Как объясняю электричество школьникам

Попросили родственники объяснить чадам за электричество.

Как стало сразу же понятно, аналогии с водой в кране не годятся от слова совсем (это можно обсудить в комментариях). Немного поразмыслив, нашел очень удачный вариант, который буквально на пальцах позволяет не только объяснить, но и продемонстрировать электрические явления без электричества.

Кому лень читать: электрический ток в проводнике аналогичен движению воздуха в трубе заполненной пористым материалом.

Кому интересны подробности, ниже мои тезисы. Обсудит плюсы и минусы предлагаю опять же в комментариях.

---------------------------------------------------------------------

И так, объяснение для школьников:

1) электричество - это электроны, которые двигаются через различные предметы. Как правило это провода, но может быть что угодно: вода, тело человека, дерево. Всё по чём двигаются электроны называется проводниками.

2) перемещение электронов можно представить как движение воздух: электроны двигаются между атомами вещества так же как воздух двигается в пустотах. Чтобы воздух начал движение, кто-то должен его толкнуть: нащи лёгкие, вентилятор или компрессор, которым вы накачиваете мяч. Точно так же электроны начинают движение, когда их подталкивает электро-движущая сила, которую мы создаём при помощи аккумулятора, солнечной панели или генератора.

3) для начала почему электроны могут перемещаться внутри проводников? А потому, что как и воздух вокруг нас электроны находятся везде вокруг всех атомов. И если воздух начинает двигаться,то в то место откуда мы взяли этот воздух сразу же начинает стекаться окружающий воздух. Вспомните: вентилятор дует на вас воздухом, а с обратной стороны, если приложить листик бумаги, мы увидим, что воздух всасывается (как у пылесоса). А если взять трубу в виде бублика здесь нужно нарисовать) и поместить внутри вентилятор то мы мы получим круговой поток воздуха по трубе. Именно это же происходит когда вы подключаете батарейку к лампе: батарейка начинает толкать электроны и они двигаются по проводам через лампу назад в батарейку и так по кругу.

4) но почему электричество не вылетает с конца провода? А вот здесь нужно немного подумать А через любую ли трубу может течь воздух? Правильно воздух сможет потечь если на другом конце трубы тоже будет воздух. Чтобы электроны смогли двигаться по предметам (объектам) нужно, чтобы в этих предметах были электроны. Но ведь перед этим я сказал, что электроны есть везде? Да правильно, но не все электроны могут свободно двигаться. Вспомните про воздух: он есть в воде (рыбы им дышат), он есть в пузырьках мыльной пены, он есть в пенопласте и деревянных досках, но если вы попробуете подуть через любой из этих предметов у вас ничего не получится.

5) воздух может двигаться сквозь ткань, вату, мочалку. Главное чтобы материал не мешал воздуху течь. Так и с электричество, электроны есть вокруг каждого атома, но не все они позволяют электронам свободно перемещаться. Самые лучшие, в этом смысле  - металлы. Металлы лучшие проводники, Атомы металлов разрешают электронам перемещаться от атома к атому и почти не препятствуют этому.

---- Таким образом движение электронов по проводнику можно представить как движение воздуха по трубе заполненной например ватой или любым другим материалом.

6) проведём аналогии: например мы дуем в трубку и через эту трубку, за одну минуту можем надуть шар объёмом 20 литров. Мы можем сказать, что за одну минуту через трубку прошло 20 литров воздуха. С электричеством тоже самое только количество измеряется в Амперах (детали, что там именно измеряется здесь опускаю).

7) ещё одна аналогия: воздух из трубки может выходить с большим напором или с маленьким (сильный или слабый ветер) - это зависит от давления воздуха в трубке. Вспомните как спускается мяч или колесо. Так вот для электричества сила с которой оно двигается по проводнику называется Напряжение и измеряется в Вольтах.

(и самое важное, ради чего и заметка)

8) проводники по которым течёт электричество обладают сопротивлением. Вспомните про нашу воздушную трубу. Давайте представим что она заполнена чем-нибудь мелким, например бусинами. Мы можем легко через неё продуть воздух. А если мы вместо бусин заполним её песком? А если ватой или опилками? В зависимости от наполнения нам будет сложнее или легче продувать воздух - это называется Сопротивление и для электричества оно измеряется в Омах.

9) и, на последок давайте подумаем как связаны Сила тока, Напряжение и Сопротивление. Представьте, что вы надуваете шарик через трубку. Если вы приложите больше силы, то быстрее надуете - Ток увеличится. А если при той же вашей силе трубку  заполнить чем-то, то дуть вы будете долго - Ток уменьшится. То есть в зависимости от свойств проводника при одинаковых усилиях мы будим получать разный Ток.

... дальше расписывать не буду, основу я объяснил.