На самом деле странно не электричество само по себе, а то, что никто до сих пор не имеет понятия, что это такое на самом деле. Откуда берётся его энергия и почему имеет такие свойства.
В школе нам рассказывали, что электричество это поток электронов в проводнике и электрические заряды совершают какую-то работу, однако не так давно было установлено, что это не совсем так. В лаборатории подсчитали количество перемещающихся электронов в проводнике и их заряда не хватило для создания того тока, который тёк в этом проводнике. Откуда лишняя энергия так пока никто и не знает. Мало того, совершая работу по нагреву проводника эти заряды не теряют собственной энергии. Тогда от чего греется проводник?
В посте "Зарождение" я уже писал про обычный электрогенератор, который, якобы, преобразует механическую энергию в электрическую, а теперь хочу рассказать про гальванические элементы - батарейки и аккумуляторы.
Считается, что в них происходит переход химической энергии в электрическую, но давайте рассмотрим этот процесс повнимательней.
Принцип работы всех гальванических элементов достаточно прост: два электрода из разных материалов погружены в электролит и разделены мембраной:
Если соединить электроды, то они начнут растворяться в электролите, начнётся химическая реакция и по ним потечёт электрический ток. Когда химическая реакция закончится (израсходуются вещества в электролите или растворится электрод) электричество пропадёт. Мембрана нужна как раз для того, чтобы реакция шла только при замыкании электродов, иначе она начнётся сразу после изготовления батарейки и в магазин она доедет уже разряженной.
Но это всё было вступление. Теперь посмотрим, что происходит с током при подключении обычной лампочки:
1. электроны вылетают из анода, разогревают спираль, спираль излучает фотоны света, а электроны возвращаются в катод для завершения химической реакции;
2. чем меньше сопротивление лампочки, тем больше ток (количество пробегающих электронов) и тем больше света и тепла мы получаем;
3. чем больше ток, тем быстрее идёт химическая реакция и быстрее разряжается батарейка.
А теперь самое интересное: от электрического тока мы получили свет и тепло, но разве при этом уменьшилась энергия электронов или может их стало меньше? Нет! Сколько электронов вылетело из анода столько и вернулось в катод, чтобы завершить ход химической реакции. Если бы они не вернулись, то реакция не шла бы или была бы обратная зависимость - чем больше снимаешь электроэнергии, тем медленнее идёт химическая реакция и тем медленнее разряжается батарея. Но этого не происходит. Может как-то изменилась химическая реакция в батарейке? Тоже нет. Всё те же элементы, те же продукты реакции и тот же нагрев.
Если мы уберём мембрану, то реакция будет идти без выделения электрического тока, но по тем же правилам, что и с мембраной. Попробуйте замкнуть батарейку. Она быстро нагреется и разрядится. Это и есть энергия химической реакции. Она всегда нагревается при разряде, но разве она не должна наоборот отдавать энергию и охлаждаться, если энергия реакции преобразуется в электрическую? Тогда за счёт какой энергии мы получили тепло и свет?
Закон сохранение энергии говорит нам, что сколько энергии выделилось на объединение атомов в молекулу, столько и надо будет затратить на их разделение. В аккумуляторе что-то вроде этого и происходит во время зарядки. Мы затрачиваем электроэнергию на разъединение молекул до начального состояния, химическая реакция идёт в обратную сторону, однако никакие электроны из внешнего источника питания в ней не остаются и не запасаются. Грубо говоря, сам ток, сами электрические заряды никогда и нигде не тратятся. Они только каким-то образом взаимодействуют с окружающими их молекулами, изменяя их энергию и свойства, но свою энергию при этом не теряют и никуда не пропадают. Так откуда берётся эта энергия и что такое электрический ток?
Опять получается, как и в случае механического электрогенератора, что химическая реакция это только способ получения электрической энергии, но сама реакция тут не при чём. Заряды никогда и никуда не пропадают, не тратятся и могут быть использованы многократно, что и происходит в резонансном контуре из ёмкости и индуктивности. Вылетев из генератора или батарейки они совершают полезную работу и возвращаются назад. Тогда за чей счёт весь банкет?
