КВ-приемник мирового уровня? Это очень просто! [Александр Леонидович Кульский] (fb2) читать постранично, страница - 3

Химические реакции… Таблицу Менделеева. Рассказывали об электронных оболочках и все такое…

«А»: А насчет кристаллических решеток говорили что-нибудь?

«Н»: Само-собой!

«А»: А что же представляет собой электрический ток?

«Н»: Движение электронов…

«А»: Соберись, Незнайкин! Сосредоточься! Где и как движутся электроны, образуя электрический ток?

«Н»: В куске металла. Например меди, железа… Даже серебра и золота… Ядра у атомов массивные, они остаются в узлах кристаллической решетки, а электроны маленькие и легкие, поэтому они свободно движутся внутри кристалла…

«А»: Все правильно, но ведь я спрашивал, Незнайкин, об электрическом токе! А нюанс здесь такой… Электроны, действительно, беспорядочно движутся внутри кристалла. И скорость их довольно велика. Она зависит, в значительной степени от температуры кристалла. При комнатной температуре средняя скорость электронов составляет несколько метров в секунду! Но представим себе некий кусок металла в виде отрезка проволоки, например, медной… Впрочем, давай лучше изобразим это на рисунке (рис. 1.1). Смотри, Незнайкин, мы как бы условно рассекли отрезок медной проволоки (1) плоскостью, которую я обозначил, как (2)…

«Н»: А что означают эти кружочки, снабженные стрелками?

«А»: Да только то, что кружочки — это электроны. А стрелки представляют из себя ВЕКТОРЫ, иллюстрирующие тот факт, что средняя скорость электронов примерно одинакова при данной температуре. А вот направление движения — неупорядоченное, хаотическое. А это значит, что за некоторую единицу времени, например, за ОДНУ СЕКУНДУ количество электронов, которые пересекли плоскость справа-налево и слева-направо — ОДИНАКОВО! Иными словами, Незнайкин?…

«Н»: Я почему-то думаю что в этом случае никакого тока не будет!.. Или я ошибаюсь?

«А»: Ты совершенно прав! Если количество электронов, которые пересекли плоскость с различных сторон за единицу времени — одинаково, то в этом случае говорить об электрическом токе просто не приходится!

«Н»: Ну, а как же появляется электрический ток? Можно ли себе его как-то представить и что для этого необходимо сделать?

«А»: Для начала, просто вернуться к нашему рисунку. Правда, слегка модернизировав его (рис. 1.2).

«Н»: Привет, а что это за маленькие пунктирные стрелки появились?

«А»: А это признак появления некоторой дополнительной составляющей средней скорости. Да, это именно дополнительная составляющая средней скорости КАЖДОГО из свободных электронов кристаллической решетки! Ну а правило сложения векторов, Незнайкин, ты знать просто обязан… Итак…

«Н»: А я и знаю! Не зря по геометрии «пятерку» схватил! Выходит, что средние скорости электронов, которые движутся на рисунке слева-направо, будут БОЛЬШЕ, чем средние скорости электронов, которые движутся справа-налево! Так?

«А»: Ну, Незнайкин. молоток! И какой вывод ты из этого можешь сделать?

«Н»: Да только один! Количество электронов, которые пересекут плоскость (сечение) в направлении слева — направо, будет БОЛЬШЕ, чем количество электронов, которые за то же время пересекут эту плоскость в направлении справа-налево!

«А»: Точно так! То есть в этом случае мы можем смело утверждать, что имеем дело с электрическим током! Кстати, учти, что для простоты картины я нарисовал пунктирные стрелки со значительным нарушением масштаба! В действительности, абсолютные величины векторов, характеризующих средние скорости хаотического движения, в десятки раз превышают абсолютные величины векторов, обозначенных пунктиром!

«Н»: И какой же при этом получается электрический ток? Наверное, очень малый?

«А»: Представь себе, что как раз далеко не малый! Правда, на нашем идеализированном рисунке изображены только шесть электронов, в то время как их, например, в куске обыкновенной меди…

«Н»: Постой, я припоминаю, что нам рассказывали, что в каждом грамме металла, содержится не то 10²¹ не то 10²² атомов! И даже если каждый атом обеспечит только один свободный электрон, который способен «путешествовать» внутри кристалла, то это будет…

«А»: Расслабься дружище! Я тоже не помню точного числа атомов в грамме металла, но это сейчас абсолютно неважно. А важно то, что даже, скажем, 10²⁰ атомов — это ведь сто миллиардов миллиардов! Проволока — медная. Значит, каждый атом обеспечивает два электрона, которые могут перемещаться в кристалле! Поэтому нам более важно сейчас некое иное число.

«Н»: Это какое же?

«А»: Могу сказать! Это — 6,28 на 10 в восемнадцатой степени! Именно такое количество электронов содержит в себе электрический заряд, равный ОДНОМУ КУЛОНУ! А теперь запомни, что если через поперечное сечение проводника, а в качестве такового сейчас выступает кусок обыкновенного медного провода,