ЧАСТЬ ПЕРВАЯ

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА

Глава I

ЭЛЕКТРОСТАТИКА

§ I. Понятие об электронной теории строения вещества

Вещества как простые, так и сложные состоят из молекул, а молекулы — из атомов.
Простые вещества — медь, алюминий, цинк, свинец и др. — состоят из одинаковых атомов данного вещества. Это значит, что молекулы меди содержат только атомы меди, а молекулы алюминия — только атомы алюминия. Молекулы сложных веществ образованы из атомов различных химических элементов. Например, молекулы поваренной соли (хлористого натрия) состоят из атомов хлора и атомов натрия. Молекулы воды содержат атомы водорода и атомы кислорода и т. д.
По своим размерам и весу молекулы и атомы очень малы. Диаметр атома наиболее легкого элемента — водорода примерно равен

Если бы удалось уложить атомы водорода в один ряд, то на отрезке длиной 1 см их поместилось бы сто миллионов.
Вес атома меди составляет 10 · 10^-22 г. В 1 см³ меди - содержится 8 · 10²² атомов, т.е. это число выражается цифрой 8 с 22 нулями.
Каждый атом имеет ядро, состоящее из протонов, нейтронов и других частиц. Вокруг ядра движутся по определенным орбитам электроны. Размеры электронов, протонов и других частиц атомов измеряются единицами, во много раз меньшими миллиметра. Эти единицы называются микроном (микрометр), миллимикроном (миллимикрометр) и ангстремом.
1 микрон (мк) = мм = 10^-6 м. 1 миллимикрон (ммк) = мк; 1 ангстрем = ммк.
Вес электрона меньше веса протона примерно в 1840 раз. В обычном состоянии атомы веществ содержат равное количество электронов и протонов. Так, атом водорода состоит из одного электрона и одного протона, а атом селена имеет 34 электрона и 34 протона. Электроны и протоны являются частицами материи, имеющими электрический заряд. Электроны обладают отрицательным, а протоны положительным электрическим зарядом.
Число электронов, содержащихся в атомах химических элементов, совпадает с номером каждого элемента в периодической системе Д. И. Менделеева. Заряды электронов и протонов по величине одинаковы.
Рассмотрим в качестве примера структуру атомов некоторых металлов.
Схему строения атома алюминия, расположенного в таблице Менделеева под номером 13 (рис. 1), можно представить в виде ядра, в котором имеется 13 протонов. Вокруг ядра на трех электронных оболочках размещены 13 электронов. Электронная оболочка — область, внутри которой движутся электроны. На первой оболочке (слое) находятся два электрона, на второй — восемь, на третьей, наиболее удаленной от ядра, — три электрона.

Атом меди содержит 29 электронов и такое же количество протонов. Электроны атомов меди расположены вокруг ядра на четырех оболочках. На первой находятся два электрона, на второй — восемь, на третьей — восемнадцать, на четвертой, наиболее удаленной от ядра, — один электрон. Число электронов, расположенных на наиболее удаленной от ядра оболочке, совпадает с номером группы данного элемента в периодической системе Д. И. Менделеева, а общий отрицательный заряд электронов атома равен положительному заряду протонов, содержащихся в ядре. Равные по величине положительные и отрицательные заряды по отношению к внешней среде электрически уравновешиваются — взаимно нейтрализуются. В результате этого атомы вещества в обычном состоянии электрически нейтральны.