Найпростіший гальванічний елемент, що являється хімічним джерелом струму, показаний на малюнку. Елемент складається з цинкової і мідної пластинок, які називають електродами, і поміщені в електроліт — розчин солі або кислоти, наприклад сірчаної. В результаті хімічної реакції, що відбувається між електродами і електролітом, на цинковому електроді утворюється надлишок електронів, і він набуває негативного заряду, а на мідному, навпаки — недолік електронів, і він набуває позитивного заряду. Між електродам-полюсами такого джерела струму з'являється електричне поле, що створюється різнойменними електричними зарядами; між електродами діє електрорушійна сила (скорочено е. р. с), або напруга — фізична величина, яка характеризує різницю електричних зарядів. Ти знаєш, що полюси джерела струму позначають знаками плюс і мінус. Їх ти бачив, наприклад, біля бляшаних виводів батареї, призначеної для живлення лампи розжарювання кишенькового електричного ліхтаря. Між іншим, ця батарея також складається з гальванічних елементів, лише не рідинних, як елемент, показаний на мал. 9, а сухих. Там їх три. Декілька елементів, сполучених між собою в єдине джерело струму, і називають батареєю.Запам'ятай: негативний полюс елемента або батареї прийнято позначати короткою лінією, позитивний — подовженою лінією, а електричну лампу розжарювання — кружком з перпендикулярними лініями усередині. Як тільки провідник виявиться підключеним до полюсів елемента або батареї, в ньом виникне електричне поле, під дією якого електрони, як по містку, перекинутому через яр, рухатимуться туди, де їх недостає — від негативного полюса через провідник до позитивного полюса джерела електричної енергії. Це і є впорядкований рух електронів в провіднику, електричний струм. Струм тече через провідник тому, що в електричному колі, що вийшло, (позитивний полюс елемента, провідники, негативний полюс елемента, електроліт), є електрорушійна сила, електрична напруга.Таке просте електричне коло можна розділити на дві основні ділянки: зовнішня і внутрішня. До зовнішньої ділянки кола відноситься все, що підключається до полюсів джерела струму (на малюнку — лампа розжарювання і сполучні провідники), а до внутрішньої ділянки — та частина кола, яка знаходиться усередині самого джерела струму. Запам'ятай: замкнуте електричне коло — обов'язкова умова для існування в ньому струму. У розімкненому колі струм не тече. Якщо зарядити різнойменними зарядами два ізольованих один від одного тіла, наприклад кульки, підвішені на шовкових нитках. Кульки притягуватимуться одна до одної, але струму між ними не буде, оскільки їх розділяє діелектрик — повітря. Достовірно встановлено, що електрони в провіднику рухаються від негативного полюса (де надлишок їх) до позитивного (де недолік в них), проте і зараз, як в минулому столітті, прийнято вважати, що струм тече від плюса до мінуса, тобто в направленні, зворотному руху електронів. Ти можеш запитати: чом би зараз не порушити цю традицію? Річ у тому, що це зажадало б переробки всіх підручників, всієї технічної літератури, що має відношення до електротехніки і радіотехніки. Умовне направлення струму, крім того, покладене вченими в основу ряду існуючих правил, пов'язаних з визначенням багатьох електричних явищ. В той же час така умовність жодних особливих незручностей не створює, якщо твердо пам'ятати, що направлення струму протилежне направленню руху електронів. Поки елемент або батарея діє, в зовнішній ділянці електричного кола струм ; тече в одному і тому ж направленні. Такий струм називається постійним. Його можна змалювати графічно, як показано на малюнку. Точка перетину осей позначена нулем 0 і є початковою для графічного зображення часу і величини струму в колі. Про що може розповісти цей графік? Спочатку (відрізок часу 0а) струму в колі немає (струм дорівнює нулю), оскільки до джерела струму не була підключена зовнішня ділянка кола. Струм з'явився, коли коло замкнули (точка а). Він швидко зріс до деякого значення (точка б) і не змінювався до тих пір, поки коло було замкнуте (точка в). Коли коло розімкнули, струм швидко зменшився і зник зовсім (точка г). Якщо електричне коло знову замкнути, в ньому знову з'явиться струм. Так приблизно виглядає графік струму, що протікає через лампу кишенькового електричного ліхтаря, коли його включають на короткі проміжки часу. На малюнку через сполучні провідники і нитку розжарення лампи електрони рухаються зліва направо — від мінуса до плюса. Але якщо полюси елемента поміняти місцями, електрони в зовнішній ділянці кола потечуть справа наліво, оскільки тепер мінус опиниться на правій ділянці кола, а плюс — на лівому. Зміниться лише направлення руху електронів, але струм і в цьому випадку буде постійним. А якщо полюси гальванічного елемента міняти місцями дуже швидко і до того ж ритмічно? В цьому випадку електрони в зовнішній ділянці кола теж поперемінно змінюватимуть направлення свого руху. Спочатку вони потечуть в одному напрямку, потім, коли полюси поміняють місцями — у іншому, зворотному попередньому, потім знов в першому, знову в зворотному і так далі. В зовнішньому колі тектиме вже не постійний, а як би змінний струм. Запам'ятай: у мережах електричного освітлення тече змінний струм, а не постійний, як в електричному кишеньковому ліхтарі. Його виробляють машини, які звуться генераторами змінного струму. Знаки електричних зарядів на полюсах генератора безперервно міняються, але не стрибком, як в нашому прикладі, а плавно. Заряд того полюса генератора, який в деякий момент часу був позитивним, починає зменшуватись і через долю секунди стає негативним; негативний заряд спочатку зростає, потім починає зменшуватись, поки знову не стане позитивним, і так далі. Одночасно міняється знак заряду і іншого полюса. При цьому напруга і струм в електричному колі також періодично змінюються. Змінний струм графічно зображають у вигляді хвилястої лінії — синусоїди, показаної на малюнку. Тут вгору по вертикальній осі відкладено один напрямок струму, умовно назване мною «туди», а вниз — інший напрямок струму, зворотний першому: «назад». Про що може розповісти цей графік? Струм в колі з'являється у момент часу, позначений точкою а. Він плавно збільшується і тече в одному напрямку — «туди», досягаючи найбільшої величини (точка 6), і так же плавно зменшується до нуля (точка в). Зникнувши на мить, струм знов з'являється, плавно зростає і протікає в колі, але вже в протилежному напрямку — «назад». Досягнувши найбільшого значення (точка г), він знову зменшується до нуля (точка д). Отже, струм, знову послідовно зростаючи і зменшуючись, весь час міняє свої напрямок і величину. При змінному струмі електрони в провіднику як би коливаються з одного боку в інший. Тому змінний струм називають також електричними коливаннями. Одним повним, або закінченим, коливанням струму прийнято вважати впорядкований рух електронів в провіднику, відповідно ділянці графіка від а до д або від в до ж на малюнку. Час, протягом якого відбувається одне повне коливання, називають періодом, час половини коливання —напівперіодом, а найбільше значення струму під час кожного напівперіода —амплітудою. Змінний струм вигідно відрізняється рт постійного тим, що він легко піддається перетворенню. Так, наприклад, за допомогою спеціального пристрою — трансформатора — можна підвищити напругу змінного струму або, навпаки, знизити його. Змінний струм, крім того, можна випрямити — перетворити в постійний струм. Ці властивості змінного струму широко використовують в електро- і радіотехніці. Все те, про що я розповів тобі в цьому трохи тривалому відступі, зараз знає кожен старшокласник і, зрозуміло, кожен радіоаматор. Ти з дня свого народження користуєшся благами електрики, інколи навіть марнотратно, не замислюючись над тим, що учені всього лише які-небудь років 100 тому тільки-тільки запровадили шляхи практичного використання цього щедрого дару природи.
кружком з перпендикулярними лініями усередині.
Ти можеш запитати: чом би зараз не порушити цю традицію? Річ у тому, що це зажадало б переробки всіх підручників, всієї технічної літератури, що має відношення до електротехніки і радіотехніки. Умовне направлення струму, крім того, покладене вченими в основу ряду існуючих правил, пов'язаних з визначенням багатьох електричних явищ. В той же час така умовність жодних особливих незручностей не створює, якщо твердо пам'ятати, що направлення струму протилежне направленню руху електронів. Поки елемент або батарея діє, в зовнішній ділянці електричного кола струм ; тече в одному і тому ж направленні. Такий струм називається постійним.
Його можна змалювати графічно, як показано на малюнку. Точка перетину осей позначена нулем 0 і є початковою для графічного зображення часу і величини струму в колі. Про що може розповісти цей графік? Спочатку (відрізок часу 0а) струму в колі немає (струм дорівнює нулю), оскільки до джерела струму не була підключена зовнішня ділянка кола. Струм з'явився, коли коло замкнули (точка а). Він швидко зріс до деякого значення (точка б) і не змінювався до тих пір, поки коло було замкнуте (точка в). Коли коло розімкнули, струм швидко зменшився і зник зовсім (точка г). Якщо електричне коло знову замкнути, в ньому знову з'явиться струм. Так приблизно виглядає графік струму, що протікає через лампу кишенькового електричного ліхтаря, коли його включають на короткі проміжки часу. На малюнку через сполучні провідники і нитку розжарення лампи електрони рухаються зліва направо — від мінуса до плюса. Але якщо полюси елемента поміняти місцями, електрони в зовнішній ділянці кола потечуть справа наліво, оскільки тепер мінус опиниться на правій ділянці кола, а плюс — на лівому. Зміниться лише направлення руху електронів, але струм і в цьому випадку буде постійним.
Змінний струм графічно зображають у вигляді хвилястої лінії — синусоїди, показаної на малюнку. Тут вгору по вертикальній осі відкладено один напрямок струму, умовно назване мною «туди», а вниз — інший напрямок струму, зворотний першому: «назад».
