«Это форменное надувательство, настоящий грабёж среди бела дня

"Это форменная афера, настоящий грабеж средь бела дня! Сколько электронов пришло к нам, ровно столько и вернется! За что потребители платят деньги? - кричал один из героев рассказа о Шерлоке Холмсе, - Я не оставлю этот лютый вопрос без внимания, я добьюсь справедливости!».

Англия медленно начала вступать в эпоху электрификации, и многие начали задаваться вопросом, что такое «электричество». Так вот, Артур Конан Дойль, в лице неуживчивого, седовласого и очень безумного, помешанного на британских законах и растратившего состояние на всевозможные судебные тяжбы, мистера Франкленда, тоже обратился к этой проблеме. Конечно в комичной ситуации, но все же…

Оказывается…

Получается, что многие люди толком не знают, как это все работает, а спрашивать у кого-то либо стыдно, либо как-то уже неприлично, как будто они все это изучали в школе. Но бесполезно.

Я постараюсь объяснить простым языком, что такое электричество. А за что мы собственно и платим, если все знают, что сколько электронов входит в наш дом по проводам, ровно столько же и выходит.

Думаю, многим людям (не техническим специалистам) будет интересно узнать! Ну а если вы технарь, то можете пропустить эту статью)))

Провод (проводник) – это труба

Представьте, что провод — это труба, по которой течет вода. Кстати, раньше считалось, что электричество — это поток отрицательно заряженных частиц, движущихся по проводам с бешеной скоростью. Но теперь мы обнаружили, что это не так. Электроны переходят от одного атома к другому, а сами атомы остаются неподвижными!

Затем представьте, что вода в трубке — это целая связка атомов. Так же, как вода не может выйти через стенки трубы, наши электроны не могут выйти за пределы провода.

На картинке: схематическое изображение движения воды в трубе и электронов в проводнике.

Почему электроны не могут убежать из проводника

Атом сам по себе нейтрален, и если от него отрывается «минус», то атом сразу же становится «плюсом». И поэтому, если электрон вдруг по какой-то причине захочет бросить свой атом и перепрыгнуть на другой, у брошенного атома будет положительный заряд, который тут же притянет убегающий обратно - минус всегда притягивает плюс. Или другой положительный атом (тоже брошенный электроном) притянется к себе пролетевшим «минусом».

Поэтому, чтобы оторваться от ядра и улететь куда-то далеко, у мелкой электроники просто не хватит сил. Поэтому они движутся (с очень малой скоростью) только внутри проводника от атома к атому.

Они не плавают, они прыгают. И почему они прыгают? Разбираемся дальше.

Что заставляет электроны перескакивать?

Если трубу заполнить водой и заварить с обоих концов, то вода естественно никуда не потечет, она просто будет "стоять" в трубе. Так и с проводником - пока это просто прямой провод, тока не будет.

Но если трубу свернуть в кольцо, то вода начнет двигаться по кругу, если ее заставить это делать (например, насосами). Аналогично с проводом, если соединить его концы, получится круг, по которому уже могут двигаться электроны.

На картинке: движение электронов. Источник: https://physik.ucoz.ru/_ph/13/676566868.jpg

Для того чтобы вода текла по трубе, ее приводят в движение насосы. В электрической цепи роль насоса играет источник питания - аккумуляторная батарея (генератор) или силовая установка. Именно они будут давать импульсы электронам, чтобы они начали свое движение.

Замкнутая цепь представляет собой проводник (провод), свернутый в кольцо. В любом проводе есть такой проводник, свернутый в круг. То есть от источника питания (аккумуляторов, генератора, электростанции и т д.) идет к лампочке и передает ей электроны, а от лампочки тоже идет обратно к источнику.

На фото: замкнутый контур

Электрический ток – это направленное движение электронов. Это когда электроны перескакивают с одного атома на другой и создают движение.

Интересный факт!

Раньше с подачи Бенджамина Франклина (ученые тоже могут ошибаться) считали, что ток течет от «+» к «-».

Обратите внимание: Строительство первой коммерческой трассы Hyperloop начнется в 2019 году.

Недавно было обнаружено, что ток переходит из «минуса» в «плюс». Ток течет от участка с отрицательным зарядом к менее отрицательному, т.е положительному.

Но до сих пор в мире науки и техники подавляющее большинство придерживается того, что ток идет от «плюса» к «минусу». Почему? Все легко рвется - к этому уже все привыкли, и проще оставить как было, чем менять на новое!

На картинке: направление электронов не совпадает с направлением тока

Объясняется это тем, что на самом деле нет никакой разницы, в каком направлении течет ток - провод тогда замыкается, а следовательно, течет ли он слева направо или справа налево - эффект будет одинаков. Направление тока также никак не влияет на оценку электрической цепи. Что вы будете водить пальцем слева направо, что справа налево - плюс и минус останутся на месте, а сила тока и мощность никак не изменятся.

Как ток доходит до лампочки

Представьте себе трубу, но не с водой (поскольку мы уже выяснили, что электричество — это не поток, не вода), а с бильярдными шарами, расставленными в ряд по всей длине трубы. Например, эта труба имеет ту же длину, что и расстояние от электростанции до лампочки.

Теперь, если вы ударите по мячу в начале трубы, он раскачается и ударит по следующему, следующему и так далее по цепочке. Энергия удара дойдет до последнего шарика и он отлетит в сторону. Эти шары не двигаются, а передают энергию удара первого шара.

То же самое происходит с электричеством. Если бы электроны начали свое движение от электростанции или батареи, достигли лампочки и вернулись в точно таком же количестве, то прошло бы много месяцев или лет (скорость электрона всего 2 миллиметра в секунду). Поэтому электроны, перескакивая с ядра на ядро, создают энергию, которая передается устройству со скоростью света.

На фото: высоковольтная линия электропередачи. Источник: https://gursesintour.com/wp-content/uploads/alupka-ru.jpg

Другими словами, скорость тока — это скорость распространения процесса переноса энергии, который распространяется со скоростью света, а электроны являются лишь носителями, передающими полученный импульс мощности/энергии!

Ответ на вопрос: «За что же мы платим?»

Потребитель платит за электроэнергию. Электроны – это среда, через которую передается энергия. Сами электроны движутся очень медленно, но энергия передается мгновенно.

В квитанции написано – оплата за электроэнергию, а не за электроны. Мы платим не за количество электронов, а за потребленную электроэнергию, которую нам поставляет производитель электроэнергии.

Еще одним ярким примером могут служить подвесные шары. Одну тянем и резко бросаем, мячик летит и попадает во второй, а последний шарик отскакивает так же, хотя шарики посередине не двигаются. Именно за этот «штрих» мы и расплачиваемся.

Вместо заключения

А есть версия, что электроны никуда не движутся, они бегают по своей орбите вокруг атома в своей молекуле. Ведь если электрон сошел с орбиты, то по идее молекула должна распасться. так что эта теория перепрыгивания электрона с атома на атом не работает в принципе. Просто шшш 🙈 Никто не знает, что такое электричество 😎

Скорее, я хотел бы рассказать один из моих любимых анекдотов (не зря я Техно Колибри) об электричестве:

В техническом университете есть экзамен по прикладной физике. Экзамен сдают профессор и магистрант. Профессор спрашивает:

- Что такое электрический ток?

Ученик медлит, переминается с ноги на ногу и говорит вслух:

- Я знал, что такое электрический ток, честно знал, но забыл…

Профессор берет зачетку, ставит тройку, студент уходит довольный.

Растерявшись, выпускница обращается к профессору:

- Как же так, потому что студент не ответил, а вы поставили ему тройку.

Профессор задает докторанту встречный вопрос:

- Вы знаете, что такое электрический ток?

Выпускник опускает глаза и говорит:

- Нет я не знаю.

Профессор:

- Вот и я не знаю, никто не знает, а он ЗАБЫЛ!

Понравилась статья? Если да, то поровну. Нравится - большое спасибо! Пишите комментарии - это возможность поспорить и найти истину. Подписывайтесь, будет интересно!

Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.

Источник статьи: «Это форменное надувательство, настоящий грабёж среди бела дня.