Что такое электрический ток
Давайте попробуем разобраться: что же такое электрический ток, о котором мы столько раз вспоминаем? Бежит по проводам, а не видно, не слышно… Потрогать бы его, что ли?..
Только не вздумайте прикасаться к оголенным электрическим проводам или совать гвоздь в розетку: так «дернет», что надолго запомнишь!
Лучше, наверно, держаться подальше от проводов и розеток?
И «подальше» — не обязательно: просто с электрическим током нужно уметь обращаться…
Между прочим, еще в древности люди наблюдали некоторые электрические явления.
Неужели у древних людей были машины для получения электричества?
Разумеется, таких машин сами они не изобретали, не строили — об этом позаботилась природа: туча и ветер, который ее подгоняет, — вот и «машина». Ведь молния — это и есть электрическая искра.
Каждый безусловно замечал электрические искорки, надевая шерстяной свитер: шерсть трется о волосы и образуются крохотные молнии. А настоящая молния — такой же, только огромный, электрический заряд — рождается в тучах, когда мельчайшие капельки пара или кристаллики льда перемещаются в воздухе…
Получать электрический ток люди научились лишь совсем недавно.
Больше двухсот лет тому назад итальянец профессор Вольта сделал важное открытие: если в соленую воду поместить пластины из разных металлов, например из меди и цинка, то на этих пластинах станут накапливаться электрические заряды.
Если пластины соединить между собой проволочкой — по ней побежит электричество!
В 1800 году Вольта соорудил из медных и цинковых кружочков первую электрическую батарею, впоследствии названную в его честь «вольтовым столбом».
Между металлическими кружочками он положил суконные, предварительно смочив их в растворе соли. Едкий раствор разъедал металлы, как говорят, вступал с ними в химическую реакцию. На цинковых кружочках накапливались отрицательные электрические заряды, а на медных их становилось меньше, эти кружочки заряжались положительно (вспомните, что нарисовано на обыкновенных батарейках для карманного фонаря: « + » и « —»). Когда Вольта соединил проволокой медные кружочки с цинковыми, лишние отрицательные заряды стали «перебегать» по ней, как по мостику, туда, где их меньше, — это и есть электрический ток.
Нынешние электрические батарейки, которые видел каждый, не похожи на «вольтов столб», а действуют они так же. Только вместо кружков из меди используют угольный стержень, а цинк свертывают в виде стаканчика — «стаканчик» и места занимает мало, и одновременно служит корпусом батарейки.
Но применять электричество для станков и машин люди смогли лишь тогда, когда открыли зависимость между электричеством и магнетизмом.
Все началось с того, что ученые заметили: если по проволоке пустить электрический ток, эта проволока ведет себя как магнит.
Как бы решить обратную задачу — с помощью магнита получить электричество?
Рассказывают, будто знаменитый английский физик Фарадей в карман пиджака положил магнит, чтобы тот все время ему напоминал о нерешенной задаче. Впрочем, тогда Фарадей еще не был таким знаменитым. О «магнитном электричестве» он думал лет девять, проделывал разные опыты, пока в 1831 году не совершил открытие: если рядом с обыкновенной проволокой, поперек нее, махать магнитом, в этой проволоке появится электрический ток! Его легко обнаружить гальванометром — чувствительным к электрическому току прибором. Стоит присоединить гальванометр к проводам, по которым течет пусть даже слабенький ток, стрелочка прибора вздрогнет и отклонится.
Для своего опыта Фарадей взял катушку, обмотанную проволокой, и стал всовывать в середину катушки магнитный стержень — стрелка гальванометра тут же качнулась. Стал вытаскивать стержень — стрелка снова качнулась. Можно было оставить стержень в покое, а двигать надетую на него катушку — электрический ток в обмотке все равно появлялся.
И только в неподвижно надетой на магнит катушке никакого тока не возникало.
Так было сделано одно из самых значимых в истории человечества открытий и проложен путь к изобретениям электромоторов и электрических генераторов. Этим открытием тут же воспользовались инженеры и ученые.
С виду первые электромоторы были очень на паровые машины похожи: вместо цилиндра — катушка круглой формы с проводом, поршень заменил стержень из металла. Когда в катушку пускали ток, она становилась электромагнитом и втягивала в себя стержень. А когда выключали ток, отпускала его.
Электромагнитная катушка могла втягивать и выталкивать из себя и стержень, сделанный из магнита, а не из простого железа. Такой электромотор легко превращался в источник электрического тока — генератор: стоило начать двигать магнитом в катушку, из катушки — в обмотке появлялся ток.
Впрочем, тогда же изобретатели поняли: электродвигатели вовсе не должны быть похожи на старые, паровые двигатели — новые электрические моторы лучше делать по-новому.
Моторы строить стали с вращающимся электромагнитом — для станков и многих других машин нужно именно вращательное движение.
Вращающийся электромагнит составляли из нескольких катушек с проволокой. Катушки наматывали на железный сердечник, по виду напоминавший судовой якорь. Так и стали называть вращающуюся часть электромотора — якорем.
Сперва якорь с проволочной обмоткой вращался между постоянными магнитами, а потом эти магниты заменили электромагнитами: они куда сильнее обыкновенных — значит, моторы тоже стали еще сильнее.
А как соединить вращающуюся обмотку с неподвижными проводами? Для этого придумали устройство — металлические кольца со «щетками»: кольца вращаются на оси вместе с якорем, а неподвижные «щетки» прижимаются к ним и проводят ток.
Электрический генератор похож на электромотор. Но неподвижные катушки генератора не нуждаются в питании. Они сами вырабатывают ток. Заставят ветряной двигатель, или водяную турбину, или паровую машину вращать якорь с обмоткой — и в проводах появится электричество. И помчится за тысячи километров — туда, где его ждут…
Выходит, электрический ток получается из ветра, из движущейся воды, из пара?.. Нет, тут что-то не так: ведь пар, вода, ветер — никакие не «электрические», а просто сильные. Ага, значит, не сами они, а их сила превращается в электричество!..