Напевне, багато школярів на запитання «Що б ви взяли із собою на безлюдний острів?» швидко дадуть відповідь: «Мобільний телефон і комп'ютер»,— проте через деякий час, звичайно, збагнуть: «Ой, там же немає електрики!..» Важко уявити, що ще сто років тому більша частина нашої країни була подібна до такого острова: електрикою могли скористатися лише деякі люди. Сьогодні ж кожен назве не менш ніж десять електричних побутових приладів, без яких нам уже складно уявити своє життя: пральна машина, лампа, телевізор тощо. Ці прилади називають електричними, тому що для їхньої роботи необхідний електричний струм. З матеріалу цього параграфа ви дізнаєтеся, що таке електричний струм. Вводимо визначення електричного струму Проведемо простий дослід. Поставимо на столі два електрометри (А і Б) та зарядимо один із них, наприклад, електрометр А. Стрілка електрометра А відхилиться. З'єднаємо кондуктори електрометрів металевим стрижнем, закріпленим на пластмасовій ручці. За зміною кута відхилення стрілок визначимо, що заряд електрометра А зменшився, а незаряджений електрометр Б отримавзаряд
Рис. 5.1. Електрометри
Це означає, що частина електричного заряду за рахунок переміщення частинок, які мають електричний заряд*, перейшла по стрижню від одного приладу до іншого. У цьому випадку кажуть, що по стрижню пройшов електричний струм. З'ясовуємо умови виникнення та Існування електричного струму З огляду ми визначення електричного струму можна сформулювати першу з двох необхідних умов його виникнення та існування в будь-якому середовищі. Очевидно, що в середовищі повинні бути вільні заря вже ні частинки, які можуть переміщатися по всьому середовищу (такі частинки ще називають носіями струму). Однак цієї умови недостатньо для того, щоб у середовищі виник і протягом певного часу існував електричний струм. Зазвичай для створення та підтримування напрямленого руху вільних заряджених частинок необхідна наявність електричного поля. Справді, під дією електричного поля рух заряджених частинок, які можуть вільно переміщатися в середовищі, набуде впорядкованого (напрямленого) характеру, що й означатиме появу в цьому середовищі електричного струму.
ДІЇ ЕЛЕКТРИЧНОГО СТРУМУ
Ви вже знасте, що електричним струмом називають процесс направленого руху частинок, які мають електричнии заряд. Але як з'ясувати, чи тече по провіднику електричний струм? Адже побачити, наприклад, як у металевому стрижні рухаються вільні електрони, неможливо. Проте відомо, що наявність електричного струму виявляється через його дії. Саме про різні дії електричного струму ви дізнаєтеся з цього параграфа. Дізнаємося про теплову дію електричного струму Теплова дія струму виявляється у нагріванні провідника, по якому тече струм. Так, коли ви прасуєте, припаюєте деталь електричним паяльником, готуєте на електричній плиті, обігріваєте кімнату електричним нагрівником, то використовуєте побутові прилади, функціонування яких ґрунтується на тепловій дії електричного струму. Теплову дію електричного струму широко використовують не тільки в побуті, але й у промисловості та сільському господарстві, наприклад для зварювання, різання й плавлення металів, для функціонування теплиць та інкубаторів, сушіння зерна, готування сінажу тощо. У природі ми теж зустрічаємося з тепловою дією електричного струму: енергія, що виділяється під час блискавки, може спричинити лісову пожежу
Рис. 6.1. Дія електричного струму. Спостерігаємо хімічну дію електричного струму Коли через розчин солей, кислот і лугів проходить електричний струм, на електродах, занурених у цей розчин, відбуваються хімічні реакції. Отже, у даному випадку маємо справу з хімічною дією струму. Так, якщо в посудину з водним розчином купрум сульфату (Си804) опустити два вугільні електроди й пропустити через розчин електричний струм то через деякий час один з електродів вкриється тонким шаром чистої міді
Вкриття електроду тонким шаром чистої міді. Слід зазначити, що хімічна дія струму виявляється не завжди. Пропустивши струм, наприклад, через метали, ми не виявимо жодних хімічних змін. Далі ви докладніше познайомитеся з різними випадками хімічного розкладення речовин під дією електричного струму, а також дізнаєтеся про застосування цього явища на практиці. Знайомимося з магнітною дією електричного струму Провідник, по якому тече електричний струм, набуває магнітних властивостей і починає притягувати залізні предмети. Переконатися в цьому можна за допомогою звичайного залізного цвяха. Намотаємо на цвях ізольований провід й пропустимо по проводу електричний струм. Цвях, подібно до магніту, почне притягувати до себе залізні предмети, тобто виявить магнітні властивості
Магнітні властивості.
Функціонування різноманітних електричних двигунів, електровимірювальних приладів можливе тільки завдяки магнітній дії струму. Докладніше з магнітною дією струму ви познайомитеся, вивчаючи магнітні явища. Розглядаючи різні дії електричного струму, слід звернути увагу на те, що найчастіше декілька дій виявляються одночасно. Справді, якщо вимірювати, наприклад, температуру розчину купрум сульфату під час описаного вище досліду, то можна помітити, що температура розчину поступово збільшується, а якщо біля посудини помістити магнітну стрілку, то під час проходження струму стрілка відхилятиметься. Дізнаємося про дію електричного струму на організми Електричний струм чинить теплову, хімічну, магнітну дії на живі організми, у тому числі на людину. Напевно, більшість із вас відвідували в поліклініці кабінет фізіотерапії. Багато приладів, що є в цьому кабінеті, призначені для електролікування, під час якого теплова дія електричного струму иикористовується для стимуляції діяльності різних організмів, поліпшення обміну речовин тощо. Слід, однак, пам'ятати, що далеко не завжди електричний струм діє на організм людини цілющі!. Струм може викликати опік, судоми й навіть спричинити смерть. Тому, перед тим як користуватися будь-яким електроприладом чи пристроєм, слід уважно вивчити додану інструкцію і неухильно її дотримуватися. Підбиваємо підсумки Під час проходження в провіднику електричний струм може чинити теплову дію (нагрівання провідника), хімічну дію (хімічне розкладення рідини, яка проводить струм), магнітну дію (відхилення магнітної стрілки, намагнічування заліза). Дуже часто різні дії електричного струму виявляються одночасно. Завдяки тепловій, хімічній та магнітній діям електричний струм впливає на живі організми, у тому числі на людину.
Електричним колом
Будь-який електричний пристрій — мобільний телефон, МРЗ-плеєр, ноутбук, ліхтарик, цифровий фотоапарат, калькулятор та ін.— має обов'язковий певний набір елементі». III,об виділити ці обов'язкові елементи та виявити їхні: призначення, створимо модель найпростішого Щоб електричний пристрій працював, передусім необхідне джерело струму. У поданій моделі джерелом струму є батарея гальванічних елементів. Виводи (полюси) батареї позначені знаками «+» і «—». Другий обов'язковий елемент — споживач електричної енергії. У поданій моделі — це електрична лампа (2). Будь-який споживач теж має два виводи (у лампі вони розташовані на цоколі — металевому циліндрі з нарізкою, що з'єднаний зі скляним балоном).
Батарея гальванічних елементів. Джерело струму та споживач з'єднані за допомогою з'єднувальних елементів — проводів* (3). Для кріплення проводів використовують спеціальні пристрої, паяння або зварювання. І, нарешті, останній елемент. Щоб було зручно вмикати й вимикати споживач, використовують різноманітні замикальні (роз-микальні) пристрої: ключ, рубильник, вимикач, кнопку або розетку.
Спеціальні пристрої для кріплення проводів.
У моделі, що розглядається, таким пристроєм є ключ (4). Слід звернути увагу, що в реальному пристрої важливим є не тільки наявність усіх зазначених елементів, але й певний порядок їх з'єднання. З'єднані провідниками в певному порядку джерело струму, споживачі, замикальні (розмикальні) пристрої складають електричне коло. На рис. 8.3 зображено два найпростіших електричних кола, що містять однакові елементи. При цьому спосіб з'єднання деяких елементів (ламп) є різним. На рис. 8.3, а лампи з'єднані послідовно, на рис. 8.3, б — паралельно.
Найпростіші електричні кола.
У поданій моделі довжина з'єднувальних проводів є очевидно надмірною. На практиці конструктори максимально зменшують усі «зайві» елементи. Наприклад, в електричному ліхтарику роль одного з'єднувального елемента часто виконує металевий корпус. Другий елемент відсутній, оскільки один із виводів джерела струму безпосередньо контактує з виводом лампочки.
Знайомимося з механічним аналогом електричного кола.
