Техника - молодёжи 1953-06, страница 42

СКОРОСТЬ ЭЛЕКТРОНОВ В МЕТАЛЛЕ

С какой скоростью движутся электроны по проводнику, ко ьда по нему проходит электрический ток?

Читатель Е. КОМАРОВ (г. Кашин)

В большинстве случаев считают, что электроны движутся по проводнику со скоростью света, то-есть имеют скорость около 300 тысяч километров в секунду. Но это совершенно неправильно.

Электрический ток, как известно, есть движение свободных зарядов в проводнике. Для того чтобы по проводу пошел электрический ток, нужно в проводе создать электрическое поле, под действием которого будут двигаться свободные заряженные частицы. Это поле создается и поддерживается электродвижущей силой источника тока, роль которого в электрической цепи этим и ограничивается.

Надо подчеркнуть, что назначение источника тока вовсе не заключается в том, чтобы служить каким-то резервуаром зарядов, посылаемых в цепь. С этой точки зрения термин «источник тока» неудачен и лишь дает повод к неверному представлению о природе тока.

В цепи никакого источника зарядов не нужно, так как они всегда имеются в любой части цепи (в проводах, в «воло-1сках» ламп, в обмотках моторов и т. д.).

В момент включения тока! по проводам распространяется со скоростью света лишь электрическое поле. Но если бы мы могли проследить движение одного какого-нибудь электрона, «выходящего», например, из источника гока, то мы увидели бы, как этот электрон при своем движении в проводе, сталкиваясь с атомами металла и с другими электронами, отскакивает от них в сторону или в обратном направлении. Движения электрона в проводнике затруднены, поэтому его средняя скорость перемещения вдоль цепи не может быть большой даже при значительной скорости электронов (на пути от одного столкновения до другого.

В учебниках физики часто проводят аналогию между электрическим током и движением жидкости по трубам. В тот момент, когда мы открываем кран водопровода, вода •начинает течь почти одновременно по всей трубе (начало дви

жения воды распространяется вдоль по трубе приблизительно со скоростью звука), но частица воды, как и отдельный электрон, начав двигаться от водопроводной станции, достигает крана только через значительный промежуток времени.

Нетрудно подсчитать приблизительную скорость перемещения свободных зарядов вдоль цепи. Эта скорость зависит от силы электрического поля: чем поле сильнее, тем скорость зарядов, конечно, больше. Можно считать, что при напряженности поля 1 вольт на сантиметр скорость перемещения электронов в металле равна 10 см в секунду, хотя средняя скорость продвижения электронов от столкновения до столкновения равна нескольким десяткам километров в секунду.

«Вышедший» из генератора электрон по линия электропередачи длиной в оба конца 5 км при напряжении генератора 100 вольт, двигаясь со средней скоростью 0,002 см в секунду, вернется на станцию (к генератору) примерно через 8 лет. Улитка так же легко перегонит Ьгот электрон, как самолет перегоняет пешехода.

В телеграфных линиях скорость электронов значительно меньше. Так, в линии длиною 20 км при напряжении 10 вольт скорость электронов равна 0,000005 см в секунду, а время, необходимое электрону для преодоления этого расстояния, составит около 1 300 лет!

Все эти примеры относятся только <к постоянному току, когда заряды все время движутся в одном направлении. При переменном гоке заряды колеблются около своего среднего положения, их поступательная скорость равна нулю.

Кандидат техн. наук t. БАЙДАСОВА

«ТРЕПНЕ ПОКОЯ»

Что такое «трение покоя»?

Читатель Д. СОБОЛЕВ (г. Красный Холм)

В ясный солнечный день по лесу мчался поезд. Машинист стоял у окна и внимательно смотрел на дорогу. Поезд шел на максимальной скорости. Вдруг в густой тени деревьев машинист заметил какую-то темную полосу, пересекавшую !железнодорожное полотно. Через несколько мгновений машинист рассмотрел, что ©то упавшее на путь дерево.

До дерева оставались считанные сотни метров. Машинист быстро включил тормоза. Поезд замедлил ход, однако расстояние до дерева становилось все меньше и меньше. «Давай задний ход!» — закричал кочегар. Но машинист не послушался. Поезд шел все тише и тише и, наконец, остановился.

Правильно ли поступил машинист, не дав паровозу обратный ход?

Чтобы ответить на этот вопрос, надо выяснить, какие именно силы вызывают торможение поезда.

Конечно, каждый ответит, что это силы трения. Действительно, при торможении поезда тормозные колодки при помощи сжатого воздуха прижимаются к колесам, замедляя их вращение. Чем сильнее

прижимаются к колесу колодки, гем бы» стрее замедляется вращение колес и тем быстрее останавливается поезд. Однако как только колесо начнет проскальзывать по рельсу, сила трения между ними, наоборот, сразу уменьшается. МаксималЬ"

ная сила трения между колесом и рельсом будет тогда, когда оно еще не проскальзывает но рельсу, но малейшее увеличение тормозного момента уже вызовет проскальзывание. Это максимальное трение и называют «трением покоя».

Если у поезда, идущего со скоростью 80 км/час, мгновенно остановить вращение колес, то поезд начнет скользить по рельсам, как скользят санки по снегу. При этом тормозной путь поезда окажется равным примерно 150 м. Но если тормозить поезд таким образом, чтобы не было проскальзывания колес по рельсам, поезд остановится примерно через 125 м.

Таким образом, машинист, не дав колесам паровоза обратного вращения, уменьшил путь поезда до остановки.

Аспирант И. КОРОЛЬКОВ

СОДЕРЖАНИЕ А. ПЕТРОВ — Дворец книги И. КУДРЯВЦЕВ - Сокровищница рукописей , . .

A. ТЕРПИГОРЕВ. акад. — Сегодня и завтра Донбасса

Безопилочная резка древесины Ф. БУБЛЕИНИКОВ — Зем-

ля и маятник......

R ЖЕЛЕЗНОВ — Маятник Пошехонова .......

Заметки о советской технике Молодежь на производстве и в науке ......

B. КИЛЬКИНОВ - Лесо завод-самоход .....

А. МОРОЗОВ, инж. — Ж*

вая модель.....

А. ЧУЙКО, пкж. — Чудесны

добавки .......

Силосоуборочный комбайн . А. СМИРНЯГИНА - Сва

рочный аппарат .... А. БУЯНОВ, инж. — Кои

струирование лекарств Наука и техника в странах

народной демократии . . Для умелых рук. Ветроэлек

тростанция ... О новых книгах . . Страницы прошлого . В свободный час . Переписка с читателями

8 12

13

14 16

18

19

22

26 26

29

30

34

36 38

38

39

40

Обложка: 1-я стр.—художн,

А. ГЮБЕДИНСКОГО, 2-я стр. -художн. С. ПИВОВАРОВА, 4-я стр. — художн. А. ПОБЕ-ДИНСКОГО.

Главный редактор В. Д. ЗАХАРЧЕНКО

Редколлегия: И П. БАРДИН, В. Н. БОЛХОВИТИНОВ (заместитель главною редактора), К. А ГЛАДКОВ, В. В. ГЛУХОВ, В. И ЗАЛУЖНЫЙ, И. Я. ИЛЬИН; Ф. Л. КОВАЛЕВ, И. А. ЛЕДНЕВ, В. И ОРЛОВ, Г. Я. ОСТРОУМОВ, В. Д ОХОТНИКОВ, Г. И. ПОКРОВСКИЙ, А С. ФЕДОРОВ, В. А. ФЛОРОВ

Адрес редакции: Москва, Новая пл., 6/8. Тел. К 0-27-00, доб. 4*87 и 5-87 и Б 3-99-53

Рукописи не возвращаются

Художественный редактор Н. Перова Технический редактор Л. Волкова

Издательство ЦК BJIKCM „Молодая гвардия**

Тнраж 200 000 »кя. Цена 2 руб

А02>« Подписано к печати 25/V 1953 г.

Бумага 65 х92*/»«2,5 бум. д.«5,4 нсч. а.

Заказ I

С набора типографии „Красное, акамя" отпечатало на фабрике детской книги Дстгпаа. Москва, Сущевский вал, 49,

ОблОЖКП лтп£чятпма II ТЖЮГОаАяН ..КОЙСПАЛ ЯНЙМй" Mrtrirun Г«1п*пл»ав «■ 01