Мы подключили к нашему дисковому генератору металлический проводник-нагрузку, завращали диск, и по проводнику пошел ток. Однако, проникнув мысленным взором в проводник, мы увидим, что интенсивность упорядоченного движения электронов в нем постепенно снижается и через какое-то время тока уже вообще нет. Почему? А потому, что через некоторое время на куске шелка, собирающем электроны со стеклянного диска, скопилось так много этих электронов, что ни одной новой частицы шелк принять уже не может. Это легко понять — по мере накопления электронов на шелке, его отрицательный заряд (—) увеличивается и каждому новому электрону все труднее преодолеть отталкивающее действие этого заряда, выйти из стекла в шелковую тряпку. Точно так же, по мере выдирания электронов из куска шерсти, примыкающего к пластмассе, у этого куска будет все больший положительный заряд (+) и он со все возрастающей силой будет удерживать электроны (—), пытающиеся уйти в пластмассу.
Устранить эти неприятности и создать в проводнике-нагрузке непрерывный ток очень просто: соедините шерсть и шелк — тот кусок, что электризует стекло, и тот, что электризует пластмассу, — еще одним проводником. По этому проводнику «сверхнормативные» электроны будут переходить с куска шелка (—) на шерсть (+), а вместе с этим исчезнет препятствие для непрерывной электризации дисков и непрерывного движения зарядов по цепи. Теперь уже по замкнутой (Р-8).
Электрическая цепь с генератором, который мы до сих пор применяли, имеет ряд особенностей, и детально разобраться в том, что происходит в такой цепи, не очень просто. Трудности главным образом связаны с тем, что в генераторе использованы электроды из диэлектриков — стекла и пластмассы. (Электродами принято называть самые разные детали самых разных электрических машин и электронных приборов, в частности детали, к которым приходят или с которых уходят электрические заряды.) Нам, пожалуй, нет смысла тратить время для знакомства с данным типом генератора, а лучше перейти к генераторам, которые часто встречаются на практике.
Т-27. В аккумуляторах и гальванических элементах для электризации электродов используются химические реакции. Что требуется от генератора? Во-первых, требуется, чтобы на электродах генератора был избыток электрических зарядов — на одном электроде избыток отрицательных зарядов (такой электрод называют отрицательным или сокращенно «минусом»), на другом электроде — избыток положительных зарядов (это положительный электрод, «плюс»). Во-вторых, по мере того как свободные электроны будут уходить с «минуса» генератора в нагрузку и приходить с нагрузки на «плюс», нужно каким-то образом добавлять электроны в «минус» и убирать их из «плюса». Одним словом, нужно, чтобы в электродах генератора поддерживался избыток электрических зарядов.
Чтобы накопить на электродах генератора избыточные ионы и электроны, чтобы создать на электродах заметный суммарный заряд, нужно поработать. Первый же избыточный электрон (—); который вы втолкнете в отрицательный электрод, будет препятствовать вталкиванию следующего электрона (—): ничего не поделаешь, одноименные заряды отталкиваются. И первый же положительный ион (+), который после удаления электрона (—) появится в положительном электроде, будет препятствовать удалению следующих электронов (—): разноименные заряды, как всегда, притягиваются. Нет, конечно же, избыточные заряды на электродах генератора не появятся сами собой, чтобы накопить их, нужно затратить определенную энергию.
Это в принципе может быть энергия разных сортов (Р-11) — световая, тепловая, энергия атомных излучений, механическая работа. А еще энергия химических реакций (Р-11; Р-12).
Р-11
Р-12
Когда вы отпускаете тетиву лука, выпускаете из него стрелу, то лук, точнее, его только что натянутая тетива отдает свою энергию — распад системы на составные части (лук — стрела) сопровождается выделением энергии, ее уносит стрела. Когда в ведро с водой падает камешек, то появление новой системы (камешек — вода), объединение этих двух только что еще разных объектов, тоже сопровождается выделением энергии, в частности в виде слабого звука, всплеска воды.