Струм, електричний струм у вакуумі
Електричний струм - впорядкований рух електрозарядов. Його можна отримати, наприклад, в провіднику, який з`єднує заряджене і незаряджені тіло. Однак цей струм припиниться, як тільки різниця потенціалів цих тіл стане нульовою. Впорядкований рух зарядів (електричний струм) буде існувати також в провіднику, що сполучає пластини зарядженого конденсатора. У цьому випадку струм супроводжується нейтралізацією зарядів, які знаходяться на пластинах конденсатора, і триває, поки різниця потенціалів пластин конденсатора не стане нульовою.
Ці приклади показують, що електричний струм в провіднику виникає лише при наявності на кінцях провідника різних потенціалів, т. Е. Тоді, коли в ньому є електричне поле.
Але в розглянутих прикладах струм не може бути тривалим, тому що в процесі переміщення зарядів потенціали тел швидко вирівнюються і електричне поле в провіднику зникає.
Отже, для отримання струму необхідно підтримувати на кінцях провідника різні потенціали. Для цього можна переносити заряди з одного тіла на інше назад протилежним провіднику, утворюючи для цього замкнуту ланцюг. Однак під дією сил цього ж електричного поля таке перенесення зарядів неможливий, так як потенціал другого тіла менше потенціалу першого. Тому перенесення можливе лише силами неелектричного походження. Наявність таких сил забезпечує джерело струму, що включається в ланцюг.
Відео: Електричний струм в різних середовищах
Сили, що діють в джерелі струму, переносять заряд від тіла з меншим потенціалом до тіла з великим потенціалом і роблять при цьому роботу. отже, джерело струму повинен мати енергію.
Джерелами струму є електричні машини, гальванічні елементи, акумулятори, генератори і т. д.
Отож, основні умови виникнення електричного струму: наявність джерела струму і замкненого кола.
Проходження струму в ланцюзі супроводжується рядом легконаблюдаемих явищ. Так, наприклад, в деяких рідинах при проходженні по ній струму спостерігається виділення речовини на електродах, опущених в рідину. Струм в газах часто супроводжується світінням газів і т. Д. Електричний струм в газах і вакуумі вивчав видатний французький фізик і математик - Андре Марі Ампер, завдяки якому ми тепер знаємо природу таких явищ.
Як відомо, вакуум - найкращий ізолятор, т. Е. Простір, з якого викачано повітря.
Але можна отримати електричний струм у вакуумі, для чого необхідно внести в нього носії зарядів.
Візьмемо посудину, з якого відкачано повітря. У цю посудину упаяно дві металеві пластини - два електроди. Один з них A (анод) з`єднаємо з позитивним джерелом струму, інший K (катода) - з негативним. напруга між катодом і анодом досить прикласти 80 - 100 В.
Відео: Електродинаміка | електричний струм у вакуумі | 1
Включимо в ланцюг чутливий міліамперметр. Пристрій не показує ніякого струму-це вказує на те, що електричний струм у вакуумі не існує.
Видозмінимо досвід. Як катода впаяти в посудину зволікання - нитка, з виведеними назовні кінцями. Ця нитка, як і раніше залишиться катодом. За допомогою іншого джерела струму нагрівши його. Ми помітимо, що, як тільки нитка розжарюється, прилад, включений в ланцюг, показує електричний струм у вакуумі, і тим більший, чим сильніше напружена нитка. Значить, нитка при нагріванні забезпечує наявність в вакуумі заряджених частинок, вона є їх джерелом.
Як заряджені ці частинки? Відповідь на це питання може дати досвід. Змінимо полюси у впаяних в посудину електродів - нитка зробимо анодом, а протилежний полюс - катодом. І хоча нитка напружена і посилає заряджені частинки в вакуум, струму немає.
З цього випливає, що ці частинки заряджені негативно, тому що вони відштовхуються від електрода А, коли він заряджений негативно.
Що являють собою ці частинки?
Згідно електронної теорії, вільні електрони в металі знаходяться в хаотичному русі. При напруженні нитки це рух посилюється. При цьому деякі електрони, набуваючи енергію, якої достатньо для здійснення виходу, вилітають з нитки, утворюючи біля неї «електронний хмарка». Коли між ниткою і анодом утворюється електричне поле, то електрони летять до електрода А, якщо він приєднаний до позитивного полюса батареї, і відштовхуються назад до нитки, якщо він приєднаний до негативного полюса, т. Е. Має заряд, однойменний з електронами.
Тож, електричний струм в вакуумі - це спрямований потік електронів.
