Электричество шаг за шагом - [28]

Но вспомните ещё раз (это полезно вспоминать почаще): мир устроен сложней, чем кажется с первого взгляда. Силой мысли, своей неутомимой пытливостью, своей любознательностью человек открыл и понял то, что природа не показала ему сразу. Он открыл невидимое электричество: нажмите кнопку выключателя на настольной лампе — и станет ясно, что электричество есть абсолютная реальность и мы, люди, научили его работать на нас. Человек открыл ядерные силы: вспомните десятки атомных электростанций — и у вас исчезнут сомнения относительно реальности ядерных сил. Теперь настал момент увидеть, понять и привыкнуть вот к чему — кроме вещества, кроме этой привычной и очень наглядной реальности есть ещё иная, невидимая, без цвета, вкуса, запаха, размазанная по пространству реальность, которой не заготовлено место в нашем сознании. Этой реальности дано название «поле».

Поля бывают разные, разных, если можно так сказать, сортов. Вокруг электрического заряда существует электрическое поле, вокруг магнитов, с которыми мы начнём подробно знакомиться очень скоро, существуют магнитные поля, каждую массу — протон, яблоко, планету — окружает гравитационное поле. И именно через поля происходят все взаимодействия на расстоянии: взаимное притяжение масс, взаимодействие магнитов, притяжение или отталкивание электрических зарядов.

ВК-45.На этой схеме две параллельные цепи, в нижней одна лампочка, в верхней две, включённые параллельно. Благодаря этому параллельному соединению сопротивление верхней цепи в два раза меньше, чем нижней, ток при этом в два раза больше (4 А) и потребляемая мощность тоже (6 Вт). Проделав несколько мысленных опытов и на этой схеме, можно получить вывод, который можно было сделать на предыдущей: одну и ту же мощность можно получить при разных соотношениях тока I и напряжения U.

Т-39. Тот, кто хочет чувствовать себя свободно в электрическом королевстве, непременно должен научиться дополнять открывшуюся ему простую картину мира. Сейчас уместно ещё раз вспомнить о древнейших изобретателях, которые придумали разговорный язык. И о том, что после этого много тысячелетий люди присваивали своим открытиям названия-слова, как бы вешали на эти открытия таблички: «отражение света», «молекула», «маятник», «кровеносные сосуды», «кинетическая энергия» и многие тысячи других. Иногда это было несложно — увидел с мелкими блёстками серый камень — и присвоил ему название «гранит», увидел пушистого зверька, прыгающего по деревьям, — и назвал его «белка».

Но бывало, в простом деле привешивания табличек встречались серьёзные трудности. Что такое, например, сила? Энциклопедический словарь поясняет: это «…мера механического действия на данное материальное тело со стороны других тел… как при непосредственном их контакте, так и через посредство создаваемых телами полей». Чётко сказано, но как представить себе силу столь же просто, как белку или кусок гранита? Как она выглядит, эта сила? Как её увидеть хотя бы мысленным взором? Как она действует? Откуда берётся?

Кто-то пошутил: попытки объяснить, что такое сила, свидетельствуют о бессилии человечества. Но эта шутка, к сожалению, отражает существо дела, как говорится, с точностью до наоборот. Мозг наш действительно не может сразу, с ходу понимать какие-то реальности — так мы устроены. А божья коровка устроена так, что не может понять

ВК-46.Та же зависимость и та же формула Р = Е∙I, но только вместо э.д.с. В в ней напряжение U — часть э.д.с., доставшаяся участку цепи, о чём мы ещё поговорим подробно (ВК-56, ВК-57). Напряжение, как и э.д.с., измеряется в вольтах, и поэтому мощность, потребляемая каким-либо участком цепи, так же просто, как и в предыдущем случае, вычисляем по формуле Р = U∙I, где Р, U, I относятся к выбранному участку. При желании к этой сложной схеме можно вернуться после знакомства с разделами ВК, названными выше.

Р-14. АТОМЫ-НАРУШИТЕЛИ — НАХОДКА ДЛЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ. Из всех показанных на предыдущем рисунке (Р-13) возможных нарушений некоторые довольно часто встречаются в природных веществах. И многие такие вещества-нарушители оказались находкой для электротехники — она получила от природы в готовом виде необходимые ей материалы, помогающие добывать и использовать электрическую энергию. Большое количество свободных электронов в межатомном пространстве (2) характерно для металлов (цинк, олово, железо, серебро, золото и другие). Очень много свободных электронов в меди и алюминии, их к тому же сравнительно недорого добывать и обрабатывать. Сочетание этих достоинств сделало медь и алюминий самыми популярными материалами электротехники.

В металлах и иных твёрдых веществах положительные ионы (оставшиеся после ухода некоторых внешних электронов в межатомное пространство) неподвижны — они как бы привязаны к жёсткой структуре материала, например к его кристаллической решётке (3). Но в жидкостях или в газах возможно не только появление свободных электронов, сбежавших из своих атомов, но и самих этих атомов (точнее говоря, положительных ионов) в свободном состоянии — теперь они уже не связаны с какой-либо жёсткой структурой и могут свободно перемещаться в пространстве (4).