Куда движется электрический ток, почему, а главное, зачем?

Цифровой океанHi-Tech

Электрический ток: что это. Где он возникает, каким бывает и как рассчитывается?

Электрический ток – это направленное движение частиц - носителей электрического заряда. Каждый помнит это еще со школьных уроков. Но вот куда они движутся, зачем, почему? Разумеется, большинство наших читателей прекрасно это знает.

Андрей Цунский

1700711178_photo166874835753929f4672825da.jpg

Однако в наше время у каждого неизбежно возникает необходимость объяснять, казалось бы, простые вещи другим – и в особенности детям. Про тот же электрический ток им расскажут только в восьмом классе. Но гораздо раньше в жизни малышей появляются фонарики, машинки на батарейках, неизбежные гаджеты, и это не говоря уж о розетках, в которые нежелательно засовывать металлические предметы и маленькие пальцы. Эйнштейн говорил: «Того, что вы не можете объяснить шестилетнему ребенку, вы сами не понимаете». Давайте же вместе докажем детям и самим себе, что мы не зря ходили в школу!

Что означает слово «электрический»

На это вопрос есть точнейший ответ. Оно значит «янтарный». Красавицы античной Греции далеко не первыми заметили, что если расчесаться янтарным гребнем, начнется потрескивание, волосы будут отталкиваться друг от друга и выглядеть более объемными. Секрет в том, что волосы забирают с поверхности янтаря множество мельчайших отрицательно заряженных частиц и сами становятся носителями отрицательного заряда. Они начинают отталкиваться друг от друга, а янтарный гребень – оставшись без отрицательных частиц – начинает их отовсюду притягивать: поэтому к нему липнут нитки, пылинки, бумажки.

В древней Греции слово ἤλεκτρον – то есть «электрон», и означало «янтарь». Для древнего грека большой ценностью был «электрон» с мухой внутри. А для нас электрон, без кавычек – это нечто гораздо более ценное.

Что заставляет частицы двигаться

Если каждый из нас потрет янтарную или пластмассовую палочку, она приобретет электрический заряд. И если мы все вместе понесем эти палочки в одном направлении, то… их движение не станет электрическим током. Почему? Потому что для настоящего тока частицы должны двигаться сами, под воздействием электрического поля. Отрицательные побегут к положительному полюсу, положительные – наоборот. В физике притягиваются противоположности. Впрочем, не только в физике.

Формула электрического тока, его характеристики и единицы его измерения

Может ли электроток сразу весь вытечь? Может. Вы это видели неоднократно, во время грозы. Влажный воздух плохой проводник – но все же проводник. Ба-бах! – и весь ток взял, да и вытек. Яркая вспышка, шума много, но лампочку так не зажжешь, и моторчик крутиться не заставишь. Чтобы полезное движение электронов не прекращалось, нужно удерживать разницу между полюсами. Нужно сохранять разность электрических потенциалов.

По-другому разность потенциалов еще называют… – уже забыли? – электрическим напряжением. Поле напрягается, заставляет двигаться частицы. Когда бегут частицы быстрее и в большем количестве? Когда поле сильнее, а напряжение – выше. Это просто, прямая пропорция (прямая пропорция – это когда помогают, а значит – можно умножать). Но на пути у частиц всегда что-нибудь есть и мешает движению. Чем больше перед ними помех – тем меньше становится скорость частиц, с которой они бегут и меньшее их количество преодолевает выбранный нами для измерения участок электрической цепи. Тут уже пропорция будет обратной (это когда мешают – и приходится делить). Что мы только что сказали простыми словами? «Сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению». То есть: I=U/R, где I – сила тока, U – напряжение, R –сопротивление. Прошу любить и жаловать, это Закон Ома для участка цепи! Силу тока I измеряют в Амперах (A) в честь физика Андре-Мари Ампера, напряжение U в Вольтах, в честь итальянского физика Алессандро Джузеппе Анастазио Вольты, а сопротивление – в честь Георга Симона Ома. Да озарит сияние электрического света эти прекрасные имена!

А нам нужно создать электрическое напряжение и проложить для электрического тока стабильную регулируемую дорогу. То есть - нужен проводник!

Проводники – плохие и хорошие

По легенде, в Массачусетском технологическом институте родился анекдот про ужасного злодея, который устроился на железную дорогу проводником (по-английски «проводник» – conductor) и ограбил целый поезд. Его усадили на электрический стул, но сразу после казни он встал, отряхнулся и со злобной улыбкой прорычал: «Не выйдет! Я самый ужасный проводник!»

Увы, человеческое тело – тоже проводник, хотя и с большим сопротивлением. Поэтому электроток наносит ему такой тяжкий вред. Нам, с нашими гуманными и мирными целями, понадобится проводник хороший, то есть нечто, где есть много заряженных частиц, чтобы привести их в движение. Так что идем за металлом. В каждом металле содержится «электронный газ». Не волнуйтесь, он не пахнет и не взрывается, и это вообще не газ. Так называют банды электронов, которых много и им лишь бы куда-нибудь нестись.

Вспомним планетарную модель атома по Нильсу Бору, там в середине – положительно заряженное ядро, а вокруг летают электроны, с отрицательным зарядом, как планеты вокруг Солнца. Часть из них летает совсем близко к ядру, и ведет себя послушно, никуда не убегая. Но в структуре металла те электроны, что подальше от ядра, не слушаются его. Они могут убежать на соседний атом, или на следующий, причем без всякого порядка, хаотически. Атомы с этим смирились – в конце концов, один убежит, прибежит другой. Такой же отрицательный тип – но без них ведь тоже нельзя.

Вольница эта заканчивается, если вдруг наш металл оказывается в замкнутой электрической цепи. Электрическое поле отдает электронам жесткую команду – всем бежать строго в положительном направлении! А с электрическим полем не забалуешь.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Как создать надежный пароль, который не взломают хакеры? Как создать надежный пароль, который не взломают хакеры?

Слабый пароль — залог взлома и утечки информации!

Maxim
Пойми меня, дорогой Пойми меня, дорогой

Главные правила, как общаться с мужчиной

Лиза
И не звоните сюда больше. Стоит ли покупать смартфон Nothing Phone? И не звоните сюда больше. Стоит ли покупать смартфон Nothing Phone?

Nothing Phone — средство, которое освободит людей от постоянного скроллинга

Цифровой океан
Сказка об умозрительном времени Сказка об умозрительном времени

«Год рождения»: 1990-е как пустая метафора

Weekend
Миссия выполнима Миссия выполнима

Уникальный фэшн-проект: народный промысел фабрики «Крестецкая строчка»

OK!
«О поверхностях мы не знаем ничего» «О поверхностях мы не знаем ничего»

Пластиковые отходы действительно можно превратить в доходы

Наука
Владимир Машков: «Я не бегу ни от проблем, ни от забот. Это мой путь. И у меня есть цель» Владимир Машков: «Я не бегу ни от проблем, ни от забот. Это мой путь. И у меня есть цель»

Моя задача, чтобы работал не только один я, а коллектив

Караван историй
К чему снится измена мужа: объясняет психоаналитический терапевт К чему снится измена мужа: объясняет психоаналитический терапевт

Почему же снится, что муж изменяет?

Psychologies
Философия на грани безумия: чем болел Фридрих Ницше Философия на грани безумия: чем болел Фридрих Ницше

Фридрих Ницше: жизненный путь психически нездорового философа

Psychologies
ИИ-модель, разработанная DeepMind, предсказывает погоду точнее всех существующих методов ИИ-модель, разработанная DeepMind, предсказывает погоду точнее всех существующих методов

Компания Google DeepMind разработала модель прогнозирования погоды

ТехИнсайдер
Не просто игра Не просто игра

Учёные доказали, что настольные игры помогают развить математические способности

Здоровье
Дети Мио Дети Мио

Единственный в России фонд, помогающий мальчикам с миодистрофией Дюшенна

Robb Report
Хичкок на кухне Хичкок на кухне

«Точка кипения»: спин-офф кулинарного триллера

Weekend
«Вырабатывайте привычку регулярно откладывать деньги» «Вырабатывайте привычку регулярно откладывать деньги»

Как научиться грамотно тратить и копить?

Деньги
Формула чуда: как химики сделали шаг к разгадке тайны зарождения жизни Формула чуда: как химики сделали шаг к разгадке тайны зарождения жизни

Последовательная и стройная картина появления первых живых существ

Forbes
Сервер научных статей bioRxiv поручил ИИ писать резюме. Пока не все хорошо Сервер научных статей bioRxiv поручил ИИ писать резюме. Пока не все хорошо

В bioRxiv стартовала в пилотном режиме ИИ-модель, которая может писать резюме

ТехИнсайдер
Поднять тонус в теле Поднять тонус в теле

Каких ошибок избегать, чтобы с сексом не возникало проблем?

Psychologies
Персональный «остров» Персональный «остров»

Новый флагман финской компании Saxdor Yachts — Saxdor 400 GTO

Y Magazine
На коне и с мечом в каждой руке: семь фильмов про женщин-воинов На коне и с мечом в каждой руке: семь фильмов про женщин-воинов

Фильмы, посвященные женщинам-воинам, вписавшим свое имя в историю

Forbes
Как избавиться от головной боли без лекарств: 10 рабочих способов Как избавиться от головной боли без лекарств: 10 рабочих способов

На работе застала головная боль, а таблетки нет ни у вас, ни у коллег?

ТехИнсайдер
4 маски, которые надевают дети зависимых родителей 4 маски, которые надевают дети зависимых родителей

Почему дети из дисфункциональных семей берут на себя ответственность взрослых?

Psychologies
Бытовые лайфхаки! Вот как можно использовать пустые пластиковые бутылки и контейнеры Бытовые лайфхаки! Вот как можно использовать пустые пластиковые бутылки и контейнеры

Как креативным образом улучшить экологию Земли

ТехИнсайдер
Классика жанра: 3 выдающихся фантастических романа 90-х, которые вы могли пропустить Классика жанра: 3 выдающихся фантастических романа 90-х, которые вы могли пропустить

Фантастические романы, которые до сих пор впечатляют идеями и сюжетами

ТехИнсайдер
Между бегством и свободой Между бегством и свободой

Как Саша Соколов соединил многие противоположности — и отменил их

Weekend
«Лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать»: 100 лучших пословиц и поговорок «Лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать»: 100 лучших пословиц и поговорок

Пословицы и поговорки — не просто красивые фразы. В них отражен опыт народа

ТехИнсайдер
6 художественных книг, которыми зачитывались великие политики прошлого 6 художественных книг, которыми зачитывались великие политики прошлого

Уникальные литературные предпочтения политиков прошлого

Maxim
Билли Айлиш и Билл Гейтс: главные герои борьбы с изменением климата по версии Time Билли Айлиш и Билл Гейтс: главные герои борьбы с изменением климата по версии Time

Яркие и знаменитые личности, борющиеся с изменением климата

Forbes
Странствие по странностям Странствие по странностям

Все ли со мной в порядке? Почему мои близкие так странно себя ведут?

Psychologies
Гнать волну Гнать волну

Серфинг — самый романтичный и один из самых сложных видов экстремального спорта

ТехИнсайдер
Преступление и выживание Преступление и выживание

«Костяной домик»: отличный хоррор, трансформирующийся в отличный триллер

Weekend
Открыть в приложении