Теперь, Незнайкин, после того, как я изложил тебе основы строения вещества, ты сможешь без труда понять то, что мой дорогой племянник Любознайкин расскажет тебе об электрическом токе.
Беседа вторая
ЭЛЕКТРОНЫ НА ПРОГУЛКЕ
Обладая теперь знаниями о строении вещества, Незнайкин без труда усвоит основные понятия, связанные с электрическим током, источниками электрической энергии, установит соотношение между силой тока, напряжением и сопротивлением, а также зависимость сопротивления от материала и размера проводника.
Любознайкин. — Что ты думаешь, Незнайкин, о записанном на пленку монологе моего дядюшки Радиоля, который я тебе только что дал послушать?
Незнайкин. — На меня большое впечатление произвела аналогия между микромиром и макромиром. Атом как бы представляет собой эквивалент солнечной системы. В этих условиях молекула, по моему мнению, представляет собой эквивалент созвездия.
Л. — Можно даже пойти дальше и предположить, что Вселенная, состоящая из совокупности созвездий, собранных в галактике, представляет собою мир, расположенный в Сверхвселенной.
Н. — Ну хорошо, у меня возникло желание высказать гипотезу. Ты только что набросал картину того, что можно было бы назвать «макро-макромиром», а я хотел бы показать «микро-микромир». Кто знает, не представляет ли каждый электрон настоящую планету, состоящую из бесконечно малых частиц, которые в свою очередь…
Л. — Позволь мне остановить тебя, Незнайкин. Вместо высказывания стольких идей, которые, может быть, и не лишены основания, нам лучше приступить к изучению электричества.
Благодаря объяснениям моего дядюшки ты уже знаешь, при каких условиях атом может быть положительным или отрицательным. Недостаток электронов в первом случае и их избыток во втором нарушают равновесие атома. Предположи теперь, что у тебя есть проволочка-проводник…
Н. — Ты хочешь сказать, проволочка из вещества, атомы которого имеют на поверхностном слое меньше четырех электронов?
Л. — Разумеется. Это может быть, например, медная проволочка. Предположим, что на одном ее конце мы сделали атомы положительными, а на другом — отрицательными. Что тогда произойдет?
Н. — Природа любит равновесие. Поэтому я предполагаю, что избыточные электроны с отрицательного конца устремятся к другому, где их не хватает, так как этот конец проволочки положительный.
Л. — Совершенно верно. В действительности движения электронов более сложные. Избыточные электроны с одного конца не пробегают вдоль всего проводника до его другого конца.
Дело обстоит иначе. Положительные атомы на положительном конце проводника притягивают электроны от соседних с ними атомов. Последние становятся положительными и в свою очередь притягивают электроны с расположенных дальше атомов. И движение продолжается таким образом до тех пор, пока избыточные электроны с отрицательного конца не будут притянуты соседними с ними атомами.
Н. — Если я правильно понял, это то, что называется электрическим током. Но, если принимать во внимание сложность описанного тобою процесса, скорость его должна быть достаточно низкой.
Л. — Мой друг, ты ошибаешься. Эта скорость может достигать скорости света. Но необходимо четко различать индивидуальную скорость электронов, перемещающихся от одного атома к другому, и скорость распространения совокупности электронов.
Когда вереница автомобилей стоит перед красным светом светофора и когда загорается зеленый свет, каждая из машин трогается с места медленно. Но если все водители реагируют мгновенно, все машины трогаются с места, как только светофор переключится на зеленый. В этом случае момент общего старта определяется временем, за которое свет дойдет до глаз каждого шофера. Это означает, что рывки распространяются по цепочке со скоростью света, т. е. со скоростью 300000 км/с. Электрический ток тоже распространяйся со скоростью, близкой к скорости света.
Н. — Но как только равновесие между двумя концами проводника восстановится, электрический ток прекратится?