Электричество шаг за шагом

При зарядке аккумулятора в электродах образуются вещества с некоторым запасом энергии в их электронных оболочках, а при разряде идут химические реакции, в которых эта энергия выделяется, поддерживая накопление электрических зарядов на электродах. Таким образом, именно за счёт химических реакций, отдающих энергию, создаётся электродвижущая сила аккумулятора и поддерживается ток в цепи.

О химических источниках тока мы ещё поговорим подробно, поскольку это очень распространённые устройства. Достаточно вспомнить, что аккумулятор есть в каждом автомобиле, тракторе или самолёте, а гальванические элементы (их часто называют батареями, или батарейками, хотя, строго говоря, это название относится не к единичным гальваническим элементам, а к блоку из нескольких соединённых химических источников тока) работают в самой разнообразной переносной электронике, не говоря уже о карманных фонарях.

Т-42. Карманный фонарик — простейшая реальная электрическая цепь. В качестве первой подопытной реальной электрической цепи мы выбираем простейший карманный фонарик. Рисунок Р-25 даёт представление о внешнем виде одной из моделей фонаря, расположении и электрическом соединении его деталей. Рисунок также показывает, как изображается соединение этих деталей в виде условной схемы.

Схема предельно проста. Гальванический элемент Б₁ (он обозначен буквой Б₁, от слова «батарея», такое обозначение принято для всех химических источников тока) имеет два вывода, к которым внутри элемента подключены его электроды — «плюс» и «минус». К обоим выводам прижаты пружинящие контакты самого фонарика, и таким образом гальванический элемент включён в цепь. Аналогично через контакты патрона включена в цепь нагрузка — лампочка Л₁. Следующая деталь — выключатель Вк₁. Когда он замкнут, то все токопроводящие детали фонарика ведут себя просто как единый, непрерывный кусок провода. Если же выключатель Вк_г разомкнут, то он создаёт разрыв цепи — в цепь фактически включён диэлектрик, воздушный участок. В диэлектрике свободных зарядов нет, и при последовательном его включении в цепь ток в ней невозможен — цепь разорвана.

ВК-51. Сопротивление R проводника зависит от его длины L, от площади его поперечного сечения S, то есть от диаметра d, а также от материала. Единица сопротивления ом (Ом), примерно такое сопротивление имеет медный провод диаметром 0,5 мм (сечение — около 0,18 мм²) и длиной около 10 м. В электротехнике и в электронике широко используют детали, основная задача которых — оказывать определённое сопротивление электрическому току, эти детали так и называются — «сопротивления» (резисторы).

Соединительные провода в фонарике выполнены в виде жестяных пластинок, из-за их малой длины потери в них можно не учитывать, и провода отображаются на схеме обычными тонкими линиями. Когда выключатель замкнут, электроны непрерывно двигаются от «минуса» к «плюсу» — в цепи идёт ток, он сильно нагревает нить лампочки, и она светится. Одновременно появляется ионный ток в электролите батарейки, он возвращает её «минусу» электроны, которые ушли из него и по внешней цепи (лампочка, замкнутый выключатель, соединительные провода) добрались до «плюса». Благодаря этому внутреннему току на «минусе» сохраняется избыток электронов, на «плюсе» — их нехватка. Так продолжается до тех пор, пока батарейка не израсходует свои запасы химической энергии.

Глава 4 Не нужно бояться вопроса «сколько?»