Общие знания

Как работает электричество?

Возможно, современная жизнь настолько переплетена с электричеством, что все это воспринимается как должное. Люди включают лампы и другие электрические устройства, думая, что как только цепь подключена, один электрон прыгает от переключателя к лампе со скоростью света, и лампа включается. Они очень ошибаются.

Как работает электричество? Проще говоря, электричество - это результат цепочки электронов, движущихся на месте и толкающих другие электроны, сталкивая их со следующим. Однако распространено мнение, что электроны на самом деле перемещаются с одного места на другое и переносят электрический заряд. Чтобы понять это, следует сначала узнать о мифах об электричестве.

Скорость электронов

В примере с включением света задержки нет между щелчком выключателя и получением света от лампы. Некоторые люди считают, что электроны движутся со скоростью света, но это не подтверждается наукой.

Если электроны хотят двигаться по проводу, впереди у них есть миллиарды препятствий: другие атомы и электроны. Например, медная проволока - это цепочка атомов меди, сидящих на месте и не очень сильно перемещающихся. Некоторые электроны вокруг каждого атома могут свободно перемещаться и перепрыгивать с одного атома на другой. Эти электроны создают электрический ток. Когда батарея вставляется в цепь или включается лампа, электрон движется вперед, но сразу же попадает в следующий атом и отклоняется. Это происходит постоянно, поэтому электрон не может легко двигаться вперед. Таким образом, скорость электрона в типичном домашнем проводе составляет менее одной десятой миллиметра в секунду. Другими словами, электрону требуется десять секунд, чтобы сдвинуться на один миллиметр.

В простом 15 сантиметровом фонарике электрон должен пройти 30 сантиметров, чтобы совершить полный кругооборот. Это займет 50 минут. В обычной комнате электрон должен пройти около десяти метров, а это займет 28 часов. Тем не менее электрические приборы срабатывают немедленно.

Как создается ток

В батарее ток создается движением электронов к проводу. Однако, как объяснялось в предыдущем разделе, электроны не могут быстро двигаться из-за всех атомов провода.

Когда электрон движется вне батареи, он попадает в другой свободный электрон в проводе. Вновь попавший электрон движется вперед и натыкается на следующий электрон, и так далее. Таким образом, ток является результатом того, что электроны движутся на месте и бьют своих соседей. Это означает, что все электроны в проволоке остаются там, где они были, и ни один электрон в действительности не выбрасывается из цепочки.

Итак, почему цепи работают так быстро? Пример поможет легко ответить. Если поезд со 100 вагонами и локомотив сзади начинает движение, ему требуется много времени, чтобы добраться до места, где находится первый вагон. Однако первый вагон трогается с места почти сразу же, как и двигатель, потому что толчок от двигателя передается через все вагоны на первый. То же самое происходит и в цепи с электронами.

Электричество в батарее отличается от электричества в доме. Батарея всегда выталкивает электроны из отрицательной стороны. Но в доме электричество толкает и оттягивает назад снова и снова. В Соединенных Штатах электричество выталкивается и втягивается в дом 60 раз в секунду. В Европе это происходит 50 раз в секунду. Другие страны используют один из этих стандартов.

Независимо от типа электричества - электроны не бегают по проводам и цепям. Они просто посылают энергию движения первому электрону в электроне, и возникает ток.

Back to top button