Электрический ток

Проведем опыт. Соединим проводником заряженный электрометр с таким же, но незаряженным. Подобный опыт мы уже проводили (см. рис. 10) и знаем, что часть электрического заряда при этом перейдет с одного прибора на другой. Этот заряд будет перенесен свободными электронами, движущимися по проводнику.

Направленное движение заряженных частиц называют электрическим током. Поэтому в течение того времени, пока заряд с одного электрометра будет переходить на другой, по соединяющему их проводнику будет идти ток.

Для существования электрического тока в веществе необходимо выполнение следующих двух условий:

1) в веществе должны иметься свободные заряженные частицы, т. е. такие частицы, которые могут свободно перемещаться по всему объему тела (иначе их называют носителями тока);

2) на эти частицы должна действовать некоторая сила, заставляющая их двигаться в определенном направлении.

Оба эти условия будут выполнены, если, например, взять металлический проводник и создать в нем электрическое поле. Носителями тока в металлах являются свободные электроны. Под действием электрического поля движение свободных электронов в металле примет упорядоченный (направленный) характер, что и будет означать появление в проводнике электрического тока.

Ток, возникающий в опыте, о котором говорилось в начале параграфа, был кратковременным. Подключив к проводнику лампочку, мы увидим, как при замыкании электрометров она вспыхнет и тут же погаснет (рис. 20). Чтобы ток существовал длительное время, необходимо наличие источника тока — специального устройства, создающего электрическое поле в проводнике.

При наличии такого источника в проводнике может поддерживаться постоянный ток. Было бы неправильным, однако, представлять себе этот ток в виде движения электронов по прямым линиям. Из-за взаимодействия с другими частицами их движение по-прежнему будет иметь сложный и запутанный характер. Но если до возникновения тока оно было таким, как изображено на рисунке 21, а, то после создания в проводнике тока оно будет примерно таким, как это показано на рисунке 21, б.

Увидеть движущиеся электроны в проводнике невозможно. Каким же образом можно обнаружить электрический ток? Обнаруживается он по действиям, которые производит.

1. При протекании тока проводник нагревается (тепловое действие тока). Именно на этом основано действие таких электро-нагревательных устройств, как электрокипятильники, электрические плитки, утюги, паяльники и т. д.

2. Прохождение тока через растворы солей, кислот и щелочей сопровождается выделением на металлических проводниках, опущенных в раствор, веществ, которые входят в его состав (химическое действие тока). Так, например, пропуская ток через раствор медного купороса, можно выделить чистую медь. Более подробно об этом будет рассказано в старших классах.

3. Проводник, по которому идет ток, приобретает магнитные свойства и, подобно обычным магнитам, начинает притягивать к себе железные предметы (магнитное действие тока). Именно на этом основано действие электромагнитов (см. § 23).

4. При прохождении через организм животного ток вызывает сокращения мышц (физиологическое действие тока). На ранней стадии изучения электричества это действие было единственным, о котором было известно ученым. Поэтому первые «измерения» тока были основаны на собственных ощущениях экспериментаторов, которые пропускали его через себя.

Одним из первых, кто ощутил на себе действие тока, был голландский физик П. Мушенбрук (1692—1761). Получив удар током, он заявил, что «не согласился бы подвергнуться еще раз такому испытанию даже за королевский трон Франции». Однако весть об открытии нового эффекта быстро распространилась по разным странам, и вскоре опыты по пропусканию через людей электрических зарядов можно было наблюдать не только в физических лабораториях, но и в аристократических салонах крупнейших городов Европы.

??? 1. Что такое электрический ток? 2. Какие условия необходимы для существования тока? 3. Какие частицы являются носителями тока в металлах? 4. Перечислите действия, оказываемые электрическим током.