Электрический ток

Мы уже знаем, что в металлах есть свободные электроны и что они движутся совершенно беспорядочно. Однако это движение можно отчасти упорядочить: с помощью электрического поля можно заставить свободные электроны течь по металлу общим потоком в нужном направлении, то-есть получить электрический ток.

Есть простой опыт, доказывающий, что ток в металлах — это действительно поток электронов, а не положительных зарядов. Этот опыт впервые поставили советские учёные Л. И. Мандельштам и Н. Д. Папалекси.

Чтобы лучше разобраться в этом интересном опыте, рассмотрим сначала такой пример. Возьмём стакан с водой, подвесим его на нити и, закрутив нить, заставим стакан вращаться. Постепенно вода начинает вращаться вместе со стаканом. Если теперь внезапно остановить стакан, то вода ещё некоторое время будет двигаться по инерции.

Простая идея этого опыта была использована Л. И. Мандельштамом и Н. Д. Папалекси. Мы опишем этот опыт очень упрощённо. Представим себе металлическое кольцо, вблизи которого подвешена лёгкая магнитная стрелка (рис. 14). Известно, что электрический ток создаёт вокруг себя магнитное поле. Физики давно уже изучили действие этого поля на магнитную стрелку. Если бы по направлению, отмеченному на рисунке 14 стрелочками, по кольцу текли отрицательные заряды, то магнитная стрелка повернулась бы к кольцу южным полюсом, а если положительные — то северным. Таким образом магнитная стрелка может указать, какие заряды и в каком направлении движутся по кольцу.

Приведём кольцо в быстрое вращение в том направлении, которое указано стрелками. Вместе с кольцом вращаются и положительные и отрицательные заряды, заключённые в металле, то-есть и свободные электроны и  «ионный скелет» металла. При этом действие зарядов на стрелку взаимно погасится. Стрелка останется неподвижной.

Теперь резко остановим кольцо. При этом остановится «ионный скелет» металла, а свободные электроны будут некоторое время двигаться по инерции в прежнем направлении, так же, как вода в опыте с вращающимся стаканом. Это значит, что появится электрический ток. Стрелка должна повернуться к кольцу южным полюсом (рис. 14).

Опыт Мандельштама и Папалекси подтвердил это предположение. Таким образом было окончательно доказано, что свободу движения в металле имеют отрицательные заряды и ток в металле — это поток электронов.

Между электрическим током в проводе и потоком воды в трубе есть большое сходство, которым можно воспользоваться, чтобы лучше понять, как ток течет по проводу. Представим себе течение воды не в пустой трубе, а в трубе, плотно заполненной камнями. Камни положены так тесно один к другому, что составляют как бы одно целое со стенками трубы, образуя настоящий «каменный скелет» в трубе. Промежутки между камнями

Страница 1 of 512...Last »
Category: Электроны