Федор Леопольдович Вейтков - Электричество в нашей жизни

Разность уровней и есть причина возникновения разности давлений воды у концов соединительной трубки, то-есть силы, заставляющей воду перетекать из одного сосуда в другой. Как только уровни выравниваются, ток воды прекращается.

Приведённый пример помогает нам уяснить причину возникновения электрического тока. Разность уровней воды в сосудах можно уподобить разности «электрических уровней» — напряжению на полюсах источника электрического тока. Момент открывания крана в соединительной трубке соответствует замыканию электрической цепи выключателем.

Следует, однако, подчеркнуть коренное отличие тока жидкости от электрического тока. В первом случае движущая сила — это разность давлений в жидкости, тогда как причиной движения свободных электронов по проводнику служит электрическая сила притяжения электронов к положительно заряженному полюсу источника тока и отталкивание от отрицательно заряженного полюса.

Приходя на положительный полюс источника тока, электроны нейтрализуют его положительный заряд. Понятно, что без постоянного возобновления этого заряда ток тотчас же прекратился бы. Роль любого источника тока в том и состоит, чтобы поддерживать на концах проводника разноимённые заряды, вновь и вновь «перекачивая» на отрицательный полюс электроны, которые пришли на положительный полюс источника под действием электрических сил из внешней цепи. Так, например, в батарейке карманного фонаря это достигается благодаря химическим процессам, протекающим в ней. Отметим, кстати, что и для создания постоянного тока жидкости в сообщающихся сосудах мы также должны всё время перекачивать жидкость из одного сосуда в другой, искусственно поддерживая разность уровней.

Итак, причиной электрического тока в проводнике служит разность электрических уровней полюсов источника тока, к которому присоединён проводник. Эта разность электрических уровней и есть напряжение в цепи. Напряжение измеряется в особых единицах — вольтах.

3. ДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

Опытным путём установлено, что не все вещества проводят электрический ток.

Фарфор и стекло, разные смолы, пластмассы, слюда, дерево, резина, масло, обычный сухой воздух — очень плохие проводники электричества, их называют изоляторами.

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 --">