Справочники. Словари. Энциклопедии

 Энциклопедический словарь юного техника

Соединим проводами электрическую лампочку с электрической батарейкой. Провода, нить лампочки и батарейка образовали замкнутый контур — электрическую цепь. В этой цепи течет электрический ток, который разогревает до свечения нить лампы. Что же такое электрический ток? Это направленное движение заряженных частиц.

В батарейке происходят химические реакции, в результате которых на выводе, помеченном значком «—» (минус), накапливаются электроны — частицы вещества, имеющие самый маленький заряд. Металл, из которого сделаны провода и нить лампочки, состоит из атомов, образующих кристаллическую решетку. Сквозь эту решетку могут свободно проходить электроны. Поток электронов по проводникам (так называют вещества, пропускающие электрический ток) от одного вывода батарейки к другому — это и есть электрический ток. Чем больше электронов пройдет через проводник, тем больше сила электрического тока. Измеряют силу тока в амперах (А).

Если по проводнику течет ток силой в 1 А, то через сечение проводника каждую секунду пролетает 6,24 • 1018 электронов. Такое количество электронов несет заряд в 1 Кл (кулон).

Электрический ток в цепи, образованной проводами, нитью лампы и батарейкой, можно сравнить с потоком жидкости, двигающейся по трубам водопровода. Соединительные провода — это участки трубы с большим сечением, нить лампочки — тонкая трубка, а батарейка — насос, создающий напор. Чем больше напор, тем больше поток жидкости. Батарейка в электрической цепи создает напряжение (напор). Чем. больше напряжение, тем больше ток в цепи. Напряжение измеряют в вольтах (В). Чтобы пропустить через лампочку карманного фонаря ток, который заставил бы светиться ее нить, необходимо напряжение 3—4 В. В квартиры домов электрическая энергия.подводится под напряжением 127 или 220 В, а по линиям электропередачи (ЛЭП) ток передается под напряжением в сотни киловольт (кВ). Электрическая энергия, которая выделяется в 1 с (мощность), равна произведению силы тока на напряжение. Мощность при силе тока 1 А и напряжении 1 В равна 1 ватту (Вт).

Не все вещества свободно пропускают электроны, например стекло, фарфор (см. Керамика), резина (см. Каучук и резина) почти не пропускают электрического тока. Такие вещества называют изоляторами, или диэлектриками. Резиной изолируют проводники, из стекла и фарфора изготовляют изоляторы для высоковольтных ЛЭП. Однако даже металлы оказывают сопротивление электрическому току. Электроны при движении «расталкивают» атомы, из которых состоит металл, заставляют их быстрее двигаться — нагревают проводник. Нагрев проводников электрическим током впервые   исследовали   русский   ученый   Э. X. Ленц и английский физик Д. Джоуль. Свойство электрического тока нагревать проводники широко используется в технике. Электрический ток накаляет нити электрических ламп (см. Источники   света)    и   электронагревательных приборов, плавит сталь в электропечах (см. Электрометаллургия).

В 1820 г. датский физик Г.-Х. Эрстед обнаружил, что вблизи проводника с током отклоняется магнитная стрелка. Так было открыто замечательное свойство электрического тока создавать магнитное поле. Это явление подробно исследовал французский ученый А. Ампер. Он установил, что 2 параллельных провода, по которым течет ток в одинаковом направлении, притягиваются друг к другу, а если направления токов противоположны, провода отталкиваются. Ампер объяснил это явление взаимодействием магнитных полей, которые создают токи. Эффект взаимодействия проводов с током и магнитных полей используется в электродвигателях, в электрических реле и во многих электроизмерительных приборах.

Еще одно интересное свойство электрического тока можно обнаружить, если пропустить ток через электролит — раствор соли, кислоты или щелочи. В электролитах молекулы вещества расщеплены на ионы — частицы молекул с положительными или отрицательными зарядами. Ток в электролите — это движение ионов. Чтобы пропустить ток через электролит, в него опускают 2 металлические пластины, соединенные с источником тока. Положительные ионы движутся к электроду, соединенному с отрицательным зажимом источника, отрицательные — к электроду, соединенному с положительным зажимом. Ионы оседают на электродах. Этот процесс называют электролизом. С помощью электролиза можно из солей выделять чистые металлы, хромировать и никелировать различные предметы, производить сложнейшую обработку изделий (см. Электрохимические методы обработки), которую невозможно делать на простых металлорежущих станках, разделять воду на ее составные части — водород и кислород.

В ваннах для электролиза, в лампочке, подключенной к батарейке карманного фонаря, ток течет все время в одном направлении и сила тока не изменяется. Такой ток называется постоянным током. Однако в технике чаще используется переменный ток, направление и сила которого периодически изменяются. Время полного цикла изменения направления тока называется периодом, а число периодов в 1 с — частотой переменного  тока. Промышленный ток, который приводит в движение станки, освещает улицы и квартиры, изменяется с частотой 50 периодов в 1 с. Переменный ток можно легки трансформировать — повышать и понижать его напряжение с помощью трансформаторов.

С изобретением, телеграфа и телефона (см. Телеграфная связь и Телефонная связь) электрический ток применяется для передачи информации. Вначале по проводам передавали длинные и короткие импульсы постоянного тс-ка, соответствующие точкам и тире азбуки Морзе. Такие импульсы тока, или пульсирующий ток, но с более сложной системой кодирования информации применяются в современных электронных вычислительных машинах (ЭВМ) для передачи чисел, команд и СЛОЕ от одного устройства машины к другому (СУ. Передача данных для ЭВМ).

Переменный ток тоже можно использовать для передачи информации. Информацию переменным током можно передавать, изменяя определенным образом амплитуду колебаний тока. Такое кодирование информации называется амплитудной м о д у л я ц и е| (AM). Можно также изменять частоту колебаний переменного тока так, чтобы некоторому изменению частоты соответствовала определенная информация. Такое кодирование называется частотной модуляцией (ЧМ). В радиоприемниках есть каналы AM и ЧМ, которые «расшифровывают»— превращают в звук — амплитудно или частотно модулированные колебания радиоволн, принимаемых антенной.

В наше время электрический ток нашел применение во всех сферах человеческой деятельности. Привод станков и машин, системы автоматического контроля и управления, многочисленные приборы исследовательских лабораторий и бытовые приборы немыслимы без применения электрического тока. Современный телефон и телеграф, радио и телевидение, электронные вычислительные машины от карманных калькуляторов до машин, управляющих полетами космических кораблей,— это все устройства, в основу которых положены сложнейшие цепи электрического тока.