Рудольф Сворень: Ваш радиоприемник

В нормальных атомах вокруг ядра «бегает» столько же электронов, сколько протонов в этом ядре, а поэтому число единичных положительных и отрицательных зарядов одинаково. Такие атомы, так же, как и состоящие из них вещества, нейтральны, то есть в целом не обладают электрическими свойствами. Но стоит только убрать с орбиты один-два электрона, как равновесие нарушится и весь атом в целом получит положительный заряд.

При этом, конечно, появится положительный электрический заряд и у вещества, состоящего из таких наэлектризованных атомов. Натирая куском шерсти гребенку, мы просто вырываем из ее атомов электроны, которые сразу же переходят на шерсть. Оба предмета электризуются: гребенка приобретает положительный заряд, шерсть — отрицательный.

Простейшие опыты показывают, что обладающие электрическим зарядом тела и частицы — их для краткости называют просто электрическими зарядами — взаимодействуют друг с другом. Одноименные заряды (+ и + или — и —) отталкиваются, а разноименные (+ и —) притягиваются (рис. 1, а). Естественно, притягиваясь или отталкиваясь, заряды могут передвигаться в пространстве.

Во время движения электрический заряд приобретает еще одно замечательное свойство, которое называют намагниченностью, или магнетизмом (рис. 1, б). Под действием магнитных свойств тела и частицы тоже взаимодействуют друг с другом — притягиваются либо отталкиваются подобно электрическим зарядам. Пример: два движущихся электрона будут отталкиваться под действием электрических зарядов, но одновременно могут притягиваться под действием магнитных сил.

Рис. 1

Где бы вы ни встречали магнитные свойства — в стрелке компаса, электромоторе или, наконец, на полюсах нашей планеты, — знайте, что эти свойства всегда являются следствием тех или иных движений электрических зарядов. С другой стороны, перемещая относительно магнита нейтральное в электрическом отношении тело, например кусок провода, можно вызвать его электризацию (стр. 34). Все это говорит о том, что электрические и магнитные явления тесно связаны друг с другом и являются различными проявлениями единой электромагнитной формы существования материи.

Вспомнив «азы» электротехники, мы можем переходить к более конкретным вещам. Сейчас разговор пойдет о работающих зарядах.

Работа всегда связана с движением — мощные потоки воды вращают рабочее колесо гидротурбины, выбрасываемые ракетным двигателем газы выталкивают на орбиту многотонный космический корабль, удар камня о камень высекает искру.

А нельзя ли заставить движущиеся электрические заряды выполнять полезную работу? Конечно, можно! Удобнее всего это сделать в так называемой электрической цепи, примером которой может служить обычный карманный фонарик (рис. 2).

Рис. 2

Любая электрическая цепь содержит нагрузку, соединительные провода и генератор или, как его еще называют, источник тока. Основной процесс в генераторе — это осуществляемая тем или иным способом электризация. В батарейке, например, электризуются два рабочих тела, два электрода — цинковый и угольный. Химические реакции «вырывают» электроны из атомов угля и перебрасывают их в цинк. В результате такой электризации на каждом из электродов появляется весьма ощутимая сила, способная притягивать либо отталкивать заряды, то есть способная заставить их двигаться… Она так и называется — электродвижущая сила, или сокращенно э. д. с. Единицей длины служит метр, единицей веса — грамм, а единицей э. д. с. — вольт (в). Если нужно, используют более мелкие единицы — милливольт и микровольт, равные соответственно тысячной и миллионной доле вольта (стр. 14).

Величина э. д. с. измеряется специальным прибором — вольтметром, который имеет два входных провода. Один из них подключают на «+» батареи, другой на «—». Вольтметр устроен так, что показывает ту силу, с которой «+» выталкивает, а «—» притягивает единичный положительный заряд.

Если говорить более строго, то вольтметр показывает работу, которую сможет выполнить заряд в один кулон на пути от «+» к «—». При э. д. с. 1 в каждый кулон зарядов, проходящих по цепи, выполняет работу в 1 джоуль (стр. 22).

Второй важный элемент электрической цепи — нагрузка, в нашем примере — лампочка. Сюда приходят заряды от генератора и здесь они совершают полезную работу. Но прежде чем говорить о том, как это делается, несколько слов о третьем элементе цепи — проводах, соединяющих генератор с нагрузкой (в карманном фонаре их роль выполняет металлический корпус и жестяные лепестки — выводы батарейки).