Загадки электричества
— Пусть у нас сила тока в 1 А выделяет в проволоке 10 калорий в 1 сек. Мы говорим, что если силу тока увеличить в два раза, т. е. довести ее до 2 А, то выделяться будет не 10 калорий, а 40 калорий.
Представьте себе, что мы этот опыт проделаем несколько иначе: возьмем вторую, точно такую же проволоку, как первая, и пустим через нее ток также в 1 А. Очевидно, что и в этой второй проволоке будет выделяться 10 калорий. Следовательно 2А в двух проволоках дадут 20 калорий, а в одной те же 2 А дали 40 калорий в 1 сек. Нечего сказать, хорошенький закон ! Примените-ка к этому случаю ваше I2.
Рис. 13. Эти лампочки включены в сеть последовательно.
Рис. 14. А эти лампочки включены параллельно.
Во втором своем вычислении товарищ безусловно прав: ток в 2 А будет в каждую секунду выделять 20 калорий. Но в первом расчете товарищ опять забыл, что увеличить силу тока в два раза можно, при постоянной э.-д. с., только за счет уменьшения (в 2 раза) сопротивления проволок. Следовательно, и в первом случае в каждую секунду будет выделяться 20 калорий, а не 40.
Товарищ сомневается, можно ли вообще применить ко второму случаю закон Джоуля-Ленца. Но ведь он опять упустил из вида то обстоятельство, что, взяв вторую проволоку, он тем самым изменил сопротивление цепи. Для того, чтобы этот вопрос был ясен, напомним, что соединения проводников, источников тока или электрических приборов может быть двух родов: последовательное и параллельное. На рис. 13 показано последовательное соединение лампочек накаливания, на рис. 14 — параллельное. При последовательном соединении ток проходит последовательно (по очереди) через все отдельные части цепи. При параллельном — ток, разветвляясь, входит одновременно во все части цепи, соединенные параллельно, и пройдя их, опять объединяется (сливается) в одном проводе.
Рис. 15. На две дощечки натянуты проволоки одинакового сопротивления.
Очевидно, что товарищ не мог включить вторую проволоку в цепь последовательно с первой, так как тогда сопротивление цепи увеличилось бы вдвое и сила тока вдвое же уменьшилась бы. Включив в цепь вторую проволоку параллельно первой, он тем самым уменьшил в два раза сопротивление цепи, а значит повысил силу тока до 2 А. Действительно, ведь две параллельно соединенные проволоки (рис. 15) равноценны одной, с сечением в два раза большим, имеющей половинное сопротивление. Таким образом, в формулу Джоуля-Ленца нам придется вместо I2 подставить 22 ампера, но вместо R в два раза меньшее сопротивление, что и даст в конечном итоге увеличение тепла только в два раза.
— Товарищи,— сказал я,— выслушайте же, наконец, о моем наблюдении! Заметили ли вы, когда мы кипятили чай, что с поверхности ножей, опущенных в жидкость, отделялись пузырьки газа? Это еще удобнее наблюдать в соляном растворе, опустив в него вместо ножей два гвоздя. Конечно, мне не приходится вас спрашивать, что это за пузырьки? Мы имеем здесь дело с химическим разложением раствора соли электрическим током. На аноде (положительный полюс) мы должны получить хлор, а на катоде (отрицательный полюс)— водород. Таким образом, мы подошли, как видите, к электрохимическим явлениям. Но для меня загадка заключается вот в чем...