Електричеството е една от природните сили, която е около нас от раждането до смъртта ни. Но всъщност с тази дума се описват множество различни явления, за които физиката ползва различни термини. Стотици учени са посветили живота си на него, като започнем от дълбока древност (Талес и статичното електричество, Багдадската батерия и др.), минем през по-нови времена и имена като Херц, Максуел, Фарадей, Тесла, Франклин и накрая достигнем големите светила на модерната физика, носители на Нобелови награди.
От времената, когато Бенджамин Франклин е живял (през 18-ти век) до днес са проведени хиляди научни експерименти, проучвания над електричеството и физичните процеси около него. Но все още сред хората се разпространяват най-различни митове, отнасящи се до различни, дори ежедневно наблюдавани електрически явления. Ето някои от по-забавните масови заблуди.
Батериите съхраняват електрически заряди или електрони
Ако попитате някой приятел „какво е батерия“? той вероятно ще отговори, че това е предмет съхраняващ електричество или евентуално – огромно количество свободни електрони, летящи вътре в самата батерия. Макар и да ни се струва логично, това не е съвсем така.
Вътре в обикновените батерии се намира особена „химична супа“, която носи названието „електролит“. Тази особена смес с различни съставки за различните батерии се намира по средата между два терминала (клеми, изводи), известни като „електроди“ – това са металните пластини от положителната (+) и отрицателната (-) страна на батерията.
Когато тя е свързана с някакво устройство (да речем фенерче), електролитът от батерията се трансформира по химичен път в йони, а електроните се разтоварват (изпразват) от положителния електрод. Електроните се привличат от негативния край, но по пътя към него всъщност се намира самото устройство (фенерчето), а електроните го захранват и лампичката му започва да свети.
Електрическия ток зависи от дебелината на жиците
Една от разбираемите заблуди, на която лесно може да повярвате е, че по-дебелите жици позволяват на по-голям поток електрически ток да преминават през тях, тъй като имат по-широк път и по-малко съпротивление. Логически погледнато това звучи правилно, защото точно като при автомобилните шосета – четирилентовият път позволява на повече автомобили да се движат едновременно, сравнение с двулентовия. Само че електрическите потоци се държат малко по-различно.
Електрическият ток може да се сравни с река – когато по течението си тя се разлее на по-широки разстояния, тя се успокоява и забавя. А в по-тесните участъци започва да тече по-бързо. Но така или иначе през коритото и протича едно и също количество вода.
Електричеството има нулева маса
Тъй като не е възможно да видите електричеството с невъоръжено око, то лесно може да приемете, че то е просто форма на енергия, течаща от точка А до точка Б, която няма маса. И в някои случаи това е истина – електрическият поток сам по себе си, точно както речният, няма маса, тегло. Но тъй като електричеството не е само форма на невидима енергия, а всъщност се предизвиква от заредените частици – електрони, то всъщност те имат своя маса. Както капките образуващи речния поток също имат маса, нали?
За жалост е много много трудно да се засече това тегло, защото то е нищожно, а на всичко отгоре за да тече електричен ток трябва да имате затворена верига (кръгова например). Това ще рече, че никога нямате забележително и огромно натрупване на електрони в дадена точка. А и на всичко отгоре реалното движение, потока на заредени частици никога не е по-голям от няколко сантиметра за секунда, както ще разберете малко по-късно.
Токовите удари от няколко волта не са опасни
Контактите по стените и вилиците са двете неща, които доста притесняват родителите на току-що проходилите деца, нали? Но те изобщо не се притесняват да дават на децата си батерийки, които да слагат в играчките си. Защото само високите стойности на волтажа са опасни, нали? Не съвсем!
Истината е, че не волтажа (напрежението), ами силата на електричния ток, която се измерва в ампери е онова нещо, което убива или причинява увреждания. При определени условия дори една батерия от 12 волта, като например акумулатор на автомобил може да причини сериозни увреждания или в някои случаи дори смърт!
Дървото и гумата са добри изолатори
Когато на повечето хора се наложи да поправят нещо, свързано с електричество у дома си, те много грижливо махат пръстени и бижута от ръцете си и слагат гумени ръкавици и обувки, за да се предпазят от евентуален токов удар. И въпреки, че тези действия са наистина полезни, те не са съвсем достатъчни за да предотвратят тежък инцидент. Освен ако не са специално изработени и обозначени за целта, повечето домашни ръкавици, обувки и др. са до определена степен проводници – т.е. не изолират напълно.
Или както още е известно от физиката – всеки изолатор при определени условия се превръща в проводник. Чистата гума е превъзходен изолатор. Но помислете – колко предмети от чиста гума имате у дома си? Повечето гумени обувки, маратонки и ръкавици всъщност рядко са от чиста гума в наши дни, а вътре в тях има смес от различни вещества за по-добра якост и устойчивост. А дори истинското дърво може да бъде проводник в определени условия.
Генераторите създават електричество
Отново леко неправилно твърдение. Генераторите на електрически ток може би са ужасно полезни устройства в много случаи, защото ще създадат електричество, тогава когато централното захранване отпадне. Но… дали наистина го създават?
Електрическите генератори трансформират механичната енергия в електрическа. Когато той започне да работи, на практика предизвиква протичането на електричен ток. Електроните, които вече се намират в жиците и елементите, започват да „циркулират“ из веригата. Или за да стане още по-ясно си представете за вашето сърце в ролята на генератор. То не създава кръвта, нали? Просто я изпомпва по вените до всяка точка на тялото. Точно по същия начин генераторът улеснява и подпомага насоченото движение на електрони, но не ги създава.
Електрическият ток е движение на електрони
Това твърдение беше написано от мен малко по-нагоре, но дори то не е съвсем истинската истина. Макар и електричеството да се описва в учебниците като „поток от електрони в проводника“, то това не е напълно истина. Защото типът от потоци от частици в проводника зависи от самия вид на проводника.
Например в случая на плазмените състояния, неоновите светлини, флуоресцентните лампи и фенерчета действа особена комбинация не само от електрони но и от протони. В други проводници, като например в посочените по-нагоре електролити (солена вода, лед и в киселината на акумулаторите) електричният ток всъщност представлява течение на позитивни водородни йони, което също е форма на електричество.
Електричеството пътува със скоростта на светлината
Повечето хора асоциират електричеството със светкавиците от векове насам и може би оттук идва и заблудата, че електроните и електричеството се движат със скорост близка до тази на светлината.
Въпреки, че е истина, че електромагнитната вълна енергия на електричеството се движи през проводника със скорости от порядъка от 50 до 99% от тази на светлината, е важно да се отбележи, че всъщност самите електрони се движат много бавно – не повече от няколко сантиметра в секунда. Всъщност ние измерваме в огромни скорости ефектът на електричния ток, а не самото придвижване на частиците електрони.
Например когато вие чувате звук, възникнал на 1 километър разстояние, въздушното налягане в ушите ви не е предизвикано от молекули, изстреляни от източника, а по-скоро на възникналата компресия на въздушните молекули и предаването на трептенията между тях. Същото е и с електричния ток – предаваната енергия няма нищо общо с физическото придвижване на частиците електрони.
Жиците на далекопроводите са изолирани
Повечето от жиците и кабелите с които влизаме ежедневно в контакт, като например зарядния кабел за телефона ни, жицата на нощната лампа или други са сериозно изолирани с гумени или пластмасови изолиращи вещества. Затова лесно може да предположите, че огромните жици, висящи между кулите на далекопроводите също са сериозно изолирани. Още повече, че птиците кацат по тях и нищо им няма, нали?
Всъщност тези жици са съвсем голи, а единствената причина птиците да могат да кацат по тях и да не биват изпържени е, че не докосват земята докато са върху кабела – тоест не се получава дисбаланс между напреженията и не се получава протичане на електрони (ел. ток).
Проводниците на енергийните компании не са изолирани, защото за да има ефект изолацията им трябва да е ужасяващо дебела, заради сериозното напрежение, което съществува в тях. Отделно това би оскъпило ужасно много самите кабели, а и изолатора трябва да е доста устойчив на топлина и атмосферни влияния. Все пак по проводника тече сериозен ток с напрежения между 1000 и 700 000 волта.
Статичното електричество е различно от това в контакта
Статичното електричество понякога може да е забавно и развлекателно за игра – наелектризирайте гребена си на косата или направо на килима, а след това лепете листчета за него. Или пък просто наелектризирайте ръката си и идете да стиснете тази на комшията. Той ще бъде ударен от ток и ще ви погледне странно.
Много хора смятат, че статичното електричество е по-различно от това е контактната мрежа, но единствената разлика между постоянно течащото в дома ви и статичното е, че едното има постоянен ток, докато другото протича мигновено във вид на изпразване и изравняване на дисбаланса.
Токът в контактите ви представлява електромагнитна енергия, която „чака“ да бъде трансферирана чрез електроните в проводника, като например захранващия кабел. Щом той бъде включен, електрическият поток е постоянен и остава такъв докато кабела се извади.
От друга страна статичното електричество протича само когато два проводника с различен заряд се доближат на достатъчно близко разстояние. Когато разстоянието между тях (известно като изолиращ процеп) стане достатъчно малко, зарядът прескача тази граница предизвиквайки електрическа дъга и двата заряда се изравняват.
