II.12. Пройдя через сопротивление, электрон теряет энергию, и она выделяется в виде тепла. От одного электрона тепла выделится настолько мало, что заметить его нельзя. А «коллектив» электронов может нагреть сопротивление до очень высокой температуры. Существует целый ряд известных всем потребителей электроэнергии, в которых энергия движущихся электронов выделяется в виде тепла.
Любой из потребителей обладает каким-то сопротивлением, на котором падает определенное напряжение: UR = UA-U Мы уже знаем, что энергия зависит от разности потенциалов (см. II.6). Кроме того, согласно закону Ома «коллектив» электронов, проходящих через сопротивление R, будет тем больше, чем больше UR (см. 11.11). Итак, с ростом UR увеличивается затрата энергии каждого электрона и растет число электронов. Поэтому мощность Р, выделенная в нагрузке, растет как квадрат U:
P=U2R/R
II.13. Если подключить к концам А и В сопротивление R, по которому течет ток, управляющие пластины трубки, то потенциал одной из пластин станет равным Uа , а второй — Uв (при условии, что сопротивление соединительных проводов настолько ничтожно, что им можно пренебречь).
В этом случае говорят, что напряжение Ur = Ua — Uв «снято» с сопротивления R и «подано» на пластины. Если подать напряжение на вход электронной лампы (между катодом и сеткой) и снять с сопротивления, подключенного к ее аноду, то напряжение будет усилено в несколько раз (см. 1.34).
II.14. Помимо тепла, бегущие по проводу электроны рождают другой вид энергии — энергию поля.
Провод с током всегда окружен силовыми линиями магнитного поля. Направление линий совпадает с вращением головки буравчика, если сам буравчик ввинчивается туда, куда движется ток. (Кстати, заметим, что во всех правилах, по которым определяется взаимодействие тока и магнитного поля, фигурирует технический ток. Он течет навстречу движению электронов. Подобная «путаница» имеет исторические причины: правила эти возникли раньше, чем был открыт электрон.)
II.15. В проводе, свитом в виде спирали, магнитные линии тоже работают «коллективно» — их усилия складываются в общий поток, направленный вдоль оси. Получился так называемый соленоид. Если пустить сильный ток по виткам соленоида и вставить внутрь него сердечник с хорошими магнитными свойствами, он превратится в мощный электромагнит.