Электричество шаг за шагом - [29]

В заключение ещё один вариант состояния вещества, показанный первым на этом рисунке Р-14.1 и на предыдущем Р-13.1. Здесь представлены атомы, у которых все электроны прочно связаны с ядром и находятся на своих орбитах, в итоге свободных зарядов вообще нет. Такие вещества тоже нужны электротехнике, скоро вы увидите, когда и почему.

Пятую симфонию Бетховена и выучить таблицу умножения. Что поделаешь — такими мы с ней получились у природы. И давайте не будем из-за этого горевать, давайте радоваться тому, что человек не смирился, что он научился силой мысли видеть, понимать и практически использовать то, что казалось спрятанным от него навсегда. Сталкиваясь с необъяснимым, он чаще всего действовал по довольно простому правилу: на опыте убедись, что Это есть, определи основные свойства Этого, привесь табличку, то есть дай Этому название и привыкай к мысли, что ты теперь знаешь Нечто Такое, чего не знали твои предки.

Таким же способом мы можем совершенно спокойно ввести разного рода поля в свою картину мира. Поле — это никак не вещество, а иная, невидимая, особая форма материи или, как ещё говорят, особое состояние пространства, в котором действуют те или иные физические силы: электрические, магнитные, гравитационные, ядерные, слабые. Все соответствующие этому списку поля обнаружены в экспериментах, у них своё место в физических теориях, они детально изучены и широко используются в огромном количестве машин и технологий. Коротко говоря, поля есть, они не выдумка, это Нечто мы признаём и, как говорится, включаем в свою картину мира.

Кстати, о невидимости полей. Электрические и магнитные поля, вернее их объединение, это единственное, что действительно видит человек. Потому что свет есть не что иное, как электромагнитные волны, быстроменяющиеся электрические и магнитные поля. Их излучают или отражают окружающие нас предметы, эти волны попадают в глаз, и только поэтому мы видим то, что видим: свечу, книгу, луну, пирожок на тарелке, летящий самолёт. Более того, в световой волне электрические и магнитные поля уже не связаны с породившим их электрическим зарядом, они оторвались от него и совершенно свободны, живут своей жизнью (Т-8) — мы видим электрические и магнитные поля, так сказать, в чистом виде. И наконец ещё один, совсем уже нокаутирующий факт — физики предсказали, а затем и в эксперименте увидели, как порция (квант) электромагнитного поля превращается в пару электронов, то есть реальность «Поле» превращается в реальность «Вещество».

Каждый, конечно, может и дальше поразмышлять об электрическом, магнитном или гравитационном поле, о других непонятностях, а лучше сказать — непривычностях. У нас же, к сожалению, сейчас нет времени на эти приятные размышления — у нас впереди ещё большой путь в науку об электричестве, и мы должны продвигаться вперед.

Т-40. Уже древние греки, продолжив свои опыты, могли бы создать в проводнике электрический ток — упорядоченное движение электронов. Выяснив, что электрический заряд воздействует на другой заряд не плечом (Т-8), а электрическим полем, мы можем спокойно вернуться к своему экспериментальному генератору — к натёртым, то есть наэлектризованным стеклянной (+) и пластмассовой (-) палочкам. Вспомните, как только мы соединили эти палочки металлическим проводником (нагрузка), в проводнике сразу же началось упорядоченное движение свободных электронов. Слово «упорядоченное» нужно особо подчеркнуть — речь идёт не просто о движении электронов, а о том движении, которое возникает под действием внешних электрических сил, под действием электрических полей, в данном случае полей, созданных наэлектризованными палочками.

ВК-47.Если генератор мощностью 1 ватт работал 1 секунду, то он выполнил работу 1 джоуль. Иными словами, 1 джоуль = 1 ватт х 1 секунду = 1 ватт-секунда.

Иногда именно в этих ватт-секундах (Вт∙с), а не в джоулях (Дж) удобней измерять выполненную электричеством работу. Её измеряют и в более крупных единицах — в киловатт∙часах (кВт∙час). Поскольку 1 час = 3600 секунд и 1 киловатт = 1000 ватт, то каждый киловатт-час — это 3 600 000 джоулей.

Р-15. ГЛАВНЫЙ РАБОТНИК — ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК. Первые исследователи электричества, натирая крупные предметы из смолы, стекла или иных материалов, возможно, надеялись перемещать эти крупные предметы электрическими силами и таким образом выполнять большую работу, помогая человеку. Но техника пошла иным путём, и главным работником в электрических машинах и приборах стали невидимо мелкие детали — движущиеся свободные электроны и ионы. Двигают их, конечно, электрические силы, о создании которых мы вскоре поговорим отдельно, а пока воспользуемся тем, что у нас уже есть, — двумя натёртыми палочками, стеклянной и пластмассовой. У стеклянной палочки, напомним, после натирания появляется положительный электрический заряд (+), у пластмассовой палочки отрицательный (—). Если эти палочки приложить к материалу, в котором есть свободные, то есть способные двигаться, заряды, например свободные электроны, то эти заряды действительно начнут упорядоченно перемещаться под действием электрических сил. Натёртая пластмассовая палочка своим «минусом» будет отталкивать отрицательно заряженные электроны, стеклянная палочка своим «плюсом» будет их притягивать (2). Небольшого заряда натёртых палочек, конечно, хватит на какие-то секунды или даже доли секунды, но в мысленном эксперименте этого достаточно, чтобы запомнить главное: электрические силы могут создавать упорядоченное движение свободных микрочастиц, имеющих собственный электрический заряд. Это движение частиц принято называть «электрический ток».