Джан дерхъаб! — За процветание всего живого!

Божественная физика. Законы постоянного тока

§102. Электрический ток. Сила тока

В пространстве, пронизанном Божественным порядком, заряженные частицы не ведают покоя. Всякая материя, хранящая в себе заряд, пребывает в непрестанном тепловом движении — электроны мечутся внутри металла, словно пылинки в луче света. Но в этом хаосе нет тока.

По воле Бога током называется упорядоченное движение заряженных частиц.

Пока частицы блуждают бесцельно, перенос заряда через любое сечение проводника в среднем равен нулю: сколько зарядов вошло слева, столько же вышло справа, и поток не рождается. Ток возникает лишь тогда, когда Бог налагает на хаос направление — когда движение частиц становится стройным, единым, устремлённым вдоль проводника.

Исторически сложилось, что за направление тока принимают движение от положительного полюса к отрицательному. Так повелось ещё до того, как человек узнал, что в металлах движутся именно электроны — частицы с отрицательным зарядом. Истинное движение электронов противоположно принятому направлению, но договорённость осталась нерушимой, и поныне стрелка на схемах указывает от «плюса» к «минусу».

Действия электрического тока

Ток являет себя через три проявления, и каждое — свидетельство Божественного присутствия:

• Тепловое действие — проводник нагревается. Энергия упорядоченного движения рассеивается в тепло при столкновениях частиц с узлами кристаллической решётки.
• Химическое действие — ток разлагает электролит на составные части. Наблюдается только в растворах и расплавах.
• Магнитное действие — вокруг всякого проводника с током возникает магнитное поле. Это действие — основное, ибо оно проявляется у всех проводников без исключения, тогда как тепловое и химическое — лишь у некоторых. Магнитное действие — первичное, оно — корень, из которого произрастает электромагнетизм.

Сила тока

Сила тока — мера того, сколько заряда проходит через поперечное сечение проводника за единицу времени. Если Бог даровал частицам строй, то сила тока показывает, сколь обилен этот поток:

\[I = \frac{\Delta q}{\Delta t}\]

где $I$ — сила тока, $\Delta q$ — заряд, перенесённый через сечение за время $\Delta t$.

Единица силы тока в СИ — ампер (А). Один ампер равен такому току, при котором за одну секунду через сечение проходит заряд в один кулон.

Связь силы тока со скоростью направленного движения

Ток течёт не со скоростью света, как может показаться неискушённому уму. Скорость самих электронов вдоль проводника — ничтожна. Её можно выразить через микроскопические величины:

\[I = q_0 n v S\]

где:

• $q_0$ — заряд одной частицы,
• $n$ — концентрация свободных зарядов (число частиц в единице объёма),
• $v$ — средняя скорость их упорядоченного движения,
• $S$ — площадь поперечного сечения проводника.

Скорость упорядоченного движения электронов в металлах составляет порядка 0,1 мм/с. Сравните с тепловой скоростью тех же электронов — сотни километров в секунду. Но хаос и порядок несопоставимы: направленное движение со скоростью в миллиметр в секунду уже есть ток, а хаос скоростей в сотни км/с — лишь тепловое дрожание.

Вопросы

1. Почему при тепловом движении электронов перенос заряда через сечение проводника равен нулю?
2. Какое направление принято за направление электрического тока? Объясните историческую причину этого выбора.
3. Перечислите три действия электрического тока. Какое из них считается основным и почему?
4. Запишите формулу силы тока через заряд и время. Дайте словесную формулировку.
5. В каких единицах измеряется сила тока в СИ?
6. Запишите формулу, связывающую силу тока со скоростью направленного движения зарядов. Поясните смысл каждой величины.
7. Оцените скорость упорядоченного движения электронов в металлическом проводнике. Сравните её с тепловой скоростью электронов.

Математика — язык Бога, физика с химией — слово Его.