Проводники и изоляторы

Среди обычных веществ, встречающихся на практике, существуют два вида материалов, о которых стоит здесь упомянуть и которые резко различаются между собой по своему отношению к электрическим зарядам. Известно, что, расхаживая дома по ковру в сухой зимний день, мы накапливаем на своем теле заряды, в результате чего, приветствуя приятеля, мы иногда испытываем довольно неприятный удар в руку. Этого не случится, если день будет жаркий и сырой. В зимний день воздух сухой и является, как мы говорим, изолятором, так что накопленные при хождении по ковру заряды остаются на теле. В сырой же день воздух уже не является изолятором (он становится проводником), и накопленные заряды стекают с тела.

Слова «изолятор» и «проводник» характеризуют различные материалы; изоляторы, например, стекло, — это такие материалы, которые препятствуют свободному перемещению зарядов, в проводниках же, например, в металлах, заряды могут передвигаться свободно. Такая классификация, видимо, устарела: не все существующие материалы укладываются в эту схему. В настоящее время известны материалы с самыми различными свойствами, начиная от почти идеальных изоляторов (такие кристаллы, как алмаз), затем — полупроводников и кончая материалами, которые можно назвать идеальными проводниками (металлы при очень низких температурах). Большинство обычных металлов — хорошие проводники, поэтому их и используют для изготовления проводов. Стекло, ткань и пластмассы очень хорошие изоляторы: вот почему медные провода, по которым идет ток, изолируют пластмассой или тканью.

Изолятор характеризуется тем, что, если на него поместить заряд, последний никуда не денется. В проводнике же заряд может свободно перемещаться, поэтому, как только на него подействует какая-нибудь сила, он перераспределится. Причина многих неудач, с которыми столкнулись первые исследователи электричества, например, Грей (заряд иногда сохранялся, а иногда исчезал), состояла в том, что эти исследователи не знали тогда (первым это обнаружил Грей), что некоторые материалы, из которых изготовлялись подставки для заряженных тел, были проводниками электричества — именно по ним и стекали заряды.

Стоит лишь немного разобраться в природе электрических сил, как оказывается, что изучать их значительно проще, чем гравитационное силы. Научившись скапливать и сохранять заряды на поверхности проводника или изолятора и воспользовавшись тем, что силы, действующие между зарядами, очень велики, мы можем изучать действие этих сил на другие тела непосредственно в лаборатории. В случае же гравитационных сил приходится исследовать взаимодействие между огромными телами, подобными Земле.