83. ábra. – Első kisérlet. A dörzsölésből keletkező elektromosságok semlegesitése.
84. ábra. – Második kisérlet. Az ellenkező nevű elektromosságok semlegesitése.
II. FEJEZET.
AZ ELEKTROMOS VONZÁSOK ÉS TASZÍTÁSOK TÖRVÉNYEI.1. Az ellenkező nevű elektromosságok semlegesítése.
ISMÉTELJÜK a megelőző czikkben leírt kísérletet a két lemezzel. Látjuk, hogy két tetszőleges anyag kölcsönös dörzsöléséből eredő elektromosság mindegyikök felületén eloszlik; de ha a dörzsölt testek egyike az általunk positivnak nevezett elektromosságot kapja, akkor a másik negativ elektromosságot vesz fel, miről akként győződünk meg, hogy mindegyiköket az elektromos ingának előre megelektromozott golyójához külön közelítjük. Ugyanis, míg az a lemez, mely a golyóval elektromosságot közölt, a golyót taszítja; addig a másik lemez magához vonzza.
Már most az a feladat, hogy meghatároztassék: mennyi elektromosság fejlődik dörzsölés útján mindegyik lemezen? vagy egyszerűbben mondva, hogy a fejlődő elektromosságok mennyisége egymás között összehasonlíttassék. E czélból oly elektromos ingát veszünk, melynek golyója természetes állapotban van és vezető fonálon – pl. kenderszálon – függ. Dörzsöljük a két lemezt egymáshoz és közelítsük az ingához a nélkül, hogy egymástól elválasztanók (83. ábra); látjuk, hogy a golyó nyugalomban marad; semmi hatás sem nyilvánul, éppen úgy mintha a lemezek nem is lennének elektromozva. Pedig meg vannak elektromozva, mivel ha egymástól elválasztva, külön közelítjük a golyóhoz, a nélkül hogy újból dörzsöltük volna: látjuk, hogy a bodzabélgolyót mindegyikök vonzza (84. ábra).
|
83. ábra. – Első kisérlet. A dörzsölésből keletkező elektromosságok semlegesitése. |
84. ábra. – Második kisérlet. Az ellenkező nevű elektromosságok semlegesitése. |
Tehát már most nemcsak azt tudjuk hogy két test dörzsölése közben az elektromosságnak két különböző neme fejlődik, hanem azt is, hogy az ellenkező nevű elektromosságok, egyik az első, a másik pedig a második
testre egyenlő mennyiségben oszlanak el. Ezeknek egyenlő nagyságú, de ellentett irányú ereje egy pontra hatva, megsemmisíti egymást.
AEPINUS-nak egy régi kísérlete az ellenkező nevű elektromosságok egyidejű fejlődését és semlegesítését egyszerre tünteti elő. Abban áll, hogy szigetelő lábon álló fémedénybe megömlesztett ként önt. A kén lehülése után az egész szerkezetben nyomát sem láthatni az elektromozásnak; de nem úgy áll a dolog, ha a ként fogantyú segélyével kiemeljük, melyet akkor toltunk beléje, midőn még folyós állapotban volt. Azt találjuk, hogy most az edény negativ, a kén pedig positiv elektromosságú. Ha a ként az edénybe visszahelyezzük, az elektromosság újból teljesen eltünik.
85. ábra. – Faraday kisérlete.
FARADAY-nak a 85. ábrában feltüntetett kisérlete ugyanezt a tényt még egyszerűbben mutatja. Ez abban áll, hogy selyemszálon függő kis selyem sipka egy gutta-percsa vagy spanyolviasz-rudat elektromoz. Az elektromos inga golyójához a sipkával födött rudat közelítvén, az elektromosságnak nyomát sem látni. De ha külön közelítjük, vonzás áll be, mely azt bizonyítja, hogy a rúd, nem különben a selyem elektromosak, úgy azonban, hogy a fejlődött elektromosságok ellenkező nevűek.
Tehát egy fontos igazság van kiderítve: az, hogy két testnek kölcsönös dörzsöléséből eredő elektromosságok egyenlő mennyiségűek és ellenkező nevűek; ezek egyenlő értékűek és semlegesítik egymást, a mi az elfogadott elnevezéseket: az egyikre a positiv, a másikra pedig a negativ elektromosság nevét igazolja.
Ez az elektromosság mennyiségének meghatározására vezet, arra, a mit a tudományos nyelvben elektromos tömegnek neveznek; de erre vonatkozólag azon elméletek kifejtésével kell kezdenüek, melyeket az eddigiekben kérdésben forgott elektromos jelenségek magyarázása végett fogadtak el.
2. Az elektromos fluidumok elméletei.
A régiek, a kik az elektromos tüneményekből csak azt ismerték, hogy a borostyán a könnyű testeket vonzza, ezen egyedül álló tény magyarázására majdnem ugyanazon hipothezist állították fel, mint a melylyel a mágnes vonzásáról adtak számot. Igy pl. THALES a borostyánt épúgy mint a mágnest, lélekkel látta el, vagyis azt tételezte fel, hogy ez anyagok mindegyike valami különös erővel rendelkezik. Ez különben igen természetes, de mindenesetre meddő gondolat. Egészen a XVII. és XVIII. század experimentáló fizikusaiig kell mennünk, ha az elektromosság természetére vonatkozó elméleteknek csak némileg érdekes nyomait keressük.
GILBERT-nek a következő elméletet tulajdonítják: A dörzsölés, a testeket felmelegítvén, bizonyos finom, zsiros anyag kisugárzását idézi elé, mely a levegővel érintkezve, lehül s a lehülés következtében összefut, terjeszkedő erejét elveszti, visszahúzódik s így az elektromozott test közelébe hozott könnyű testeket magával ragadja. Evvel majdnem teljesen megegyezik a BOYLE állította hipothézis azon különbséggel, hogy ez utóbbi a dörzsölt testből szétáradó áramlások visszatérését részben a környező levegő hatásának tulajdonítja, vagy pedig a levegőnek a kiáradó anyag hullámai ellen kifejtett ellenállásának. HAWKSBEE előtt az elektromos testből kilépő anyag áramlásai "sugarak, vagy fizikai vonalak alakjában ter-
jednek szét, s mindazon részek, melyek alkotják, egymással érintkeznek s folytonos módon vannak eloszolva, úgy hogy mindazok, melyek egy egyenesben vannak, taszítást szenvednek azok részéről, melyek a testhez legközelebb állanak." A testtel közvetlenül érintkező levegő ennélfogva az effluviumok széttartó vonalai mentében ritkítva van; ellenkező irányban pedig, tehát az összefutó vonalak mentén, a távolabb eső sűrűbb levegőtől nyomást szenved; innét a könnyű testek vonzódása az elektromozott testhez. ABBÉ NOLLET a dörzsöléssel elektromozható testeket úgy tekintette, mintha külső felületükön szabadulni törekvő anyaggal volnának telve; kifelé való terjedését a dörzsölés nyomása, az elektromos anyagnak s azon üvegnek visszahatása idézi elő, a melybe zárva van. A levegőnek ellenhatása, melyen csak nehezen tud áthatolni, azt okozza, hogy az üveg likacsaiból kilépve, mintegy szétszóródik s szétágazó sugarai egy kört töltenek be, melynek terjedelme az elektromos test s az általa mozgásba hozott fluidum hatályosságának foka szerint kisebb vagy nagyobb. Ezen anyag, mely az elektromozott testből kilép, üres tereket hagy maga után, melyek azonban csakhamar megtelnek egy ugyanoly nemű anyaggal, mely azt környezi. Az elektromos anyag tehát két ellenkező irányban terjed, s hogy úgy mondjuk, két áramot képez, melyek egyike szétágazó vonalakban a testből, a másik pedig összefutó irányokban beléje áramlik. Nevezzük az elsőt effluens – kiáramló – anyagnak, az utóbbit pedig affluens – beáramló – anyagnak. Ha már most egy könnyű, szabad test a hatáskörbe kerül, melyet egész terjedelmében az affluens és effluens anyag betölt, mivel e közben mindkét mozgás terjedőben van s mivel a mozgásban levő részek nem elég finomak, hogy szabadon, a lebegő testbe nem ütközve elvonulhassanak: ez szükségképen enged az erősebbnek s az elektromozott testhez közeledik vagy távolodik tőle.
Ezen hipothézisek már régóta el vannak hagyva; a vonzás és taszítás tüneményeiről bizonyos pontig képesek voltak számot adni; de a mint az új tények felfedezései szaporodtak, csakhamar elégtelenekké váltak. Két főbb theoria foglalta el helyöket, a melyeket a fizikusok legnagyobb része még ma is elfogad, mivel nem egyebek, mint a tényeknek kifejezői s mivel ezeket a kifejezések világossága szempontjából kényelmes módon magyarázzák. Ezen theoriák: a FRANKLIN hipothézise, mely egyetlen egy elektromos fluidumot tételez fel, s a SYMMER-é, vagyis a két fluidum hipothézise. Foglaljuk össze őket főbb vonásaikban.
FRANKLIN az elektromosság természetére vonatkozó véleményét a következő szavakban adja elő:*
* Opinions et conjectures sur les propriétés et sur les effets de la matière électrique qui résultent des experiences et des observations faites à Philadelphie, 1749. (Lásd: Franklins new experiments and observations on electricity in several letters to MR. COLLINSON of Roy. Soc., London 1751. 1.)
"1. Az elektromos anyag végtelenül finom részecskékből áll, minthogy azok a közönséges anyagon, még a legtömöttebb fémeken is könnyen és szabadon áthatolnak, a nélkül hogy érezhető ellenállásra akadnának.
"2. Ha valaki azon kételkednék, hogy az elektromos anyag a testeknek nem a tömegén hatol át, hanem csak felületük mentén halad: azt egy nagy elektromossággal töltött edénynek az ő saját testén átmenő kisülése valószínűleg eléggé meggyőzné."
"3. Az elektromos anyag a közönséges anyagtól annyiban különbözik, hogy míg ennek részecskéi egymást vonzzák, addig az elsőnek részei egymást taszítják; innét az a látszólagos szétterjedés az elektromos kiömlések sodrában."
"4. Míg az elektromos anyag részecskéi kölcsönösen taszítják egymást, minden más anyag erősen vonzza őket.
"5. E három dolog, t. i. az elektromos anyag végtelen fínomsága, részecskéinek kölcsönös taszítása és ezeknek erős vonzódása más anyagokhoz okozza, hogy a közönséges anyagnak bizonyos térfogatban foglalt tömegével (mely a neki megfelelő elektromos anyagot még nem vette magába) az elektromos anyag bizonyos mennyiségét összehozván, ez azonnal és az egész tömegben egyenletesen el fog oszlani."
"6. E szerint a közönséges anyag az elektromos anyaggal szemben mintegy szivacsként viselkedik; a szivacs nem venné magába a vizet, ha ennek részecskéi a szivacs likacsainál kisebbek nem lennének; csak lassan venné magába, ha részecskéi s a víz részei között kölcsönös vonzás nem léteznék, sokkal gyorsabban nedvesednék át, ha a víz részecskéinek kölcsönös vonzódása nem szolgálna akadályul, a mennyiben bizonyos erőnek kell közbelépnie, hogy szétválasztassanak, végül az átnedvesedés nagyon rohamos lenne, ha vonzás helyett kölcsönös taszítás léteznék a víz részecskéi között, a mely a szivacs vonzásával egy értelemben működnék. Ez teljesen az az eset, melyben az elektromos anyag a közönséges anyaggal áll szemben."
"7. De a közönséges anyagban az elektromos anyagból annyi van, – egészen általánosságban beszélve, – a mennyit belőle magába fogadhat. Ha többet adunk hozzá; a felesleg a felületen marad s azt alkotja, a mit elektromos légkörnek szoktunk nevezni, s ekkor mondjuk a testről, hogy elektromozva van.
"8. Feltételezzük, hogy a közönséges anyagnak nem minden neme
vonzza és egyenlő erővel s hevességgel tartja vissza az elektromos anyagot, azon okokból, melyeket a következőkben fogunk kifejteni, s hogy az eredetileg elektromosoknak nevezett anyagok, u. m. az uveg stb., erősebben vonzzák, megkötik és legnagyobb részét visszatartják."
"9. Tudjuk, hogy az elektromos anyag a közönséges anyagban foglaltatik, mivel a gömbnek vagy a csőnek segélyével * kiszivattyúzhatjuk és eltávolíthatjuk belőle. Tudjuk, hogy a közönséges anyagban csaknem annyi van belőle, a mennyit az csak tartalmazhat, mivel ha bármelyik részéhez valamivel többet hozzáadunk, a hozzáadott mennyiség nem hatol a belsejébe, hanem elektromos légkört alkot s tudjuk, hogy a közönséges anyagban, – általánosságban beszélve, – nincs több jelen, mint a mennyit befogadhat, máskülömben letörött részecskéi kölcsönösen taszítanák egymást, a mint azon részek teszik, melyek elektromos légkörrel bírnak..."
"15. Az elektromos légkör alakja megegyez azon test alakjával, melyet körülvesz.
Ez azon elmélet eredeti alakjában és lényeges részeiben, melyet FRANKLIN kigondolt, hogy az ő idejében ismert elektromos vonzási és taszítási tüneményekről számot adjon. Mint láttuk, egyetlen elektromos fluidumot vesz fel, melynek részecskéit a közönséges anyag vonzza, egymást pedig kölcsönösen taszítják. A testek természetes állapotukban bizonyos normális mennyiségű fluidumot tartalmaznak. Ha ez a töltés nagyobbodik vagy kisebbedik, a test elektromozva van; fölöslegben vagyis positiv elektromos állapotban van, ha a fluidum mennyisége növesztetett; hiányban van vagyis negativ elektromos, ha a fluidum kevesbíttetett. E feltevést a COULOMB felfedezte törvénynyel kiegészítve, melyet nem sokára előadunk, s melynek értelmében az elektromos vonzás és taszítás az elektromozott testeket elválasztó távolságnak négyzetével fordított viszonyban van, a külömbözö jelenségekrŐl kielégítő módon lehet számot adni. Mindamellett FRANKLIN theóriája kevésbbé van elterjedve, mint a SYMMER-é, vagyis a két tluidum feltevése, melyet most veszünk tárgyalás alá.
A Symmer kigondolta hipothézis egy fluidum helyett kettőt tételez fel, ellenkező sajátságokkal. Mindegyikök molekulái taszítják egymást, az ellenkező fluidum molekuláit pedig vonzzák. A természetes állapotú testekben a positiv és a negativ fluidum egyenlő mennyiségben van jelen; kölcsönös vonzásuk miatt egyesülve vannak, s ekkor semlegesítik –
* FRANKLIN az elektromosság fejlesztésének az ő idejében használatos módjaira czéloz: a kén, gyanta, vagy üveggolyónak vagy még az üveg rúdnak dörzsölésére.
neutrálizálják – egymást. A dörzsölés vagy más míveletek útján, melyeket nem sokára tanulmányozni fogunk, speciális vonzódásukat (különös affinitásukat), melynek folytán a két fluidum egyesült, sikerül legyőzni: a positiv fluidum a testek egyikére megy át s felületén felhalmozódik, a negatív fluidum pedig a másikba s így, ha elkülönítve tartjuk, a két dörzsölt test ellenkező elektromossággal lesz megtöltve; de ha a testek dörzsölés után is érintkezésben maradnak, a fejlesztett elektromosságok semlegesítik egymást.
Az ellenkező fluidumok molekuláinak vonzódása s egyazon fluidum molekuláinak kölcsönös taszítása az elektromozott testek viszonyos vonzódásának és taszításának jelenségeit megmagyarázzák; a fluidumok molekuláinak mozgása az anyag molekuláinak mozgását vonja maga után, akár a környező közeg nyomása miatt, ha azt teszszük fel, hogy a fluidumoknak a súlyos anyagra semmiféle hatásuk nincs; akár pedig a fluidumok közvetetlen hatása miatt, ha felteszszük, hogy ezen anyag molekuláit mindegyik fluidum vonzza.
A két elektromos fluidum és a mágnesi fluidumok theoriája között szembetünő analogia van. Ámde a mágnes-fluidumok szétválasztása, mely a mágnesezést jellemzi, csak a mágnes-anyag molekuláinak belsejében megy végbe, s ezen molekulák mindegyike az elválasztott fluidumokat mindig egyenlő mennyiségben tartalmazza; az elektromos fluidumok ellenben, ha szétválnak, egyik testből a másikba mehetnek át.
A FRANKLIN és SYMMER két elmélete egyformán kielégítőleg adnak számot a tüneményekről. Melyikök igaz? Két fluidum van-e, vagy pedig csak egy? Sőt még azt is kérdezhetjük, hogy egyáltalában van-e különös természetű fluidum, mely az elektromos tüneményeket létesíti? A jelenkor fizikusai megegyeznek abban, hogy a fluidumok hipothéziseit csak szólásmódnak tekintik, mely a tényeket világosan és röviden kifejezi. A helyett, hogy a tünemények okait szaporítanák, inkább azon vannak, hogy azokat mind egy közös okra vezessék vissza; ez ok nem lenne más, mint az éter, a fény és a meleg hullámainak közege. E tárgyra vonatkozólag BRIOT Théorie mécanique de la chaleur" művében a következőleg nyilatkozik:
"Ha az egy fluidum hipothézisét, mint valószinűbbet elfogadjuk, természetes feltételezni, hogy e fluidum nem más, mint az éter, melynek rezgéseiből a fénytüneményeket magyarázzák. A kísérlet azonban azt tanítja, hogy üres térben, vagyis súlyos anyag nélkül elektromos tünemények nincsenek. Ebből, úgy látszik, azt lehet következtetni, hogy bizonyos térben foglalt elektromos fluidum-nak nem a benne levő összes étermennyiséget kell nevezni, hanem azon éterhurkok összegét, melyek a súlyos
anyag molekuláit környezik,* vagyis azon éter-mennyiséget, a mennyivel a térben foglalt éter-mennyiség meghaladja azt, mely abban a súlyos anyag távollétében foglaltatnék. Az elektromos jelenségek magyarázására elég annyit felvenni [feltételezni], hogy a súlyos anyag az étert a távolság négyzetével fordított arányban vonzza, s hogy két éter-burok kölcsönös hatása tömegeik szorzatával arányos, távolságuk négyzetével pedig fordított viszonyban van."
Jóllehet az egy fluidum feltevése valószínűbbnek látszik, a fizikusok nagy többsége az elemi tünemények magyarázásában a két fluidum elméletét használja; mi is az általános szokáshoz alkalmazkodunk.
3. Az elektromos vonzások és taszítások törvénye.
Bármily fogalmat alkossunk is magunknak az elektromosság természetéről, az az egy kétségtelen, hogy annak erőnek kell lennie, mivel vonzási és taszítási mozgásokat idéz elő. Kérdés tehát, melyek ezen mozgás törvényei; más szóval, mily viszonyban változik az elektromos vonzás és taszítás, ha a szemügyre vett elektromozott testek távolságait vagy pedig azon elektromosságok mennyiségét változtatjuk, melyiyel töltve vannak. NEWTON példája, ki az általános vonzás törvényeit felfedezte, kimutatván, hogy a vonzó erő a tömegekkel egyenes és a távolságok négyzetével visszásan arányos, a XVIII. század fizikusait arra ösztönzé, hogy ugyanazon feladatnak megoldását az elektromos erőket illetőleg is megkísértsék. DU FAY, HAWKSBEE, MUSCHENBROECK, AEPINUS, CAVENDISH ez irányban különféle többé-kevésbbé meddő kísérleteket tettek, s a kérdésben forgó törvények kísérleti meghatározását COULOMB-nak köszönjük, épen úgy, mint a mágnesi vonzások és taszítások törvényeit is.
COULOMB e czélból a mágnesmérőhez [!] hasonló eszközt használt, mely ugyanazon elvek alapján készült, lényegében ugyanazon berendezéssel bír, s mely ettől csak a tekintetbe vett testek természetére, vagyis azon erők természetére nézve különbözik, melyek hatásának méréséről van szó. Ez az eleklrómos mérleg, melyet a 86-ik ábra tüntet elő. Az eszköz mikrométeréhez erősített, felfüggesztésre szolgáló szál igen vékony ezüstdrótból van, mely alsá végén az f-fel jelölt vízszintes, kemény kaucsuktűt tartja; ennekegyik végéhez g vezető golyócskn, vagy függőleges arany-
* Feltéve, hogy a súlyos anyagnak hatása, az éterre vonzásban nyilvánúl, minden egyes súlyos molekulát éter-burok veszi körül, melynek sűrűsége nagyobb, mint az üres térben és a középponttól gyorsan fogy; a molekulákon felhalmozott éter többlete ezen burok tömege.
86. ábra. – Coulomb elektromos mérlege.
papirlemezke van erősítve, melyet a tű másik végén elhelyezett kis tömeg ellensúlyoz. A golyónak középpontja a mérleg szekrényeül szolgáló üveghenger beosztott körének síkjában van; egy másik kaucsukvessző, f', mely szintén vezető g' gömböcskében végződik, az üvegházba függőleges irányban bocsátkozik le, oly módon, hogy a golyócska közepe ugyanazon vízszintes síkban legyen, mint a g golyócska középpontja, s hogy az f pálczika és a felfüggesztő fonál abba a függőleges síkba essék, mely a henger beosztásának o vonalát tartalmazza.
Az elektromos erőknek a távolság szerinti változásának törvényét keresvén, a következőleg járunk el: Azzal kezdjük, hogy a két golyócskát egymással érintkezésbe hozzuk, a nélkül, hogy a drót meg lenne csavarodva; g' golyónak e közben még nem szabad elektromozottnak lennie. Erre kiveszszük f' pálczikát, s a végén levő golyót megelektromozzuk, azután visszahelyezzük a szekrénybe. A g golyócska g'-vel érintkezve, ugyanoly elektromossággal telik meg; a taszítás azonnal eltávolítja bizonyos távolságra, melyet a beosztáson le lehet olvasni; legyen ez pl. 36°. A taszítás következtében a felfüggesztésre szolgáló drót megcsavarodott, s az innen származó csavaró erő a taszító erővel egyensúlyt tart; ezen erő mértékeül épen 36° szolgál, mivel mint már a mágnesmérőnél is láttuk, a csavaró erő a csavarodás szögével arányosan növekszik. Ezután a mikrométer dobját annyira forgatjuk, hogy a golyócska felényi távolságba hozassék, vagyis 18 foknyira az álló golyótól; tapasztaljuk, hogy a dobot e végből 126°-kal kell forgatni; az összes csavaró erőt tehát, vagy a mi ugyanaz, az elektromos taszítást, mely vele egyensúlyban vau, 126° + 18° = 144° méri. Hogy a golyók távolsága 1/4-ére szállíttassék, a mikrométert 567°-kal kell még elcsavarni, s most a taszítást 567° + 9° = 576° méri.
* A COULOMB végezte kisérletek, valamint más fizikusok mérései is, kik azóta a törvényt igazolták, nem adnak oly szigorúan arányos számokat, mint a minőket itt felhozunk. A tapasztalt csekély eltérések onnét erednek, hogy a kisérletek tartama alatt az elektrmozott golyók töltése kissé fogy, ennek oka az elektromosságnak a levegőbe való elszóródása és a szigetelők tökéletlensége. COULOMB e hibaforrást azzal kisebbítette, hogy a mérleg szekrényébe égetett meszet vagy chlór-calciumot helyezett. Legczélszerűbb azonban kevés kénsavat tartalmazó lapos csészét beállítani.
Ezeket összefoglalva: midőn két elektromozott testnek távolsága 1, 1/2, 1/4 számok arányában változik, az elektromos erőnek változását 36., 144., 576. számok viszonyai fejezik ki, vagyis 1., 4., 16. Miből a következő törvény foly:
Ugyanazon elektromossággal töltött testek taszítása a távolságok négyzetével fordított viszonyban változik.
A vonzások törvényét a leírthoz hasonló kísérlettel lehet megmutatni. Csakhogy a kaucsuktűt kezdetben úgy kell állítani, hogy a még nem elektromos golyócskák bizonyos távolságban legyenek egymástól akkor, a mikor a fonál még nincs megcsavarva. Ezután ellenkező nevű elektromosságokkal megtöltetnek; ennek következtében vonzás áll be, mely a golyócskákat egymáshoz annyira közelíti, hogy a csavaró erő a vonzó erővel egyensúlyt tartson. A kísérletet ismételjük akként, hogy a golyók távolságát a fonál csavarásával megváltoztatjuk, s minden egyes esetben a csavarás szögét a mikrométer dobján meghatározzuk. Az eredmény ugyanaz mint a taszító erőnél, és így a törvényt a következő általánosabb alakban lehet kifejezni:
Az elektromos vonzások és taszítások az elektromozott testeket elválsztó távolságok négyzetével visszásan arányosak.
Az elektromos hatás törvényét COULOMB még más módszerrel is igazolta, t. i. a lengések módszerével, melyről már röviden megemlékeztünk, midőn a mágnesi vonzások- és taszításokra vonatkozó kísérleteket leírtuk. Kis pléh korongocskát tartó könnyű kaucsuk-tűt lengetett egy elektromozott vezető golyó előtt; a golyót különböző távolságokban felállítva, meghatározta az ugyanazon idő alatt végezett lengések számát, miből lengéstartamukat kiszámíthatta. Ily módon azt találta, hogy a lengéstartamok a távolsággal arányosak. Ámde, mivel az erők ezen tartamok négyzetével visszásan arányban vannak, következik, hogy az elektromos hatások a távolságok négyzetével visszásan arányosak.
87. ábra. – Az elektromos vonzások törvénye. A lengések módszere.
A megelőzőkben mindig feltételeztük, hogy a szemügyre vett testek elektromos töltése tetszőleges ugyan, de állandó marad. Hátra van még megtudni, hogy mi történik, ha az egymást Vonzó vagy taszító két testnek szabad elektromosságát megváltoztatjuk. E végből előbb meg kell határoznunk, mit értünk töltés vagy pedig elektromos mennyiség alatt, vagy még, – hogy a tudományos nyelvhez alkalmazkodjunk, – mit értünk elektromos tömeg alatt.
Az elektromosságot oly fluidumnak tekintvén, mely az elektromozott testekben vagy azok felületén van eloszolva, feltesszük, hogy ha két egyenlő nagyságú és egymással megegyező, tehát egyformán vezető golyót egymáshoz értetünk, ha egyikök előlegesen elektromozva volt, az elektromosság a két golyó között egyenlő mennyiségben oszlik meg.* Elektromos tömegeik ez esetben egyenlők. Mindegyikök fele azon elektromos tömegnek, mely az elektromozott golyón az érintkezés előtt fel volt halmozva.
COULOMB még azt is megmutatta, hogy az elektromosság ilyetén egyenlő eloszlása még az olyan teljesen megegyező alakú vezetők között is bekövetkezik, melyek különböző természetű anyagból vannak készítve. A kétszeres, háromszoros stb. elektromos tömegek definitiója az egyenlő elektromos tömegek definitiójából foly. Különben COULOMB az elektromos mérleg segélyével megmutatta, hogy a vonzások és taszítások a szabad elektromos tömegek vagyis a tekintetbe vett testek töltésének szorzatával arányosak. **
* A töltés nemcsak az egyenlő sugarú golyók, hanem tetszőleges alakú két vezető között is megfeleződik. Csakhogy ez esetben szükséges, hogy két olyan pont hozassék egymással érintkezésbe, hogy a részarányosság mindkét oldalról tökéletes legyen. Ha a testek középszerűen vezetők, ezenkívül még az is szükséges, hogy az érintkezés elég hosszú ideig tartson.
** E második törvény már önmagából is világos, ha az elektromos tömegek meghatározására az általános mechanika definitióit fogadjuk el, vagy is ha az elektromos mennyiségeket vagy tömegeket az erőkkel arányosaknak tekinthetjük; ez esetben a COULOMB kisérleteiből az következnék, hogy az elektromosságok eloszlódása egyenlő vagy azonos vezetők között azon módon megy végbe, a mint azt e tudós à priori felvette.
A most kimondott törvények csak oly testekre érvényesek, melyeknek méretei kölcsönös távolságukhoz képest kicsinyek.
Hogy az elektromos hatásokat szabályozó törvények kisérleti kimutatása teljes és szigorú legyen, feltételezzük, hogy az egymással szembe állított szabad elektromosságok a kisérlet tartama alatt változatlanok maradnak, vagy pedig ha változnak, a változások figyelembe vétetnek. Az elektromos testek ebbeli tulajdonságai, mint COULOMB kimutatta, idővel tényleg fokozatosan gyengülnek: az elektromosság, melylyel töltve vannak, kisebbedik és végül eltűnik.
Az elszóródás okát könnyű belátni. Bármennyire szigeteljük is az elektromozott testeket nem vezető anyagú tartókkal; a levegőt, mely a testeket körülveszi, szárítsuk annyira, amennyire csak lehetséges: az elektromosság e két úton mégis közlődik a szomszédos testekkel s ezeken át a földbe áramlik.
Tényleg egyetlenegy anyag sem tökéletesen szigetelő, amint azt már akkor láttuk, mikor a testeket vezető képességök szerint osztályoztuk. Az elektromosság elszóródásának egyik oka már ebben rejlik, mely különben annál kisebb, mentől kevésbbé vezető az anyag. A kemény kaucsuk, kivált a barna fajtájú, a legjobb szigetelő; ámde az is megkívántatik hozzá, hogy felülete tökéletesen kiszárított legyen. De szárazságát csak rövid ideig őrzi meg; felülete mindig kissé nedv-szívó; a levegőben elterjedt pára lecsapódik rája s nedves réteggel vonja be, mely mint ismeretes, jó elektromosság-vezető. Ezért helyezett COULOMB elektromos mérlegébe égetett vagy klórmeszet, hogy az üvegszekrénybe zárt levegő állandóan száraz állapotban maradjon.
Ennyit az elektromosságnak a szigetelő tartók okozta elszóródásáról. A levegő okozta veszteség szintén két oknak róható fel. Először is, magoknak a gázoknak is van vezető képességök, mely ugyan ha szárazak; igen csekély; sokkal nagyobb, ha nedvességgel vannak telítve; azonban sohasem elenyésző. * Másrészt az elektromozott test a levegőnek a felüle-
* Nem szenved kétséget, hogy az elektromos gépek nehezen működnek oly levegőben, mely nem teljesen száraz s hogy a nedves levegő az elektromosság szétszóródását elősegíti; de vajjon a nedves levegő vezetésének következménye-e ez? Sokáig úgy hitték és tanították. Ámde mintegy 20 év óta tett kisérletekből, melyeket DU MONCEL, később GAUGUIN s legújabban MARANGONI végeztek, az derült ki, hogy az eddig elfogadott magyarázat helytelen. A nedves levegő nem vezető; azon veszteségek, melyek pl. a telegráfdrótokon tapasztalhatók, nem az elektromosságnak a nedves levegőrétegekben történő vezetésnek, hanem a drótok s a szigetelt tartók felületén lecsapódott folyadékréteg vezetésének rovandó fel. (L. "La Lumière électrique" folyóiratban 1881 apr. 2.)
téhez közel eső molekuláit egészen az érintkezésig magához vonzza s azután eltaszítja, mivel érintkezés közben ezek is elektromosakká lettek. Helyüket most más molekulák foglalják el s ily módon az elektromosság lassanként közlődik a környező közeggel, vagyis a töltés gyengül s végül teljesen elenyészik.
Megérthető tehát, mennyire fontos, hogy eme hibaforrások kikerülésében a kellő óvatosság alkalmaztassék, ha csak némileg kényes természetű elektromos kisérletről s még inkább akkor, ha az elektromosságnak pontos méréséről van szó. Nem ritkán kudarczczal boszúlja meg magát az óvatosság elmulasztása. Minden egyes esetben számot kell tudni adni az elektromosság elveszéséről, a mi azt tételezi fel, hogy törvényeit ismerjük. COULOMB s utána sok jelenkorbeli fizikus, közöttük MATTEUCCI, GAUGUIN, RIESS stb. tanulmányozták e törvényeket. Foglaljuk össze vizsgálódásaik legfőbb eredményeit.
A szigetelő tartókra vonatkozólag COULOMB azt tapasztalta, hogy 10–12 milliméter átmérőjű bodza bél-golyócska, 1 milliméter átmérőjű és 4–5 centiméter hosszaságú lakk-mézga pálczikára állítva, tökéletesen elszigetelhető. Ugyanez áll még akkor is, ha finom selyemszálra vagy lángban vékonyra kihúzott üvegszálra függesztjük, feltéve, hogy forró lakk-mézgán áthúzva, vékony lakk-mézga réteggel vonatott be.
A hőmérsékletnek nagy befolyása van a testek vezetőképességére; így az oly anyagok, melyek a közönséges hőmérsékletnél szigetelők, a hőmérséklet emelkedésével fokozatosan vezetőkké válnak. Ilyen pl. a turmalin, melynek vezetése kezdetben semmi, 400–500 foknyi hőmérsékletre ,emelve, a vezetés jelentékenynyé válik. GAUGAIN, ki e tényt megfigyelte, megjegyzi, hogy a turmalin ekkor erősen nedvszívó s hogy e tulajdonságát és vezetését lehűtve is megőrzi. Hogy újból szigetelővé váljék, meg kell mosni s legalább 150 fok mellett kiszárítani.
A levegőre vagy a környező közegre vonatkozólag COULOMB azt találta, hogy az elektromosság elszóródása a közeg nedvességfokával növekszik, s hogy azonkívül annál nagyobb, mennél jelentékenyebb a testnek elektromos töltése vagy elektromos feszültsége. MATTEUCCI szerint az elszóródás kisebb a mozgó, mint a nyugvó levegőben; tiszta és száraz gázokban bizonyos határig a feszültségtől független; független a gáznak természetétől s végre közép feszültség mellett nem függ attól, hogy a test pozitiv vagy negativ elektromossággal van-e töltve. Az elszóródás a száraz levegőben a hőmérséklettel növekszik; változik a nyomással s annál lassúbb, mentől nagyobb mértékben van a levegő ritkítva azon a helyen, hol az elektromos test elhelyezve van.
147
4. Az elektromosság eloszlása a vezetők felületén.
Nem vezető testet pl. üveg vagy gyantarudat elektromozva, annak csak azon részei elektromozódnak, melyekre a dörzsölés kiterjedt vagy a melyek egy más elektromossággal töltött testtel érintkezésbe hozattak. Mint látni fogjuk, az elektromosság csak igen lassan ömlik el az ilyen testen, míg ellenkezőleg vezetők esetében az elektromos fluidum szétáramlása a vezető egész terjedelmében pillanatnyilag megy végbe. De itt az a kérdés vethető fel, vajjon a fejlesztett vagy közölt elektromosság a test belsejében úgy oszlik-e el, mint a hogy a felületén, s hogy mily arányban oszlik meg az elektromozott részek között.
Már láttuk, hogy COULOMB tapasztalata szerint két egyenlő átmérőjű vezető golyót egymással érintkezésbe hozva, az elektromos töltés a két test között egyenlően oszlik meg, bármily legyen különben természetök vagy sűrűségök. A közlődés tehát nem a testek tömege szerint történik. Az elektromosság nem hatol a testek belsejébe; csak felületükön marad eloszolva, amint ezt azon kisérletek bizonyítják, melyeket most fogunk leírni.
88. ábra. Az elektromosság eloszlása a vezetők felületén.
Egy szigetelő lábon álló fémgolyó két vékony falú gömb süveggel
van beborítva, melyeket szigetelő fogantyúk segélyével vele érintkezésben tartunk. Erre az egész rendszert megelektromozzuk és a két süveget egyszerre hirtelen eltávolítjuk. A golyót egy elektromos inga gömböcskéjéhez tartva, s azután egyenként a süvegeket is, az derül ki, hogy csakis ez utóbbiak vannak elektromozva. Az elektromosság tehát nem terjedt el a süvegénél nagyobb vastagságú rétegre.
Nem vezető, pl. üveg hengerre forgattyú segélyével vékony stanniol lemezt vagy fémes papirszalagot göngyölítünk s ehhez két vezető ingát kötünk; (89. ábra) a szalagot megelektromozva, az ingák szétágaznak, ha a szalag a hengerre göngyölítve marad. Ámde, amint a forgattyú forgatása közben a szalag lefejlik, az ingák közelednek egymáshoz, mi azt mutatja, hogy az elektromosság feszültsége a felület nagyobbodásával kisebbedik, az elektromosság mennyisége ugyanaz maradván. Ehhez hasonló kisérlet az, midőn az aranylemezes elektroskóp lapjára fémlánczot helyezünk, melyet megelektromozunk (90. ábra). Az aranylemezkék szétágaznak; de ha a lánczot kaucsuk pálczika segélyével emeljük, közelednek egymáshoz, ez esetben ugyanis az elektromozott felület növekedik s az elektromosság feszültsége kisebbedik, a mi különben megfejthetetlen volna, ha az elektromosság másutt, mint a felületen volna eloszolva.
89. ábra. Az elektromosság eloszlására vonatkozó kisérlet.
90. ábra. Az elektromosság eloszlására vonatkozó kisérlet.
Egy üres fémgolyó, üveglábon elszigetelve és felső részén kör-nyílással ellátva, elektromossággal töltetik meg. Az elektromosság eloszlásmódjának felismerése végett szigetelő fogantyúval ellátott kis körlemezkét – u. n. próbalemezkét – szokás használni; evvel az elektromozott golyónak külső felületét megérintve, azt találjuk, hogy a lemezke az elektromos
inga bodzagolyóját magához vonzza. Erre a próbalemezkét megérintjük: elektromosság, melylyel töltve van, levezettetik s természetes állapotába tér vissza. Ha most a golyó belső felületét érintjük, arra ügyelve, hogy a lemezke a nyilás széleibe ne ütközzék, azt tapasztaljuk, hogy az elektromosságnak nyomát sem mutatja. Az eredmény ugyanaz lenne, ha a golyónak belsejét vizsgáltuk volna előbb. FARADAY ezen kisérletet oly módon is végezte, hogy a testnek fémhálóból készített henger alakot adott, melyet szigetelt sárgaréz lemezre állított. (91. ábra.) A lemezt megelektromozta és próbalemezke segélyével kimutatta, hogy az edénynek csak a külső felülete van elektromozva.
91. ábra. – Az elektromosság eloszlása üres gömb vagy fém-edény felületén.
Ugyane hírneves fizikus még a kúp alakú, finom szövetből készült zacskó kísérletét is kigondolta; ez szigetelt fémgyűrűhöz van varrva, mely megelektromoztatik. A kúpnak csúcsához mindkét irányban kötött selyemszál segélyével a zacskó kifordítható; így azt találjuk, hogy az elektromosság mindig a külső felületen van elterjedve, úgy hogy felváltva az egyik oldalról a másikra áramlik át.
FARADAY az érdekes kísérletek egész sorozatával mutatta ki a zárt vezető felületek azon sajátságát, hogy az általuk befogott téren belül fekvő pontokra semmiféle elektromos hatásuk nincsen. Az aranylemezes elektroskópot drótháló-haranggal, nagy szemű fémkalitkával, salátakosárral
beborítva constatálta, hogy az elektroskóp teljesen érzéketlen a kívül elektromozott testek, sőt magának a burkolatnak hatása iránt is, midőn az a legerősebb elektromos gépekkel elektromoztatott. A híres fizikus 3.6 méter oldal nagyságú koczka alakú szobát készíttetett, melynek külső falai papirral és fémszövettel voltak bevonva. Ez a kalitka formájú szerkezet selyemköteleken felfüggesztve, tehát szigetelve volt s egy elektromos géppel összeköttetésbe hozva. FARADAY, igen érzékeny elektroskópokkal felfegyverkezve, elzárkózott benne. Bár annyira elektromozták is a szobát, hogy falaiból élénk szikrákat lehetett kicsalni, s hogy minden részén fényes pontokat lehetett látni, ő maga semmiféle rázkódást, semmi olynemű hatást nem érzett, melyet a fluidum minden elektromozott egyénben előidéz és elektroskópjai az elektromosságnak nyomát sem mutatták.
92. ábra. – Faraday kisérlete, bebizonyitandó, hogy az elektromosság a testek külső felületén terjed el.
Az elektromosság e szerint a vezető testeknek csak a felületén oszlik el, vagy ha be is hatol a testek belsejébe, az elektromozott rétegnek vastagsága rendkívül csekély. Két golyót veszünk; az egyik telt fémgömb, a másik pedig gyantából, mely felületén megvan aranyozva; átmérője mindkettőnek ugyanaz. Erre az elsőt megelektromozzuk, s feszültségét vagy jobban mondva töltését, elektromos sűrűségét * egy specziális eszközzel, az
* MASCART joggal jegyzi meg, hogy előnyösebb az elektromos sűrűség elnevezést használni a feszültség helyett; mert így "a tekintetbe vett pontot magába foglaló kis felületrészen eloszolt elektromosság mennyiségének s ezen felület-rész nagysága viszonyának határértéke, fejeztetik ki. Ugyanis a feszültség szó az elektromosságban más értelemben szokott használtatni, t. i. azon nyomás kifejezésére, melyet a felület valamely eleme a környező közegre gyakorol s ez esetben a feszültség az épen most körülirt sűrűségnek négyzetével arányos. Az elektromos áramok jellemzésére használva, ismét más jelentése van a feszültségnek.
elektrométerrel megmérjük. Ha ezután a golyókat érintkezésbe hozzuk, azt találjuk, hogy az elektromos feszültség mindkettőjükön félakkora, mint előbb a fémgolyón volt. Mivel az elektromos réteg vastagsága a gyantagömbön az aranylemez vastagságával egyenlő, arra lehet következtetni, hogy ezen vastagság a tömör fémgömbön sem nagyobb.
93. ábra. – Elektromos sűrűség a gömb és az ellipsoid különböző pontjain.
Az elektromos sűrűség csak azon esetben ugyanaz a vezető testnek különböző pontjain, ha gömbalakú. Ezt akként fejezzük ki, hogy azt mondjuk, hogy az elektromos réteg vastagsága minden pontján ugyanaz (93. ábra). Nyúlt ellipsoidon a réteg a nagy tengely végpontjain a legvastagabb; lapos ellipsoidon – az ú. n. forgás ellipsoidon – az egyenlítőn a legnagyobb. Sík lemezen a sűrűség a középponton majdnem semmi; ettől kezdve a szélek felé nagyobbodik, hol is a legnagyobb értékét éri el. Hengeralakú vezetőn, mely félgömbökben végződik, az elektromos sűrűség ez utóbbiakon a legnagyobb; másutt majd mindenütt semmi. A 93. és 94. ábrákban feltüntetett testeket körülvevő pontozott vonalak, kisebb-nagyobb távolságukkal a felület egyes pontjaitól, ezen pontokban az elektromos sűrűség nagyságát mutatják.
94. ábra. – Elektromos sűrűség sík lemezen és félgömbökkel határolt hengeren.
Ebből látható, mily befolyása van a testek alakjának az elektromosságnak a felületükön való eloszlására. De sehol sem érezhető e befolyás oly mértékben, mint a testeknek élekkel, hegyes szögletekkel és kúp- vagy gúla alakú csúcsokkal határúlt részein. E részeken az elektromosság felhalmozódik és oly nagy erősségre tesz szert, hogy a környező közegbe kiáramlik, még akkor is, ha e közeg igen kevéssé vezető. Ezen tulajdon-
ságot, melyet FRANKLIN több mint egy évszázaddal ezelőtt fölfedezett, * a csúcsok hatásának nevezik. Idézzük erre vonatkozó első kísérletét:
"Helyezzen egy tiszta és teljesen száraz palaczk nyilásába egy 3–4 hüvelyk átmérőjű vas golyót;. a palaczknak épen a nyilása fölé a szoba padozatán megerősített selyemszálra puskagolyó nagyságú parafa-gömböcskét függeszszen; a selyemszál hossza akkora legyen, hogy a parafagömböcske a golyó oldalához támaszkodjék; elektromozza meg a golyót, s a gömb 4–5 hüvelyknyire, vagy pedig az elektromosság mennyisége szerint, kisebb-nagyobb távolságra eltaszíttatik. (95. ábra a'.) Ekkor egy hosszú, vékony árt 6–8 hüvelyknyi távolságra közelítve a golyóhoz, a taszítás azonnal lerontatik s a parafa-gömb a golyóra zuhan. Hogy tompára simított test ugyane hatást idézze elő, 1 hüvelyknyire kell közelíteni s szikrát kell vele húznia. Bebizonyítandó, hogy a csúcs az elektromos tüzet szívja, húzza ki nyeléből az ár lapos végét és ragaszsza spanyolviaszkrúdhoz; hiába közelíti most a csúcsot az előbbi, vagy még ennél is kisebb távolságra: az előbb tapasztalt hatás nem következik be. Ámde csúsztassa végig újját a pecsétviaszkon, egész addig, hogy az ár lapított végét érintse: a parafa rögtön a golyóhoz repül ... A csúcsot sötétségben közelítve, oly-
95. ábra. – Franklin kisérlete a csúcsok hatására vonatkozólag.
* A nagyhirű amerikai fizikusnak P. COLLINSON-hoz 1747 szept. 1-én keltezett levelében több kisérlet van leirva, melynek czélja "a csúcsos testeknek azon meglepő hatását megmutatni, mely az elektromos tűz szívásában és fúvásában nyilvánúl". Két, évvel később, épen a csúcsok eme hatására támaszkodva, villant meg a villámhárító eszméje első izben FRANKLIN agyában.
kor egy lábnyi, vagy még nagyobb távolságra is fénylő világítást fog látni, mely bolygó tűzhöz vagy a Szent-János bogár világításához hasonló. * Mentől kevésbbé hegyes a csúcs, annál kisebb távolságra kell közelíteni, hogy a fényt láthassa, de bármily távolságra lássa is a fényt, az elektromos tüzet kicsalhatja és a taszítást leronthatja .... Ha a cső az ily módon felfüggesztett parafagolyót taszítja s ha a csúcsot hirtelen közelíti, még ha tetemes távolságra is: meglepetéssel fogja látni, hogy mily sebességgel repül vissza a parafa a csőhöz. Fa csúcsok csak oly hatást idéznek elő, mint a vas csucsok, feltéve, hogy a fa nem száraz; mert a tökéletesen száraz fa nem jobb elektromosságvezető, mint a spanyolviaszk."
96. ábra. – A csúcsok hatása. Elektromos szellő.
Kiszámították, hogy a kúpalakú csúcs tetején az elektromos feszültség végtelen, úgy hogy az efféle nyúlványnyal ellátott vezetőt elektromossággal megtölteni teljes lehetetlen; s ezt a kísérlet meg is erősíti. Az elektromosság, amily mértékben fejlődik, oly mértékben áramlik ki a környező közegbe s eltünik. A csúcsnak végét sötétségben megfigyelve, fénylő nyalábot pillantunk meg rajta, melynek alakját és szinét később fogjuk tanúlmányozni. Ha kezünket a csúcs elé vagy fölé tartjuk, mi közben a csúcs az elektromosság forrásával közlekedésben [érintkezésben] van, szellőt érzünk, mely a
* "Ha az elektromosság erős és a csúcs igen finom, a világosság ölnyi távolságra látható.
levegőrészecskék folytonos áramlását árulja el; ezen mozgást igen szembetünővé tehetjük, ha a csúcs meghosszabbításába gyertyalángot állítunk. (96. ábra.) Az elektromos szellő elég erős arra, hogy a lángot megtörje, sőt el is fújja. A levegőnek ezt az áramlását kezdetben az elektromosság valóságos áramlásának tulajdonították, melyet folyadékéhoz hasonlítottak; azonban a következő magyarázat, mivel az elektromosság természetére vonatkozólag semmiféle feltevést nem kiván s azonfelül az ismert tényekkel megegyezik, többre becsülendő. A levegőnek a csúcscsal érintkező molekulái jelentékeny feszültségig megelektromozva, ugyanoly nevű elektromossággal töltetnek meg, mint maga a vezető. Ennek következtében taszítás áll be s a molekulák eltávolodván, másoknak engednek helyet, melyek szintén elektromozódnak s így tovább. Így származik a levegőáramlás, melyet a megfigyelés kimutat, s mely áram csak akkor folytonos, midőn az elektromos töltés megszakítás nélkül megujul.
|
97. ábra. Elektromos szélkerék. |
Az az erő, a melylyel a levegő a csúcsból elűzetik, visszahatást kelt, s ez a csúcsot ellenkező irányban kell hogy hajtsa; s ha a csúcs nem mozog, az csak onnan van, mert nem mozoghat. A visszahatást egy kicsi készülék: az elektromos szélkerék tünteti elő (97. ábra). Egy fém oszlopocskára szétágazó sugárcsoportot fektetünk, mely középen kis fémcsészében fut össze; ez utóbbi a rendszernek vízszintes irányú mozgását lehetővé teszi. Mindegyik sugár ugyanazon irány felé hegyes csúcsban van meghajlítva. Amint a vezetőt, melyre a szélkerék állítva van, megtöltjük, ez a csúcsokkal ellenkező irányú forgó mozgásba jő. |
Nagyjában megismertettük a kisérleteket, melyek COULOMB-ot az elektromos hatás törvényének, a tömegekkel arányos és a távolságok négyzetével visszásan arányos hatások fölismerésére vezették. E kisérleti bebizonyítás kényes és nehézkes; bármily gonddal végezzük is a kisérleteket, a hibák kikerülhetetlenek s csak közelítő igazolást érhetünk el velök. Érdekes tehát, ha tudjuk, hogy a távolságok négyzetének törvénye közvetett úton is kiderül, ha az elektromosság eloszlásának kérdését a vezető testek felületén elemzésnek vetjük alá. Azok a tények, melyeket e czikkben kifejtettünk, tényleg mind a távolságok négyzetének feltevésében lelik magyarázatukat. Így az elektromozott gömbhéj, amint azt különben már NEWTON a nehézségerőre vonatkozólag kimutatta, semmiféle hatást nem gyakorol a belsejében fekvő pontra. Hasonlóan a minden pontján egyenletesen
elektromozott gömbréteg a külső pontra úgy hat, mintha az összes taszító hatások középpontjában lennének egyesítve. Ebből következik, hogy ha az elektromozott gömböt végtélenül vékony gömbhéjakra oszlottnak képzeljük, valamelyiköknek felületén fekvő elektromos molekula a külső rétegek elektromosságától semmiféle hatást nem szenved, míg az a fluidum, mely esetleg a belső rétegeken van eloszolva, taszítani fogja. A molekula tehát arra lesz kényszerítve, hogy a középponttól mindaddig távolodjék, míg a felületre nem érkezik, mely helyen a környező közeg hatása visszatartja, ha ezt rossz vezetőnek tételezzük fel. A kísérlet tényleg igazolja is e következtetést. Az elektromos hatásoknak a távolsággal való változására vonatkozó semmiféle más föltevés nem egyeztethető össze a fluidumnak a vezetők felületén való eloszlásával.
Így hát e törvények helyessége be van bizonyítva; elméleti fontosságuk a tekintetben is igen nagy, mivel az elektromosságot különböző hatásaiban ugyanolyan változásoknak látjuk alávetve, mint az általános nehézséget.
