И. Стекольников - Молния и гром

Чем отличаются проводники от изоляторов?

Чтобы ответить на этот вопрос, сделаем следующий опыт с электроскопом. Возьмём два электроскопа и поставим их рядом на столе. Один из электроскопов зарядим электричеством, а другой оставим незаряженным (рис. 5, сверху). Прикоснёмся теперь к обоим шарикам сразу медной палочкой. Мы увидим, что угол между листочками заряженного электроскопа немного уменьшится, а листочки незаряженного электроскопа раздвинутся (рис. 5, слева). Это происходит потому, что часть электричества с одного электроскопа ушла по медной палочке к другому. Медь — проводник электричества.

Рис. 5. По проводнику электричество переходит от одного электроскопа к другому, а по изолятору перейти не может.

Сделаем теперь снова такой же опыт, но на этот раз соединим шарики обоих электроскопов палочкой, сделанной из фарфора (рис. 5, справа). Листочки электроскопа останутся в прежнем положении: с ними ничего не произойдёт. Через фарфор электричество не смогло перейти от одного электроскопа к другому. Фарфор не проводит электричества. Он является изолятором.

Проводниками электричества являются, в первую очередь, металлы (медь, железо и другие), вода и земля. Человеческое тело также относится к проводникам. Примерами электрических изоляторов являются фарфор, стекло, резина, воздух.

Проводники и носят своё название от того, что они проводят электричество, т. е. пропускают его через себя, а изоляторы не проводят — не пропускают через себя электричество.

Основную часть электрических устройств составляют проводники, переносящие электричество в определённое место, и изоляторы, которые не дают электричеству уходить в неположенные для него места. Всякий, кто видел телефонную линию или линию передачи электрической энергии (рис. 6), замечал, что провода, которые служат для передачи электричества, натянуты на фарфоровых или стеклянных изоляторах. Провода (линия передачи) несут электричество от электрической станции (где оно вырабатывается машинами) к фабрикам, заводам, МТС и жилищам. Большие фарфоровые изоляторы поддерживают провода и обеспечивают передачу по ним электричества. Изоляторы нужны именно для того, чтобы не допустить ухода электричества с проводов через столбы в землю, оградить, или, как говорят, «изолировать» его от земли.

Рис. 6. Линия передачи электричества.

Текущее в проводах электричество образует электрический ток. Чем больше электричества протекает в одну секунду через провод, тем больший ток течёт по нему.

Для ответа на вопрос — что же представляет собою электричество? — нужно знать, из чего состоят различные тела природы. Это изучается наукой, которая называется физикой.

Учёные-физики установили, что каждое тело, твёрдое, жидкое или газообразное, состоит из отдельных очень мелких частичек, называемых атомами. Атом же, в свою очередь, состоит из нескольких ещё более мелких частиц, заряженных электричеством. В середине атома расположена его основная часть — ядро атома. Это ядро заряжено положительным электричеством. Вокруг ядра вращаются частицы вещества, называемые электронами. Электрон заряжен отрицательным электричеством.

В обычном состоянии атом содержит одинаковое количество положительного и отрицательного электричества и поэтому он не проявляет своих электрических свойств.

Однако, если каким-либо образом разбить атом на части — отделить от него один или несколько электронов, то оставшаяся часть будет иметь больше положительного электричества, чем отрицательного. Тогда такой неполный атом проявит себя как положительно заряженное тело: он будет стремиться притянуть из окружающей среды недостающие ему электроны. Оторвавшиеся же от атома электроны будут проявлять свойства отрицательного электричества.

Этот отрыв и происходит, например, при натирании стекла мехом или плотной бумагой; его можно получать и другими способами. Электрический ток в проводе и представляет собой движение электронов. Количество электронов, т. е. количество электричества, проходящего через 1 квадратный сантиметр поперечного сечения проводника, называется силой тока.

Сила тока в электротехнике измеряется единицей, называемой ампером.

Через электрическую лампочку, горящую в комнате и имеющую среднюю яркость, протекает ток, измеряемый 1/ 3– 1/ 2ампера. В линиях передачи электрической энергии протекают токи, измеряемые сотнями и тысячами ампер, а в молнии ток доходит до 200 000 ампер!

Теперь, когда мы знаем, что атомы каждого тела состоят из частиц, содержащих как положительное, так и отрицательное электричество, мы можем объяснить важное явление — получение электричества через влияние. Это поможет нам понять, как образуется молния.

Произведём следующий опыт. Поднесём к шарику электроскопа палочку, заряженную электричеством какого-нибудь рода, например — положительным, но не будем дотрагиваться палочкой до шарика, оставив между ними маленький просвет (рис. 7, слева). Листочки электроскопа разойдутся, хотя электричество с палочки на шарик не могло перейти: воздух не является проводником. Это произошло по следующей причине. Положительное электричество на палочке будет притягивать к себе отрицательное электричество, имеющееся на шарике, стержне и листочках электроскопа, и отталкивать от себя положительное электричество на этих же проводниках. Отрицательное электричество соберётся ближе к палочке — на поверхности шарика, а положительное — дальше, на листочках. А оба листочка, на которых оказалось электричество одного и того же рода (положительное), разойдутся.

Рис. 7. Получение электричества через влияние.

Но такое расположение обоих электричеств на электроскопе — непрочное. Стоит нам удалить палочку от шарика, и листочки снова спадут: оба рода электричества, притягиваясь друг к другу, опять равномерно распределятся во всех частях электроскопа, и он перестанет проявлять свои электрические свойства.

Потупим теперь так. Снова поднесём к шарику электроскопа палочку, заряженную положительным электричеством, оставив просвет. Листочки разойдутся. Затем, не унося палочки, дотронемся другой рукой до шарика. Угол между листочками немного уменьшится, но совсем листочки не спадут (рис. 7, посредине). Теперь унесём палочку и отнимем руку. Листочки останутся в прежнем положении — электроскоп будет заряжен (рис. 7, справа).