Постоянный ток в металлах

В опыте, изображённом на рисунке 5, электрическое поле действует и на заряды, находящиеся на пластинах. Но электроны не могут перейти с правой пластины на левую, так как пластины разделены воздухом, а воздух —изолятор. Внесём теперь в поле вместо стержня длинную металлическую проволоку и соединим ею пластины. Эта проволока послужит для электронов мостом, переброшенным через изолятор. Электроны, гонимые полем, устремятся по проволочке, и электрический ток будет продолжаться до тех пор, пока обе пластины не станут нейтральными, не разрядятся.

image

Рис. 7. Аккумуляторы. Внизу изображена схема их устройства. На электродах находятся заряды, создающие поле. На практике несколько аккумуляторов соединяются в аккумуляторную батарею.

Разорвём проволочку и вновь зарядим пластины, то-есть перенесём каким-либо способом часть электронов с левой пластины на правую. Соединяя затем разорванные концы проволочки, мы снова получим мгновенный электрический ток. Этот опыт можно повторять сколько угодно раз.

Если же мы сумеем каким-либо способом переносить электроны на правую пластину с такой же скоростью, с какой они уходят с неё по проволочке, то разрывать проволоку каждый раз для зарядки пластин уже не нужно. На пластинах будут всё время поддерживаться постоянные заряды. Поле их также будет постоянным, а значит, и ток в проволочке не будет прекращаться.

Если поддерживать постоянными заряды двух разноимённо заряженных тел, соединённых проводником, то по проводнику будет идти постоянный ток.

Аккумуляторы, сухие элементы, динамо-машины и другие генераторы (устройства, создающие электрический ток) постоянного тока выполняют именно

image

Рис. 8. Заряженные электроды вынуты из аккумулятора. Стоит нам включить рубильник, т. е. соединить их проводником, и электроны под действием поля устремятся с катода на анод. Электроды разрядятся и поле исчезнет. Без поля не будет и тока.

эту задачу. Они поддерживают постоянными заряды, создающие электрическое поле, непрерывно восполняя уходящие электроны.

На рисунке 7 изображены два различных аккумулятора, применяемых на практике. Внизу схематично показан принцип устройства аккумулятора. Две свинцовые пластины (электроды), одна из которых покрыта перекисью свинца, опущены в сосуд с серной кислотой. Химические процессы, протекающие в аккумуляторе, приводят к тому, что на одной пластине (катод) оказываются избыточные электроны, а на другой (анод) — нехватает электронов. Заряды катода и анода создают вокруг аккумулятора и внутри него электрическое поле.

Соединим катод и анод аккумулятора проводником — образуется электрическая цепь. Поле вызовет в проводнике упорядоченное движение электронов:

возникает электрический ток — поток электронов с катода на анод. Если бы не было никакого аккумулятора, а электроды были бы просто заряженными пластинами (рис. 8), то по проводнику пробежал бы уже известный нам мгновенный ток и пластины разрядились бы. Но благодаря химическим процессам, происходящим в аккумуляторе,

image
Рис. 9. Рубильник включён, но ток не прекращается. Внутри аккумулятора электроны возвращаются обратно на катод против сил поля. На это затрачивается химическая энергия. Когда она вся израсходуется, аккумулятор «разрядится».

электроны внутри него переходят обратно с анода на катод, и заряды электродов поддерживаются, таким образом, постоянными.

Поэтому поле не исчезает, и в цепи аккумулятора протекает не мгновенный, а постоянный ток (рис. 9).