Электричество шаг за шагом - [30]

В давние времена, когда электроны ещё не были известны и, конечно же, не было известно, что в подавляющем большинстве случаев электрический ток создают именно они, двигаясь от «минуса» к «плюсу» (2), решили, что ток создают какие-то частицы с положительным зарядом, и поэтому ток идёт от «плюса» к «минусу». Так случилось, что это ошибочное представление не изменили, и поэтому нам приходится пользоваться условным направлением тока от «плюса» к «минусу», считая, что ток создают не электроны, а такие же частицы, но с положительным зарядом. Тем, кому трудно смириться с этой несправедливостью, полезно вспомнить, что в создании тока иногда участвуют положительные ионы, которые, конечно, двигаются в ту же сторону, что и условный ток (3, 4), от «плюса» к «минусу».

Попытаемся представить себе эту картину. Свободные электроны в межатомном пространстве соединительной медной проволоки, как всегда, непрерывно совершают свои беспорядочные, хаотические рывки в разные стороны, рывки тем более энергичные, чем выше температура проводника. Под действием внешних электрических сил, внешнего поля электроны кроме этих хаотических движений непрерывно смещаются в одном определённом направлении, и именно это смещение, это упорядоченное и сравнительно медленное движение электронов в одну сторону как раз и называется электрическим током. Хаотическое движение электронов определяет начальную температуру проводника, дополнительное упорядоченное движение, то есть электрический ток, нагревает проводник дополнительно.

Ещё раз напомним: натёртая пластмассовая палочка своим «минусом» (-) отталкивает электроны (-), и они выходят из неё в проводник. Натёртая стеклянная палочка своим «плюсом» (+) тянет к себе электроны (-), и они направляются к ней. Коротко говоря, под действием внешних электрических сил (генератор) электроны, имеющие свой электрический заряд «минус», упорядоченно двигаются в проводнике от «минуса» к «плюсу».

Проходит некоторое время, и ток в проводнике прекращается. Потому что все лишние электроны, которые были в пластмассовой палочке, ушли с неё и переселились в стеклянную палочку. Там они заняли свободные места в положительных ионах, превратив их в нейтральные атомы. Конечно, совсем не обязательно, чтобы это были те самые электроны, которые перешли в проводник с пластмассы, — те, что пришли в проводник, могут остаться в нём, а он взамен передаст стеклу такое же количество своих собственных свободных электронов, из тех, что были поближе к выходу из проводника. Все электроны одинаковые, и, как говорится, важен результат — в стеклянной и пластмассовой палочках в итоге исчезли избыточные электрические заряды, палочки, как принято говорить, разрядились и больше не создают внешнего электрического поля. А это значит, что генератор больше не двигает свободные электроны в проводнике, то есть через некоторое время после подключения проволоки к наэлектризованным палочкам электрический ток в проволоке прекратился. Сказанное для порядка «через некоторое время» не должно вводить в заблуждение — наэлектризованные палочки отдают свои избыточные заряды практически мгновенно, и ток в нагрузке ничего реально наработать не успевает.

Можно, конечно, усовершенствовать нашу первую электрическую цепь. Можно заменить палочки пластмассовым и стеклянным дисками, непрерывно вращать их и непрерывно натирать, поддерживая таким образом постоянную наэлектризованность стекла и пластмассы. Можно ввести второй провод, по которому электроны, переброшенные с пластмассового диска на стеклянный, будут возвращаться обратно, чтобы вновь отправиться на работу в нагрузку, — мы получим при этом обычную замкнутую электрическую цепь. Но давайте ничего этого делать не будем, давайте считать, что наш первый несовершенный электрический завод свою учебную задачу выполнил и можно переходить к электрическим цепям, более близким к реальности.

ВК-48.Привычка — дело серьёзное, её не всегда просто позабыть и забросить. Мы привыкли активно действовать и, в частности, писать правой рукой. Попробуй переучись на левую — не так-то это просто. Ещё один пример — привычка называть вес в килограммах, хотя известно, что для этого есть вошедший в международную систему СИ ньютон, равный весу примерно в 100 граммов. В житейских делах это ещё терпят, но ньютон обязательно входит в расчётные формулы, что делает их более простыми и удобными.

Т-41. Химический генератор — первое знакомство. Для начала, вместо того чтобы натирать тряпкой стекло и пластмассу, мы введём иной способ электризации и накопления избыточных зарядов — в нашем новом генераторе всё это будет происходить за счёт энергии химических реакций. Мы представим себе этот генератор как небольшой сосуд со специально подобранным химическим раствором, его называют «электролит». В электролит вставлены две металлические пластины — два электрода. Электродами в электротехнике и электронике называют токопроводящие, чаще всего металлические детали, с помощью которых создают электрические поля и потоки зарядов. В телевизионной или осциллографической трубке, например, это цилиндры, сетки и графитовые покрытия на внутренней стороне стеклянной колбы. В установке для исследования электрической активности сердца — небольшие металлические лепестки, временно наклеенные на кожу. В некоторых биологических экспериментах роль электродов выполняют тончайшие иголочки, виртуозно вставленные в живую клетку.