Зная о существовании электронов, можно довольно просто объяснить некоторые свойства электричества.
В любом металле или в аналогичном металлу проводнике электричества имеются электроны, обладающие значительной свободой движения и при наложении разности потенциалов перемещающиеся между атомами данного металла. Постоянный электрический ток, проходящий по медной проволоке, представляет собой поток электронов вдоль этой проволоки.
Прохождение электрического тока по проволоке можно сравнить с течением воды в трубе. Количество воды измеряют в литрах; количество электричества обычно измеряют в кулонах (ампер-секундах) или стонеях. Скорость течения, или поток, воды, т. е. количество ее, проходящее через данное сечение трубы в единицу времени, измеряют в литрах в секунду; силу электрического тока измеряют в амперах (кулонах в секунду). Скорость движения воды в трубе зависит от разности давления на концах трубы; это давление выражается в атмосферах, или в килограммах на квадратный сантиметр. Электрический ток в проволоке зависит от разности электрического потенциала или от падения напряжения между концами проволоки; эту разность потенциалов обычно измеряют в вольтах. Определения единицы количества электричества (кулон) и единицы электрического потенциала (вольт) были приняты в соответствии с международным соглашением.
Электрический генератор по существу представляет собой электрический насос, который перекачивает электроны из одной проволоки в другую. Генератор постоянного тока непрерывно перекачивает электроны в одном направлении, а генератор переменного тока периодически изменяет направление перекачивания электронов, создавая, таким образом, давление электронов сначала в одном направлении, а затем в другом. Шестидесятицикловый генератор изменяет направление перекачивания электронов 120 раз в секунду.
Пример 3.1.
При работе обычной электрической лампы через ее нить накаливания проходит ток силой 1 ампер (1 А). Сколько электронов проходит через нить накаливания за секунду? (Помните, что заряд электрона равен —0,1602·10-18 Кл.)
Решение. Один ампер равен одному кулону в секунду. Число электронов, проходящих, в одну секунду, составляет 1 кулон, деленный на заряд электрона, выраженный в кулонах:
1 Кл·с-1/0,1602·10-18Кл=6,242·1018 электронов в секунду.