Электрический ток

Электрический ток – упорядоченное (направленное) движение электрических зарядов, возникающее под действи- ем электрического поля. Исследования электрического тока20начались еще в XVIII в. Немецкий физик П. Мушенбрук (1692–1761), по первому образованию – медик, изобрел лей-

денскую банку, накапливающую большое количество заряда. Весь заряд лейденской банки передавался мгновенно. Для исследования свойств электрического тока необходимо, что- бы он существовал в течение длительного времени.

Создание широко распространенных теперь батареек21

также произошло в результате исследований в медицине.

В 1791 году Л. Гальвани22, профессор Болонского уни- верситета, опубликовал работу, в которой было введено по- нятие «животного электричества». В ней он описал, что лап- ки лягушки, которые держались с помощью пинцета, сокра- щались при соприкосновении с другим металлом. Вольта со- мневался в этой теории и считал, что источником электриче- ства является не тело животного, а контакт двух металлов. Для достижения результата нужно вместо лягушки исполь- зовать влажный контакт двух разнородных материалов. Про- цесс сокращения лягушачьих мышц Вольта называл «элек- тродвижущей силой»

Прокладывая между металлами бумагу или ткань, пропи- танную раствором соли или кислоты и складывая из них столбик, который позже назвали «вольтов столб», А. Вольта заметил, что можно увеличивать получаемое напряжение (рис. 3.11).

 

20 В 1729 г. англичанин С. Грэй (1670–1736) открыл явление элек- тропроводности и показал, что существуют проводники и изолято- ры. Заряды хорошо передаются по металлической проволоке и плохо, например, по шелковой нити.

21 Изобрели батарею в 1737–1738 гг. Вольта и Гальвани, которые занимались исследованиями в области физиологии.

22 Л. Гальвани был по образованию медик, преподавал физиоло-

гию и медицину в Болонском университете.

 

 

Рис. 3.11. Внешний вид «вольтова столба»

«Вольтов столб» представляет собой источник электри- ческого тока. Электрическая цепь – это совокупность раз- личных приборов и устройств, потребляющих, преобразую- щих и создающий электрический ток, соединенных между собой проводниками. Электрические цепи могут быть одно- контурными и разветвленными.

Сила электрического тока равна заряду, проходящему через сечение проводника в единицу времени:

I = ÄQ. (3.3.1)

Ät

Единицей измерения служит ампер (А): 1 А = 1 Кл/1 с.

Разность потенциалов на клеммах батареи при разомкну- той внешней цепи называется электродвижущей силой (ЭДС).

Электрический ток I в цепи создается разностью потен- циалов U. Эту зависимость экспериментально доказал Ом23. Соотношение I ~ U называют законом Ома для участка цепи. Сила тока также зависит от сопротивления, которое про-

водник оказывает потоку электронов. Можно записать:

I = U, (3.3.2)

R

где R – электрическое сопротивление участка электрической цепи. В системе СИ сопротивление R измеряется в омах:

1 Ом = 1 В / 1 А.

Величина сопротивления R не зависит от величины на- пряжения на концах проводника. Опытным путем установ- лено, что сопротивление цилиндрического проводника пря-

 

23 Георг Симон Ом – немецкий физик (1787–1854).

 

 

мо пропорционально его длине и обратно пропорционально его площади сечения. Сопротивление металлического про- водника длинной l и площадью поперечного сечения S опи- сывается выражением

R = r

l, (3.3.3)

S

где r – удельное сопротивление, служащее характеристикой вещества, из которого изготовлен проводник.