Це питання, напевно, вже не раз приходив вам в голову під час дослідів з простої електричної ланцюгом, складеної з батарейки, лампочки, сполучних проводів і ключа. Справді, адже один і той же струм проходить по всім цим елементам ланцюга. А тим часом нитка лампочки розжарюється до білого і яскраво світиться, тоді, як дроти залишаються зовсім холодними. Чому ж вони не нагріваються електричним струмом?
Справді, чому!
Не так-то просто відразу відповісти на це питання. Давайте все ж спробуємо розібратися. Для цього вам доведеться, як і раніше, виконати кілька цікавих дослідів, а потім подумати над їх результатами і багато чого зрозуміти.
Крім вже знайомих елементів електричного кола (батарейки, лампочки, ключа і з'єднувальних проводів), вам знадобиться нескладне саморобний пристрій, за допомогою якого можна буде вводити в просту ланцюг деякі додаткові елементи. На дерев'яній або пластмасовій підставці розмірами 12x6 см і товщиною 1,5 - 2 см встановіть дві металеві стійки (з латуні або міді), зміцнивши їх за допомогою болтів і раек, як показано на зображенні.
Верхні кінці цих стійок повинні мати отвори, в які теж вставлені болти з гайками. Вони і будуть служити клемами, до яких можна приєднувати додаткові елементи ланцюга.
В якості одного з таких елементів використовуйте спіраль з мідного дроту. Для виготовлення спіралі візьміть відрізок мідного дроту довжиною 30-40 мм і діаметром. 0,2- 0,3 мм. Дріт намотайте щільно, виток до витка, на звичайний круглий олівець, а потім олівець видаліть. Кінці отриманої спіралі зачистите до блиску і зігніть у вигляді петельок, щоб було зручно приєднувати спіраль до клем стійок.
Як інший додатковий елемент можна взяти приблизно такої ж довжини частина спіралі від старої, зіпсованої електричної плитки (спіралі електропліток виготовляють з ніхрому - спеціального сплаву на основі нікелю і хрому; цим і пояснюється назва сплаву). Кінці цієї спіралі теж зачистите і зігніть у вигляді петельок. Після того як всі приготування будуть закінчені, приступите до дослідів.
Спочатку складіть просту електричний ланцюг і перевірте її (при замиканні ланцюга лампочка повинна нормально світитися).
Потім розімкніть ланцюг ключем. Встановіть на стійках виготовлену вами мідну спіраль і за допомогою сполучних проводів введіть її в електричний ланцюг послідовно між вимикачем і лампочкою, як показано на зображенні.
На схемі ця спіраль умовно зображена прямокутником. Заблокуйте ланцюг ключем і зверніть увагу на лампочку: вона загоряється, як і раніше. Отже, введення в ланцюг мідної спіралі послідовно з лампочкою не змінило яскравості її світіння.
Розблокуйте ланцюг і замість мідної спіралі встановіть на стійці нихромовую спіраль від електричної плитки.
Знову замкніть ланцюг. Тепер лампочка світиться значно слабкіше. Значить, сила струму, що проходить через її нитка, значно зменшилася.
У чому ж справа? Чому мідна спіраль не зробила помітного впливу на силу струму в ланцюзі, а спіраль з ніхрому викликала значне її зменшення? Адже напруга джерела струму в цьому досвіді не змінювалося!
Справа в тому, що сила струму в провіднику залежить не тільки від напруги, але і від властивостей самого провідника. Одним з важливих властивостей будь-якого провідника є його опір проходженню струму. Потік заряджених частинок - електронів, переміщаючись всередині провідника вздовж ланцюга, стикається з частинками самого провідника. Це ускладнює їх рух, подібно до того, як ускладнюється біг людини, якщо на шляху його знаходяться інші люди або будь-які предмети.
Різні провідники здатні надавати різну опір проходженню струму в ланцюзі. В цьому ви і переконалися на останніх дослідах. Мідна спіраль має дуже малим опором, тому вона не вплинула помітним чином на силу струму і світіння лампочки, а ось приблизно така ж за розмірами спіраль з ніхрому через свого великого опору викликала значне зменшення сили струму в ланцюзі - і лампочка стала світитися слабкіше.