|
|
|
|
|
Глава 1. Постоянный электрический ток
§ 2. Условия существования электрического токаЭлектрический ток1. Как вы уже знаете, электрическим током называют упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц. Приведённое определение вызывает, по крайней мере, два вопроса. Во-первых, как создать упорядоченное движение заряженных частиц? Вопрос этот связан с тем, что в обычных условиях свободные заряженные частицы в металлических проводниках, в электролитах, газах совершают хаотическое движение. Соответственно необходимо выяснить, что следует предпринять, чтобы заряженные частицы двигались в одном направлении. Во-вторых, направленное движение каких заряженных частиц представляет собой электрический ток? Этот вопрос возникает в связи с тем, что к заряженным частицам, способным свободно перемещаться, относятся электроны, положительно и отрицательно заряженные ионы. В разных средах ток обусловлен движением разных заряженных частиц. Необходимо также понять, как создать заряженные частицы, способные свободно перемещаться. Как создать электрический ток2. Для ответа на первый вопрос обратимся к опыту. Зарядим электрометр, коснувшись его эбонитовой палочкой, потёртой о шерсть. Соединим этот электрометр с другим таким же незаряженным электрометром металлическим стержнем на пластмассовой ручке (рис. 2). Увидим, что заряд первого электрометра уменьшился, а на втором электрометре заряд появился. Поскольку электрометры одинаковые, то первоначальный заряд распределился на них поровну.
В опыте наблюдалось кратковременное направленное движение зарядов, т. е. электрический ток. Первый электрометр получил от эбонитовой палочки отрицательный заряд (на нём образовался избыток электронов). При соединении с незаряженным электрометром часть электронов перешла на него по металлическому проводнику. Как только заряды электрометров сравнялись, ток прекратился. Объясним, почему это происходит. После того как первый электрометр получил заряд, вокруг него возникло электрическое поле напряжённостью Е, электрометр приобрёл некоторый потенциал φ1. Потенциал незаряженного электрометра был равен нулю φ2 = 0, между электрометрами существовала разность потенциалов, или напряжение: φ1 - φ2 = U. При соединении электрометров свободные электроны под действием силы F = еЕ со стороны электрического поля переходили с электрометра, имеющего больший потенциал, на электрометр с меньшим потенциалом. Это происходило до тех пор, пока потенциалы электрометров не сравнялись и разность потенциалов не стала равной нулю φ1 - φ2 = 0. Нулю стала равной и напряжённость электрического поля внутри проводника.
|
|
|