В Бессонов - Радиоэлектроника для начинающих (и не только)

• Представление о содержащихся в веществах электрических частицах было высказано в качестве гипотезы английским ученым Г. Джонстоном Стонеем. В 1891 г. он предложил название электрондля введенной им единицы электричества. Зная о существовании электронов, можно довольно просто объяснить некоторые свойства электричества. В любом металле имеются электроны, обладающие значительной свободой движения, и при приложении разности потенциалов они перемещаются между атомами данного металла.

Постоянный электрический ток, протекающий по медной проволоке, представляет собой поток электронов вдоль этой проволоки. Проведем простой эксперимент (рис. 2.11): с помощью ключа SA подключим батарею 3336Л на несколько секунд к электролитическому конденсатору емкостью 50 мкФ, который за это время успеет зарядиться до напряжения батареи; затем вместо батареи переключателем SA подключим к конденсатору электрическую лампочку от карманного фонаря. Лампочка на мгновение вспыхнет, что свидетельствует о кратковременном протекании тока.

Рис. 2.11. Поясняющий процесс накопления зарядов и протекания тока через лампу накаливания

Чтобы лучше представить весь этот процесс, воспользуемся аналогией между электрическим током и течением воды по трубе.

Так как труба оказывает тормозящее действие на воду, то для обеспечения протекания воды по ней необходимо создать между входом и выходом трубы некоторую разность давлений. В водопроводе, например, эта разность давлений создается с помощью водонапорной башни, уровень воды в которой выше любой точки водопроводной сети. Разность уровней (или напор) эквивалентны разности потенциалов (напряжению) электрической цепи, а наполненный водой бак на вершине водонапорной башни играет роль заряженного конденсатора. И подобно тому, как при протекании электрического тока конденсатор разряжается и разность потенциалов на его обкладках падает, стремясь к нулю, так и бак постепенно опорожняется, а разность уровней стремится к нулю, и течение воды прекращается, подобно электрическому току. Чем меньше емкость конденсатора и больше сила тока, протекающего через лампочку накаливания, тем на меньшее время будет вспыхивать лампочка; аналогично течение воды прекратится тем быстрее, чем меньше емкость бака и чем больше расход воды (чем больше диаметр труб). Следуя этой же аналогии, количество воды измеряют в кубических метрах (м 3); количество электричества обычно измеряют в кулонах (Кл), ампер∙секундах (АЧтный метр (Н/м 2).

Электрический ток в проводнике зависит от разности электрических потенциалов (или от падения напряжения между концами проволоки), измеряемого в вольтах (В).

Не огорчайтесь, если из прочитанного материала вам не все понятно. Это вполне закономерно. Шаг за шагом, изучая новый материал, вы будете не один раз возвращаться назад, к ранее прочитанному, и таким образом будете как бы заново открывать для себя ранее прочитанное.

А теперь проведем простой эксперимент (рис. 2.12, а ): между двумя деревянными столбиками натянута тонкая нихромовая проволока, которая соединена с выводами выпрямителя переменного тока с выходным напряжением 4,5 В с помощью толстых медных проводов.

Нихромовая проволока выбрана потому, что она имеет значительно большее сопротивление, чем медная, поэтому она будет более короткой. С помощью вольтметра определим падение напряжения на проволоке вдоль ее длины. Для этого общий зажим вольтметра с помощью провода (щупа) подсоединим к столбику 2 , а щуп от положительного зажима вольтметра будем перемещать вдоль проволоки (нихрома). Когда щуп находится у столбика 1 , вольтметр покажет напряжение 4,5 В, а когда щуп будет придвинут к столбику 2 , вольтметр покажет нуль напряжения.

График распределения напряжения вдоль проволоки приведен на рис. 2.12, б (сплошная линия). Если медный провод отсоединить от отрицательного провода выпрямителя, то тока в проводнике не будет. Если теперь подключим общий зажим вольтметра к отрицательному выводу выпрямителя, то вольтметр будет показывать напряжение 4,5 В независимо от положения его щупа (рис. 2.12, б , пунктирная линия).

Рис. 2.12. Демонстрирующий распределение напряжения вдоль проводника с током