Глава 2. Ток

ЦЕЛИ

После изучения этой главы студент должен быть в со­стоянии:

• Сформулировать два закона электростатических зарядов.

• Дать определение кулона.

• Дать определение единицы, используемой для измере­ния тока.

• Записать формулу, связывающую амперы, кулоны и время.

• Описать, как протекает ток в цепи.

• Описать, как электроны перемещаются по проводнику.

• Определять и использовать научные обозначения.

• Знать обычно используемые префиксы для степеней де­сяти.

Атом был определен как наименьшая частица элемен­та. Он состоит из электронов, протонов и нейтронов.

Электроны отрываются от атомов и перемещаются по проводнику, образуя электрический ток.

В этой главе рассматривается, как электроны отрыва­ются от атомов для образования электрического тока, и вво­дится краткая математическая запись, позволяющая рабо­тать с очень малыми и очень большими числами.

2. 1. Электрический заряд

Два электрона вместе или два протона вместе представ­ляют собой одноименные заряды. Подобные заряды сопро­тивляются сближению и стремятся удалиться друг от дру­га. Процесс называется отталкиванием. Первый закон взаимодействия электростатических зарядов гласит: одно­именные заряды отталкиваются друг от друга (рис. 2-1). Со­гласно второму закону взаимодействия электростатических зарядов, разноименные заряды притягиваются друг к другу.

Отрицательные элек­троны притягиваются к положительным прото­нам в ядре атома. Эта сила притяжения урав­новешивается центро­стремительной силой, обусловленной враще­нием электронов вокруг ядра. В результате элек­трон остается на орбите и не падает на ядро.

f f отрицательный

/ W \заря^

ГУ- -

\ / положительным

V у заряд

одноименные заряды

отталкиваются друг от друга

разноименные заряды притягиваются друг к другу

Рис. 2-1. Основные законы взаимо­действия электростатических зарядов.

Величина сил притя­жения и отталкивания, действующих между двумя электрически заряженными телами, зависит от двух _i факторов: их зарядов и расстояния между ними.

Отдельный электрон имеет заряд, который слишком мал для практического использования. Для измерения заряда принята единица, называемая кулоном (Кл), которая на­звана в честь Шарля Кулона. Электрический заряд (Q) б 280 ООО ООО ООО ООО ООО электронов (шесть квинтиллионов 280 квадриллионов или 6,28 х 10¹⁸) составляет один кулон.

1 Кл = 6,28 х 10¹⁸ электронов

Электрические заряды создаются смещением электро­нов. Когда имеет место избыток электронов в одной точке и дефицит электронов в другой точке, между этими точ­ками существует разность потенциалов. Когда существу­ет разность потенциалов между двумя заряженными тела­ми, соединенными проводником, электроны будут течь по проводнику. Этот поток электронов называется током.

2. 1. Вопросы

1. О чем говорят два закона взаимодействия электричес­ких зарядов?

2. Как обозначается электрический заряд?

3. Дайте определение кулона.