Электричество в нашей жизни: читать книгу онлайн полностью и бесплатно

О ЧЕМ РАССКАЗЫВАЕТ ЭТА КНИГА

Электричество хорошо знакомо миллионам людей. Самые разнообразные электрические приборы и устройства прочно вошли в нашу жизнь.

С помощью электричества мы освещаем дома, слушаем радиопередачи, смотрим кинофильмы, телевизионные программы, обмениваемся телеграммами, разговариваем по телефону.

Жители больших городов повседневно пользуются электрическим транспортом: трамваями, троллейбусами, электропоездами. Наша столица располагает лучшим в мире, самым безопасным и быстроходным подземным электротранспортом — метрополитеном.

На наших фабриках и заводах электричество приводит в движение различные станки и машины, плавит руду, поднимает тяжести, контролирует качество продукции.

Техника применения электричества — электротехника достигла в наше время небывалого расцвета и высокого совершенства.

Огромный вклад в развитие электротехники, как и вообще в науку об электричестве, внесли великие русские учёные, инженеры и изобретатели: Василий Владимирович Петров, Павел Николаевич Яблочков, Александр Николаевич Лодыгин, Александр Степанович Попов и многие другие. Одним из величайших исследователей электричества является основатель русской науки Михаил Васильевич Ломоносов.

В этой книге рассказывается об основных электрических явлениях и разнообразных применениях электричества в труде и быту. Об этом интересно узнать каждому. В нашей стране благодаря советской власти неуклонно расширяется применение электричества, развивается электрификация. Электрификация страны является важнейшей технической основой для построения коммунизма. «Коммунизм — это есть советская власть плюс электрификация всей страны» — эти слова сказаны великим Лениным.

1. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЗАРЯДЫ

Уже в глубокой древности люди наблюдали некоторые загадочные явления природы, имеющие, как мы теперь знаем, электрическое происхождение. Это — яркие молнии при грозе. Это — величественные и необычайные по красоте полярные сияния.

Более 2500 лет назад человек сам впервые воспроизвёл простейшее электрическое явление: древние греки нашли, что потёртый сухой шерстью кусок особой окаменевшей смолы — янтаря — начинает притягивать к себе соринки, нитки и другие лёгкие тела. От греческого названия янтаря — «электрон» и происходит слово «электричество».

Янтарь притягивает мелкие тела потому, что при трении на его поверхности появляются электрические заряды. Электрические заряды бывают двух родов: положительные и отрицательные. На смолах, в том числе и янтаре, при натирании их шерстью появляются отрицательные электрические заряды. Из опытов известно, что разноимённые электрические заряды притягиваются, а одноимённые — отталкиваются. Силы притяжения и отталкивания зарядов называются электрическими силами.

Электрический заряд не может существовать в любом сколь угодно малом количестве. Наименьшей частицей вещества, несущей отрицательный заряд, является электрон — неделимое количество отрицательного электричества. Протоны представляют собой другой вид электрических заряженных частиц. Они значительно тяжелее электронов и несут положительный заряд, равный по величине заряду электрона.

Из протонов и электронов, а также не заряженных электричеством частиц — нейтронов, построены атомы — мельчайшие частицы всех тел природы. Центральной частью атома служит положительно заряженное ядро, состоящее из протонов и нейтронов. Величина заряда ядра, то-есть число протонов в ядре, — это важнейшее свойство атомов данного вещества, отличающее их от атомов других веществ.

В значительном отдалении от ядра расположены одна или несколько так называемых электронных оболочек. Оболочки — это совокупность электронов, с огромной скоростью вращающихся вокруг ядра. Электроны удерживаются на своих орбитах силами электрического притяжения к ядру атома. Число электронов в оболочках равно числу протонов в ядре атома, так что в целом атом оказывается электрически нейтральным.

Трение тел друг о друга приводит к тому, что атомы, расположенные на поверхности одного из этих тел, утрачивают часть своих электронов. Эти электроны переходят на второе тело. В результате первое тело (например, стекло) зарядится положительно, а второе, получившее избыток электронов (кожа), — отрицательно.

2. ЧТО ТАКОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК?

Мы знаем, что действие всех электрических приборов — лампочек, моторов или плиток — основано на прохождении через них электрического тока. «Включить ток», «выключить ток» — эти слова известны каждому.

Что такое электрический ток?

Для передачи электрического тока применяют металлические проволоки — провода. Атомы металлов расположены в определённом порядке, образуя жёсткий остов — так называемую пространственную решётку металла.

Существенная особенность металлов, отличающая их от других тел, — это наличие внутри металлов свободных электронов, то-есть электронов внешней, всего слабее притягиваемой ядром, электронной оболочки, которые оторвались от своих атомов и странствуют по всему объёму, занимаемому металлом.

При «включении» тока прежде беспорядочно блуждавшие свободные электроны начинают двигаться вдоль проводника. Такое упорядоченное движение свободных электронов и есть электрический ток в металле. Если электроны движутся в проводнике всё время в одном направлении, то это — постоянный ток. Попеременное упорядоченное движение электронов то в одном, то в другом направлении вдоль проводника — это переменный ток. О получении и применениях постоянного и переменного тока будет рассказано ниже[1].

Чем больше электронов проходит в одну секунду через сечение проводника, тем сильнее электрический ток. За единицу силы электрического тока принят один ампер. При электрическом токе в один ампер через каждое сечение проводника проходит в секунду более 6 миллиардов миллиардов электронов. Обычная электрическая лампочка потребляет ток силой в половину ампера, а мотор лифта или станка 30–50 ампер.

В повседневной практике электротехникам приходится включать ток на линиях электропередачи длиной в сотни километров. При этом совершенно невозможно заметить промежуток времени, прошедший с момента включения до «появления» электрического тока на другом конце линии. Нам не приходится ждать, пока зажжётся электрическая лампа. Мы знаем, что она начинает светить сразу же после поворота выключателя.

Тем более странным может показаться утверждение, что поток электронов движется по проводу очень медленно. Например, по нити светящейся лампочки электронный поток за одну секунду проходит путь, равный лишь нескольким миллиметрам. Как объяснить это кажущееся несоответствие?

Обратимся к примеру. Представим себе длинную трубу поршневого насоса, заполненную водой. Если надавить на поршень, то из противоположного конца трубы выльется тотчас некоторое количество воды.

Значит ли это, что из трубы вылились те частицы воды, которые находились непосредственно под поршнем?

Конечно, нет!

[1] Более подробно об электрическом токе см. книжку «Научно-популярной библиотеки» Э. И. Адирович «Электрический ток». (Выпуск 48 — Гриня)