...
— Вернёмся к твоему вопросу о природе электрического тока, Галатея. Хотя электромагнитное поле мчится вдоль провода очень быстро, а электроны ползут по металлическому проводу со скоростью улитки, они тесно связаны. Электрический ток, распространяющийся по проводам, — это проявление совместного движения медленных электронов и быстрого электромагнитного поля. Таков самый простой ответ. Но если копнуть поглубже — а это очень увлекательное занятие в любой деятельности, — то окажется, что даже электрический ток в обычной бытовой сети представляет собой очень сложное атомное явление.
Зададимся вопросом: как работает электрический ток в наших домах? Оставим в стороне сложные устройства, рассмотрим обычную спираль конфорки электрической плиты или спираль утюга, которая разогревается, когда по ней проходит электрический ток. Что при этом происходит между электронами и металлической спиралью? Отчего она становится так горяча?
Чтобы ответить на этот вопрос, давайте пофантазируем. Вы никогда не играли в футбол в густом лесу, где растут мачтовые сосны? Попробуйте сильными ударами по мячу отфутболить его на расстояние в сотню метров. Эта задача, простая для обычного футбольного поля, в густом лесу превращается в трудновыполнимое дело. При каждом ударе мяч попадает в дерево и отскакивает от него назад или в сторону. Ваши ноги дают ему нужное направление, а деревья сбивают его с пути. Когда вы наконец добьётесь выполнения задачи, вытрите пот со лба и задумайтесь. Мяч играл роль электрона, вы — электромагнитного поля, ускоряющего его в нужном направлении, а стволы сосен изображали атомы металла, которые рассеивают электроны, мешая им двигаться. Энергия, которую вы, вернее, электромагнитное поле затратило на проталкивание электронов сквозь «заросли» атомов, идёт на нагревание провода.
— Значит, когда от попадания мяча сосны начинают покачиваться — это и есть аналог выделяющегося на атомах тепла? — спросил Андрей, улыбаясь.
— Верно. Закон немецкого физика Георга Ома связывает сопротивление материала, напряжение и силу электрического тока. Он сформулирован на основе многочисленных опытов, но без понимания внутренних процессов. Описать точно электрическое сопротивление можно только в рамках квантовой механики, которой не было во времена Ома. На самом деле мы жарим яичницу и гладим брюки на квантовом тепле, которое появляется в результате сложных взаимодействий электронов, атомов и электромагнитного поля.
Каждый организм жив, пока получает энергию извне. В этом наши дома похожи на живые организмы, — им для функционирования тоже нужна энергия, и они получают её по проводам, вернее, по металлической проволоке. По ней движется электрический ток, который зажигает лампочки, заставляет работать холодильник, телевизор, телефон, пылесос, электроплиту и множество других приборов, питающихся электричеством.
Радио, телевидение, компьютеры, мобильные телефоны — всё это возникло благодаря Максвеллу и его уравнениям, которым подчиняются электромагнитные поля звёзд и полярных сияний, электрических розеток и компьютерных процессоров.
Полностью читать здесь: http://www.nkj.ru/archive/articles/25584/ (Наука и жизнь, Сказка о Джеймсе Максвелле и его ручном демоне)
По-моему, хорошая сказка получилась!