В 1803 г. В. В. Петров выпустил книгу с длинным названием: «Известие о гальвани-вольтовых опытах, которые проводил профессор физики Василий Петров посредством огромной наипаче батареи, состоявшей иногда из 4200 медных и цинковых кружков и находящейся при Санкт-Петербургской медико-хирургической академии». В этой книге предполагалась возможность плавить металлы с помощью электрической дуги, которая возникает между кусочками древесного угля, соединенными с полюсами батареи. В 1882 г. в России начались первые опыты с электросваркой металлов посредством вольтовой дуги, или «дуги Петрова». А еще раньше, в 1876 г., улицы европейских столиц осветились сиянием дуговых ламп, сконструированных русским изобретателем П. Н. Яблочковым.
Первые источники электрического тока— гальванические элементы
Элементов этих много, каждый носит имя своего изобретателя, но у всех у них есть и общее название — гальванические.
Действие гальванического элемента объясняется химическими реакциями, энергия которых преобразуется в электрическую. Процесс преобразования, естественно, сопровождается известными потерями, величина которых зависит от устройства проводников и типа химических реакций. Действие элементов характеризуют физической величиной — электродвижущей силой (ЭДС), единица измерения которой — вольт.
ЭДС первых элементов была очень мала, но ее оказалось достаточно, чтобы исследователи открыли законы электрического тока. Основные законы постоянного тока установил в 1826г. немецкий физик Георг Ом. Закон Ома определяет силу тока (I) в проводнике при данной ЭДС, (Е) источника тока и данных сопротивлениях источника (r) и проводника (R):
I=E/(R+r).
Силу тока определяют величиной заряда, прошедшего через поперечное сечение (q) проводника в единицу времени (t):
I=q/t.
Речь здесь идет о постоянном токе, при котором направление движения зарядов по проводнику не меняется.
Признаки электрического тока
О наличии электрического тока мы судим по разным признакам: по теплу, которое развивается в твердых проводниках (проволоку можно накалить до яркого свечения); по выделению вещества из раствора электролитов, по цветному свечению газов. Эти признаки называют частными, так как они сопутствуют току, проходящему через вещество; они положены в основу электроизмерительных приборов и устройств, очень распространенных в технике.
Например, ослепительное свечение раскаленного проводника привело А. Н. Лодыгина и Т. Эдисона к мысли создать электрическую лампочку. Выделение вещества при прохождении тока через электролит помогло М. Фарадею открыть законы электролиза, а Б. С. Якоби— заложить основы гальванопластики и гальваностегии. При этом глубже была исследована и природа электрического заряда. Электрический заряд наименьшей величины назван элементарным. Если вещество при электролизе одновалентно, то его грамм-атом будет выделен прошедшим через раствор зарядом, равным числу Фарадея:
F=N•e,
где N — число Авогадро, F — число Фарадея, а е — элементарный заряд, величину которого можно вычислить так:
Это открытие указывает на связь электрического заряда с атомным строением веществ.
По количеству серебра, выделенного из раствора AgNO3, впервые установили единицу измерения силы тока ампер.
Общий признак электрического тока — его влияние на магнитную стрелку — обнаружили при своеобразных обстоятельствах. Датский физик Ханс Кристиан Эрстед во время лекции об электричестве и магнетизме заметил, что магнитная стрелка компаса уклоняется от своего направления. После лекции он установил, что вблизи от компаса находился провод, который соединял полюсы гальванического элемента. Как только элемент замыкался, стрелка меняла направление. Эрстед долго
204