Главная / Энциклопедии и справочники / Брокгауз Ф.А., Ефрон И.А. - Энциклопедический словарь

Электрический ток

Notice: Undefined variable: content in /home/area7ru/area7.ru/docs/material.php on line 128
Электрический ток. - Если погрузить в проводящую жидкость, напр., в раствор серной кислоты, два разнородных металла, напр., Zn и Сu, и соединить эти металлы между собой металлической проволокой, то в этой системе возникает особый процесс, называемый электрическим током. Указанный выше способ получения Э. тока не единственный и даже не самый лучший, он только исторически первый. Э. ток возникает и в замкнутой цепи из двух металлов, если вызвать разность температур двух спаев этих металлов. Он возникает точно также под влиянием механических сил (динамо-машины). Последний способ дает самые сильные токи. Э. ток характеризуется разнообразными явлениями. Проволока, по которой он течет, нагревается; жидкость, по которой он проходит, подвергается химическим изменениям; магнитная стрелка вблизи тока ориентируется особым образом; два проводника с токами механически друг на друга действуют. Проходя через спай двух металлов, ток вызывает в них нагревание или охлаждение (явление Пелтье); в момент замыкания или размыкания ток индуктирует в соседнем проводнике кратковременный ток и т. д. Разумеется, не всякий ток достаточно силен, чтобы обнаружить ясно все явления; но это уже вопрос чисто количественный. Известно, каким образом исторически развивалось учение об Э. токе. Вольта показал, что два диска из различных материалов, приведенные в соприкосновение и затем разведенные оказываются наэлектризованными - один отрицательно, другой положительно. То же самое явление происходит при соприкосновении металла и жидкости. Вольта назвал металлы проводниками первого рода, проводящие жидкости - проводниками второго рода. Проводники первого рода могут быть расположены в особый ряд, ряд Вольты. Этот ряд обладает замечательными свойствами. Если два разнородных металла погрузить в жидкость, проводящую ток, то на этих двух металлах обнаруживается электризация, на одном положительная, на другом отрицательная. Между ними существует, следовательно, известная разность потенциалов. Эта разность потенциалов поддерживается; поэтому, если соединить концы металлов каким-либо проводником, то по этому проводнику должно произойти передвижение количеств электричества, так как потенциалы будут стремиться сравняться; но так как разность потенциалов на концах металлов поддерживается, то система не может придти в статическое состояние и вдоль по проводнику пойдет, как говорят, Э. ток. Сосуд с жидкостью, в которую погружены два различных металла, можно назвать простейшей схемой гальванического элемента, Заметим, что представление о токе, как о передвижении Э. количеств в проводнике приводить к выводу, что движущийся в определенном направлении заряженный шарик должен вызвать явление подобное току. Это подтверждается опытами Роуланда. Заметим также, что в известных условиях возможен Э. ток в проводнике без существования разности потенциалов между различными точками его. Таков ток, возникающий в кольце при возникновении или исчезновении Э. тока в катушке, расположенной симметрично относительно всех точек кольца. Заметим, что вопрос о течении электричества в проводнике двух или трех изменений представляет очень большие теоретические затруднения и очень малый практический интерес. Им занимались, между прочим, Кирхгоф и Гельмгольц. Мы разберем только случай течения тока в линейном проводнике, заметив, что линейный проводник не должен представлять собою математическую линию. Линейный проводник - это такой, где в каждом сечении плотность тока всюду одна и та же и притом ток параллелен оси, т. е. перпендикулярен к площади сечения. Приложимость закона Ома чрезвычайно велика. Проверки, предпринятый рядом лиц, в общем, подтвердили этот закон. Опыты над Э. током в газах показали, что и при токах в газах не наблюдается пропорциональности между величинами у и Е, как следовало бы по закону Ома. Дж. Дж. Томсон интерпретировал это явление, наблюденное многими лицами. Все вышеизложенное относится к тому случаю, когда оба металла, т. е. полюсы элемента соединяет только один проводник или же ряд последовательно соединенных проводников. Если же ток разветвляется в ряд отдельных проводников, то для определения силы тока в каждой ветви надо пользоваться законами Кирхгофа. Законов Кирхгофа два.
1) Алгебраическая сумма сил токов во всех линейных проводниках, пересекающихся в одной точке, равна нулю.
или i1+i2+i3-i4-i5=0
i1+i2+i3= i4+i5
2) В каждом замкнутом контуре, выделенном мысленно из данной сети проводников, алгебраическая сумма, составленная из произведений сил тока в ветвях данного контура на сопротивления в тех же ветвях, равна алгебраической сумме электродвижущих сил, расположенных в ветвях рассматриваемого контура.
Sikrk=SEk.
На формуле Ома и ее следствиях основаны главнейшие способы определения силы токов, разностей потенциалов и электродвижущих сил и, наконец, удельных сопротивлений и сопротивлений проводников. Заметим, что вышеприведенные выражения для формулы Ома относятся к току уже установившемуся. В момент возникновения тока в проводнике и в момент исчезновения сила тока будет выражаться более сложными формулами, в которых приняты во внимание экстра токи замыкания и соответственно размыкания, возникающие благодаря самоиндукции цепи.
Перечисляя в начале статьи главнейшие свойства Э. тока, многим из которых посвящены отдельные статьи, мы, конечно, должны были начать с нагревания проводников. Ток, проходя по проводникам, нагревает их. Количество теплоты, выделяемое данным током в данной проволоке, прямо пропорционально квадрату силы тока и сопротивлению проводника, а также продолжительности прохождения тока. Так формулируется закон Джоуля Ленца. Заметим, что закон Джоуля Ленца очень просто вытекает из закона Ома и из выражения для энергии Э. тока. Работа, которую ток может совершить в единицу времени, пропорциональна произведению из его силы тока на электродвижущую силу А = с. ei. Ток нагревает провод, т. е. его Э. энергия переходит в тепловую. Следовательно, количество теплоты Q, выделенное током в единицу времени, должно быть также пропорционально произведению ei Q=c1ei, но e=ir; следовательно, Q=c1i2r, а это и есть закон Джоуля Ленца.
Э. ток обладает известным запасом энергии, и эта энергия чрезвычайно многообразно и легко переходит во все прочие виды энергии. Замечу, что на этом энергетическом взгляде на электричество основана возможность подсчета электродвижущей силы гальванического элемента. В элементе совершается химическая работа. Эта работа переходит в электрическую энергию. Механизм передачи безразличен. Работа полученная определяется работой затраченной. Исходя из подобных соображений, Гельмгольц дал формулу для электродвижущей силы элемента, воспользовавшись для этого принципом свободной энергии, введенным им в термодинамику. Этот подсчет не предрешает никаких теорий о сущности гальванического тока. Основанный исключительно из опыта взятых численных соотношениях, он останется верен при всех теориях.
Остается только вкратце рассмотреть различные взгляды на причину электризации при соприкосновении. Таких взглядов существует в сущности два. Одни ученые говорят, что электризация при соприкосновении есть явление физическое. Может быть, при соприкосновении двух металлов происходит какая-либо деформация в эфире, сопровождаемая электризацией металлов. Гельмгольц, которого, вообще говоря, можно причислить к сторонникам этой гипотезы, выражает свое мнение таким образом. Все явления в проводниках первого рода могут быть объяснены, исходя из предположения, что различные химические элементы различно притягивают оба электричества, и что эти силы притяжения действуют только на неизмеримо малых расстояниях, в то время как электричества действуют друг на друга также и на более значительных расстояниях. Электризация при контакте объясняется таким образом разностью в притяжениях, которые прилежащие к месту контакта части металла оказывают на электричества. Любопытно, что взгляды эти не так далеки от взглядов современных сторонников электронной теории. Стоит только слово «электричество» заменить словом «электрон». Контактная теория нашла себе подтверждение в работах лорда К

ВНИМАНИЕ!
Текст просматриваемой вами энциклопедической статьи урезан на треть (33%)!

Чтобы просматривать эту и другие статьи полностью, авторизуйтесь на сайте:

Простая ссылка на эту страницу:

Ссылка для размещения на форуме:

HTML-гиперссылка:

При использовании материалов сайта, активная ссылка на AREA7.RU обязательна!