Электричество в нашей жизни - [3]

.

Несравненно лучшую проводимость имеют металлы: серебро, медь, алюминий.

Однако и вещества, хорошо проводящие электрический ток, оказывают ему сопротивление. Причина этого кроется в том, что движение «свободных» электронов в веществе не происходит вполне свободно. Электроны всё время встречают на своём пути атомы и сталкиваются с ними. Движение электронов тормозится и они теряют свою энергию. Так возникает сопротивление потоку электронов, то-есть электрическому току.

Электрическое сопротивление можно измерить или вычислить. Единица электрического сопротивления называется омом. Сопротивление проводника тем больше, чем он тоньше и длиннее. Например, нить горящей электрической лампочки накаливания, рассчитанной на напряжение в 120 вольт, обладает сопротивлением в 300–350 омов. Сопротивление электрической плитки составляет 50–70 омов.

От столкновения с электронами атомы вещества начинают энергично колебаться. А так как теплота — это энергия колебаний атомов, то проводник, по которому проходит ток, нагревается. Чем больше сопротивление проводника и чем сильнее ток, тем больше выделяется тепла.

Основываясь на законах теплового действия тока, мы строим самые разнообразные электротепловые приборы. Электросварочные аппараты, электрические лампочки накаливания, электрические плитки, утюги, чайники, инкубаторы, электросушилки — всё это приборы и аппараты, использующие тепловое действие электрического тока.

Законы теплового действия тока установил русский физик Э. X. Ленц.

Наряду с тепловым действием электрический ток может оказывать также химические действия. На использовании химических действий тока основаны многие отрасли электрохимического производства.

Когда электрический ток проходит по металлическому проводнику, то никаких изменений в самом веществе металла не происходит. Совсем иное наблюдается при прохождении тока через растворы солей, кислот, щелочей. Такие жидкие проводники электричества называют электролитами. Погружённые в электролит пластины, к которым подводится ток, называются электродами.

При растворении солей, кислот и щелочей в воде их молекулы расщепляются на частицы, несущие положительные и отрицательные заряды. Эти частицы называются ионами, а само расщепление молекул — электролитической диссоциацией.

Если присоединить к электродам источник тока, то положительные ионы начинают двигаться к отрицательному электроду (катоду), а отрицательные ионы — к положительному электроду (аноду) (рис. 1). Другими словами, в электролите возникает электрический ток. Но этот ток отличен от тока в металлическом проводнике: там двигаются свободные электроны в одном направлении, здесь же мы наблюдаем одновременно два встречных потока ионов — более тяжёлых частиц. Так например, в растворах солей положительные ионы — это атомы металла, потерявшие один или несколько электронов.

>Рис. 1. Прохождение тока через электролит; ионы изображены кружками.

При прохождении тока через растворы солей положительные ионы металла достигают катода. Но на катоде имеется избыточный отрицательный заряд — электроны, непрерывно поступающие сюда от отрицательного полюса источника тока. Ионы металла нейтрализуются этими электронами, превращаются в обычные атомы металла и оседают на катоде.

Часто прохождение тока через электролит сопровождается вторичными реакциями — образованием возле электродов новых соединений.

Электролитическим способом добываются при переработке руды цветные металлы: медь, алюминий, свинец, цинк, магний и другие. Химическое действие тока используется для получения водорода, хлора и каустика из водного раствора поваренной соли, выделения так называемой «тяжелой воды», используемой в производстве атомной энергии. Электролитическим методом производятся химические удобрения, лечебные препараты и многие другие продукты, необходимые в народном хозяйстве. При помощи электролиза производится никелировка, хромирование, посеребрение металлических предметов.

Русским академиком Борисом Семёновичем Якоби в 1837 году был найден электролитический способ получения металлических оттисков с предметов — гальванопластика.

Электрический ток обладает ещё одним важным свойством: он воздействует на находящуюся вблизи магнитную стрелку.

Каждый может легко проделать такой опыт. К одному из металлических выводов батарейки электрического фонарика плотно прикрутите оголённый провод (рис. 2). Затем возьмите обычный карманный компас и поместите его под проводом. Если теперь прикоснуться другим концом провода к свободному металлическому язычку батарейки, то магнитная стрелка компаса отклонится в сторону.

>Рис. 2. Магнитное поле тока отклоняет стрелку компаса.

Отчего это происходит?

Опытным путём установлено, что при прохождении по проводнику электрического тока в окружающем его пространстве начинают действовать магнитные силы, создаётся, как говорят, магнитное поле тока. Магнитные силы этого поля и заставляют подвижную стрелку компаса отклоняться в сторону. Иными словами: магнитное поле тока взаимодействует с магнитным полем, создаваемым постоянным стальным магнитом — стрелкой.