Электрический ток — это не просто скучное движение каких-то там частиц, а настоящая вечеринка для заряженных ребят! Представьте себе: электроны, словно тусовщики на дискотеке, начинают двигаться в одном направлении под воздействием электрического поля — своего рода диджея, который задаёт ритм. В проводниках главные танцоры — электроны, в электролитах выступают ионы (катионы и анионы), а в полупроводниках шоу дополняют «дырки» — не пугайтесь, это не дырки от носков, а такие позитивно заряженные участники движения.
Вот где настоящая электронно-дырочная рок-н-ролл!
Но есть и особый гость на этой вечеринке — ток смещения. Он такой хитрый: вроде бы ничего не двигается между обкладками конденсатора, но ток всё равно течёт! Это как если бы вы смотрели на пустой танцпол, а музыка играла так громко, что казалось — кто-то там точно зажигал.
Если говорить серьёзно (ну или почти серьёзно), то электрический ток — это направленное движение носителей заряда под действием электрического поля. Количество этого движения измеряется величиной тока i = q/t.
Тут q — заряд электрона (1,6·10⁻¹⁹ кулон), а t — время. Кстати, если у вас есть друг-физик, он обязательно скажет «Это же элементарно!» и начнёт рассказывать про мгновенное значение тока для переменного тока: i(t) = dq/dt. Вы только улыбнитесь и скажите «Да уж…»
Чтобы электрический ток долго жил и радовал глаз (и лампочки), нужны два условия: источник напряжения и замкнутый путь для зарядов. Если представить себе электрическую цепь как автодорогу для электронов, то источник напряжения — это бензоколонка с энергией, а замкнутый путь — кольцевая дорога без пробок.
Без этого никуда: электроны ведь не любят гулять бесцельно.
Закон сохранения зарядов напоминает нам о том, что электроны не исчезают просто так (а жаль!), они только переходят из одного места в другое. Если замкнуть пространство вокруг потока зарядов воображаемой стеной (или просто коробкой из картона), то количество электронов входящих туда равно количеству выходящих. Это как если бы вы наливаете воду в ведро с дырками: сколько налили – столько же вытекает.
Электрическая цепь делится на две части: внутреннюю и внешнюю. Внутри частицы движутся против электростатических сил (прямо как подростки против правил родителей), а снаружи – по направлению этих сил (как законопослушные граждане).
Концы электродов называются зажимами — звучит будто детали какого-то шпионского гаджета.
И вот появляется напряжение между двумя точками цепи – это как приглашение на танец для электронов! Они начинают двигаться упорядоченно под влиянием электрического поля Е; сила f = Ее действует на каждый электрон с зарядом e. Электроны прыгают вперёд-назад хаотично (как гости на дискотеке после пары коктейлей), но благодаря полю приобретают среднюю скорость vcp – вот она настоящая танцевальная пауза!
Интересно отметить термин «сила тока».
Многие думают: «Ого, какая мощь!» Но нет тут никакой силы в привычном смысле слова – это скорее интенсивность движения этих маленьких зарядиков через проводник за единицу времени. Один ампер равен тому моменту, когда через поперечное сечение проводника за секунду проходит один кулон заряда (а кулон – это примерно 6 миллиардов миллиардов электрончиков!). Представьте такую очередь в магазине!