Но далась эта тайна в руки человека не сразу и не легко.Ученые успели открыть еще массу других важных явлений: что электрическое воздействие может передаваться на расстояние в виде электромагнитного излучения или волн и что электромагнитным излучением является как видимый, так и не видимый глазом свет. Изучение электромагнитных волн привело к изобретению радио и т. д. Обо всем этом мы более подробно расскажем на следующих страничках нашего сайта.Только в начале двадцатого века обрисовалась более или менее ясная картина строения вещества и сущность электричества.Всякий химический элемент состоит из атомов — ничтожно маленьких частичек, имеющих тем не менее очень сложное строение. В центре атома находится ядро, состоящее из протоков — частиц, заряженных положительным электричеством, и нейтронов — таких же частиц, но не имеющих никакого заряда. Вокруг ядра, на некотором расстоянии от него, вращаются электроны — частицы, несущие на себе элементарный отрицательный электрический заряд.Отрицательный заряд электрона в точности равен положительному заряду протона, но только противоположен ему по действию.Каждый элемент отличается от любого другого весом атома, а также числом частиц с положительным зарядом, плотно «упакованных» в ядре, и таким же числом вращающихся вокруг ядра электронов. Вокруг ядра водорода с одним протоном вращается всего один электрон; вокруг ядра гелия с двумя протонами и двумя нейтронами — два, электрона; у ядра кислорода — восемь протонов и восемь нейтронов, и вращаются вокруг него восемь электронов, и т. д. Вокруг ядра урана вращаются 92 электрона.Почти вся масса атома сосредоточена в его ядре; у атома водорода она почти в тысяча восемьсот сорок раз больше массы его единственного электрона. В то же самое время ядро занимает только одну квадрильонную часть объема всего атома — так плотно «упакованы» частицы, из которых оно состоит. Поэтому атом практически представляется пустым.Ядро атома чрезвычайно устойчиво. Никакие внешние факторы не могут оторвать от него даже одной положительно заряженной частички или нейтрона. Ядро можно разбить на части, только если попасть в него ядром другого атома, отдельным протоном или нейтроном, летящим с невероятной скоростью. Такие частицы непрерывно выбрасывают из себя радиоактивные вещества. Но для этих целей необходимо еще попасть в ядро атома, а это вследствие малости размеров ядра и громадной пустоты между атомами вещества (конечно, сравнительно с их размерами); сделать чрезвычайно трудно. Нужны миллиарды атомных снарядов.Если в результате такого попадания в ядро атома от него удается оторвать один или несколько протонов, то зтот атом превращается в атом другого вещества — такого, у которого в ядре столько же частиц с положительными зарядами, сколько их осталось у пострадавшего от обстрела атома.Окружающие ядро электроны расположены организованно, в несколько слоев, или оболочек. В зависимости от количества электронов в самих внешних оболочках, от ядра сравнительно легко оторвать один,а иногда и несколько электронов, или, наоборот, он может захватить электрон, залетевший от соседнего атома.Когда атом теряет электроны, число положительных зарядов в нем превышает число отрицательных, и атом в целом оказывается заряженным положительно. При лишних электронах атом оказывается заряженным отрицательно.Легче всего отнять электрон у атома, у которого на наружной оболочке вращается всего один или два электрона.Под влиянием внешнего воздействия — например, электрического напряжения, создаваемого электрической машиной или батареей, — можно эти электроны, легко покидающие свои атомы, заставить двигаться в одном направлении— к положительному полюсу батареи. Такая масса движущихся в одном направлении электронов и называется электрическим током. В одних веществах это движение осуществляется легко — такие вещества являются проводниками тока. В других их движение затруднено — это полупроводники или изоляторы. При достаточно высоком напряжении их тоже можно заставить пропускать электроны. Тогда изолятор «пробивается» и, разрушаясь, превращается в проводник.Атомы некоторых веществ, например металлов, имеют много легко отнимаемых электронов. Поэтому в них даже без особых внешних воздействий вечно циркулирует некоторое количество свободных электронов.Небольшого напряжения, приложив его к металлам, достаточно, чтобы через них стал проходить весьма сильный ток. Благодаря этому свойству многие чистые металлы обладают ничтожно малым сопротивлением электрическому току, например серебро, медь, алюминий. Из них чаще всего и делают электрические проводники.Многие элементы и вещества, если их нагреть, начинают терять свои электроны. Например, раскаленная нить накала электрической лампочки непрерывно выбрасывает под влиянием высокой температуры множество электронов. Так как поблизости нет положительно заряженных тел, то электроны остаются вблизи нити, образуя вокруг нее как бы электронное облачко.Помимо того, что электрон вращается вокруг ядра атома, он еще вращается с колоссальной скоростью вокруг своей оси. Это вращение и создает явление магнетизма. Каждый электрон представляет из себя как бы крошечный магнитик.Про вращающийся электрон говорят, что он обладает магнитным моментом, направление действия которого совпадает с осью вращения электрона.Складываясь вместе, в одном направлении, большое количество таких магнитиков придает веществу магнитные свойства. Складываясь в разных направлениях, они взаимно гасят друг друга.Магнитное поле создается еще и движением электрона вокруг ядра атома. Движущийся прямолинейно, свободный электрон создает магнитное поле вокруг оси своего движения. Вот почему при прохождении электрического тока по проводнику вокруг него появляется магнитное поле.И еще одной особенностью отличается электрон. Если воздействовать на атом вещества очень энергично — например, сильно нагреть его или подвергнуть действию света, то он «возбуждается». Его электроны, поглотив извне строго определенную порцию избыточной энергии, перескакивают из ближайшей к ядру оболочки на следующую, более отдаленную.По прошествии ничтожно малого промежутка времени электроны перескакивают обратно на свои прежние места. В этот момент полученные электронами порции излишней энергии излучаются в виде новых материальных частиц — квантов света, или фотонов, обладающих в одно и то же время свойствами частиц и свойствами электромагнитных волн.Чтобы закончить это далеко не полное описание природы вещества, электрического тока и электрона, рассмотрим, что же имеет место в современной рентгеновской трубке.
Нить лампы (катод), разогретая до высокой температуры, излучает огромное количество электронов. Под влиянием огромного положительного напряжения на аноде трубки эти электроны с большой скоростью устремляются к аноду. В этой части рентгеновская трубка сходна с трубкой Крукса. Ударяясь с громадной силой о материал анода, электроны теряют в результате всех этих столкновений всю свою кинетическую энергию. Частица этой энергии преобразуется в колебания атомов вещества анода, то-есть преобразуется в тепло. В то же самое время каждый раз, когда электрон ускоряет свое движение или замедляется, он испускает рентгеновские лучи — фотоны большой энергии или очень короткие электромагнитные волны, лежащие далеко за пределами световых волн.Чем резче замедляются электроны при ударе об анод, тем короче длина излучаемых ими электромагнитных волн, исходящих от анода трубки.Обо всех этих интересных вещах можно было бы написать десятки толстых томов, и их уже много написано. Сейчас же, сделав и так очень большое количество необходимых отступлений, мы попытаемся вернуться к основной цели нашего повествования- телевидению.
что электрон вращается вокруг ядра атома, он еще вращается с колоссальной скоростью вокруг своей оси. Это вращение и создает явление магнетизма. Каждый электрон представляет из себя как бы крошечный магнитик.Про вращающийся электрон говорят, что он обладает магнитным моментом, направление действия которого совпадает с осью вращения электрона.Складываясь вместе, в одном направлении, большое количество таких магнитиков придает веществу магнитные свойства. Складываясь в разных направлениях, они взаимно гасят друг друга.Магнитное поле создается еще и движением электрона вокруг ядра атома. Движущийся прямолинейно, свободный электрон создает магнитное поле вокруг оси своего движения. Вот почему при прохождении электрического тока по проводнику вокруг него появляется магнитное поле.И еще одной особенностью отличается электрон. Если воздействовать на атом вещества очень энергично — например, сильно нагреть его или подвергнуть действию света, то он «возбуждается». Его электроны, поглотив извне строго определенную порцию избыточной энергии, перескакивают из ближайшей к ядру оболочки на следующую, более отдаленную.По прошествии ничтожно малого промежутка времени электроны перескакивают обратно на свои прежние места. В этот момент полученные электронами порции излишней энергии излучаются в виде новых материальных частиц — квантов света, или фотонов, обладающих в одно и то же время свойствами частиц и свойствами электромагнитных волн.Чтобы закончить это далеко не полное описание природы вещества, электрического тока и электрона, рассмотрим, что же имеет место в современной рентгеновской трубке.