Заканчивая представление, или, как сейчас любят говорить, презентацию, характеристики «сила тока», нужно сделать важное пояснение, о котором мы уже мельком сказали. Оно, кстати, окажется необходимым и для презентации другой очень важной характеристики электрических цепей — электродвижущей силы.
Т-46. Встречаясь со словом «сила», нужно помнить, что оно может иметь несколько разных значений. Когда человек, создав разговорный язык, стал давать названия предметам и явлениям, стал навешивать на них таблички-слова (Т-39), то случались и ошибки в этом непростом деле. Например, разным предметам давали одно и то же название, вспомните «ключ» — источник чистой воды и «ключ» — приспособление для открывания замка. Другой пример слово «коса» — элемент женской причёски, песчаная отмель и, наконец, инструмент для скашивания травы.
ВК-55.Начиная заниматься каким-либо новым разделом электротехники, например, упрощёнными её практическими схемами, нужно постараться вспомнить полученную ранее полезную информацию. Но кроме того нужно, как говорится, морально подготовиться, успокоить себя, снять чувство страха, подумать о том, что миллионы людей уже проходили этот путь и завершали его победителями. Это видно по высокому уровню развития электротехники в нашем мире и по широкому использованию электричества.
Часто у слова появлялось несколько значений в процессе развития языка — от простейшего названия какой-либо вещи слово могло стать наименованием целого класса предметов или даже приобрести переносный смыл, как, скажем, слово поднять: поднять (переместить вверх) камень, поднять (улучшить) настроение, «поднять» (сделать более жёсткой) дисциплину. Язык — дело сложное, живое, он живёт и изменяется вместе с человеком и его миром.
Слово «сила» тоже имеет несколько значений, одно из них — чисто физическая характеристика, она уже упоминалась, и вскоре мы поговорим о ней подробнее (Т-48). В этом случае сила говорит, в какой мере одно тело старается (Т-8) механически переместить, сдвинуть с места другое тело, то есть сила понимается как мера механического воздействия одного тела на другое. Самый знакомый пример — сила земного притяжения. С помощью пружинных весов легко обнаружить, что Земля притягивает арбуз с большей силой, чем грушу, и эта сила земного притяжения имеет отдельное название — вес. Из посещений продовольственного магазина хорошо известны единицы измерения веса — в некоторых странах в ходу грамм и килограмм (1000 граммов), в других — фунт (456 граммов) и унция (около 30 граммов).
В физике, а теперь и в технике используют другую единицу силы, она очень скоро появится и у нас в рассказе о важнейших характеристиках электрической цепи.
В словосочетании «сила тока» слово «сила» — это, скорее, литературное украшение, чем точный физический термин. Как уже говорилось, слово «сила» здесь используется в том же примерно смысле, что и в выражении «сильный дождь», и говорит оно совсем не о силе, а об интенсивности, о массовости движения электронов. Точно так же, как в примере с дождём, слово «сильный», если вдуматься, тоже никакого отношения к физическому термину «сила» не имеет и говорит об интенсивности, о массовости падения капель воды: если за минуту на вас упало несколько капель, то дождик слабенький, а если за ту же минуту на вас вылилось полведра — дождь очень сильный.
Одно время, чтобы уйти от всей этой путаницы, вместо термина «сила» тока употребляли «величина тока», или просто одно слово «ток». Последнее, кстати, очень удобно: «ток 5 ампер», «ток увеличился», «ток в этом проводнике можно подсчитать по простой формуле». Разве не понятно, что речь идёт о величине, о силе тока? В учебной и технической литературе можно встретить все три приведённых выражения (ток, сила тока, величина тока), и теперь, после подробных разъяснений, это, можно надеяться, не приведёт к какой-либо путанице.
ВК-56. Общее сопротивление последовательно соединённых сопротивлений равно их сумме, а электродвижущая сила (э.д.с.) генератора автоматически делится между ними. Чем больше сопротивление участка, тем большая часть э. д.с. ему достаётся — только в этом случае во всей последовательной цепи идёт одинаковый ток. Часть э.д.с., действующая на каком-либо участке, называется напряжением, или падением напряжения (обычно обозначается буквой U), и так же, как сама электродвижущая сила, измеряется в вольтах.
Т-47. Система единиц — комплект взаимосвязанных единиц измерения, который наряду с принципиальными достоинствами позволяет упростить вычисления. Длину во многих странах принято измерять в метрах или в миллиметрах, а в некоторых — в футах (примерно 30 сантиметров) и в дюймах (1 дюйм равен примерно 25 миллиметров). И если вы собираете машину из деталей, которые изготовлены в этих разных странах, то и размеры деталей на чертежах могут быть указаны где в дюймах, а где в миллиметрах. Нужно будет сделать немало пересчётов, чтобы понять, что с чем и как стыкуется. Даже время автомобильной поездки долго пересчитываешь, если на карте расстояние указано в милях (примерно 1,6 километра), а скорость автомобильный спидометр показывает в километрах в час.
В какое-то время в мире стали появляться системы единиц, внутри которых все единицы согласованы, и, по крайней мере, не нужно заниматься пересчётами, используя единицы одной системы. Сегодня существует несколько систем единиц, каждая из них имеет свое название, например система СИ (Система интернациональная, по-английски SI — Sistem International), система СГС и другие. Внутри системы все единицы измерения связаны естественным образом, как, например, уже знакомые нам кулон, секунда и ампер. Мы будем использовать очень распространённую систему СИ, которую ещё называют системой МКСА по первым буквам её единиц длины, массы, времени и тока: метр, килограмм, секунда, ампер. Согласно Государственным стандартам России, Германии, Японии, Франции, Италии, Китая и многих других стран, система СИ (МКСА) считается основной для промышленности, она встречается в учебной литературе, в том числе в школьных учебниках.
Мы уже знакомы с двумя единицами системы СИ, применяемыми в электротехнике, — это кулон и ампер. Чтобы познакомиться с остальными электрическими единицами системы СИ, придётся провести небольшую подготовительную работу — поговорить о трёх чрезвычайно важных единицах измерений, которые используются во всех отраслях техники, — это единицы силы, работы и мощности.
ВК-57.Во всех участках последовательной цепи должен быть одинаковый ток. Иначе на участке а'—а" произойдёт необъяснимое накопление либо исчезновение электрических зарядов. Если к границе а'—а" приходит больше зарядов, чем уходит, то эти лишние заряды нужно куда-то складывать для хранения.
Но куда? Если от границы а'—а" уходит больше зарядов, чем приходит, то лишние заряды нужно откуда-то брать. Откуда? Ответов на эти вопросы нет, но они и не нужны — ток во всей цепи одинаков.
Р-17. КОЕ-ЧТО НЕВИДИМОЕ И ДЛЯ НАС ПОКА НЕПОНЯТНОЕ ПО ИМЕНИ «ПОЛЕ». Чтобы как можно проще рассказать о том, чему посвящён этот рисунок, нам лучше всего вернуться к рисунку Р-1 и ещё раз воспроизвести здесь один из его фрагментов, на котором натёртая стеклянная палочка притягивает мелкие клочки бумаги. Как это всё начиналось? Мы приближали палочку к кучке мелких бумажек, и вдруг они начали тянуться к стеклу. Кто их зацепил? Каким способом? Если кто-нибудь догадается, что в пространстве между бумажками и стеклом действовали какие-то атомные структуры в виде нитей или крючков, то мы с этой догадкой отправим её автора к точно такому же эксперименту, проведённому в вакууме (1). Здесь нет никакого вещества, то есть в принципе не может быть каких-либо крючков или нитей, а результат тот же — мелкие бумажки тянутся к электрическому заряду стекла. Чтобы не затягивать разбирательства, скажем сразу о главном. О том, что кроме вещества, которое мы все прекрасно знаем, видим, чувствуем и представляем себе в виде каких-то конструкций из атомов и молекул, кроме этого вещества существует нечто, названное словами «электрическое поле», которое мы не знаем, не видим, не чувствуем и т. д., но которое есть и умеет выполнять определённую электрическую работу. Оно может, например, от натёртого стекла в идеальном вакууме (в нём нет никакого вещества, но электрическое поле в нём есть) передать клочкам бумаги энергию для движения к электрическому заряду палочки.
Точно так же магнит создаёт магнитное поле (2), масса — гравитационное поле и т. д. А из сказанного надо бы запомнить одно: мы пока не можем увидеть, пощупать рукой и представить собеседнику простыми словами все эти и иные физические поля, но они есть и работают. Доказательства? Только что проведённые простые опыты, которые каждый может повторить или придумать новые.
Т-48. Единица силы (веса) — ньютон (Н). В повседневной жизни мы привыкли к тому, что сила измеряется в граммах или килограммах, — к этому нас приучили магазинные весы. Если весы показывают, например, что пакет сахара весит 2 кг (два килограмма), то это означает, что пакет притягивается к Земле с силой 2 кг, поскольку вес — это не что иное, как сила притяжения к Земле. Чтобы поднять этот пакет сахара, вам нужно приложить направленную вверх силу более чем 2 кг, которая преодолеет земное притяжение и двинет пакет вверх. А вот притяжение к Луне на её поверхности в десятки раз меньше земного, и вашим мускулам придётся создать усилие всего в 300 г (триста граммов), чтобы поднять двухкилограммовый пакет с сахаром.
Итак, весы продовольственных магазинов приучили нас к тому, что силу гравитационного притяжения к Земле, то есть вес, отмеряют в граммах и килограммах. В то же время в системе единиц СИ (МКСА) в килограммах измеряется масса тела, и это очень неудобно, когда в одних и тех же единицах измеряют две разные величины. Вспомните: масса неизменная, можно сказать, вечная характеристика какого-либо тела, она говорит о количестве вещества в нем. А сила — характеристика, так сказать, временная и притом местная. Она говорит о том, насколько эффективно на данное тело в дан