Когда мы говорим «электричество», чаще всего представляем что-то невидимое, что бежит по проводам и заставляет работать лампочку, телефон или компьютер. Но чтобы понять, что именно там бежит, давай начнём с самого маленького — с атомов.
Любое вещество состоит из крошечных частиц — атомов. Атом - это мельчайшая устойчивая частица материи. Именно благодаря атомам материя может быть твёрдой или жидкой, лёгкой или тяжёлой, прозрачной или цветной. Атомы настолько малы, что миллионы их помещаются на кончике иглы. Но и сам атом тоже имеет структуру. Давайте познакомимся с атомом углерода:
Что мы видим на это картинке? Какие-то пунктирные линии и разноцветные кружки. На самом деле тут изображена трехмерная модель атома углерода. Я предлагаю вам представить атом как сферический трехмерный объект чем-то напоминающий модель солнечной системы. Кстати, данная модель атома называется моделью Бора. Для наглядности и упрощения разговоров об атоме, давайте посмотрим на него, как говорится, под другим углом, а именно представим его в двухмерным виде.
Так то лучше! Давайте же разберемся из чего состоит Атом. А состоит он из элементарных частиц Протонов (красный), Нейтронов (фиолетовый) и Электронов (синий). На рисунке видно, что элементы атома можно разделить на 2 группы. Первая группа, это скопление Протонов и Нейтронов - вместе они образуют Ядро атома. Практически вся масса атома сосредоточена в его ядре. Размер ядра значительно меньше размера самого атома, примерно в 10 000 - 100 000 раз. Вторая группа, это Электроны которые находятся на пунктирных окружностях. Эти пунктирные окружности называются энергетическими уровнями. На них то и располагаются наши виновники торжества - электроны. Можно представить, что электроны все время вращаются вокруг Ядра, поэтому ранее мы говорили о модели солнечной системы. И правда похоже! Кстати, у разных элементов, атомы имеют разное количество энергетических слоев, а также разное кол-во электронов на их орбите.
Обычно электроны привязаны к своему атому, как собака на поводке — они могут двигаться, но далеко не уйдут. Но есть особенные материалы, например металлы, где часть электронов почти не держится за свой атом. Они могут свободно перемещаться по всему материалу, «перескакивая» от одного атома к другому. Такие электроны называются свободными. Представь, что у тебя есть комната, заполненная шарами. Одни из них привязаны верёвками к полу — это «занятые» электроны. Другие же просто лежат на полу, и их можно легко катать в любую сторону — это свободные электроны. Давайте посмотрим как выглядит атом меди.
На самом деле свободные электроны появляются когда на последнем, самом дельном энергетическом уровне мало электронов. Как мы видим, в атоме Меди как раз такая ситуация. Далекий электрон, имеет слабую связь с ядром и может покинуть атом. Кстати, вещества и материалы, которые имеют свободными электроны, называют проводниками. А вещества у которы электроны плотно сидят на своих энергетических уровнях и никуда не уходят (сильно связаны с Ядром), называют изоляторами.
Внутри куска металла таких свободных электронов очень много. Они двигаются хаотично — немного туда, немного сюда, как толпа людей на площади, которая ещё не решила, куда идти. Пока движение беспорядочное, никакого электричества нет — просто электроны «толкаются» между собой, передавая тепло (так называемое тепловое движение).
Но если создать условия, при которых эти электроны начинают двигаться в одном направлении, всё меняется. Это уже упорядоченное движение электрических зарядов, и именно его мы называем электричеством. Давайте рассмотрим аналогию с шариками: представь прозрачную трубку, наполненную маленькими шариками (они олицетворяют свободные электроны). Пока они лежат на месте, ничего не происходит. Но стоит подтолкнуть шарики с одного конца — они начинают двигаться, и движение мгновенно передаётся по всей длине трубки. Так и в проводнике: мы «толкаем» свободные электроны, и они дружно устремляются вперёд.
Итак, электричество — это не какая-то мистическая сила, а всего лишь упорядоченное движение свободных электронов по проводнику.
Спасибо за внимание!
Следующая часть: https://dzen.ru/a/aPalc-g9v3s4H0Ig
P.S.
Если вы теперь смотрите на свой телефон или ноутбук не как на бездушную железку, а как на клубок молний, который научили думать, — вам понравится мой курс «Как работает компьютер. Просто о сложном» https://stepik.org/a/249383. Специально для Дзен действует промокод со скидкой 20%: DZEN20.
👍 Ставьте лайки если хотите разбор других интересных тем.
👉 Подписывайся на IT Extra на Дзен чтобы не пропустить следующие статьи
Если вам интересно копать глубже, разбирать реальные кейсы и получать знания, которых нет в открытом доступе — вам в IT Extra Premium.
Что внутри?
✅ Закрытые публикации: Детальные руководства, разборы сложных тем (например, архитектура высоконагруженных систем, глубокий анализ уязвимостей, оптимизация кода, полезные инструменты и объяснения сложных тем простым и понятным языком).
✅ Конкретные инструкции: Пошаговые мануалы, которые вы сможете применить на практике уже сегодня.
✅ Без рекламы и воды: Только суть, только концентрат полезной информации.
✅ Ранний доступ: Читайте новые материалы первыми.
Это — ваш личный доступ к экспертизе, упакованной в понятный формат. Не просто теория, а инструменты для роста.
👉 Переходите на Premium и начните читать то, о чем другие только догадываются.
👇
Понравилась статья? В нашем Telegram-канале ITextra мы каждый день делимся такими же понятными объяснениями, а также свежими новостями и полезными инструментами. Подписывайтесь, чтобы прокачивать свои IT-знания всего за 2 минуты в день!