Глава 2. Электрические явления. § 34. Электрический ток. Источники электрического тока — с. 127
§ 34. Вопрос 1. Что такое электрический ток?
Электрическим током называют упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц. В металлах это движение свободных электронов, в растворах электролитов и расплавах — движение положительных и отрицательных ионов. Хаотическое тепловое движение заряженных частиц током не является: нужно, чтобы частицы под действием электрического поля перемещались в определённом направлении.
§ 34. Вопрос 2. Каковы условия существования электрического тока?
Для существования электрического тока в проводнике необходимы два условия. Первое: в проводнике должны быть свободные заряды, то есть заряженные частицы, способные перемещаться по всему проводнику (в металлах это электроны, в электролитах — ионы). Второе: на эти заряды должны действовать силы, заставляющие их двигаться в определённом направлении, то есть в проводнике должно существовать электрическое поле, которое создаётся источником тока. Чтобы ток был длительным, цепь с источником должна быть замкнута, а источник тока должен постоянно разделять заряды.
§ 34. Вопрос 3. Направление движения каких частиц в проводнике принято за направление электрического тока?
За направление электрического тока принято направление движения положительно заряженных частиц, то есть направление от положительного полюса источника тока к отрицательному. Это условие было принято в те времена, когда ещё ничего не знали об электронах и ионах. В металлах ток создают отрицательные электроны, поэтому они движутся в сторону, противоположную принятому направлению тока.
§ 34. Вопрос 4. От какого полюса источника тока и к какому направлен ток в проводнике, присоединённом к источнику?
Во внешней цепи, то есть в проводнике, присоединённом к источнику, ток направлен от положительного полюса источника к отрицательному. Электроны в металлическом проводнике при этом движутся в обратную сторону: от отрицательного полюса к положительному. Внутри источника тока заряды разделяются и переносятся к полюсам, чем и поддерживается разность зарядов на полюсах.
§ 34. Вопрос 5. Какие превращения энергии происходят внутри источника тока?
В источнике тока совершается работа по разделению зарядов, и при этом какая-либо энергия превращается в энергию электрического поля. В электрофорной машине механическая энергия превращается в электрическую, в термоэлементе — внутренняя энергия, в фотоэлементе — энергия излучения (света), в гальваническом элементе и аккумуляторе — химическая энергия. Электрическое поле, созданное источником, действует на свободные заряды в проводнике и создаёт ток.
§ 34. Вопрос 6. Каково устройство гальванического элемента?
Гальванический элемент (батарейка) состоит из цинкового сосуда Ц, в который вставлен угольный стержень У с металлической крышкой М. Угольный стержень окружён смесью оксида марганца (IV) MnO₂ и размельчённого графита С. Пространство между цинковым корпусом и этой смесью заполнено желеобразным раствором хлорида аммония NH₄Cl (Р). В результате химической реакции цинка с хлоридом аммония цинковый сосуд заряжается отрицательно (отрицательный электрод), а смесь с графитом и угольный стержень — положительно (положительный электрод). Между электродами возникает электрическое поле; если соединить их проводником, по нему пойдёт ток.
§ 34. Вопрос 7. Что является положительным и отрицательным полюсами батарейки?
Положительным полюсом батарейки является угольный стержень с металлической крышкой (положительный электрод), на котором накапливается положительный заряд. Отрицательным полюсом служит цинковый корпус батарейки (отрицательный электрод). Именно к этим полюсам подсоединяют проводники внешней цепи; на корпусе батарейки положительный полюс отмечают знаком «+».