юный радиолюбитель (В.Г. Борисов Юный Радиолюбитель (позновательная книга)), страница 3

А если в электронной оболочке атома появится лишний электрон? Такой атом будет проявлять свойства отрицательного заряда. Это будет уже отрицательный ион. При первой же возможности он вытолкнет лишний электрон, чтобы вновь стать электрически нейтральным. «Родственные» атомы или атомы разных химических элементов, соединяясь, образуют молекулы. Водород, например, обычно состоит иа молекул, в кахдую из которых входйт по два водородных атома При этом электронные оболочки обоих атомов сливаются (рис', 5).

В такой молекуле оба электрона двнжутся вокруг двух атомных ядер. Здесь уже нельзя различит~ какой из электронов какому из двух атомов принадлежит. Если же два атома водо- е.е е Рве 5 Прн соединения двух атомов водорсла в молекулу их электронные оболочки слв»»ются рода соединить с одины атомом кислорода, то получится молекула воды. Все тела'строятся на основе молекул. Бумапь напри;:мер, на которой напечатана эта книга, «соткана» из молекул клетчатки, в которые входят атомы водорода, кислорода и углерода. Молекула, как и атом, электрически нейтральна, если общее число электронов в ней равно общему числу протонов, находящихся в ее атомных ядрах. Если число электронов в молекуле будет меньше числа протонов, то молекула будет нести положительный заряд, а если больше числа протонов-отрицательный заряд.

Если перенести каким- либо стюсобом часть электронов из атомов илн молекул одного тела в другое, то и вокруг этих тел и в пространстве между ними возникнут электрические силы, или, ках говорят, создастся электрическое поле. Вот тебе и разгадка «секрета» расчески, натертой шерстяной тряпочкой нли шелком.' При трепни о шерсть расческа отдает ей часть электрических зарядов, в результате чего сама электризуется. Вокруг наэлектризованной расчески возникаег электрическое поле, вследствие чего она и приобретает способность притягивать легкие предметы.

Электрическое поле действует и между двумя частями одного и того же теле, например, в куске металла, если в одной части его имеется избыток электронов, а в другой-недостаток. Возникают условия для перемещения избыточных электронов к той части тела, где их недо- Электрический заряд одного электрона ничтожно мал. Йо если электронов много и если можно заставить их двигаться внутри тела в одну сторону, образуя поток отрицательных авралов, получится то, что мы называем электрическим током.

О ПРОВОДНИКАХ, НЕПРОВОДНИ- КАХ И ПОЛУПРОВОДНИКАХ Не в каждом теле есть условия для прохождения электрического тока. Дело в том, что атомы и молекулы различных веществ обладают неодинаковымн свойствами. В металлах, например, электроны легко покидают оболочки и беспорядочно, хаотично двюкутся между атомами. В металлах особенно много свободных электронов.

По существу, металл состоит из положительных дгююмы а днуаренномо зленгарюннымо юдолючномо злентрюнюд резина, пластмассы, различные смолы, маслянистые жидкости, сухое дерево, сухая ткань, бумага н другие веюцества. Фарфоровыми, например, делают изоляторы для электропроводки, лаки используют для покрытия проводов, побы изолировать провода друг от друга н от других предметов. Но есть еше большая группа веществ, называемых иозуврооодникалш.

К полупроводникам, в частности, относятся германий и кремний. По электропровод- ности они занимают среднее место между проводниками н непроводниками. Считавшиеся когда-то непригодными для практических целей, сейчас онн стали основным материалом для производства современных полупроводниковых приборов, например транзисторов, с которыми булет связана большая часть твоего творчества. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК Рве. б.

В металле прострэнство между атомами заполнено своболнымн электронвмв ионов, расположенных в определенном порядке, пространство между которыми заполнено свободны ми электронами (рнс. 6). В металле невозможно разхичитгч какой электрон к какому нз атомов относится, они сливаются в единое электронное «облако». Огромное количество свободных электронов в металлах создает в них юин более благоприятные условия для электрического тока Нужно только хаотическое движение электронов упорядочить, заставить нх двигаться в одном направлении.

В некоторых телах и веществах почти нет свободных электронов, так как они прочно удерживаются ядрама У молекул и атомов таких тел трудно «отобрать» нлн «навязать» им лишние электроны. В таких телах нельзя создавать электрический ток. Тела н вещества, в которых можно создавать электрический ток, называют проводниками. Те же тела н вещества, в которых его создать нельзя, называют диэюехтвриками нлг1 непроводннкамн тока. К проводникам, кроме металлов, относятся также уголь, растворы солей„кислоты, ю цел очи, живые организмы н многие другие тела и вещества.

Причем в растворах солей электрический ток создается не только электронами, но и положительнымн ионами. Диэлектриками являются воздух, стекло, парафин, слюда, лаки, фарфор, Ю Как заставить двигаться упорядоченно, в одном направлении, обилие свободных электронов, скажем, в нити накала электрической лампочки? Нужно созлать в проводнике электрическое поле, подключив, например, проводник к гальнаническому элементу или батарее гальванических элементов. Устройство простейшего гальванического элемента, являнхцегося химическим источником тока, показано на рис. 7. Элемент состоит из цинковой н медной пластинок, называемых электродами, которые помещены в электролит — раствор соли илн кислоты, напри- нюлрадленое ддоэненон эленыранад едю -зленгарюлом Рве. 7. Устройство щюстейшего гальванического элемента н схематическое изображение замкнутой электрической цепи мер серной.

В результате химической реакции, происходящей между электродами и электролитом, на цинковом электроде образуется избыток электронов, и он приобретает отрицательный электрический заряд, а на медном, наоборот; недостаток электронов, и он приобретает положительный заряд. При этом между разноименными электрическими зарядами такого источника тока возникает электрическое поле, действует электродвнжущая сила (сокращенно ЭДС) илн напряжение О разнице меяду ЭДС и гьзпряжением я расскажу тебе позже, во время экскурсии в электротехнику.

Ты уже знаешь, ч.го полня»в элемента или батареи обозначают знаками «плюс» и «минус». Их ты видел, например, возле жестяных выводных пластинок батареи, предназначенной для питания лампы накаливания карманного электрического фонаря. Между прочим, эта батарея также состоит из гальванических элементов, только не жидкостных, как элемент, показанный на рие 7, а сухих. Там их трн. Несколько элементов, соединенных меэкду собой в единый исгочник тока, и называют батареей. Запомни: на схемах отрицательный полюс элемента или батареи принято обозпачги»ь короткой линией, положительный — удлиненной линией. Как только проводник окажется подключенным к полюсам элемента или батареи, в нем во»никнет электрическое поле, под действием которого электроны, как по мостику, перекинутому через овраг, будут двигаться тула, где нх недостаток;от отрицательного лолюса через проводник к положительному полюсу источника электрической энергии.

Это и есть упорядоченное движение электронов в проводнике — элщтрн жский ток. Ток течет через проводник потому, что в получившейся цепи (положительный полюс элемента. проводники, отрицательный полюс элемента, электролит) действует электродвижущая сила. Такую простейшую электрическую цепь можно подразделить на два основных участка: внешний и внутренний. К внешнему участку цепи относится все, что подключается к полюсам источника тока (на рис.

7 — лампа накаливания и соединительные проводники), а к внутреннему — та часть цепи, которая заключена внутри самого источника тока. Запомни: замкнут»а» электрическая цепь — обязательное условие для существования в ивй токи В разомкнутой цепи ток не течет. Разноименные заряды можно сообщить двум изолированным телам, гапример шарикам, подвешенным на шелковых нитях. Шарики будут притягиваться, но тока между ними не будет, так как нх разделяет диэлектрик воздух.

Установлено, что электроны в проводнике движутся от отрицательного полюса (где избыток их) к положительному (где недостаток в ннх), однако и сейчас, как в прошлом веке, принято считать, что ток течет от плнхн к минусу, т.е. в направлении, обратном движению электронов. Ты можешь спросизь: почему бы сейчас не нарушить эту традицию? Дело в том, что зто потребоиало бы переработки всех учебников, всей технической литературы, имен»цей прямое или косвенное отношение к электротехнике и радиотехнике Условное направление тока, кроме того„положено учеными в основу ряда щжвил, связанных с определением многих электрических явлений.

В то же время такая условность никаких особых неудобств не создает, если твердо помнить. что направление тока в проводниках проть ~оположно направлегнпо движения электронов. В тех же случаях, когда ток создается положительными электрическими заряламн. например в электролитах химических источников постоянного тока, ток «дырок» в полупроволниках (об этом разговор пойдет в шестой беседе), таких противоречий вообще нет, потому что »»»правление движения положительных зарядов совпадает с направлением тока Пока элемент нлн батарея действуют, во внешнем участке электрической цепи ток течет в одном и том же направлении.