Электричество шаг за шагом
- Автор: Сворень Рудольф Анатольевич
- Год: 2019
- Язык: русский
- Год: "ДМК Пресс"
- ISBN: 978-5-97060-604-9
- Жанр: Детское образовательние
Электронная книга - «Электричество шаг за шагом». Краткое содержание книги:
Используя 400 специально разработанных иллюстраций, автор рассказывает об истории изучения электричества, о сложившихся основных системах постоянного и переменного тока и о той важной роли, которая досталась электричеству в энергетике нашего мира.
Рудольф Анатольевич Сворень — автор многих популярных книг о физике и электронике, известный научный журналист, радиоинженер и кандидат педагогических наук, много лет проработавший в редакции журнала “Наука и жизнь” заместителем главного редактора.
ВК-38. Чтобы количественно оценить электрический ток (обычно обозначается буквой I), существует единица измерения ампер (А) — это такой ток, при котором через поперечное сечение проводника за одну секунду проходит электрический заряд 1 кулон, например 6,28∙1018 электронов. Если за секунду проходит заряд в 2 кулона, то ток, естественно, в два раза интенсивней, то есть составляет 2 ампера, а если 1 кулон проходит через поперечное сечение проводника за 2 секунды, то ток составляет 0,5 ампера.
Р-10. ПЯТЁРКА ГЛАВНЫХ СИЛ ПРИРОДЫ. Тот, кто интересовался научными дискуссиями, проходившими сорок-пятьдесят лет назад, наверняка помнит одну из их тем — «Основные силы природы». Она называла пять основных сил, полученных нашим миром при его рождении, — это силы гравитационные (1), электрические (2), магнитные (3), а также действующие только в микромире ядерные сильные силы (4) и ядерные слабые силы (5). Главными эти силы назвали потому, что всё происходящее в мире сводится к действию одной или нескольких сил из этой пятёрки.
Уже давно было известно, что электрические и магнитные силы есть нечто единое по имени электромагнетизм, что в эту группу уже нужно включить слабые ядерные силы, назвав их электрослабыми. На этом рисунке Р-10 мы сознательно повторили вольность своих коллег, предложив читателям всю пятёрку природных сил с учётом их способности действовать самостоятельно и без учёта родственных связей. Мы ещё поговорим о союзе электричества и магнетизма, на котором основана чуть ли не вся электротехника. Вспомним мы и о сильных ядерных силах, их породил так называемый барионный заряд протона и нейтрона, который начинает действовать на очень малых расстояниях. Но зато сильные силы во много раз сильнее электрических сил и поэтому успешно противодействуют развалу атомных ядер (4) из-за расталкивания протонов с одинаковым электрическим зарядом (см. Р-2). И без ядерных слабых сил не мог бы существовать наш мир, они участвуют в превращении атомов водорода в более сложные атомы гелия (5), а этот процесс кормит энергией большинство звёзд, в том числе и наше Солнце.
При температуре выше абсолютного нуля в процессе хаотических, как их называют, тепловых колебаний атомы металлов — серебро, медь, алюминий, железо и другие — грубо говоря, сбрасывают некоторые внешние электроны, те, что сильно удалены от ядра и слабее других привязаны к нему электрическими силами. Вырвавшиеся из атомов электроны беспорядочно слоняются (Т-8) в межатомном пространстве, и эту огромную армию свободных и безработных электронов вполне можно было бы использовать в качестве движущихся деталей электрических машин.
Запомнив, что в некоторых твёрдых веществах могут быть нужные нам свободные электроны, перейдём к жидкостям и газам. Здесь в результате всё тех же тепловых колебаний атомов тоже появляются свободные электроны, но вместе с ними и другие свободные электрические частицы. Вспомните: атом, потерявший один или несколько электронов, из-за избытка протонов имеет положительный электрический заряд — это положительный ион. В твёрдых телах такие положительные ионы неподвижны, в жидкостях и особенно в газах они могут двигаться. Кроме того, в жидкостях и газах могут появиться подвижные отрицательные ионы — атомы, в которые попал лишний электрон. Таким образом, в жидкостях и газах может быть сразу три типа работающих деталей: свободные положительные ионы, свободные отрицательные ионы и, как всегда, свободные электроны (Р-14). Первое, что обычно делает электротехника, — она создаёт поток этих свободных частиц и заставляет его выполнять какую-либо полезную работу. Напомним, что организованный таким образом поток частиц получил название «электрический ток».
Т-34. Участвующие в электрическом токе электроны и (или) ионы, могут создавать тепло и свет, а также перемещать вещество. Если бить молотом по куску железа, то оба они сильно нагреются — энергия движущегося молотка в процессе удара превращается в тепло. По той же причине быстрый поток песчинок, выбрасываемый пескоструйным аппаратом, попав на гранитную плиту, не только очищает её, но ещё и нагревает. Поток электронов или свободных ионов в каком-либо веществе, сталкиваясь с его атомами, будет нагревать вещество — удар всегда удар. Тепловое действие, нагревание, — первая профессия движущихся зарядов (Р-16, Р-1, Р-2).