Электрический ток

Электрический ток – упорядоченное (направленное) движение электрических зарядов, возникающее под действием 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, чтобы 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 университета, опубликовал работу, в которой было введено понятие «животного электричества». В ней он описал, что лапки лягушки, которые держались с помощью пинцета, сокращались при соприкосновении с другим металлом. Вольта сомневался в этой теории и считал, что источником электричества является не тело животного, а контакт двух металлов. Для достижения результата нужно вместо лягушки использовать влажный контакт двух разнородных материалов. Процесс сокращения лягушачьих мышц Вольта называл «электродвижущей силой»

Прокладывая между металлами бумагу или ткань, пропитанную 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 электропроводности и показал, что существуют проводники и изоляторы. 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 электрического тока. Электрическая цепь – это совокупность различных приборов и устройств, потребляющих, преобразующих и создающий электрический ток, соединенных между собой проводниками. Электрические цепи могут быть одноконтурными и разветвленными.

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

I = Ä Q. (3.3.1)

Ä t

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

Разность потенциалов на клеммах батареи при разомкнутой внешней цепи называется электродвижущей силой (ЭДС).

Электрический ток I в цепи создается разностью потенциалов 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 напряжения на концах проводника. Опытным путем установлено, 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 проводника длинной l и площадью поперечного сечения S описывается выражением

R = r

l, (3.3.3)

S

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