Т-66. Забыв на некоторое время об электричестве, мы берём санки и отправляемся на поиски пригодной для спуска снежной горки. Другая принципиально важная особенность электрической цепи связана с вопросом, который мы только что пытались обсуждать: где фактически заканчивается область со скоплением избыточных зарядов, где проходит электрическая граница между электродами генератора и проводами внешней цепи?
Разобраться в этом нам поможет довольно простая аналогия: захватив санки, мы заберёмся на высокую снежную гору и прокатимся вниз.
Прокатимся? Возможно… Но только не в этот раз. Мы подходим к краю снежной горы и вместо покатого склона видим резкий обрыв, затем совершенно ровное снежное плато и опять обрыв. О том, чтобы прокатиться на санках с такой горки, и речи быть не может, с неё можно только упасть.
Находим другой спуск, на этот раз одинаково пологий по всей его длине и при этом ровный, как доска, без единого бугорка или впадины. Спуск — то, что надо, как говорят одесситы. При внимательном рассмотрении, однако, оказывается, что и этот спуск не очень-то хорош для катания на санках: участки рыхлого снега чередуются на нём с гладким, блестящим льдом и с голой оттаявшей землёй. По такому спуску санки будут не катиться, а дергаться — по льду они помчатся быстро, по рыхлому снегу пойдут медленно, а на голой земле могут совсем остановиться.
После долгих поисков находится, наконец, горка хорошая во всех отношениях. На ней, правда, как и на предыдущей, также чередуются лед, снег и оттаявшая земля, но наклон этих разных участков тоже разный: там, где лед, — дорога пологая, где снег — наклон побольше, а там, где появилась голая земля, — спуск совсем крутой. Одним словом, там, где санкам трудней двигаться, там спуск круче. Поэтому санки, скорее всего, с горы будут спускаться ровно, с постоянной скоростью.
ВК-76. Двести лет назад в несложных опытах было выявлено, что электрический ток поворачивает стрелку компаса, то есть создаёт магнитное поле. Так, союз электричества и магнетизма впервые показал людям, что он может работать. Прошло всего несколько десятилетий, и из глубокого понимания существа дела родились эффективно работающие электродвигатели, прародители миллионов или даже миллиардов нынешних электрических моторов, работающих в поездах метро, во фрезерных станках и в кофемолках.
Т-67. Созданные генератором избыточные заряды автоматически распределяются в последовательной цепи так, чтобы ток везде был одинаковым. Три придуманные нами горки иллюстрируют три варианта распределения избыточных зарядов в электрической цепи. Первый вариант: все избыточные заряды, появившиеся в генераторе, сконцентрированы на его электродах. Этот вариант уже забракован нами — в замкнутой цепи не может быть электрического обрыва. Второй вариант: избыточные заряды равномерно распределяются по всем участкам цепи, и свободные электроны, создающие ток, на каждом из участков подталкиваются с одной и той же силой. Но такое тоже невозможно — на участках с разным сопротивлением в этом случае будет разный ток. Потому что заряды на всех участках цепи подталкиваются с одинаковой силой, а участки сопротивляются этому подталкиванию по-разному, картина напоминает горку с одинаковым по всей длине наклоном и с участками, имеющими разное покрытие.
От неудачного второго варианта остаётся всего один шаг до следующего, третьего, который в точности соответствует действительности: избыточные заряды в реальной цепи распределяются в соответствии именно с этим третьим вариантом.