Жмурки с электричеством (Деревенский) - страница 15

А теперь — ещё одна интересность. Каждый новоиспечённый свободный электрон в металле, торкнувшись в сторону анода, успевает набрать какую-никакую энергию до того, как упереться в атом. Допустим, произошла эта тихая смена — с замещением-освобождением. Электрон, который оказался замещён, освобождён, и послан, сами понимаете, к аноду — этот электрон начинает свой путь, имея нулевую энергию. А куда девается та энергия, с которой пришлый электрон шмякнулся в атом? А она не девается, а превращается — причём, не во что-нибудь, а в тепло. Узнаёте? Это же и есть механизм выделения джоулева тепла при продвижении электронов в проводнике! Только, обращаем внимание: из этого объяснения следует, что продвижение электронов в проводнике сопровождается выделением джоулева тепла непременно. Тут академики, широко улыбнувшись, напомнят нам про явление сверхпроводимости. Супер-пупер: упорядоченное движение электронов, мол, есть, а выделения джоулева тепла — нету! Это что же — приговор тому, что мы тут излагаем? Подождите, надо разобраться! Ведь здесь возможны варианты! Вдруг окажется, что при т.н. сверхпроводимости никакого упорядоченного движения электронов нет вовсе?

Вы погодите смеяться — одна минута идиотского смеха сокращает жизнь на одну минуту! Помните, мы говорили про два способа переноса электричества? Про то, как в металлах реализуется первый из них — через движение электронов — мы уже пару слов сказали. Теперь скажем пару слов про второй из них, через движение зарядовых разбалансов. У этого второго способа есть принципиальные отличия от первого. Электроны имеют какую-никакую массу, поэтому перенос электричества в металлах через движение электронов является процессом инерционным и, как мы видели выше, довольно медленным. При движении же зарядовых разбалансов не происходит переноса вещества, поэтому такой процесс переноса электричества является безынерционным, и он может происходить с сумасшедшей скоростью, достигающей скорости света. Вы спросите: где такое видано? Здрасьте-пожалста! Да чуть не на каждом шагу! Вот двухпроводная линия, с длиной в 10 км, к дальним контактам которой присоединён конденсатор. После замыкания рубильника, подключающего источник постоянного напряжения к ближним контактам этой линии — как быстро появится напряжение на конденсаторе? Правильно: оно появится с задержкой, равной частному от деления длины линии, 10 км, на скорость света, т.е. через 33 микросекунды. Ясно, что такое молниеносное появление напряжения на конденсаторе обеспечивается вовсе не притоком электронов на отрицательную обкладку и оттоком их от положительной обкладки — поскольку электроны продвигаются с черепашьей скоростью. Хуже того: задержка на молниеносное появление напряжения не зависит от ёмкости конденсатора! А ведь если здесь дело было бы в притоке-оттоке электронов, то появление того же самого напряжения на конденсаторе большей ёмкости потребовало бы притока-оттока большего количества электронов — а, значит, и большей временной задержки. Да электротехники это хорошо знают: постоянная времени для зарядки конденсатора через приток-отток электронов равна произведению ёмкости конденсатора на омическое сопротивление цепочки. Чудненько! Так чем тогда обеспечивается молниеносное появление напряжения на конденсаторе — с задержкой, которая не зависит от его ёмкости? Будем валять дурака дальше — или, для разнообразия, допустим, что дело здесь в движении по проводам всплесков электричества, образуемых зарядовыми разбалансами? Ведь эти две зарядки конденсатора, через приток-отток электронов и через индуцирование зарядовых разбалансов, различаются не только по своим характерным временам. Результаты этих двух зарядок — при одном и том же получившемся напряжении на конденсаторе — различаются кардинально. Зарядку через приток-отток электронов можно назвать активной: такой, активно заряженный, конденсатор может дать мощную разрядную искру в воздухе при попытке замкнуть его выводы. Зарядку же через индуцирование зарядовых разбалансов можно назвать реактивной: если, как в нашем примере с 10-километрорвой линией, оторвать от неё конденсатор через 33 микросекунды после подачи напряжения на линию, то, не пройдя стадию притока-оттока электронов, мощной разрядной искры конденсатор не даст. Да и вообще: при движении зарядовых разбалансов по проводникам, даже джоулево тепло не выделяется. С чего ему выделяться?