Трактат об электричестве и магнетизме

337. Наконец, эта единица может быть определена в электростатической или в электромагнитной системе единиц. На практике во всех телеграфных операциях используется электромагнитная система, и потому единственные единицы, которые действительно употребляются,- это единицы этой системы.

В электромагнитной системе, как мы это покажем в своём месте, сопротивление есть величина, имеющая размерность скорости и поэтому может быть выражено как скорость (см. п. 628).

338. Первые фактические измерения в этой системе были проведены Вебером, который использовал в качестве своей единицы один миллиметр в секунду. Позднее, сэр У. Томсон использовал в качестве единицы один фут в секунду, однако большое число исследователей электричества согласились использовать единицу Британской Ассоциации (В. А.). Эта единица представляет такое сопротивление, которое, будучи выражено как скорость, равно десяти миллионам метров в секунду. Величина этой единицы более удобна, чем величина единицы Вебера, которая слишком мала. Иногда эту единицу называют единицей В. А., но, для того чтобы связать её с именем того, кто открыл законы сопротивления, эта единица называется Ом.

339. Чтобы запомнить её абсолютную величину, полезно знать, что десять миллионов метров по определению представляют собой расстояние от полюса до экватора, измеренное вдоль парижского меридиана. Таким образом, тело, проходящее за одну секунду путь вдоль меридиана от полюса до экватора, имело бы скорость, величина которой, по определению, равна величине одного Ома в электромагнитной системе.

Я говорю «по определению» потому, что если бы более точные исследования показали, что вещественный стандарт одного Ома, созданный Британской Ассоциацией, по своей величине отличается от этого значения скорости, то исследователи электричества не стали бы менять свои стандарты, а внесли бы поправку. Точно так же, метр, по определению, равен одной десятимиллионной доле определённой дуги в четверть окружности, но, хотя было найдено, что это не совсем верно, длина метра не была изменена, зато размеры Земли выражаются менее простым числом.

В соответствии с методом Британской Ассоциации абсолютное значение величины первоначально подбирается так, чтобы представлять как можно точнее величину, выведенную из электромагнитной абсолютной системы.

340. Если создана вещественная единица, представляющая эту абстрактную величину, другие стандарты создаются путём копирования этой единицы. Этот процесс может быть выполнен с крайней точностью - во много раз большей точностью, чем, например, изготовление линейки длиною в один фут путём копирования стандартного фута.

Эти копии, изготовленные из наиболее стойких материалов, распределены по всем частям мира, и если первоначальные стандарты будут утрачены, вряд ли возникнут какие-либо трудности в получении их копий.

Но такие единицы, как единица Сименса, могут быть без очень большого труда воспроизведены со значительной точностью, и, поскольку соотношение между Омом и единицей Сименса известно, Ом можно воспроизвести, даже не имея стандарта для копирования, хотя для этого придётся затратить много больше труда, а точность будет много меньше, чем в методе копирования.

Наконец, Ом можно воспроизвести электромагнитным методом, с помощью которого он и был первоначально определён. Этот метод является значительно более трудоёмким, чем определение фута с помощью секундного маятника, и, по-видимому, уступает последнему в точности. С другой стороны, определение электромагнитной единицы, выраженной через Ом, со степенью точности, отвечающей прогрессу электрической науки, представляет собой необычайно важную физическую задачу, вполне достойную повторного исследования.

Существующие катушки сопротивления, созданные для того, чтобы представлять один Ом, сделаны из сплава, состоящего из двух частей серебра и одной части платины, в виде проводов диаметром от 0,5 до 0,8 мм и длиной от одного до двух метров. Эти провода припаяны к толстым медным электродам. Сам провод покрыт двумя слоями шелка, окружён застывшим парафином и помещён в тонкостенный латунный футляр, так что катушка сопротивления легко может быть доведена до температуры, при которой её сопротивление в точности равно одному Ому. Это значение температуры указано на изолирующей подставке катушки (см. рис. 28).

Рис. 28

О форме катушек сопротивления

341. Катушка сопротивления - это проводник, который легко можно включить в вольтову цепь, с тем чтобы ввести в эту цепь известное сопротивление.

Электроды или концы катушки должны быть сделаны так, чтобы способ соединения не вносил заметной ошибки. Для сопротивлений заметной величины важно, чтобы электроды были сделаны из толстых медных проводов или стержней, чтобы концы электродов были хорошо амальгамированы ртутью и были прижаты к плоским амальгамированным медным поверхностям, помещённым в чашки со ртутью.

Для очень больших сопротивлений достаточно, чтобы электроды были сделаны из массивной латуни и чтобы можно было производить соединения, вставляя латунный или медный клин в промежуток между электродами. Этот метод оказался очень удобным.

Сама катушка сопротивления состоит из полностью покрытого шёлком провода, концы которого постоянно припаяны к электродам.

Катушка должна быть устроена так, чтобы легко было определить её температуру. Для этой цели провод наматывается на трубку и закрывается другой трубкой, с тем чтобы его можно было поместить в сосуд с водой и чтобы вода имела доступ и к внешней, и к внутренней частям катушки.

Для того чтобы избежать электромагнитного воздействия от тока в катушке, провод сначала складывается пополам, а затем наматывается на трубку, и, таким образом, в каждой части катушки имеются равные и противоположные токи в прилегающих частях провода.

В тех случаях, когда желательно держать две катушки при одной и той же температуре, провода иногда располагаются рядом и наматываются вместе. Этот метод особенно полезен в тех случаях, когда важнее обеспечить равенство сопротивлений, чем знать их точную величину, как, например, в случае равных плеч мостика Уитстона (п. 347).

Когда впервые приступали к измерениям сопротивления, широко использовалась катушка сопротивления, состоявшая из неизолированного провода, который был намотан вдоль спиральной канавки вокруг цилиндра, сделанного из изолирующего материала. Такое сопротивление было названо Реостатом. Точность, с которой оказалось возможно сравнивать сопротивления, стала вскоре несовместимой с применением любого прибора, в котором контакты не лучше, чем в реостате. Однако в тех случаях, когда точные измерения не требуются, реостат ещё используется для регулировки сопротивления.

Катушки сопротивления изготовляются, как правило, из металлов, имеющих наибольшее сопротивление и мало меняющихся с температурой. Этому требованию очень хорошо удовлетворяет нейзильбер (мельхиор), но оказалось, что некоторые образцы с годами меняют свои свойства. Поэтому для стандартных сопротивлений применяются некоторые чистые металлы, а также сплав платины и серебра; относительное сопротивление таких катушек на протяжении нескольких лет найдено постоянным в пределах современной точности.