Электрический ток

Вы уже знаете, что заряженные тела (заряды) в электрическом поле обладают энергией, которая может быть превращена в другие виды энергии: внутреннюю, световую или механическую, как, например, в опыте с комочком ваты (см. § 8-е). Во время таких превращений обязательно существует электрический ток.

Электрический ток – это направленное (упорядоченное) движение заряженных частиц: электронов и/или ионов.

      _?_

Например, в опыте с дисками и комочком ваты происходило направленное движение электронов: с нижнего диска на верхний (электроны переносил комочек ваты). Однако в предыдущем опыте с вертикальными дисками электроны даже не нуждались в «переносчике», так как электронный газ под действием поля сам перетекал по проволоке в электроскоп. То есть в проволоке недолго существовал электрический ток, образованный электронами.

Познакомимся теперь с устройствами, предназначенными для создания долговременного электрического тока, – источниками электроэнергии (иногда говорят – источниками тока, но это не вполне удачный термин).

_?_

Взгляните на рисунок. Простейшие источники электроэнергии – гальванические элементы (1, 2, 3). Они превращают свою внутреннюю (химическую) энергию в энергию электрического тока. Аналогичное превращение энергии происходит и в аккумуляторах (4). После того как их энергия иссякнет, их можно вновь зарядить. Образно выражаясь, обычные гальванические элементы (в просторечии «батарейки») – это одноразовые, а аккумуляторы – многоразовые источники энергии.

Кроме одиночных аккумуляторов и гальванических элементов часто встречаются их батареи – несколько элементов, соединённых вместе. Цифрой 2 обозначена батарея гальванических элементов – «плоская батарейка», а цифрой 4 – батарея аккумуляторов, используемая в автомобилях. Цифрой 5 обозначен блок питания для электронных приборов – ноутбуков, телефонов.

Любой источник электроэнергии обязательно имеет не менее двух полюсов – проводников, предназначенных для присоединения потребителей электроэнергии. Например, аккумулятор или «батарейка» всегда имеют два полюса: положительный и отрицательный, обозначенные знаками «+» и «–». На положительном полюсе – недостаток электронов, на отрицательном – избыток. Назначение источника электроэнергии – создание и долговременное поддержание неодинаковой электризации своих полюсов. Рассмотрим это на конкретном примере (см. рисунок).

      _?_

Присоединим к «батарейке» лампочку. Избыточные электроны, имеющиеся на отрицательном полюсе, двинутся к положительному полюсу. Это приведёт к частичной нейтрализации зарядов на полюсах. Поэтому, если электроны не будут вновь попадать на отрицательный полюс, ток быстро прекратится и лампочка погаснет. Но этого не происходит, значит, ток есть и внутри батарейки, то есть электроны вновь попадают на отрицательный полюс.

Обратите внимание: снаружи источника электроны движутся от «–» к «+», как и должны двигаться отрицательные частицы, находящиеся в электрическом поле. Однако внутри источника электроны движутся от «+» к «–». Такое движение вопреки силам электрического поля возможно лишь под воздействием так называемых сторонних сил. Они противонаправлены силам электрического поля и совершают работу за счёт внутренней (химической) энергии источника.

Исторически так сложилось, что электрическому току приписывают направление от «+» к «–» снаружи источника электроэнергии. Физики об этом договорились несколько веков назад, когда не знали о существовании электронов. Тогда же появилось и неудачное название «источник тока», так как теперь мы знаем, что у электрического тока нет «истоков» и «стоков»: ток циркулирует по проводникам, подобно воде в замкнутой трубе с насосом.

Еще статьи в этой категории:

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *