Электричество шаг за шагом - [33]

Здесь уместно вспомнить, что электрон и протон — это частицы с самой маленькой порцией электрического заряда. Отрицательный заряд электрона, так же как положительный заряд протона, составляет примерно 0,15∙10^-18 К, то есть 0,15 миллиардной части от одной миллиардной части кулона. Отсюда следует: чтобы получить электрический заряд в один кулон, нужно собрать вместе примерно 6∙10¹⁸ электронов, то есть 6 миллиардов миллиардов (6 квинтиллионов) штук. Эту кучку электронов (Т-8) можно условно представить себе как своего рода эталон — как 1 К отрицательного электрического заряда. Можно представить себе такой же эталон положительного заряда из мысленно собранных вместе 6∙-10¹⁸ протонов.

Заряд в один кулон в виде кучки из 6∙10¹⁸ электронов или протонов для нашего воображения непосильная задача — очень уж много микрочастиц нужно собрать вместе. Но не стоит из-за этого огорчаться — хорошо, хоть можно думать об единице заряда, как о некоторой реальности, смирившись со всеми непостижимостями масштабов микромира. Что поделаешь — в природе встречаются именно такие основные электрические детали, и любое физическое тело, обладающее электрическим зарядом, получило его как сумму электрических свойств миллиардов или триллионов атомных частиц.

ВК-53.Закон Ома — очень важная, очень простая и очень понятная зависимость между электродвижущей силой Е, сопротивлением R и током I в простейшей электрической цепи: чем больше э.д.с. Е — тем больше ток I, чем больше сопротивление R — тем меньше ток. Из основной формулы закона Ома I = Е: R легко получить две расчётные формулы — для вычисления э.д.с. Е и сопротивления R. Для получения первой достаточно обе части основной формулы умножить на R, для второй — результат разделить на I.

Реально заряд в 1 К (один кулон) не удастся получить, сложив вплотную и собрав в маленьком объёме необходимое для этого количество протонов или электронов. Частицы с одноимённым зарядом будут расталкиваться с такой огромной силой, что в одну микроскопическую пылинку их не сожмёшь. Вспомните, только мощнейшие ядерные силы могут преодолеть электрическое расталкивание одноимённых зарядов и объединить в атомном ядре несколько десятков протонов.

Всё сказанное должно стать важной составной частью нашего представления об электрическом королевстве. Здесь во всех машинах и технологиях, в том числе в энергетике больших мощностей, работают чрезвычайно малые и чрезвычайно слабые, по нашим человеческим меркам, работники — в основном свободные электроны. Но количество их всегда настолько велико, действовать они могут настолько согласованно, и управлять этими действиями удаётся настолько точно, что микроскопические электрические невидимки совместно демонстрируют гигантские мощности и чрезвычайно высокое, просто-таки виртуозное мастерство.

После того как мы определили единицу электрического заряда, можно без особых трудностей ввести очень важную характеристику электрических цепей — величину тока, или, иначе, силу тока.

Т-45. Единица силы тока — ампер (А). Сила тока одна из самых естественных и самых понятных характеристик — она говорит о том, насколько интенсивно упорядоченное движение свободных зарядов в каком-либо участке электрической цепи. Слово «интенсивность» часто используют при оценке автомобильного движения. Если, например, мимо вашего дома каждую минуту проносится два-три десятка автомобилей, то считайте, что вы живёте на улице с интенсивным движением, а если два-три десятка автомобилей проезжают по вашей улице за сутки, то интенсивность движения, конечно, невелика. При оценке величины электрического тока вместо характеристики интенсивность принято употреблять характеристику сила — в этом случае она имеет примерно тот же смысл, что и в выражении «сильный дождь».

ВК-54.Если к генератору, например к химическому, ничего не подключено, то избыточные заряды соберутся на его электродах и между «плюсом» и «минусом» окажется своего рода электрический «обрыв». Но если к генератору подключить внешнюю цепь, то вместо «обрыва» появится электрический «пологий спуск» — избыточные заряды автоматически распределятся в цепи и будут своим электрическим полем подталкивать свободные электроны на всём их пути во внешней цепи от «минуса» к «плюсу».

Р-16. ПОЛЕЗНЫЙ ОБМАН — НАПОМИНАНИЕ ОБ УДАРЕ. Многие, возможно, видели, как при ударе большим молотом по куску гранита из него вылетают искры, — это часть энергии удара превращается в тепло и оно накаляет разлетающиеся мельчайшие осколки камня. Примерно так же нагреваются ладони при бурных аплодисментах или пила в результате мелких и частых ударов её зубьев о распиливаемое дерево. И таким же образом электрический ток нагревает металл, по которому он движется, — свободные электроны, включившиеся в этот ток, сталкиваются с неподвижными атомами вещества, в котором он протекает. При этом, конечно, ток пропускают не по меди или алюминию, в которых свободные электроны двигаются легко и почти беспрепятственно. Ток пропускают по металлам, где электроны часто сталкиваются с атомами самого вещества и легко превращают в тепло значительную часть своей энергии. Это, конечно, упрощённая картина, и нужно не забывать об этом упрощении.