Электричество шаг за шагом

Р-22. ОСОБЫЙ ПОДХОД К ОЧЕНЬ БОЛЬШИМ И К ОЧЕНЬ МАЛЫМ. Часто бывает так, что числа оказываются слишком большими, слишком многозначными. Они растягиваются на несколько сантиметров, а то и на несколько строк, и, бывает, сразу не почувствуешь, насколько мала (если записана дробь) или насколько велика представленная величина. В этих случаях удобно пользоваться компактной записью очень больших и очень малых чисел, используя в них множитель в виде десятки в той или иной степени (1). Положительный показатель степени (без знака «+») как всегда позволяет быстро и легко оценить большое число, отрицательный показатель (знак «—») переводит большое число в знаменатель простой дроби, и таким образом вся запись отображает очень малую величину (2). В связи с одинаковостью оснований (десять) с подобными записями легко проводить простейшие математические операции (3).

Т-64. Попытка заглянуть внутрь электрической цепи, чтобы понять обстановку на границах. Стремясь глубже понять то, что происходит в электрической цепи, можно привлечь на помощь силу воображения и мысленным взором просматривать фотографии или даже кинофильмы с участием лёгких и быстрых пылинок-электронов, неповоротливых тяжёлых ионов, неподвижных атомов, невидимых электрических полей и других положительных и отрицательных героев. Конечно, подобные картины будут страшным упрощением истины, но это не должно бросать тень на их учебную полезность (Т-8). Ведь мы знаем, что чертёж — это упрощение реальной машины, но вместе с тем мы прекрасно пользуемся чертежами, чтобы понять, как эта машина устроена.

Мысленно заглядывая внутрь элементов внешней (то есть за пределами генератора) электрической цепи, вы рано или поздно наткнётесь на вопрос: а где, собственно говоря, эта внешняя цепь начинается, где проходит её граница с генератором? Имеется в виду граница не в смысле геометрических форм, а в смысле электрического состояния.

Мы знаем, что на электродах генератора скопились избыточные заряды, они-то и создают электродвижущую силу. Известно также, что в куске провода как таковом избыточных зарядов нет, свободных электронов в нём ровно столько же, сколько и покинутых ими атомов, положительных ионов. Так, может быть, граница между электродами генератора и внешней цепью — это своего рода электрический обрыв, пропасть? Может быть, на электродах есть скопление зарядов и они ни на шаг не выходят за пределы электрода?

Но что же тогда будет, если и электроды, и проводник сделать из одного и того же материала и соединить сваркой? Как в этом случае заряды узнают, где кончается электрод и начинается провод? Где именно проходит та граница, через которую избыточным зарядам нельзя переступать? И как в этом случае представить себе «пограничные войска», которые смогут удержать избыточные заряды в пределах электрода?

Т-65. Во всех участках последовательной цепи сила тока одинакова. Одна из чрезвычайно важных особенностей всякой последовательной электрической цепи — ток во всех её участках одинаков. А иначе и быть не может. Величина тока говорит о количестве электронов, которые проходят через поперечное сечение проводника за одну секунду. Если предположить, что при переходе из одного участка в другой ток уменьшается, то на границе между участками заряды будут бесконечно накапливаться (их приходит больше, чем уходит), а это невозможно. Если же считать, что при переходе из участка в участок ток возрастает, то на границе между участками нужно как-то добавлять заряды. Но как? Откуда их брать? Так что увеличение тока при переходе из одного участка в другой тоже невозможно.

А возможно только то, с чего мы начали: по всем участкам последовательной цепи идёт один и тот же ток, сколько приходит в какую либо точку свободных электронов, столько и уходит.