Электроника шаг за шагом [Практическая энциклопедия юного радиолюбителя]

А мельничное колесо — нагрузка — эту энергию отбирает. Падающая вода вращает колесо, оно приводит в движение жернова, и они выполняют нужную работу — перемалывают зерно.

Две наэлектризованные палочки — стеклянная (+) и пластмассовая (—) — вот уже готов простейший генератор, который мог бы двигать свободные электрические заряды, заставляя их работать (вы уже, очевидно, обратили внимание — зарядами мы для краткости называем свободные электроны и ионы, наши микроскопические наэлектризованные детали). Стоит только соединить эти палочки проводником, как в нем сразу же появится электрический поток (принято говорить ток, очевидно, тоже для краткости) — начнется упорядоченное движение свободных зарядов с одной палочки на другую. Проводник в этой системе играет роль нагрузки: проходя по нему, заряды работают, выделяют, вырабатывают какое-то количество тепла. А это значит, что наша цель достигнута, завод, где работают движущиеся заряды, построен.

Давайте для определенности предположим, что к наэлектризованным палочкам (генератор) подключен именно металлический проводник (нагрузка), и попробуем более подробно рассмотреть, как работает наш завод и какими показателями нужно оценивать его работу.

Т-25. Наряду с веществом существует и такая форма материи, как поле. Этот небольшой раздел, пожалуй, самый сложный во всем нашем повествовании, и в значительной степени из-за него это повествование пришлось начинать издалека. С того, что человек нелегко и непросто постигал устройство мира. Что мир устроен намного сложней, чем кажется с первого взгляда. И что нужно уметь считаться с реальностью, какой бы непривычной она ни казалась, уметь подчиняться неотвратимым аргументам опыта. Уметь ограждать себя от неверия и внутренних протестов спокойной формулой — «Так устроен этот мир…»

Как конкретно, через каких посредников взаимодействуют электрические заряды? Как наэлектризованная палочка тянет клочки бумаги? Ведь они находятся на значительном расстоянии, непосредственно не соприкасаются… Не может же палочка действовать на бумажки через Ничто, обязательно должно существовать Нечто, через которое 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 через воздух. Например, тянут или толкают друг друга через молекулы, атомы, электроны или еще какие-нибудь частицы, подобно тому, как паровоз передает свою тягу последнему вагону через все промежуточные вагоны. Но достаточно перенести эксперимент в безвоздушное пространство, и эта гипотеза безнадежно 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…

А это значит, что, кроме реальности «вещество», к которому мы привыкали миллионы лет и прекрасно знаем все его свойства и повадки — массу, объем, геометрические формы, гравитационное притяжение, движение по инерции, плотность, температуру, — так вот, кроме вещества, кроме этой привычной реальности, есть еще совершенно иная, бестелесная, размазанная по пространству реальность, которой не заготовлено место в нашем сознании. Этой реальности, этой особой форме материи дано название «поле».

Поля бывают разные, разных, если можно так сказать, сортов. Вокруг электрического заряда существует электрическое поле, вокруг магнитов, с которыми мы начнем подробно знакомиться очень скоро, существуют магнитные поля, каждую массу — протон, яблоко, планету — окружает гравитационное поле. И именно через поля происходят все взаимодействия на расстоянии — взаимное притяжение масс, взаимодействие магнитов, притяжение или отталкивание электрических зарядов (Р-9; Р-10).

Р-9

Р-10

Т-26. В замкнутой электрической цепи можно создать непрерывный ток, упорядоченное движение свободных зарядов. Как только мы подключим к наэлектризованным палочкам (генератор) металлический проводник (нагрузку), в этом проводнике сразу же начнется упорядоченное движение свободных электронов. Слово «упорядоченное» в данном случае должно подчеркнуть, что речь идет не просто о движении электронов, а о том движении, которое возникает под действием внешних электрических сил, под действием электрических полей наэлектризованных палочек. Свободные электроны никогда не стоят на месте, они, как всегда, непрерывно совершают свои хаотические рывки в разные стороны, рывки тем более энергичные, чем выше температура проводника. Но под действием электрических сил электроны, кроме этих хаотических движений, непрерывно смещаются в одном определенном направлении, и именно это смещение, именно это упорядоченное движение в одну сторону как раз и называется электрическим током.