ЭЛЕКТРИЧЕСТВО В НАШЕЙ ЖИЗНИ

ДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

Пытным 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 электро­дам и.

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.

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 «тяжёлой 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 полу­

Чения 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.

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.

В описанном опыте результат взаимодействия тока и магнита—это движение компасной стрелки — магнита;

Но можно заставить двигаться и проводник. Поместим проводник, к которому подключена батарея, между полю­сами подковообразного магнита, то-есть в магнитном поле магнита, так, чтобы проводник мог свободно переме­щаться (рис. 3). Проводник придёт в движение: в зависи­мости от направления тока он будет выталкиваться из магнита или втягиваться в него.

Взаимодействие тока с магнитом лежит в основе устройства многочисленных электроизмерительных при­боров и различных электромоторов. Исключительная за­слуга в теоретическом исследовании и разработке наибо­

Лее удобных по конструкции электромоторов переменного тока принадлежит русскому учёному М. О. Доливо - Добровольскому.

Обратимся теперь к явлению, получившему название электромагнитной индукции. Будем переме­щать в магнитном поле магнита проводник, к которому присоединён гальванометр — прибор, указывающий нали - чде тока. Отклонение стрелки гальванометра покажет нам, что когда проводник пересекает магнитное поле, в проводнике возникает ток — так называемый ток ин­дукции. Ток прекращается, как только мы перестаём перемещать проводник.

Выше мы говорили о том, что в магнитном поле про­водник, по которому течёт ток, приходит в движение. При этом электрическая энергия тока переходит в энергию ме­ханического движения проводника.

В случае возникновения тока индукции наблюдается как раз обратное явление. Мы перемещаем в магнитном поле проводник, и в результате в проводнике возникает ток. Механическая энергия движения проводника перехо­дит при этом в энергию тока.

Следует отметить, что индукционный ток возникает также и в покоящемся замкнутом проводнике, если в про­странстве, которое ограничивает проводник, создать меняющееся — усиливающееся или ослабевающее магнитное поле, например, путём вращения магнита во­круг неподвижного проводника.

На законах электромагнитной индукции осноЕано устройство машин, вырабатывающих электроэнергию, — генераторов электрического тока.

Важнейший вклад в разработку законов электромаг­нитной индукции сделан русским физиком Э. X. Ленцем.