Электричество шаг за шагом

Р-13. У НАС ТОЖЕ ВОЗМОЖНЫ ВАРИАНТЫ… Таблица на этом рисунке поясняет, какие в принципе возможны изменения, в результате которых у какого-либо физического тела начнёт показывать себя электрический заряд, как мы это наблюдали при натирании стекла и пластмассы. В первых трёх столбцах таблицы показаны 3 атома (атом водорода и два условных атома с разным числом протонов в ядре) в идеальном состоянии — в каждом из них равно число положительных (+) и отрицательных (—) зарядов. Вещество, созданное из таких атомов, никаких электрических свойств не проявляет. В следующей тройке колонок у атомов связь внешних электронов с ядром слабее, и часть появившихся свободных электронов удаётся удалить из вещества, как это происходило при натирании стекла. У вещества, о котором рассказывают три последних столбца таблицы, атомы сумели где-то добыть и присоединить к себе несколько лишних электронов, и общий электрический заряд вещества оказался отрицательным, как это было при натирании пластмассы.

Прежде чем двигаться дальше — два предупреждения. Во-первых, экспериментируя с наэлектризованными палочками и проводником, мы ввели важнейшее для всей электротехники понятие «электрический ток», сказав о нём буквально несколько слов. Но это лишь самое предварительное сообщение о токе, очень скоро о нём будет рассказано подробно. Во-вторых, экспериментируя с наэлектризованными палочками и проводником, хорошо бы какими-нибудь цифрами оценить работу нашей учебной электрической цепи. Много ли она получает энергии? Много ли выдаёт тепла? От чего всё это зависит? По каким показателям можно оценить то, что происходит в цепи? Как определить работоспособность свободных электронов? Как оценить массовость их движения в проводнике? Ответить на подобные вопросы не очень трудно, это непременно будет сделано, и тоже очень скоро, буквально через несколько страниц (Т-43). Значительно сложнее ответить на другой вопрос, просто смешной, на первый взгляд: как технически избыточные заряды создают электрический ток? Каким способом один электрический заряд толкает второй заряд? Может быть, просто прижимается к нему и толкает, как, скажем, напористый хоккеист плечом толкает своего соперника?

Т-38. Наряду с веществом существует и такой вид материи, как поле. Во всём нашем рассказе об электричестве этот небольшой раздел — один из самых сложных, в значительной степени из-за него пришлось начинать издалека. С того, что человек нелегко и непросто постигал устройство мира. Что мир устроен намного сложнее, чем кажется с первого взгляда. И что нужно уметь считаться с реальностью, какой бы непривычной она ни казалась. Нужно научиться признавать очевидные факты, ограждать себя от неверия и внутренних протестов спокойной формулой «Так устроен этот мир…».

Мы, к сожалению, не видим, как лишние электроны пластмассовой палочки (-) подталкивают свободные электроны проводника, — плечом или как-то иначе (Т-8). Но мы прекрасно видели, как натёртая палочка с довольно большого расстояния подтягивала клочки бумаги (Р-1, Р-17). Каким образом? С помощью каких нитей? Через каких посредников? Не может же палочка действовать на бумажки через Ничто, обязательно должно существовать какое-то Нечто, с помощью которого один заряд тянет к себе другой.

Проще всего было бы предположить, что заряды как-то взаимодействуют через вещество, которое находится между ними, в нашем примере с притягиванием бумажек — через воздух. Например, заряды тянут или толкают друг друга через молекулы, атомы, электроны или ещё какие-нибудь частицы вещества, подобно тому, как паровоз через весь состав передаёт свою тягу последнему вагону. Но достаточно перенести эксперимент в безвоздушное пространство, в вакуум, и эта гипотеза безнадёжно отпадает — в вакууме, в пустоте, где никакого промежуточного вещества нет, палочка притягивает клочки бумаги с такой же силой, как и в воздухе. А это значит…