По проводам перекачивается огромное количество электроэнергии - по сути, через них текут миллиарды и триллионы электронов. Так почему же они никак не заканчиваются и откуда берутся новые?
Сразу оговоримся: эта статья рассматривает лишь постоянный ток, который движется строго в одном направлении. Переменный ток постоянно (простите за каламбур) меняет свое направление, и электроны, можно сказать, остаются на месте.
Электроны в проводах не пробегают их из одного конца в другой на сотни километров. На самом деле, их бег больше похоже на эстафету.
Металлы немного отличаются от других химических элементов. В их атомах много электронов, которые расположены на разных расстояниях от атомного ядра. Самые дальние слабо связаны с центром и периодически срываются с места, чтобы через некоторое время быть захваченными уже другим атомом. Этот процесс происходит везде, электроны снуют туда-сюда без определенного направления.
Но всё меняется, когда провода замыкают в единую цепь. Тогда электроны начинают двигаться все вместе в одном направлении, они уже не мешают друг другу, а действуют сообща. При этом каждый отдельный электрон по-прежнему пролетает совсем немного - в среднем около 0,0001 сантиметра - прежде чем будет захвачен атомом. Однако его эстафету подхватывают другие, и так - до самого конца, пока в итоге эта волна движущихся электронов не долетит до потребителя.
А что же потом? Электроны начинают движение обратно по второму проводу к генератору, откуда и начался этот великий путь. Поэтому они никогда и не кончаются: они всё время остаются в электрической цепи.
А что заставляет электроны двигаться в одном направлении? Это - совсем другая история.