Elektrisitet er et vanlig og livsviktig fenomen for de fleste. Og som alle kjente ting, er det sjelden merkbart. De færreste lurer på hvor det kommer fra, hvordan det fungerer, hva som kan gjøres med det. Imidlertid ble forskningen hans utført lenge før vår tidsregning, og inntil nå er noen mysterier ubesvart.
Innhold
Hva menes med elektrisk strøm
Elektrisitet er et kompleks av fenomener knyttet til eksistensen av elektriske ladninger. Dette ordet betyr oftest elektrisk strøm og alle prosessene som det forårsaker.
Elektrisk strøm er den rettede bevegelsen av partikler som bærer en ladning under påvirkning av et elektrisk felt.
Hvem oppfant elektrisitet - historie
Spesielle manifestasjoner av elektrisitet ble studert lenge før vår tidsregning.Men å kombinere dem til en teori som forklarer lynglimt på himmelen, tiltrekningen av objekter, evnen til å forårsake brann og nummenhet i kroppsdeler, eller til og med døden til en person, viste seg å være en vanskelig oppgave.
Siden antikken har forskere studert tre manifestasjoner av elektrisitet:
- Fisk som genererer elektrisitet;
- Statisk elektrisitet;
- Magnetisme.
I det gamle Egypt visste healere om de merkelige evnene til Nilen steinbit og prøvde å behandle hodepine og andre sykdommer med den. Gamle romerske leger brukte en elektrisk rampe til lignende formål. De gamle grekerne studerte i detalj rokkens merkelige evner og visste at en skapning kunne overvelde en person uten direkte kontakt gjennom en trident og fiskegarn.
Noe tidligere har man oppdaget at hvis man gnir rav på et ullstykke, vil det begynne å trekke til seg ull og små gjenstander. Senere ble et annet materiale med lignende egenskaper oppdaget - turmalin.
Rundt 500 f.Kr. Indiske og arabiske forskere visste om stoffer som er i stand til å tiltrekke seg jern og brukte denne evnen aktivt på forskjellige felt. Rundt 100 f.Kr. Kinesiske forskere oppfant det magnetiske kompasset.
I 1600 oppdaget William Gilbert, hofflegen til Elizabeth I og James I, at hele planeten er ett enormt kompass og introduserte konseptet "elektrisitet" (fra det greske "rav"). I hans forfatterskap begynte eksperimenter med å gni rav på ull og kompassets evne til å peke nordover å bli kombinert til én teori. På bildet nedenfor viser han magneten til Elizabeth I.
I 1633 oppfant ingeniør Otto von Guericke en elektrostatisk maskin som ikke bare kan tiltrekke, men også avvise gjenstander, og i 1745 bygger Peter van Muschenbroek verdens første elektriske ladningslagringsenhet.
I 1800 oppfant italieneren Alessandro Volta den første gjeldende kilde - et elektrisk batteri som produserer D.C.. Han var også i stand til å overføre elektrisk strøm over en avstand. Derfor anses dette året av mange for å være året for oppfinnelsen av elektrisitet.
I 1831 oppdager Mike Faraday fenomenet elektromagnetisk induksjon og åpner veien for oppfinnelsen av forskjellige enheter basert på elektrisk strøm.
Ved begynnelsen av XIX-XX århundrer ble det gjort et stort antall funn og prestasjoner, takket være aktivitetene til Nikola Tesla. Han oppfant blant annet høyfrekvensgeneratoren og transformator, elektrisk motor, antenne for radiosignaler.
Vitenskapen som studerer elektrisitet
Elektrisitet er et naturfenomen. Det er delvis studert i biologi, kjemi og fysikk. De mest komplette elektriske ladningene betraktes innenfor rammen av elektrodynamikk - en av fysikkens grener.
Teorier og lover om elektrisitet
Det er få lover som styrer elektrisitet, men de beskriver fullstendig fenomenet:
- Loven om bevaring av energi er en grunnleggende lov som også elektriske fenomener adlyder;
- Ohms lov er den grunnleggende loven for elektrisk strøm;
- Loven om elektromagnetisk induksjon - om elektromagnetiske og magnetiske felt;
- Ampères lov - om samspillet mellom to ledere med strømmer;
- Joule-Lenz lov - om den termiske effekten av elektrisitet;
- Coulombs lov - om elektrostatikk;
- Reglene for høyre og venstre hånd - bestemme retningene til magnetfeltlinjene og Ampère-kraften som virker på en leder i et magnetfelt;
- Lenz regel - bestemme retningen til induksjonsstrømmen;
- Faradays lover handler om elektrolyse.
Første eksperimenter med elektrisitet
De første eksperimentene med elektrisitet var hovedsakelig underholdende. Essensen deres var i lette gjenstander som ble tiltrukket og frastøtt under påvirkning av en dårlig forstått kraft. En annen underholdende opplevelse er overføring av elektrisitet gjennom en kjede av mennesker som holder hender. Den fysiologiske effekten av elektrisitet ble aktivt studert av Jean Nollet, som fikk en elektrisk ladning til å passere gjennom 180 mennesker.
Hva er elektrisk strøm laget av?
En elektrisk strøm er en rettet eller ordnet bevegelse av ladede partikler (elektroner, ioner). Slike partikler kalles bærere av elektrisk ladning. For at bevegelse skal vises, må det være frie ladede partikler i stoffet. Evnen til ladede partikler til å bevege seg i et stoff bestemmer ledningsevnen til det stoffet. Ved ledningsevne skilles stoffer ut i ledere, halvledere, dielektrika og isolatorer.
I metaller flyttes ladning av elektroner. Samtidig lekker selve stoffet ikke noe sted - metallioner er sikkert festet i strukturens noder og svinger bare litt.
I væsker bæres ladning av ioner: positivt ladede kationer og negativt ladede anioner. Partiklene skynder seg til elektrodene med motsatt ladning, hvor de blir nøytrale og legger seg.
Plasma dannes i gasser under påvirkning av krefter med forskjellige potensialer. Ladningen bæres av frie elektroner og ioner fra begge polene.
I halvledere flyttes ladning av elektroner, beveger seg fra atom til atom og etterlater diskontinuiteter som anses som positivt ladet.
Hvor kommer den elektriske strømmen fra
Elektrisiteten som kommer gjennom ledningene til husene genereres av en elektrisk generator ved ulike kraftverk. På dem er generatoren koblet til en konstant roterende turbin.
I design generator det er en rotor - en spole som er plassert mellom polene til magneten. Når turbinen roterer denne rotoren i et magnetfelt, i henhold til fysikkens lover, oppstår eller induseres en elektrisk strøm. Dermed er formålet med generatoren å konvertere den kinetiske kraften til rotasjonen til elektrisitet.
Det er mange måter å lage en turbin på ved å bruke en rekke energikilder. De er delt inn i tre typer:
- Fornybar - energi hentet fra uuttømmelige ressurser: strømmer av vann, sollys, vind, geotermiske kilder og biodrivstoff;
- Ikke-fornybar - energi hentet fra ressurser som oppstår veldig sakte, i forhold til forbrukshastigheten: kull, olje, torv, naturgass;
- Kjernefysisk - energi hentet fra prosessen med kjernefysisk celledeling.
Oftest genereres elektrisitet gjennom arbeidet med:
- Vannkraftverk (HPP) - bygget på elver og bruker kraften til vannstrømmen;
- Termiske kraftverk (TPP) - opererer på termisk energi fra forbrenning av drivstoff;
- Kjernekraftverk (NPP) - opererer på termisk energi hentet fra kjernefysiske reaksjonsprosessen.
Den omsatte energien tilføres via ledninger til transformatorstasjoner og koblingsanlegg og når først da sluttforbrukeren.
Nå utvikler de såkalte alternative energitypene seg aktivt. Disse inkluderer vindturbiner, solcellepaneler, bruk av geotermiske kilder og andre måter å få strøm på gjennom uvanlige fenomener. Alternativ energi er mye dårligere når det gjelder produktivitet og tilbakebetaling til tradisjonelle kilder, men i visse situasjoner bidrar det til å spare penger og redusere belastningen på hovedstrømnettet.
Det er også en myte om eksistensen BTG - drivstoffløse generatorer. På Internett er det videoer som viser arbeidet deres og salget deres tilbys. Men det er mye uenighet om påliteligheten til denne informasjonen.
Typer elektrisitet i naturen
Det enkleste eksemplet på naturlig forekommende elektrisitet er lyn. Vannpartikler i skyer kolliderer konstant med hverandre og får en positiv eller negativ ladning. De lettere, positivt ladede partiklene havner på toppen av skyen, mens de tyngre, negative beveger seg nedover. Når to like skyer er i tilstrekkelig nær avstand, men i forskjellige høyder, begynner de positive ladningene til den ene å bli gjensidig tiltrukket av de negative partiklene til den andre. I dette øyeblikket oppstår lynet. Også dette fenomenet oppstår mellom skyene og selve jordoverflaten.
En annen manifestasjon av elektrisitet i naturen er de spesielle organene i fisk, rokker og ål. Med deres hjelp kan de lage elektriske ladninger for å forsvare seg mot rovdyr eller bedøve byttet deres. Potensialet deres varierer fra svært svake utladninger, umerkelige for mennesker, til dødelige.Noen fisker skaper et svakt elektrisk felt rundt dem, som hjelper dem å søke etter byttedyr og navigere i gjørmete vann. Ethvert fysisk objekt forvrenger det på en eller annen måte, noe som hjelper til med å gjenskape det omkringliggende rommet og "se" uten øyne.
Elektrisitet er også manifestert i arbeidet til nervesystemet til levende organismer. En nerveimpuls overfører informasjon fra en celle til en annen, slik at du kan reagere på ytre og indre stimuli, tenke og kontrollere bevegelsene dine.
Lignende artikler:
