этом, изменяются и оптические свойства тела. Вполне изотропные тела, как, напр., жидкости, превращаются при появлении электрических сил внутри них в тела, относящиеся к свету подобно кристаллам (см. Керра явление).

До настоящего времени держится еще в разработке теория, по кот. электрические действия по-прежнему размариваются, как происходящие на расстоянии и подчиняющиеся в пустом пространстве известному закону Кулона (см. Кулона закон). Диэлектрические тела предполагаются по этой теории состоящими из огромного числа весьма маленьких проводящих зерен, которые отделены друг от друга абсолютно не проводящим электричество веществом. В каждом таком зерне внутри Д. допускают появление двух противоположных электричеств, когда находящиеся поблизости к Д. проводники подвергаются электризации. Действие на какое-либо проводящее тело других наэлектризованных проводников осложняется действием всех проводящих зерен Д., наэлектризованных вследствие индукции. Таким образом и эта теория, развитая впервые Моссоти, объясняет влияние Д. на электрические действия, наблюдаемые в проводящих телах. Диэлектрическая постоянная (K) какого-либо Д. дает возможность по этой теории найти отношение между объемом, занимаемым одними проводящими зернами в Д., и объемом всего Д. Если обозначим это отношение через ε, мы имеем, как показал Клаузиус, следующую зависимость между K и ε.

K = (1 + 2ε)/(1-2ε)

И. Боргман.