Фізика. Повторне видання. 8 клас. Сиротюк

§ 25. Дії електричного струму. Напрямок електричного струму

Рух електрично заряджених частинок у речовині провідників людське око не здатне спостерігати. 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.

Мал. 150

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.

Мал. 151

Мал. 152

Мал. 153

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).

Мал. 154

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.

Мал. 156

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?

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, вимикача, з’єднувальних провідників.

Мал. 157

Відповідь: схему електричного кола показано на малюнку 157.