"Телеграфное дело. Пособие для сержантов и старших специалистов войск связи" - читать интересную книгу автора (Авторы: В.Г.Головешкин, В.В.Мурашко.)

Нарушение нейтрального состояния атома происходит в процессе непрерывного движения атомов, свойственного каждому веществу. В жидких и газообразных веществах это движение беспорядочное, в твёрдых более ограниченное - колебательное. Во всех телах оно связано с температурой нагрева тела: чем выше температура тела, тем интенсивнее движение атомов.
В процессе движения атомы тела сталкиваются между собой, в результате чего может нарушиться внутриатомная связь электронов с ядром и произойти отрыв одного или нескольких электронов. Оторвавшиеся от атома электроны, называемые свободными, передвигаясь в междуатомном пространстве, могут, также в результате столкновений, захватываться другими атомами, теряющими свои электроны.
1 В действительности ядро атома более сложного строения и еще является вопросом, изучаемым наукой, существование же протонов и нейтронов установлено.
Появление свободных электронов в теле и захват их атомами происходит непрерывно, число свободных электронов возрастает по мере увеличения интенсивности движения атомов, но тело продолжает оставаться нейтральным, так как общее число электронов и протонов в теле не меняется.
Если же из тела каким-либо путём удалить часть свободных электронов или добавить телу некоторое количество свободных электронов, то тело оказывается заряженным, так как нарушается соотношение электронов и протонов.
При недостатке электронов тело оказывается заряженным положительно, при избытке электронов - отрицательно.
Опытами установлено, что заряженные тела определённым образом взаимодействуют между собой: заряженные одноимённо отталкиваются, заряженные разноимённо - притягиваются.
Силы взаимодействия между заряженными телами, по закону Кулона, прямо пропорциональны произведению зарядов и обратно пропорциональны квадрату расстояния между ними.
§ 2. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК
Как уже упоминалось, строение атомов различных веществ неодинаково и прочность связи между электронами и ядрами атомов различных веществ различна.
В некоторых веществах эта связь так прочна, что в нормальных условиях электроны не могут оторваться от атома и находятся в связанном состоянии.
В ряде же веществ связь между ядром и электронами, вращающимися по внешним орбитам, наиболее удалённым от ядра, настолько слаба, что эти электроны могут легко отрываться от атома и переходить через междуатомное пространство в систему другого атома. Такие тела называются проводниками, например, металлы, сплавы металлов, технический уголь. Таким образом', в металлах имеются свободные электроны (временно освободившиеся от тесной связи с атомами), беспорядочно двигающиеся с большими скоростями в междуатомном пространстве от одного атома к другому.
Такое хаотическое движение свободных электронов находится в тесной связи с тепловым состоянием вещества и не сопровождается никакими внешними проявлениями, так как по всем направлениям в среднем переносятся одинаковые количества электронов, т. е. свободные электроны распределены в данном куске металла равномерно (рис. 3, а).
Рис. 3. Схема движения электронов в металле: в - хаотическое движение; б - упорядоченное движение
Если на свободные электроны воздействовать какой-либо внешней направляющей силой, то их движение начинает принимать характер упорядоченного, т. е. при общей хаотичности движения электроны будут направляться в каком-то определённом направле* нии (рис. 3, б),
Упорядоченное движение электронов по проводнику называется электрическим током.
Причина или сила, вызывающая движение электронов (их поток или электрический ток), называется электродвижущей силой (ЭДС).
Назначение источников ЭДС состоит исключительно в том, чтобы привести в движение электроны, уже имеющиеся в проводниках, т. е. создать электрический ток, поэтому в практике принято источники ЭДС называть источниками тока. Скорость поступательного движения электронов при электрическом токе равна нескольким сантиметрам в секунду, а скорость распространения тока в цепи равна скорости распространения света (300 000 км1сек). Это кажущееся на первый взгляд несоответствие объясняется тем, что электроны передают скорость своего движения один другому вдоль всего проводника, подобно тому, как катящийся с небольшой скоростью бильярдный шар, ударяясь о крайний шар положенных в ряд шаров, почти моментально передаёт свою скорость движения шару, стоящему в конце ряда.
Проводник и источник тока,
, подключаемый к нему, составляют
замкнутую электрическую цепь - необходимое условие для получения электрического тока (рис. 4).
Движение электронов под действием ЭДС связано с взаимодействием зарядов, т. е. на концах источника тока, называемых полюсами, образуются заряды, которые заставляют электроны проводника двигаться от отрицательного полюса источника тока к положительному его полюсу. Внутри источника тока электроны движутся от положительного полюса к отрицательному и далее опять по проводнику. Часть замкнутой цепи, проходящая внутри источника тока, называется внутренней цепью, часть, подключаемая к источнику тока,- внешней цепью.
В практике принято считать направление электрического тока от плюса источника тока к минусу, т. е. в направлении, обратном движению электронов. Это правило было установлено до появления электронной теории (когда не знали о движении электронов) и, чтобы не менять установленных условных обозначений, оно сохранено и до настоящего времени.
10

\\ L- о-

Источник тока
Рис. 4. Замкнутая электрическая цепь
§ 3. СИЛА ТОКА И ЕДИНИЦА ИЗМЕРЕНИЯ СИЛЫ ТОКА
В замкнутой электрической цепи за определенный промежуток времени в любом месте её через сечение проводника проходит одно и то же количество электронов. Чем большее количество электронов проходит за определённое время через поперечное сечение проводника, тем больше электрический ток в данной электрической цепи, и наоборот.
Количество электричества (суммарный заряд электронов), проходящее в одну секунду через поперечное сечение проводника, называется силой тока. О наличии тока и силе его судят по явлениям, сопровождающим прохождение тока по проводнику. Эти явления следующие:
1. Тепловое действие тока, выражающееся в нагревании проводника, которое можно наблюдать при свечении электролампочки, нагревании электропаяльника, плавлении предохранителя при повышении то>ка в цепи и т. п.
2. Магнитное действие тока, выражающееся в том, что вокруг проводника образуется магнитное поле, заставляющее поворачиваться магнитную стрелку, поднесённую к проводнику.
3. Химическое действие тока, проходящего через растворы кислот и солей, выражающееся в том, что ток разлагает их на составляющие элементы.
Для определения единицы силы тока воспользовались химическим действием тока: за единицу силы тока принимается такой ток, который, проходя через раствор азотнокислого серебра, выделяет из него 1,118 миллиграмма чистого серебра в течение одной секунды. Такая единица названа ампером и обозначается буквой а. Ток обозначается буквой /.
Не всегда удобно измерять ток в амперах, поэтому для измерения слабых токов пользуются единицами: миллиампером (ма) - 1000 ма = 1 а - и микроампером (мка) - 1000 мка = 1 ма.
Для измерения силы тока пользуются приборами: амперметрами и миллиамперметрами, которые включаются в разрыв цепи, как показано на рис. 5. Такое включение называется последовательным.
В зависимости от величины и направления электрический ток бывает постоянным и переменным. Постоянный ток с течением времени не изменяет ни своей величины, ни направления. Переменный _ _ D ток с течением времени меняет и ^05е В3(tm)жеГ вклеен"-величину и направление. амперметра в цепь
§ 4. СОПРОТИВЛЕНИЕ ПРОВОДНИКА
Выше мы уже упоминали, что тела с прочной внутриатомной связью электронов с атомами не имеют свободных элекгронов и, следовательно, не могут проводить ток, т. е. являются непроводниками (изоляторами, диэлектриками). Но и тела, имеющие свободные электроны, являясь проводниками, не одинаково проводят электрический ток. Чем больше в проводнике свободных электронов, тем больше их будет передвигаться в проводнике под влиянием ЭДС, тем больше проводимость проводника и тем больше будет ток в проводнике.
Чем больше проводимость проводника, тем меньше его сопротивление электрическому току, и наоборот.
Величина сопротивления главным образом зависит от материала проводника; так, например, сопротивление меди в 7,5 раза меньше сопротивления железа.
_ Сопротивление измеряется в единицах,
Д называемых омами. Один ом-это со-
ф.^ j П М П б противление, оказываемое электрическому
U LJ U U току столбиком ртути высотой 106,3 см
ртути сечением в 1 мм2
_ ~ ^ поперечным сечением в 1 мм* при
Рис. 6. Схематическое к по т г /-