Страница 2 из 73
Любознайкин. — Сядь, Незнайкин, я сейчас объясню, почему я тебя так срочно вызвал. Моя тетушка, которую я очень люблю, попросила меня собрать ей радиоприемник. Ты знаешь также, что сейчас я готовлюсь к экзаменам и у меня совсем мало времени. Могу ли я рассчитывать, что ты мне поможешь при постройке радиоприемника?
Незнайкин. — Очень охотно… только что я смогу сделать? Я ничего не понимаю в радиотехнике!
Л. — Радио?… Но это очень просто!.. К тому же я тебе все легко объясню. Смотри, вот схема радиоприемника, которую я начертил (рис. 1).
Н. — Но это дьявольски сложно.
Л. — А вот лампа, которую я купил для будущего радиоприемника. Тетушка постепенно отпустит все необходимые средства для покупки деталей.
Н. — Мне кажется, эта лампа никуда не годится. Ведь она совсем непрозрачная и, конечно, будет очень плохо светить.
Л. — Эх, ты, глупый, эта лампа вовсе и не предназначена для освещения. Это электронная усилительная лампа-триод с косвенным накалом.
Рис. 1. Схема будущего приемника, вычерченная Любознайкиным.
Н. — Да ты просто издеваешься надо мной, употребляя эти непонятные слова. Я лучше уйду.
Л. — Подожди. Я тебе все по порядку объясню. Это особая лампа, в которой электроны перемещаются от отрицательного катода к положительному аноду.
Н. — Час от часу не легче! Выходит, что ток идет от отрицательного полюса к положительному. А почему же мне с детства внушали, что ток идет от положительного полюса к отрицательному? Как же все это понять?!
Л. — Теперь я вижу, что действительно надо начать с изложения основ электричества, так как у тебя об этом сложилось неправильное представление в результате изучения старых школьных учебников. По крайней мере знаешь ли ты, что такое атом?
Н. — Да, это самая маленькая частица вещества, которая поэтому неделима.
Л. — Я так и думал. Но это давно устарело, теперь уже точно известно, что атом состоит из еще более мелких частиц.
Н. — Которые в свою очередь, наверное, тоже делятся на более маленькие частицы?
Л. — Возможно, что это будут изучать наши дети. Пока же считают, что атом состоит из электронов и ядра, состоящего в свою очередь из протонов и нейтронов. Электроны — это элементарные отрицательные заряды электричества, протоны— элементарные положительные заряды электричества, а нейтроны — частицы, не имеющие электрического заряда.
Н. — Так что же, они собраны в одну общую кучу?
Л. — Нет, это не так. Во-первых, они все находятся в движении, во-вторых, между ними существуют силы взаимодействия. Между одноименными зарядами (электронами и электронами, протонами и протонами) действуют силы отталкивания, а между электронами и протонами как разноименными частицами — силы притяжения. Так как электроны движутся (как планеты вокруг Солнца) вокруг ядра (рис. 2), то в атоме силы отталкивания и притяжения уравновешиваются.
Рис. 2. Схема строения атома (крестиками обозначены протоны, кружочками — электроны).
а — нейтральный атом; б — отрицательный атом; в — положительный атом.
Н. — Это настоящая солнечная система в миниатюре!
Л. — Совершенно верно. Заметь теперь, что если в атоме имеется столько же электронов, сколько и протонов, то он нейтрален. Если электронов больше, чем протонов, то отрицательный заряд превосходит положительный заряд и атом становится отрицательным. Наконец….
Н. — …если меньше электронов, чем протонов, то атом будет положительным.
Л. — Отлично! Я вижу, что ты понял.
Н. — Однако я хотел бы узнать, каким образом атом может оказаться положительным или отрицательным.
Л. — Электроны, которые находятся далеко от ядра, испытывают слабое притяжение и, попадая в сферу притяжения соседнего атома, у которого не хватает электронов, покидают свой собственный атом, чтобы дополнить, или уравновесить, соседний атом.
Н. — Это как японцы…
Л. — Я не вижу, при чем тут сыны Империи Восходящего Солнца…
Н. — Как же! Япония перенаселена, и японцы эмигрируют в страны, где плотность населения меньше.
Л. — Если тебе так нравится… Во всяком случае запомни, что электроны перемещаются от атомов, где они более многочисленны (или отрицательно заряженных атомов), к атомам, где электроны менее многочисленны (или положительно заряженным атомам).
Если каким-либо путем на одном конце металлической проволоки удастся сосредоточить отрицательно заряженные атомы (имеющие избыток электронов), а на другом — положительно заряженные (имеющие недостаток электронов), то электроны начнут перемещаться от одного атома к другому через все промежуточные атомы проволоки до момента установления равновесия (рис. 3). В каком направлении пойдут электроны?
Рис. 3. Электрический ток — результат движения электронов, стремящихся восстановить электрическое равновесие в распределении зарядов.
Н. — Очевидно, от отрицательного конца к положительному.
Л. — Правильно. Такое упорядоченное движение электронов и называют электрическим током.
Н. — Поразительно. Вот теперь понятно, почему ток идет от отрицательного к положительному…, а наш учитель нам говорил…
Л. — Он говорил об условном направлении тока. В то время, когда надо было установить направление тока, произвольно выбрали направление от положительного полюса к отрицательному, потому что еще не было электронной теории. Запомни хорошо, что электроны движутся от отрицательного полюса к положительному.
Н. — Ты только что говорил о металлической проволоке. Я знаю, что электрический ток проходит только через металлы. Но почему это?
Л. — Ток проходит также через растворы кислот или щелочей и через уголь. Все эти вещества называются проводниками. Их атомы содержат много электронов, которые слабо связаны с ядром. Однако существуют другие тела, в которых электроны настолько сильно связаны с ядром, что они не могут покинуть атом. В этих телах, называемых изоляторами или диэлектриками, не может образоваться электрический ток.