Электричество даст вам шанс завоевать мир.
И вы лишь в одной странице от того, чтобы открыть его!
10.6.1. Батареи
Магнетизм, как вы помните из уроков физики, могучая сила, которая заставляет разные предметы прилипать к холодильникам.
Вы (также Дэйв Барри)
Что это
Способ генерировать и запасать электрический ток.
До того как были изобретены
Если вам требовался переносной источник энергии, то вы должны были таскать с собой электрического угря
[111], а их нельзя назвать особенно практичными и предсказуемыми источниками электричества.
Изобретены
1745 н. э. (первые «батареи», запасавшие атмосферное электричество);
1800 н. э. (первые химические батареи, способные давать ток).
Предпосылки
Металл (для проводов, медь очень пластична, и из нее делать провода легче всего), металл (для батарей, медь или серебро для одного конца и железо или цинк для другого).
Как изобрести
Понять, что такое батарея, можно, только поняв, что такое электричество, а его невозможно постичь, не имея представления о магнетизме. Люди раньше думали, что электричество и магнетизм – два разных явления, но затем обнаружили, что они так тесно связаны, что невозможно иметь дело с одним, не затрагивая другое, так что возник термин «электромагнетизм».
Открытие и введение электричества в использование привели ко второй промышленной революции, ну а та (во второй раз) заставила человечество пересмотреть свой способ жизни. До нее людям приходилось либо жить рядом с источником топлива (леса – деревья, шахты – уголь, реки – водяные мельницы), либо дорого платить, чтобы это топливо к ним доставляли. После стало возможным переправлять энергию через целую страну со скоростью от 50 до 99 % скорости света
[112], и люди смогли жить с комфортом всюду, куда дотягиваются провода.
Вкратце власть над электромагнетизмом позволит вашей цивилизации распространиться за пределы речных долин и окрестностей шахт, завоевать континенты, планету и само время
[113]!
А теперь мы расскажем, как это сделать!
Электричество есть движение заряженных частиц, обычно электронов (и вы можете найти больше информации об этих плохих парнях в разделе 11). Электроны обладают отрицательным зарядом, так что нечто с большим количеством электронов будет заряжено отрицательно, а любой материал, теряющий электроны, получает заряд положительный. Помните: одинаково заряженные частицы отталкивают друг друга, частицы с противоположным зарядом притягивают друг друга.
Некоторые материалы легко пропускают через себя электроны (их именуют «проводниками», и к ним относятся металлы вроде меди, железа, серебра или цинка), некоторые сопротивляются прохождению электрического тока (их называют «изоляторами», в качестве примеров можно назвать стекло, резину и дерево). Но при нормальных обстоятельствах движение электронов в проводнике хаотично, и, чтобы генерировать электричество, вам нужно каким-то образом сделать его упорядоченным.
Мы называем это электрической цепью, поскольку электроны движутся по петле, и вы столь значительны, что собираетесь изобрести первую электрическую цепь и первую батарейку одновременно.
Батареи на самом деле легко придумать, если у вас есть металл, так что – снова это слово – озадачивающим выглядит тот факт, что они появились у нас только в XIX веке н. э. Они превращают энергию химических реакций в электрическую и работают благодаря процессу взаимодействия между двумя металлами.
Два любых металла имеют разное сродство с электронами, так что, если вы поместите их в проводящий раствор, начнется химическая реакция обмена этими электронами. Проводящий материал называют «электролитом», и в его роли могут выступать многие вещества: кислота, соленая вода или даже вполне себе вкусный картофель. Многие соли, щелочи и кислоты прекрасно справляются с этой работой, и вы можете сделать серную кислоту, особенно хороший электролит, используя сведения из приложения С.
Металл, которому требуется больше электронов, будет оттягивать их у другого, получая отрицательный заряд, в то время как второй обзаводится зарядом положительным (куски металла в батарее именуют контактами). Отрицательно заряженные электроны, собираясь вокруг жаждущего их контакта, будут отталкивать друг друга, так что если вы соедините этот электрод с положительно заряженным посредством провода, то электроны будут избегать столпотворения, двигаясь по проводу в сторону положительного контакта.
Хей, вот вы и устроили все так, что электроны движутся в одном направлении! Дружище, вы только что сделали электричество
[114]!
Вы используете его для изобретения электрического освещения, электрического отопления, электроплит, электродвигателей и много чего еще – через несколько параграфов, – но пока не суетитесь, поскольку мы еще не вполне закончили с вашей новой батарейкой. Она использует химическую реакцию для генерации энергии, но реакция в конечном счете закончится, и ваша батарея умрет.
