Как можно что-то объяснить детям, если сами взрослые недопонимают сути процесса?
Многие по старинке считают, что электрический ток - это направленное движение электронов. Но физические понятия менялись, меняются и будут меняться. Сейчас полагают, что электроны не перемещаются по проводнику, а всего лишь передают энергию друг другу как по эстафете.
Возьмем одножильный кабель и намотаем небольшую катушку в несколько витков. Поместим нашу катушку в высокочастотное электромагнитное поле.
В катушке появиться ток. Прикоснувшись к любому из двух выводов катушки, можно получить мощный разряд, ибо ток в катушке переменный.
Заизолируем один вывод катушки, чтобы исключить эффект конденсатора. А второй конец поднесем к противовесу (какой-нибудь металлический предмет, например батарея центрального отопления:-). С вывода катушки в противовес начнет бить разряд. Если пустить вывод катушки на землю через лампочку, будет гореть лампочка.
Если сливать ток на землю через импровизированный разрядник, то мы заметим, что этот процесс бесконечен. Напрашивается вывод, что электрический ток и направленное движение электронов - не одно и то же. В противном случае, все электроны покинули бы нашу катушку, и течь уже было бы нечему. Но на практике, ток не прекращается.
На самом деле, электроны способны поглощать энергию, а затем излучать ее в виде электромагнитных волн разного диапазона. При поглощении энергии электрон удаляется от ядра на более высокий энергетический уровень, а при разряде, возвращаться на исходную позицию. Это похоже на взаимодействие двух магнитов, развернутых друг к другу одинаковым полюсом. Чем больше заряд этих магнитов, тем на большее расстояние они будут друг от друга отталкиваться.
Разряжаясь, электрон излучает электромагнитные волны разной длины. В зависимости от длины, эти волны разделяются на: инфракрасные (тепловые)волны, волны видимого диапазона и ультрафиолетовые (высокоэнергетические). Разряжаясь, электрон частично заряжает соседние электроны. Частично, высвобожденная энергия излучается в виде тепла (инфракрасные волны), а при более интенсивном насыщении - в виде видимого света.
В вышеописанном эксперименте с катушкой, магнитное поле насыщало электроны проводника энергией, заставляя их разряжаться на соседние электроны, которые, в свою очередь, передавали энергию дальше по цепочке. В результате проводник запас энергию, величина которой почти равна величине энергии электромагнитного поля, не более того.
Важно также отметить, что без "давления" со стороны источника питания, электрон держит заряд недолго. Он спешит разрядиться и вернуться к своему стабильному состоянию. Поэтому без постоянной подачи доп. энергии, заряд проводника вернется к нулю, так как электроны будут разряжаться до тех пор, пока эта "лишняя" энергия не будет полностью излучена в окружающее пространство.
Поэтому при выключении лапочки, она еще некоторое время будет излучать остатки энергии в виде тепла.
Правда еще стоит отметить, что тепло - это тоже энергия, которая может подзаряжать электроны. Например, если раскалить кусок метала, то он начинает светится, так как избыточную энергию электроны начнут излучать в виде не только тепла, но и в виде света.
Также, если, пропускать через проводник слишком большой ток, электроны начнут выделять слишком много тепла и света, что приведет к разрушению кристаллической решетки. А это уже движение не только электронов, но и атомов )))
Ответить