Действия тока
Автор naturalscience.ru   

Чтобы узнать, есть ли в проводнике ток или нет, нужно заглянуть внутрь провода, не правда ли? Но даже если мы и разрежем провод, то все равно ничего интересного не увидим, потому что электроны не видны даже в микроскоп. Однако, узнать, есть ли в проводнике ток, можно, наблюдая явления вокруг проводника. Оказывается, прохождение тока по проводнику всегда сопровождается хотя бы одним из особых явлений - действий тока. Их известно три: химическое, магнитное и тепловое.

На этом рисунке вы видите опыт, иллюстрирующий магнитное действие тока. К источнику тока подключена катушка, на которую навита проволока. Внутрь катушки вставлен стальной стержень. При включении тока стержень становится магнитом и начинает притягивать другие железные и стальные предметы (на нашем рисунке - мелкие гвоздики).

Магнитное действие тока наблюдается вокруг любых проводников: прямых или свитых в спираль, твердых, жидких или газообразных.

На рисунке слева изображен опыт, иллюстрирующий химическое действие тока. В стакан с раствором медного купороса (CuSO4) опущены два угольных стержня, присоединенные к источнику тока. Через несколько минут на одном из стержней образуется тонкий слой вещества ярко-красного цвета. Это - чистая медь, выделившаяся из раствора. Поскольку произошло явление, при котором одно вещество (медный купорос) превратилось в другое (медь), следовательно мы наблюдали химическую реакцию, вызванную прохождением электрического тока.

Химическое действие тока всегда наблюдается в жидких проводниках, реже - в газообразных. В твердых проводниках химические реакции протекать не могут, так как отсутствуют подвижные ионы.

Тепловое действие тока вы, конечно же, видели неоднократно: например, в утюгах, электрокаминах и лампах. Утюг горяч настолько, что невозможно притронуться рукой; спирали электрокамина нагреты еще сильнее: до "красного каления", а спираль электролампочки - до "белого каления". Почему же при прохождении тока проводник нагревается? Другими словами, в чем состоит объяснение теплового действия тока?

Вспомним, что ток в металлическом проводнике - это упорядоченное движение электронов. Вспомним также, что провод - это кристалл, поэтому электронам приходится "течь" между ионами, наталкиваясь на них или, лучше сказать, взаимодействуя с ними. При этом часть кинетической энергии электронов передается ионам кристаллической решетки, заставляя их колебаться сильнее, с бо'льшим размахом. А это и означает, что проводник нагревается.

Тепловое действие тока в жидких и газообразных проводниках также объясняется взаимодействием движущихся заряженных частиц (ионов и электронов) с покоящимися атомами и молекулами.

При любом действии тока происходит превращение электроэнергии в другие виды энергии.Скорость этого превращения принято характеризовать специальной величиной - мощностью тока.


Проделаем домашний опыт. Возьмем три лампы различной мощности - 40, 60 и 100 Вт. Вкрутим их в люстру и включим ее. Мы увидим, что более мощная, то есть 100-ваттная лампочка, дает явно больше тепла и света, чем лампа на 40 или 60 Вт.

Итак, мощность тока - физическая величина, характеризующая скорость превращения электроэнергии в другие виды энергии.

Вспомним, что 1 Вт = 1 Дж/с (см. § 6-в). Это значит, что при мощности в 1 Вт энергия выделяется со скоростью 1 джоуль в секунду. Тогда 60 Вт = 60 Дж/с. То есть лампа мощностью 60 Вт ежесекундно тратит 60 Дж электроэнергии и превращает их в тепло и свет.