§ 25. Дії електричного струму. Напрямок електричного струму

Однак напрямлений рух заряджених частинок спричиняє цілу низку явищ, за якими можна визначити наявність електричного струму в колі.

Дослід 1. Приєднаємо до полюсів джерела струму нікелінову або ніхромову дротину (мал. 150). У результаті досліду побачимо, як дротина нагрівається, розжарюється до червоного світіння і провисає. Спостерігаємо теплову дію струму.

Під дією електричного струму в електричних лампах вольфрамова дротинка розжарюється до яскравого світіння, нагріваються спіралі електропрасок та електроплит.

Теплова дія струму широко використовується під час контактного зварювання металів (мал. 151). Крізь деталі, що зварюють, пропускають великий

струм. У результаті в місцях контактів деталі сильно нагріваються й зварюються.

Дослід 2. На залізний цвях або стержень намотаємо кілька десятків витків ізольованого мідного проводу. Звільнивши кінці проводу від ізоляції, приєднаємо їх до джерела струму. Побачимо, що цвях набуде властивості притягувати до себе дрібні залізні предмети: ошурки, цвяхи, скріпки тощо (мал. 152), тобто він став магнітом. У цьому досліді виявляється магнітна дія електричного струму.

Дослід 3. За малюнком 153 складемо електричне коло. Якщо в посудині буде чиста (дистильована) вода, то електрична лампа не світитиметься. Якщо у воду додати трохи кристалів мідного купоросу, то лампа одразу ж засвітиться. Отже, крізь розчин мідного купоросу проходить електричний струм. Якщо через певний час витягнемо з посудини негативно заряджений електрод, то побачимо, що на ньому виділилася чиста мідь, тобто завдяки електричному струму відбулися хімічні перетворення речовин.

Хімічну дію струму використовують для добування чистих металів.

Світлову дію струму ви можете спостерігати, дивлячись на світіння ламп денного світла (мал. 154). Під дією електричного поля гази, що містяться в лампі, починають світитися. У природі світлова дія електричного струму виявляється під час електричного розряду — блискавки (мал. 155).

Який напрямок має електричний струм? Ще раз пригадаємо, що електричний струм - це впорядкований рух заряджених частинок. Рух яких саме заряджених частинок в електричному полі треба було б прийняти за напрямок струму?

На практиці ми здебільшого маємо справу з електричним струмом у металевих провідниках, тому за напрямок струму в колі доцільно було б узяти напрямок руху електронів в електричному полі, тобто вважати, що струм напрямлений від негативного полюса джерела до позитивного.

Але питання про напрямок струму виникло в науці тоді, коли про електрони та йони ще нічого не було відомо. Тоді вважали, що в усіх провідниках можуть переміщуватись як позитивні, так і негативні заряди.

За напрямок електричного струму умовно обрали той напрямок, у якому рухаються (або могли б рухатися) у провіднику позитивні заряди, тобто напрямок від позитивного полюса джерела струму до негативного.

Переконаємося в тому, що від напрямку струму залежить його механічна дія.

Дослід 4. Приєднаємо до батареї гальванічних елементів електродвигун зі стрілкою на його шківу. Вал двигуна обертатиметься в певному напрямку (мал. 156, а). А якщо поміняти полюси батареї гальванічних елементів, то вал двигуна обертатиметься у протилежному напрямку (мал. 156, б). Принцип роботи електродвигуна є прикладом механічної дії електричного струму, яка полягає в тому, що рамка із дроту, вміщена в магнітне поле, повертається в певному напрямку, якщо через неї проходить струм. Напрямок повороту при цьому залежить від напрямку струму, що ми і бачимо на досліді. Згодом детальніше вивчатимемо дію магнітного поля на провідник зі струмом.

Напрямок струму враховують в усіх правилах і законах електричного струму.

ЗАПИТАННЯ ДО ВИВЧЕНОГО

1.    Де на практиці можна спостерігати механічну, теплову, хімічну, магнітну і світлову дії електричного струму?

2.    Носіями струму в металі є електрони. Чому за напрямок струму прийнято напрямок руху позитивних зарядів?

3.    Як можна переконатися, що від напрямку електричного струму залежить його механічна дія?

ЗАДАЧІ ТА ВПРАВИ Розв’язуємо разом

1. Якщо між паралельними металевими пластинами, приєднаними до кондукторів електрофорної машини, що працює, розмістити легенькі пір’їнки, то вони почнуть інтенсивно рухатися від однієї пластини до

іншої. Яке фізичне явище буде змодельоване_____

цим дослідом?

Відповідь: електричний струм; пір’їнки здійснюють упорядкований рух частинок в електричному полі.

2.    Чи діятиме елемент Вольта, якщо його обидва електроди зробити цинковими або мідними?

Відповідь: не діятиме, не буде різниці в зарядах електродів.

3.    Накресліть схему електричного кола, що складається з батареї акумуляторів, двох паралельно з’єднаних ламп, амперметра, вимикача, з’єднувальних провідників.

Відповідь: схему електричного кола показано на малюнку 157.

Рівень А

184.    Чи може проходити електричний струм у колі, у якому немає вимикача?

185.    На малюнку 158 показано різні джерела струму. Як називають кожне із цих джерел? Де їх використовують?

186.    Розгляньте кишеньковий ліхтарик. Накресліть схему його електричного кола.

187.    Електричне коло складається з електродвигуна і лампи. Джерелом струму в ньому слугує батарея акумуляторів. Накресліть схему цього кола.

188.    У якому джерелі струму на електричну енергію перетворюється: а) хімічна; б) теплова; в) світлова енергія?

189.    Як треба з’єднати проводами полюси джерел струму, зображені на малюнку 159, щоб скласти з них батарею для яскравішого світіння лампи?

190.    У якому напрямку рухатиметься в електричному полі між двома протилежно зарядженими паралельними пластинами: електрон, позитивний йон, негативний йон?

Рівень Б

191.    Електричне поле поширюється у вакуумі зі швидкістю 300 000 км/с. За який час воно пошириться на відстань, що дорівнює земному екватору (середній радіус Землі R_a = 6,4 · IO⁶ м), та на відстань від Землі до Сонця (R_ac = 1,5 · IO^u м)?

192.    На яку відстань переміститься електрон від джерела струму за 1 год, якщо швидкість його руху проти напрямку електричного поля у провіднику дорівнює 0,006 см/с?

193.    Складіть з вимикача, електричної лампи, мі-кроелектродвигуна, з’єднувальних проводів електричне коло. Накресліть схему кола.

194.    Потрібно зарядити акумулятор від джерела струму. На малюнку 160 покажіть, який з проводів, що йдуть від клем акумулятора, треба приєднати до позитивного полюса джерела струму, а який - до негативного.

195.    Чому акумулятори називають іноді вторинними елементами?

196.    Електричне коло складається з гальванічного елемента, електричної лампи, вимикача, з’єднувальних провідників. Яка дія струму свідчить про те, що коло замкнуте? Намалюйте схему електричного кола.

197.    Укажіть, яка дія струму використовується в кожному з перелічених випадків: а) приготування їжі на електроплиті; б) освітлення кімнати лампою денного світла; в) хромування та нікелювання деталей; г) нагрівання води електричним кип’ятильником; д) піднімання деталей за допомогою електромагніту.

198.    У якій з посудин (мал. 161, а, б) міститься дистильована вода (вода, звільнена від домішок)?

199.    Відкриття французького фізика Франсуа Aparo (1820 р.) полягало в наступному: якщо тонкий мідний провід, з’єднаний з джерелом струму, занурити у сталеві ошурки, то вони прилипають до нього. Як пояснити це явище?

200.    Чи має значення для теплової дії електричного струму його напрямок?

201.    Накресліть схеми заряджання і розряджання акумулятора, укажіть для обох випадків напрямок електричного струму всередині і зовні акумулятора.

Це матеріал з підручника фізика 8 клас Сиротюк