Elektricitet är ett vanligt och livsviktigt fenomen för de flesta. Och som alla bekanta saker märks det sällan. Få människor undrar var det kommer ifrån, hur det fungerar, vad man kan göra med det. Men hans forskning utfördes långt före vår tideräkning, och fram till nu är några mysterier obesvarade.
Innehåll
Vad menas med elektrisk ström
Elektricitet är ett komplex av fenomen förknippade med förekomsten av elektriska laddningar. Detta ord betyder oftast elektrisk ström och alla processer som den orsakar.
Elektrisk ström är den riktade rörelsen av partiklar som bär en laddning under påverkan av ett elektriskt fält.
Vem uppfann elektriciteten - historia
Särskilda manifestationer av elektricitet studerades långt före vår tideräkning.Men att kombinera dem till en teori som förklarar blixtar på himlen, attraktionen av föremål, förmågan att orsaka bränder och domningar i kroppsdelar, eller till och med en persons död, visade sig vara en svår uppgift.
Sedan antiken har forskare studerat tre manifestationer av elektricitet:
- Fisk som genererar elektricitet;
- Statisk elektricitet;
- Magnetism.
I det forntida Egypten visste helare om nilens konstiga förmågor och försökte behandla huvudvärk och andra sjukdomar med den. Forntida romerska läkare använde en elektrisk ramp för liknande ändamål. De gamla grekerna studerade i detalj stingrockans konstiga förmågor och visste att en varelse kunde bedöva en person utan direkt kontakt genom en treudd och fiskenät.
Något tidigare har man upptäckt att om man gnuggar bärnsten på en bit ull så börjar det dra till sig ull och små föremål. Senare upptäcktes ett annat material med liknande egenskaper - turmalin.
Omkring 500 f.Kr. Indiska och arabiska forskare kände till ämnen som kan attrahera järn och använde aktivt denna förmåga inom olika områden. Omkring 100 f.Kr. Kinesiska forskare uppfann den magnetiska kompassen.
År 1600 upptäckte William Gilbert, hovläkaren till Elizabeth I och James I, att hela planeten är en enda enorm kompass och introducerade begreppet "elektricitet" (från grekiskan "bärnsten"). I hans skrifter började experiment med att gnida bärnsten på ull och en kompasss förmåga att peka norrut kombineras till en teori. På bilden nedan visar han magneten till Elizabeth I.
År 1633 uppfinner ingenjören Otto von Guericke en elektrostatisk maskin som inte bara kan attrahera, utan också stöta bort föremål, och 1745 bygger Peter van Muschenbroek världens första elektriska laddningslagringsenhet.
År 1800 uppfann italienaren Alessandro Volta den första nuvarande källa - ett elektriskt batteri som producerar D.C.. Han kunde också överföra elektrisk ström över avstånd. Därför anses detta år av många vara året då elektriciteten uppfanns.
År 1831 upptäcker Mike Faraday fenomenet elektromagnetisk induktion och öppnar vägen för uppfinningen av olika enheter baserade på elektrisk ström.
Vid början av XIX-XX-talet gjordes ett stort antal upptäckter och prestationer tack vare Nikola Teslas aktiviteter. Han uppfann bland annat högfrekvensgeneratorn och transformator, elmotor, antenn för radiosignaler.
Vetenskapen som studerar elektricitet
Elektricitet är ett naturligt fenomen. Det studeras delvis i biologi, kemi och fysik. De mest kompletta elektriska laddningarna betraktas inom ramen för elektrodynamiken - en av fysikens grenar.
Teorier och lagar om elektricitet
Det finns få lagar som styr el, men de beskriver helt fenomenet:
- Lagen om energibevarande är en grundläggande lag som även elektriska fenomen lyder;
- Ohms lag är den grundläggande lagen för elektrisk ström;
- Lagen om elektromagnetisk induktion - om elektromagnetiska och magnetiska fält;
- Ampères lag - om samverkan mellan två ledare med strömmar;
- Joule-Lenz lag - om den termiska effekten av elektricitet;
- Coulombs lag - om elektrostatik;
- Reglerna för höger och vänster hand - bestämma riktningarna för magnetfältslinjerna och Ampère-kraften som verkar på en ledare i ett magnetfält;
- Lenz regel - bestämma induktionsströmmens riktning;
- Faradays lagar handlar om elektrolys.
Första experiment med el
De första experimenten med el var huvudsakligen underhållande. Deras väsen låg i lätta föremål som attraherades och stöttes bort under påverkan av en dåligt förstådd kraft. En annan underhållande upplevelse är överföringen av elektricitet genom en kedja av människor som håller varandra i hand. Den fysiologiska effekten av elektricitet studerades aktivt av Jean Nollet, som fick en elektrisk laddning att passera genom 180 personer.
Vad är elektrisk ström gjord av?
En elektrisk ström är en riktad eller ordnad rörelse av laddade partiklar (elektroner, joner). Sådana partiklar kallas bärare av elektrisk laddning. För att rörelse ska uppstå måste det finnas fria laddade partiklar i ämnet. Förmågan hos laddade partiklar att röra sig i ett ämne bestämmer ämnets konduktivitet. Genom konduktivitet särskiljs ämnen i ledare, halvledare, dielektrika och isolatorer.
I metaller förflyttas laddningen av elektroner. Samtidigt läcker inte själva ämnet någonstans - metalljoner är säkert fixerade i strukturens noder och oscillerar endast något.
I vätskor bärs laddningen av joner: positivt laddade katjoner och negativt laddade anjoner. Partiklarna rusar till elektroderna med motsatt laddning, där de blir neutrala och sätter sig.
Plasma bildas i gaser under inverkan av krafter med olika potential. Laddningen bärs av fria elektroner och joner från båda polerna.
I halvledare flyttas laddningen av elektroner, rör sig från atom till atom och lämnar efter sig diskontinuiteter som anses vara positivt laddade.
Var kommer den elektriska strömmen ifrån
Elen som kommer genom ledningarna till husen genereras av en elgenerator vid olika kraftverk. På dem är generatorn ansluten till en ständigt roterande turbin.
I design generator det finns en rotor - en spole som är placerad mellan magnetens poler. När turbinen roterar denna rotor i ett magnetfält, enligt fysikens lagar, uppstår eller induceras en elektrisk ström. Därför är syftet med generatorn att omvandla den kinetiska rotationskraften till elektricitet.
Det finns många sätt att få en turbin att snurra, med hjälp av en mängd olika energikällor. De är indelade i tre typer:
- Förnybar - energi som härrör från outtömliga resurser: vattenströmmar, solljus, vind, geotermiska källor och biobränslen;
- Icke-förnybar - energi som erhålls från resurser som uppstår mycket långsamt, som inte står i proportion till förbrukningshastigheten: kol, olja, torv, naturgas;
- Kärnkraft - energi som erhålls från processen för kärncellsdelning.
Oftast genereras el genom arbetet med:
- Vattenkraftverk (HPP) - byggda på floder och använder kraften i vattenflödet;
- Termiska kraftverk (TPP) - drivs av termisk energi från bränsleförbränning;
- Kärnkraftverk (NPP) - drivs med termisk energi som erhålls från kärnreaktionsprocessen.
Den omvandlade energin tillförs via ledningar till transformatorstationer och ställverk och når först då slutkonsumenten.
Nu utvecklas de så kallade alternativa energislagen aktivt. Dessa inkluderar vindkraftverk, solpaneler, användning av geotermiska källor och andra sätt att få elektricitet genom ovanliga fenomen. Alternativ energi är mycket sämre vad gäller produktivitet och återbetalning till traditionella källor, men i vissa situationer hjälper det till att spara pengar och minska belastningen på huvudnäten.
Det finns också en myt om existensen BTG - Bränslefria generatorer. På Internet finns filmer som visar deras arbete och deras försäljning erbjuds. Men det finns en hel del kontroverser om tillförlitligheten av denna information.
Typer av elektricitet i naturen
Det enklaste exemplet på naturligt förekommande elektricitet är blixtnedslag. Vattenpartiklar i moln kolliderar ständigt med varandra och får en positiv eller negativ laddning. De lättare, positivt laddade partiklarna hamnar på toppen av molnet, medan de tyngre, negativa rör sig ner. När två liknande moln befinner sig på tillräckligt nära avstånd, men på olika höjd, börjar de positiva laddningarna hos den ena attraheras av de negativa partiklarna i den andra. I detta ögonblick uppstår blixtar. Även detta fenomen uppstår mellan molnen och själva jordens yta.
En annan manifestation av elektricitet i naturen är de speciella organen i fiskar, rockor och ål. Med deras hjälp kan de skapa elektriska laddningar för att försvara sig från rovdjur eller bedöva sitt byte. Deras potential sträcker sig från mycket svaga urladdningar, omärkliga för människor, till dödliga.Vissa fiskar skapar ett svagt elektriskt fält runt dem, vilket hjälper dem att söka efter byte och navigera i lerigt vatten. Varje fysiskt föremål förvränger det på något sätt, vilket hjälper till att återskapa det omgivande utrymmet och "se" utan ögon.
Elektricitet manifesteras också i arbetet i nervsystemet hos levande organismer. En nervimpuls överför information från en cell till en annan, vilket gör att du kan reagera på yttre och inre stimuli, tänka och kontrollera dina rörelser.
Liknande artiklar:
