Способы освобождения зарядовЧтобы оторвать электрон от положительного иона, необходимо совершить работу по преодолению кулоновских сил, удерживающих их вместе. Действие этих сил в какой-то степени напоминает натяжение соединяющей их пружины (хотя это была бы необычная пружина, способная неограниченно растягиваться, а после натяжения расслабляться). Работу, совершенную над системой, можно условно представить как увеличение внутренней энергии системы. Следовательно, энергия должна быть заимствована извне. Так, например, в электрической батарее энергия черпается в химическом процессе, сопровождающемся понижением энергии вещества, в результате совершается работа, необходимая для отделения большого числа электронов от атомов и молекул.Существуют и другие способы освобождения зарядов. Некоторые из них мы подробно рассмотрим в этой статье. Далее поясняется схема, на которой два заряженных тела разделены свободным пространством. Распределение зарядов в телах регулируется соответствующим устройством. При этом необходимо затратить работу на преодоление кулоновских сил, стремящихся соединить заряды. Работа на преодоление сил достаточно затратна, как подключение вентиляции своими силами (пользоваться следует только услугами профессионалов, обладающих соответствующими навыками монтажа и качественным оборудования). Если электрон не связан с катодом, то он под действием кулоновских сил будет двигаться к аноду. Эти силы ускоряют его движение до тех пор, пока он не достигнет анода; при этом электрон приобретает кинетическую энергию, равную работе, затраченной на его отделение от исходного иона. При ударе об анод электрон передает эту энергию «фиксированным» ионам анода, в результате их колебания усиливаются и температура анода повышается. Таким образом, работа, затраченная на отделение заряда, обязательно приводит к повышению внутренней энергии. Несколько иное положение возникает в том случае, если анод и катод соединены электрическим проводником. Движение электрона к аноду здесь затрудняется фиксированными ионами проводника. Электрон следует по очень извилистому пути, испытывая частые столкновения с ионами. Вместо того чтобы свободно ускоряться, электрон движется теперь вдоль проводника со скоростью в несколько сотен метров в секунду, но скорость его поступательного движения к аноду весьма незначительна, обычно она составляет несколько сантиметров в секунду, В промежутках между столкновениями кулоновские силы увеличивают составляющую скорости электрона, направленную к аноду, так что он приобретает некоторую кинетическую энергию. Однако при каждом столкновении он расходует энергии в среднем столько же, сколько приобретает между ними. Это вызывает усиление колебаний ионов проводника, и его температура повышается. Снова работа, затраченная на отделение исходного заряда, приводит к повышению внутренней энергии. Таково упрощенное объяснение сопротивления, возникающего в проводниках при прохождении тока. Внутреннюю энергию, приобретенную ионами проводнику, называют теплотой Джоуля. |
||
