don_beaver (don_beaver) wrote,
don_beaver
don_beaver

Category:

Сказка о Джеймсе Максвелле и его ручном демоне

Кто не знал, что такое электрический ток? Сейчас вы можете узнать!

...
— 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!
Tags: 100 научных сказок
Subscribe

  • История по CNN

    Потрясла история Крыма по версии сегодняшнего CNN (начало информационной справки после статьи о Путине в крымском батискафе): "The peninsula became…

  • Библиотека вундеркинда: мощное пополнение

    Астрель выпустило в серии "Библиотека вундеркинда" книгу академика Михаила Гаспарова "Занимательная Греция". Книга известная, но в данной библиотеке…

  • Ирландец про русский космический характер

    Ирландский инженер Питер Редмонд: "Русские всегда были первыми в космосе. Это немудрено, вы ведь полгода живете как на Луне: без скафандра не…

  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 11 comments

  • История по CNN

    Потрясла история Крыма по версии сегодняшнего CNN (начало информационной справки после статьи о Путине в крымском батискафе): "The peninsula became…

  • Библиотека вундеркинда: мощное пополнение

    Астрель выпустило в серии "Библиотека вундеркинда" книгу академика Михаила Гаспарова "Занимательная Греция". Книга известная, но в данной библиотеке…

  • Ирландец про русский космический характер

    Ирландский инженер Питер Редмонд: "Русские всегда были первыми в космосе. Это немудрено, вы ведь полгода живете как на Луне: без скафандра не…