Горизонты техники для детей, 1965 №2

А всё начинается с невинного, казалось бы, вопроса, почему, если щелкнуть выключателем, загорается свет? Пока и ответ прост: потому что на накальную спираль подается при этом напряжение, течет ток и нагревает её добела. Тогда следует второй вопрос: почему ток течет, если подключить напряжение? Да потому, — отвечают, — что спираль является проводником, а в проводниках всегда течет ток, если к их концам подключить напряжение. Очередной вопрос: а почему именно в проводнике течет ток? Приходится начинать более обширное объяснение.

Что такое проводник, ток, диэлектрик? Давайте попробуем немного в этом разобраться.

Электрический ток — это струя миллиардов миллиардов маленьких электрических зарядов — электронов. Заряда меньшего чем электрон, не существует. Откуда берутся электроны? Электроны входят в состав атомов, из которых построены все вещества. Атом (это слово слышали все из вас) имеет тоже очень сложное строение. Он состоит из ядра — тяжелой положительно заряженной частицы и электронов — отрицательно заряженных частиц, да именно тех, которыми мы так интересуемся. Поскольку электрон имеет отрицательный заряд, он притягивается к ядру, но не падает на него, так как очень быстро вращается вокруг него. Как вы знаете, на каждое вращающееся тело действует центробежная сила, направленная от центра (в нашем случае от ядра) наружу. Модель атома вы можете сделать сами, представив себе, что ядром будет ваш палец, а электроном — грузик на веревочке, который будете быстро вращать вокруг пальца.

В каждом атоме вокруг ядра вращается много электронов, то есть к пальцу надо привязать несколько веревочек и много грузиков. И вот интересное явление: атомы металлов ведут себя так, будто у них есть свободные веревочки, на которых нет грузиков (электронов). Что происходит? Атом забирает электрон у соседнего атома и «привязывает» его к своей веревочке. В результате электроны свободно блуждают между атомами проводника. Если, например, к проводнику приложить напряжение, то электроны побегут к положительному полюсу и возникнет ток.

Выяснив этот трудный вопрос, напомним вам, ребята, что кроме проводников, имеются еще и изоляторы — диэлектрики. Диэлектрики не проводят тока. Почему? Что мешает атомам обмениваться электронами? То, что в диэлектрике нет пустых, не занятых веревочек, ибо на каждой из них находится грузик — электрон. Если к такому диэлектрику приложить напряжение, ни один электрон не сможет перейти от своего атома на соседний, так как соседний занят.

Для иллюстрации объяснения мы приводим упрощенную модель проводника и изолятора-диэлектрика.

Если да, то ответь, почему данное рассуждение ошибочно.

Известно, что вода океанов, морей и озер, испаряясь, поднимается в виде пара вверх и образует дождевые облака. Зимой облака приносят снег, а летом дождь. Если, например, на крыше дома установить большой резервуар и собирать в него дождевую воду, то направляя её по желобку или трубе на турбину, можно заставить турбину вращаться. Вращающаяся турбина есть не что иное, как двигатель, способный приводить в движение различные машины и устройства. Итак, как видите, ребята, нам удалось получить полезную работу даром, не затрачивая никакой энергии.

Так ли это?

СЛУЧАЙ ИЗ ИСТОРИИ ОТКРЫТИЙ

Знаменитый английский ученый Михаил Фарадей (родился в 1791 г., умер в 1867 г.) изучал вопрос сжижения газов. В аппарате собственной конструкции он превратил в жидкости почти все газы, известные в его времена.

Однажды в лабораторию ученого зашел его приятель. Фарадей был занят сжижением хлора. Приятель заметил в левом сосуде устройства каплю какой-то жидкости, очень похожей на масло, и стал подшучивать над ученым, говоря «хороши у тебя порядки, делаешь серьезные эксперименты в загрязненных маслом приборах. А еще ученый!»

Растерявшись, Фарадей вытащил сосуд и открыл его. Каково же было его изумление, когда «масло» сразу же исчезло.

После ухода приятеля ученый вновь принялся за опыты, повторяя несколько раз эксперимент с таинственным «маслом». В результате он пришел к выводу, что неизвестная жидкость и есть жидкий хлор, который ему довольно долго не удавалось прежде получить.

На следующий день приятель Фарадея получил записку, в которой ученый писал: «Масло, которое ты метил, оказалось в действительности жидким хлором».

Ответ на вопрос, который мы задали в предыдущем номере нашего журнала (январь, 1965 г.).