1. Электрический ток. Электрическая цепь

Электрический ток определяют как движение электрических зарядов в электрическом поле. Очень важно подчеркивать, что в металлических проводниках движутся под действием сил электрического поля свободные электроны.

Электрические цепи рассматривают лишь простейшие. Источниками тока в них в большинстве случаев берут химические источники тока — гальванические элементы или аккумуляторы.

239 (э). Зарядите разноименными зарядами два электроскопа и соедините их через неоновую лампочку типа металлическим проводником. В каком направлении будут перемещаться по проводнику электроны? Каково направление электрического тока? Почему лампочка вспыхивает только на короткое время?

Рис. 35.

При обсуждении опыта выполняют чертежи (рис. 35), поясняют, что между шариками электроскопов существует электрическое поле, под действием которого в металлическом проводнике перемещаются электроны от к За направление же тока принято противоположное направление, в котором должны были бы двигаться положительные заряды, т. е. от к а. Перемещение зарядов не будет длительным, так как оно происходит только до момента нейтрализации зарядов на электроскопах.

240 (э). Присоедините неоновую лампочку к кондукторам электрофорной машины и приведите машину во вращение. Почему лампочка в эгом случае горит длительное время?

Ответ. В электрофорной машине, пока она работает за счет механической энергии, происходит разделение зарядов. На кондукторах возобновляются заряды разных знаков, и потому по

Рис. 36.

Рис. 37.

Рис. 38.

лампочке все время течет ток.

241. Начертите в тетради электрическую цепь установки, изображенной на рисунке 36.

Установку собирают на демонстрационном столе или ее изображение дают учащимся на отдельных карточках, достаточное количество которых несложно заготовить с помощью фотокружка или учащихся-фотолюбителей.

Схема электрической цепи приведена на рисунке 37

242 (э). По схеме (рис. 38) соберите электрическую цепь и укажите направление тока в ней. Можно ли в этой цепи поменять местами выключатель и лампочку? Ответ проверьте на опыте.

Решение данной задачи желательно провести как фронтальный эксперимент в дополнение к лабораторной работе по сборке электрической цепи.

Ток в цепи направлен от положительного полюса источника тока к отрицательному. Полярность клемм источника тока обозначена знаками «+» и «-». Важно подчеркнуть, что электроны движутся в противоположном направлении.

Учащиеся должны убедиться, что при последовательном включении элементов электрической цепи безразличен порядок включения этих элементов. Выключатель может быть помещен в любом месте цепи.

243. Объясните роль всех элементов электрической цепи: источника тока, потребителя, соединительных проводов, выключателя. Какие превращения энергии происходят в цепи?

Ответ. Источник тока разделяет электрические заряды, благодаря чему в цепи все время существует электрический ток. В источнике тока происходит превращение какой-либо энергии в электрическую. В химическом источнике тока в электрическую энергию превращается химическая энергия. В потребителе происходит превращение электрической энергии во внутреннюю (электрическая лампа) или в механическую энергию (электрический двигатель).

Рис. 39

По проводам движутся свободные электроны, и выключатель замыкает или размыкает цепь.

Важно разъяснить учащимся, что неправильно представлять источник тока как источник уже как-то накопленных зарядов, а проводники как «пустые трубы», по которым текут свободные электроны. Здесь полезна гидродинамическая аналогия в виде замкнутой системы (рис. 39), в которой источник тока сравнивают с насосом, а проводники — с наполненными водой трубами. Выключатель в электрической цепи выполняет роль, аналогичную роли крана в гидродинамической замкнутой цепи, который может прекращать движение воды.

С помощью этой же гидродинамической аналогии можно разъяснить различие между направленным движением с некоторой скоростью электронов и практически мгновенным распространением электрического тока в цепи.

При изучении электрической цепи полезны задачи, в которых рассмотрены вопросы техники безопасности при работе с электрическими цепями. В первую очередь следует обсудить вопрос о необходимости изоляции.

244. С какой целью электрические провода покрывают слоем резины, пластмассы, лака и т. п. или обматывают бумажной пряжей, пропитанной парафином?

Ответ. Изоляция необходима для того, чтобы не было опасности поражения током при прикосновении к проводам. Если провод оголен, то заряды с него при касании провода рукой пройдут через тело человека в землю. Прохождение электрического тока через тело человека может при определенных условиях вызвать опасные для жизни человека последствия.

Кроме того, цепи из проводов без изоляции практически чрезвычайно трудно осуществить, так как между проводами могут быть соединения, что приведет к замыканию цепи до потребителя.

245. Почему электромонтеры во время работы по ремонту электрических сетей и установок надевают резиновые перчатки, резиновую обувь, встают на резиновые коврики, пользуются инструментами с ручками из пластмассы?

Ответ. Электромонтеры при работе по ремонту электрических сетей и установок касаются оголенных участков проводов и металлических клемм. Чтобы не быть пораженными электрическим током, он» должны либо изолироваться от этих проводов и клемм, одев на руки резиновые перчатки, изолировав ручки инструмента, либо изолироваться от земли, став на резиновый коврик, и т. п.

246. Что надо сделать для спасения человека, по неосторожности прикоснувшегося к неизолированному проводу и пораженного электрическим током? [23, № 1230).

Ответ. Выключить цепь. Для этого необходимо разомкнуть рубильник, повернуть выключатель и т. п. Если это по каким-либо причинам сделать быстро невозможно, то надо без промедлений оторвать пострадавшего от оголенного провода или клеммы. При этом надо помнить обязательно и о своей собственной безопасности: не касаться проводов и человека голыми руками. Для изоляции проще всего применить подручные предметы, например обернуть свои руки сухой хлопчатобумажной или шерстяной тканью. Когда пострадавший уже не будет под током, ему оказывают медицинскую помощь.