 |
 |
 |
 |
чиваем искровой про.межуток сначала к отражающей стене, зате.м в противоположном направлении. Обычно в обоих положениях искры представ-ляютсявесьмаразличными.Так,если мы будем производить опыт на расстоянии примерно 0.8м от стены, искры получатся более сильными, если искровой про.межуток обращен к стене. Можно отрегулировать длину искр таки.м образом,что при обращении искрового промежутка к стене получаются устойчивые искры, но в противоположном положении искры совершенно не наблюдаются. Если мы повторил! опыт на расстоянии 3 м от стены, то найдем обратное: устойчивые искры получатся при повороте искрового промежутка к стене, а отсутствие искр -при повороте от стены. Если теперь удалиться от стены на 5.5 м, то явление снова обернется: искры будут получаться на стороне, обращенной к стене, но исчезнут на другой стороне. Наконец, на расстоянии 8 м от стены мы снова будем наблюдать обратную картину, искры получаются более сильными на стороне, удаленной от стены, но различие делается менее отчетливым. В дальнейшем обращения
Фиг. 1.
явления пе происходит, гак как вблизи первичной цепи оно маскируется сильным влиянием первичных колебаний и усложненной картиной поля вблизи первичной цепи. На фиг. 1, где указан.масштаб расстояния от стены, в местах 1, П, П1 и IV, вторичная цепь изображена в положениях, соответствующих наиболее сильному образованию искр. Переменный характер состояния пространства отчетливо выявляется на этой фигуре.
На расстояниях, лежащих между вышеуказанными, искры в обоих случаях получаются одинаково интенсивными, причем в непосредственной близости к стене различие между искрами также отсутствует. Мы можем таким образом назвать эти точки, а именно точки А, В, С, D на фигуре, в известном смысле узловыми точка.мн. Однако мы не должны считать, что расстояние от одной из этих точек до следующей равно половине длины волны. Дело в том, что если бы все электрические движения изменяли свое направление при переходе через одну из подобных точек, то явления во вторичной цепи должны были бы повторяться без всяких изменений, так как направление колебаний не влияет на величину искры. Из этого оПыта скорее следует заключить, что при переходе через одну из подобных точек часть действий обращается, другая же часть остается без изменений. Поэтому более приемлемым является допущение, что половине длины волны соответствует удвоенное расстояние между подобными точка.ми,
так что эти точки могут быть названы концами четверти длины волны. Действительно, исходя из этого предположения и из пзложеипых выше основных представлений, мы придем к полному истолкованию явления.
Представим себе, что волна вертикальной электрической силы, распространяющаяся к стене, отражается с мало измененной интенсивностью, благодаря чему возникают стоячие волны. Если бы стена была идеально проводящей, то на ее поверхности обязательно образовалась бы узловая точка, так как электрическая сила внутри и на границе идеального проводника может быть лишь исчезающе малой. Но наша стена не является идеально проводящей, так как, во-первых, она не целиком металлическая, во-вторых, участки, покрытые металлом, не слишком велики. Поэтому на ее поверхности сила имеет еще некоторое значение, знак которого определяется проходящей волной. В силу этого узловая точка, которая при наличии идеальной проводимости получилась бы на самой стене, в действительности должна лежать несколько позади поверхности, например в точке, обозначенной нами через А.
Если удвоенное расстояние АВ, т. е. расстояние АС, соответствует половине длины волны, то геометрическое изображение стоячей волны определится кривой, изображенной на фигуре сплошными линиями. Силы, действующие на обе стороны кругового проводника в положениях I, П, \\\, IV, для некоторого люмента времени изображаются по величине и направлению пририсованными стрелками. Таким образом, если вблизи узловой точки искровой промежуток обращен к ней, то большая сила действует в более благоприятн ых условиях, чем противоположная ей слабая сила, действующая в менее благоприятных условиях. Если же искровой промежуток обращен в сторону, противоположную узловой точке, то большая сила находится в менее благоприятных условиях, че.м противоположная ей меньшая сила, условия действия которой более благоприятны. Какая бы из сил ни перевесила в последнем случае, несодшенно, что искры окажутся более слабыми, чем в первом случае; зтил\ и объясняется изменение знака нашего явления через каждую четверть длины волны.
Наше объяснение само дает в руки средство для его дальнейшей проверки. Если оно верно, то изменения знака в точках BwD должны происходить совсем не так. как в точке С. Цифрами V, VI, VH помечены положения цепи для этих точек и соответствующие силы. Легко видеть, что если мы, находясь в положении В или D, будем вращать цепь в ее собственной плоскости, то колебание изменит свое направление относительно некоторого фиксированного направления в цепи, а потому при вращении цепи искры должны обращаться в нуль опии раз или же нечетное число раз. Напротив, при аналогичнод! процессе в С колебание не из.меняет своего направления, а потому искры не должны исчезать совершенно или же должны исчезать четное число раз. Действительно, если произвести соответствующий опыт, то мы заметим, что в В интенсивность искр падает при удалении искрового промежутка из положения а, обращается в нуль в наивысшей точке и снова возрастает до первоначального значения при приближении к положению р. То же наблюдается и в D. Но в С вращение не изменяет картины искр: они лишь немного усиливаются в наивысшей и наинизшей точках. Да.тее, наблюдатель может установить, что изменение знака в С возникает при значительно Л1еньших смещениях, чем в В и D, так что и в этом отношении из.менение знака в точке С происходит отлично от из-менений в точках В и D.
Обрисованную нами картину электрических волн можно подтвер-чить еще другим весьма прямым способом. Именно если расположить плоскость
нашей цепи не в плоскости колебаний, а в волновой плоскости, то электрическая сила во всех участках цепи будет одинакова, и при одинаковом положении искрового промежутка интенсивность искр будет прямо пропорциональна этой электрической силе. При этом, как и ожидается, на любых расстояниях от стены искры отсутствуют в наивысшей и наинизшей точках цепи; они получаются наиболее сильными в точках, лежащих в общей горизонтальной плоскости с нормалью. Установим теперь искровой промежуток в одном из последних положений и будем медленно удаляться от стены. Мы заметим, что в непосредственной близости к проводящей металлической поверхности искры отсутствуют, уже на очень небольших расстояниях от нее они появляются, в дальнейшем интенсивность их быстро возрастает, достигая в точке В довольно большого значения; далее интенсивность искр падает. В точке С они опять делаются чрезвычайно слабыми, а при дальнейшем перемещении снова возрастают. Однако следующее исчезновение искр не наблюдается, но искры непрерывно усиливаются благодаря чрезмерному приближению к первичной цепи. Если бы мы изобразили интенсивность искр на участке AD в виде кривой, с учетом положительного и отрицательного знаков, то мы получили бы почти непосредственгю уже рассмотренную сплошную кривую. Может быть лучше было бы начать изложение с этого опыта. Однако практически он не столь нагляден, как вышеописанный, и, кроме того, периодическое изменение знака представляется более убедительным доказательством волнового движения, чем периодическое возрастание и убывание.
Теперь мы можем быть уверены, что в точках Л и С получаются узловые точки электрической волны, а в точках В и D - ее пучности. В другом же смы le мы можем назвать узловыми точками точки В и D. Именно эти точки являются узлами стоячей волны магнитной силы, которая, согласие теории, сопровождает электрическую волну и смещена относительно нес на четверть длины волны. Это утверждение может быть подтверждено опытом следующим образом. Снова расположим нашу цепь в плоскости колебаний, поместив искровой промежуток в самой высокой точке. В этом положении электрическая сила не сможет создать искр, если она будет однородна во всем пространстве вторичной цепи Ее действие может проявиться лишь тогда, когда она различна в различных участках цепи, так что ее интеграл, взятый вдоль цепи, не равен нулю. Этот интеграл пропорционален числу магнитных силовых линий, пронизывающих нашу цепь. Поэтому можно сказать, что в этом положении искры являются мерой магнитной силы, перпендикулярной к плоскости цепи. При этом положении искрового промежутка мы наблюдаем интенсивные искры вблизи стены; далее они быстро убывают, исчезают в В, снова возрастают до точки С, снова убывают до отчетливого минимума, наблюдаемого в D, а при дальнейшем приближении к первичной цепи непрерывно усиливаются. Если изобразить интенсивность этих искр ординатами с положительным и отрицательным знаками, то получится пунктирная кривая нашего чертежа, характеризующая распределение магнитной волны. Описанное нами в начале статьи явление мы можел! истолковать как результат совместного действия электрической и магнитной сил. Первая изменяет свой знак в точках А и С, вторая- в точках В и D. В каждой из этих точек одно из действий изменяет знак, другое же его сохраняет; при этом результирующее действие (произведение) изменяет знак в каждой из этих точек. Собственно говоря это объяснение
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 [ 49 ] 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156