В океане энергии

Но все же, что такое электрон? Конечно, замавчиво предположить: то, что мы считаем электроном, только мысленная точка, центр масс. Сама масса электрона, она же энергия, распределена в электрическом поле, окружающем эту точку. Но такое предположение не вяжется с другими известными свойствами, например с наличием у электрона момента количества движения — спина. Обо всем этом мы еще поговорим, а пока дадим возможность читателю немножко пофантазировать.

Электрический ток

Наверное, не стоит излагать здесь содержание учебника физики, поэтому ограничимся короткой справкой. Электрическим током называется движение электрических зарядов. Соответственно силой тока называют количество зарядов, прошедших за единицу времени через поперечное сечение проводника. Ток 1 А — это такой ток, когда за 1 с через поперечное сечение проводника проходит 1 Кул.

Но только давайте сразу внесем ясность. Во-первых, движение каких зарядов? Мы установили, что реальными носителями электрического заряда могут быть либо электроны, либо протоны. Другие заряженные частицы живут настолько мало, что, во всяком случае, в явлениях, описываемых в этой главе, они никакого участия не принимают. Во-вторых, какое движение? Если электроны или положительно заряженные ионы (мы не оговорились, положительный заряд иона — это заряд протонов атомного ядра) движутся совершенно беспорядочно, никакого тока нет. Ток возникает тогда, когда движение становится хотя бы частично упорядоченным, т. е. когда среднее количество движения всех заряженных частиц оказывается отличным от нуля.

Здесь в точности та же ситуация, как и в рассмотренных раньше примерах с теплотой и механическим движением. Соответственно и понятие электрического тока можно определить по-другому. Можно сказать, что сила электрического тока равна количеству заряженных частиц, участвующих в процессе, умноженному на среднюю скорость этих частиц. При вычислении средней скорости нужно учитывать реальные скорости, причем скорости положительно заряженных частиц брать со знаком плюс, а отрицательных — со знаком минус.

Протекание электрического тока по проводнику сопровождается преобразованием электрической энергии в тепловую. До чего же завидно становится, когда думаешь, какой простой и прозрачной была физика XIX века. Вот, например, электрический ток. Движется по проводнику рой маленьких твердых блестящих шариков — электронов. Двигаясь, они сталкиваются тоже с твердыми блестящими, но побольше размером, шариками — атомами. Что случается, когда сталкиваются два шарика? Тот, который двигался, отдает часть своей энергии и замедляется, а тот, который был неподвижен (атом), начинает двигаться. Поскольку заранее никак не угадать, с какой стороны и в какой бок ударит по атому электрон, то и движение атомов оказывается совершенно беспорядочным. А это и есть тепловое движение.