1.13. НАПРАВЛЕНИЕ ТОКА И ЕГО ХИМИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ

По тепловому действию тока можно определить его значение. Но ток определяется не только значением, а еще и направлением. О направлении тока можно судить по его механическому взаимодействию с магнитами (см. следующую главу) или по химическому действию тока.

Возьмем концы проводов, идущих от генератора, и присоединим их к медным пластинам, опущенным в стеклянный сосуд с раствором медного купороса (рис. 1.15). Раствор медного купороса — проводник, поэтому в нашем случае будет существовать замкнутая цепь.

Рис. 1.15. Ток в растворе медного купороса. Медь переносится с положительной пластины на отрицательную: 1 — с этой пластины медь передается в раствор; 2 — на этой пластине из раствора создается медь

Рис. 1.16. Во внешней части цепи ток идет от положительного зажима генератора «+» к отрицательному «-». Во внутренней части цепи, т. е. в самом генераторе, ток идет от «-» к «+». Замкнутую цепь ток обтекает в одном направлении (показанном стрелками)

Протекание тока в такой цепи теперь будет связано с определенными химическими явлениями: на одной из пластин, опущенных в раствор купороса, начнет осаждаться медь; другая пластина будет разъедаться, и медь с нее будет переходить в раствор.

Таким образом, медь как бы переносится током с одной пластины на другую. Направление, в котором происходит перенос металла в растворе, условно принимают за положительное направление тока.

Переменим местами концы проводов, присоединенных к пластинам. Что при этом произойдет?

Та пластина, на которой раньше осаждалась медь, теперь будет разъедаться, а на пластине, которая разъедалась, теперь будет осаждаться медь. Значит, ток между пластинами изменил направление, а это в свою очередь значит, что ток в проводах, соединенных с генератором, так же как и ток в самом генераторе, сохранил прежнее направление. Этому нетрудно найти естественное объяснение: генератор продолжает работать так же, как он работал раньше, и, следовательно, стремится посылать ток в прежнем направлении.

Для того чтобы знать направление тока в цепи, зажимы генератора обозначают знаками «+» (плюс) и «-» (минус) и называют положительным и отрицательным.

Знаком «+» обозначают зажим, из которого ток выходит во внешнюю часть цепи, знаком «-» обозначают тот зажим, через который ток возвращается в генератор (рис. 1.16).

Во внешней цепи направление тока принято от положительного (+) зажима к отрицательному (—). Внутри генератора направление тока обратное — от отрицательного зажима к положительному.

Химические явления, подобные только что показанным, наблюдаются не только в растворе медного купороса. Ток в растворах щелочей и кислот также вызывает различные химические превращения. Такие растворы называют электролитами.

При этом химический процесс на одной и другой сторонах металлической цепи, замкнутой через электролит, всегда бывает различным. Это делает понятной необходимость различать направление тока. Однако различать направление тока надо и для того, чтобы знать, как будут происходить его магнитные действия (гл. 2). Кроме того, существуют нелинейные элементы, имеющие, различное сопротивление в зависимости от направления тока.

Электрохимические явления имеют большое значение в промышленности.

Переменный ток. На практике чаще всего применяют генераторы, дающие переменный ток, т. е. ток, все время изменяющий направление. В обычных сетях переменного тока он меняет свое направление 100 раз в секунду. Если электролитическую цепь питать переменным током, химические изменения в ней будут незаметны.

Если, например, взять опять тот же раствор медного купороса и присоединить его к источнику переменного тока, то ток в электролите будет выделять медь то на одной, то на другой пластине, причем на противоположной пластине в это же время будет происходить переход меди в раствор.

То ничтожное количество меди, которое успеет выделиться за одну сотую долю секунды, в следующий промежуток времени вновь будет переходить в раствор.

Тепловое действие не зависит от направления тока, поэтому переменный ток может спокойно применяться для ламп накаливания, электрических печей и т. п.

Подробнее о переменном токе написано в гл. 5, 6 и 7.