Электрический ток в классическом понимании - это упорядоченное направленное движение заряженных частиц. Понятно, что если копать значительно глубже, то мы выйдем на уровень энергий и представлений о том, что электрон - это вовсе и не частица.
Но, как я уже много раз говорил на этом канале, школьная модель, описывающая электрический ток, может быть и не раскрывает всю суть явления, но вполне позволяет рассчитать параметры электрического нагревателя или правильно выбрать сечение провода. Поэтому, полностью отвергать её не стоит и высказываться пренебрежительно тоже не нужно. Да и полноценного понимания чем всё-таки является электрический ток пока всё равно нет 😁
Если вернуться к начальному определению, то мы увидим интересную фразу. Движение "упорядоченных заряженных частиц". Это означает, что внутри проводника есть какие-то частицы, которые при перемещении электрического тока по этому проводнику перемещаются вместе с потоком.
Если частицы попадают внутрь проводника, то можно смело предположить, что при прохождении электрического тока через этот проводник его масса увеличивается.
Считается, что таковыми частицами являются электроны. Значит, провод с электронами будет тяжелее провода без них. В общем-то, масса электрона - величина табличная. Она равна 9.1093837 × 10^-31 килограмма. Получается, если знать количество электронов внутри провода, то его массу можно даже посчитать.
Правда есть тут ложка дёгтя. В металлах и без того есть электронный газ. Согласно многим представлениям, электрический ток не подразумевает перетекание электронов, а заставляет их только толкаться и передавать импульсы. Весь электронный газ остаётся на своих местах и частицы только колеблются при прохождении тока. Значит масса провода не меняется при прохождении тока.
Но как быть, например, с конденсатором? Ведь вся суть этой детали в накоплении заряда. На обкладках конденсатора скапливаются заряды, а значит и сам конденсатор должен менять свою массу.
Из открытых источников удалось получить цифру 40 000. Заряженный конденсатор содержит порядка 40 тысяч электронов. Если перемножить это значение с массой электрона, то получится величина, которую будут неспособны зафиксировать ни одни весы.
Однако, это не означает, что массы нет. Только нужно применять специальные методики исследования. Например, для измерения массы самого электрона использовали ловушку Пеннинга, которая при помощи комбинации магнитных и электрических полей позволяет захватить и удерживать заряженные частицы в определенной области пространства.
Между тем, в случае конденсатора считать так тоже не совсем корректно. Ведь сколько частиц скопилось на одной пластинке, столько частиц отделилось и от другой. Имеем некоторый баланс. Поэтому, если уж и считать изменение массы заряженного конденсатора, то делать это нужно по формуле Эйнштейна, которую вы все наверняка помните: E=mc^2. Тут изменение массы наверное не зафиксирует даже ловушка Пеннинга.
Посмею предположить, что правильный ответ на поставленный вопрос должен звучать слегка иначе:
Если допустить, что электрический ток - это упорядоченное направленное движение электронов, то эти электроны будут иметь массу и ответ на то, сколько весит электрический ток. будет исходить из количества электронов в потоке. Тут мы имеем полное право опираться на табличные величины и делать отсыл к известной массе электрона, которая получена даже с учетом того, что электрон у нас любит копускулярную дуальность (такого термина нет, это я хулиганю). Значит вес тока считается по формуле - количество электронов умножить на массу электрона.
Если же мы рассуждаем на тему "изменится ли масса провода при прохождении тока", то тут ответ не однозначный и ориентироваться следует на специфику поведения этого тока внутри конкретного проводника или устройства.
Получается, что ни масса заряженного конденсатора не изменится относительно массы конденсатора без зарядки, ни провод с током не изменит вес при пропускании тока через него.
Вся соль вопроса упирается в школьную модель, о которой я писал выше. Всегда провод представляется как труба, по которой течёт вода. Конденсатор же представляется как банка, в которую воду наливают. И пусть эти аналогии уместны некотором смысле, но именно из-за них возникают вопросы. Ведь сказать, что труба с водой легче трубы без воды никто не осмелится.
Но и конденсатор, и провод - это про работу электрического тока. Представьте себе, что в закрытой трубе бежит мышь. Мышь пробивает собой бумажные перегородки внутри трубы. Изменится ли масса трубы с мышью, когда мышь пробежит 50 метров?
Если вы любите покопаться в электронике и паять, то советую приобрести такой термостойкой коврик с теплоизоляцией.
Полезно почитать на канале:
💥 Обязательно подписывайтесь на канал, тыкайте лайк 👍 и возвращайтесь за обновлениями!
🔹 Не забывайте читать новые статьи на сайте!