Электрический ток представляет собой движение свободных электронов между двумя точками проводника (рис. 1.1). Электроны представляют собой частицы, которые вращаются вокруг ядра (почти так же, как планеты вокруг Солнца). Ядро и электроны составляют атом. Свободным электроном называют электрон, способный легко отделиться от атома. Различают два вида тел: те, которые имеют свободные электроны (они называются проводниками; в быту чаще всего используются металлы), и те, которые их не имеют (диэлектрики, или изоляторы, - стекло, фарфор, пластик и т. д.).

Генератор - установка, которая производит электричество. Генератор имеет два полюса. Он снабжен устройством, которое создает избыток электронов на одном из полюсов и их недостаток на другом. Клемму с избытком электронов обозначают плюсом (+), а с недостатком - минусом (-) (рис. 1.2). Когда к клеммам подсоединяют прибор-потребитель (например, лампочку), генератор действует как насос для электронов: он втягивает положительные заряды и отталкивает отрицательные; другими словами, электри-

Рис. 1.1. Строение проводника:

1 - связанные электроны, остающиеся в атоме; 2 - проводник; 3 - атом; 4 - свободные электроны, обеспечивающие ток ческий ток имеет некое направление. Раньше считали, что ток идет от клеммы «+» к клемме «-». В действительности все происходит наоборот, однако сохранили эту условность.

Чтобы понять возможности электричества, проделаем следующий опыт. Соберем электрическую цепь, соединяя элементы последовательно, то есть один за другим (рис. 1.3). Раствор кислоты в данном случае представляет собой источник ионов (одно-или многоатомных электрически заряженных частиц, знак которых зависит от того, присоединили они свободные электроны или отдали).

Что произойдет, если нажать на выключатель?

Лампочка зажигается и излучает тепло - это тепловой эффект; заряженные частицы появляются на электродах - это химический эффект; стрелка компаса поворачивается - это магнитный эффект.

Рис. 1.2. Простейшая электрическая цепь:

1 - генератор; 2 - лампочка; 3 - генератор

Рассмотрев эти три явления, можно вкратце изложить возможности, которые предлагает электричество.

Тепловой эффект мы наблюдаем, когда электрический ток проходит через материал, оказывающий сопротивление, - именно тогда электрическая энергия преобразуется в тепловую. Этот эффект используют для освещения, а также для обогрева (в электрических конвекторах). Для освещения используют вольфрамовую нить, доводимую до свечения прохождением через нее электрического тока. Нить помещают в стеклянную колбу, в которой создан вакуум или находится инертный газ (например, криптон).

Химический эффект происходит во время прохождения электрического тока через раствор - между электродами начинается обмен электронами (заряженными частицами). Такая химическая реакция называется электролизом. Электролиз используется в промышленности для получения некоторых металлов (алюминия, золота, серебра) и гальваностегии (создания металлического осадка на другом веществе, например серебрения или позолоты).

Если прохождение тока способно вызывать химическую реакцию, то возможен и обратный процесс - химическая реакция может генерировать электрический ток. Примером использования этого эффекта могут служить давным-давно ставшие привычными аккумуляторные батареи для автомобилей.

Магнитный эффект: в медной перемычке, через которую пропускают ток, возникает магнитное поле, благодаря действию которо-

Рис. 1.3. Возможности электрического тока:

1 - лампочка; 2 - электроды; 3 - медная перемычка; 4 - компас;

5 - емкость с раствором соляной кислоты; 6 - генератор; 7 - выключатель го отклоняется стрелка компаса. Этот, эффект применяется очень широко: он позволил разработать электродвигатель, трансформатор, звонок, электрический замок и большое количество различных автоматов.

Магнитный эффект имеет и обратное действие: в результате механического вращения ротора электродвигателя появляется ток. Этот эффект сделал возможным существование генераторов (например, генератор переменного тока для автомобилей или ветроге-нератор); электричество, получаемое потребителями, также выработано генераторами.

И напоследок: если мы поменяем местами провода генератора, то можно увидеть, что в растворе осадок будет откладываться на другом электроде, а стрелка компаса повернется в противоположном направлении. Только лампочка будет реагировать так же, как и раньше. Вывод очевиден: изменение направления движения тока влияет на некоторые его эффекты.