Electricitatea este un fenomen comun și vital pentru majoritatea oamenilor. Și, ca orice lucru familiar, este rar observat. Puțini oameni se întreabă de unde vine, cum funcționează, ce se poate face cu el. Cu toate acestea, cercetările sale au fost efectuate cu mult înaintea erei noastre și, până în prezent, unele mistere rămân fără răspuns.
Conţinut
Ce se înțelege prin curent electric
Electricitatea este un complex de fenomene asociate cu existența sarcinilor electrice. Acest cuvânt înseamnă cel mai adesea curent electric și toate procesele pe care le provoacă.
Curentul electric este mișcarea direcționată a particulelor care poartă o sarcină sub influența unui câmp electric.
Cine a inventat electricitatea - istorie
Manifestări particulare ale electricității au fost studiate cu mult înaintea erei noastre.Dar combinarea lor într-o singură teorie care explică fulgerele pe cer, atracția obiectelor, capacitatea de a provoca incendii și amorțeală a părților corpului sau chiar moartea unei persoane, s-a dovedit a fi o sarcină dificilă.
Din cele mai vechi timpuri, oamenii de știință au studiat trei manifestări ale electricității:
- Pești care generează energie electrică;
- Electricitate statica;
- Magnetism.
În Egiptul antic, vindecătorii știau despre abilitățile ciudate ale somnului de la Nil și încercau să trateze durerile de cap și alte boli cu ajutorul acestuia. Medicii romani antici au folosit o rampă electrică în scopuri similare. Grecii antici au studiat în detaliu abilitățile ciudate ale razei și știau că o creatură poate uimi o persoană fără contact direct cu ajutorul unui trident și a unor plase de pescuit.
Ceva mai devreme, s-a descoperit că dacă freci chihlimbarul pe o bucată de lână, va începe să atragă lâna și obiectele mici. Ulterior, a fost descoperit un alt material cu proprietăți similare - turmalina.
În jurul anului 500 î.Hr. Oamenii de știință indieni și arabi cunoșteau substanțele capabile să atragă fierul și au folosit activ această capacitate în diferite domenii. În jurul anului 100 î.Hr. Oamenii de știință chinezi au inventat busola magnetică.
În 1600, William Gilbert, medicul de curte al Elisabetei I și al lui James I, a descoperit că întreaga planetă este o busolă uriașă și a introdus conceptul de „electricitate” (din grecescul „chihlimbar”). În scrierile sale, experimentele cu frecarea chihlimbarului pe lână și capacitatea unei busole de a indica nordul au început să fie combinate într-o singură teorie. În imaginea de mai jos, el îi arată Elisabetei I magnetul.
În 1633, inginerul Otto von Guericke inventează o mașină electrostatică care nu numai că poate atrage, ci și respinge obiecte, iar în 1745 Peter van Muschenbroek construiește primul dispozitiv de stocare a încărcăturii electrice din lume.
În 1800, italianul Alessandro Volta îl inventează pe primul sursa actuala - o baterie electrica care produce DC.. De asemenea, era capabil să transmită curent electric la distanță. Prin urmare, acest an este considerat de mulți a fi anul inventării electricității.
În 1831, Mike Faraday descoperă fenomenul inducției electromagnetice și deschide calea pentru inventarea diferitelor dispozitive bazate pe curent electric.
La începutul secolelor XIX-XX, s-au făcut un număr mare de descoperiri și realizări, datorită activităților lui Nikola Tesla. Printre altele, a inventat generatorul de înaltă frecvență și transformator, motor electric, antena pentru semnale radio.
Știința care studiază electricitatea
Electricitatea este un fenomen natural. Este parțial studiat în biologie, chimie și fizică. Cele mai complete sarcini electrice sunt considerate în cadrul electrodinamicii - una dintre ramurile fizicii.
Teorii și legile electricității
Există puține legi care guvernează electricitatea, dar ele descriu pe deplin fenomenul:
- Legea conservării energiei este o lege fundamentală căreia se supun și fenomenele electrice;
- Legea lui Ohm este legea de bază a curentului electric;
- Legea inducției electromagnetice - despre câmpurile electromagnetice și magnetice;
- legea lui Ampère - despre interacțiunea a doi conductori cu curenții;
- legea Joule-Lenz - despre efectul termic al energiei electrice;
- legea lui Coulomb - despre electrostatică;
- Regulile mâinii drepte și stângi - determinarea direcțiilor liniilor câmpului magnetic și a forței Ampère care acționează asupra unui conductor într-un câmp magnetic;
- regula lui Lenz - determinarea direcției curentului de inducție;
- Legile lui Faraday sunt despre electroliză.
Primele experimente cu electricitatea
Primele experimente cu electricitatea au fost în principal distractive. Esența lor era în obiectele ușoare care erau atrase și respinse sub influența unei forțe prost înțelese. O altă experiență distractivă este transmiterea energiei electrice printr-un lanț de oameni care se țin de mână. Efectul fiziologic al electricității a fost studiat în mod activ de Jean Nollet, care a făcut să treacă o sarcină electrică prin 180 de oameni.
Din ce este făcut curentul electric?
Un curent electric este o mișcare direcționată sau ordonată a particulelor încărcate (electroni, ioni). Astfel de particule sunt numite purtători de sarcină electrică. Pentru ca mișcarea să apară, trebuie să existe particule libere încărcate în substanță. Capacitatea particulelor încărcate de a se mișca într-o substanță determină conductivitatea acelei substanțe. Prin conductivitate, substanțele se disting în conductori, semiconductori, dielectrici și izolatori.
În metale, sarcina este mișcată de electroni. În același timp, substanța în sine nu se scurge nicăieri - ionii metalici sunt fixați în siguranță în nodurile structurii și oscilează doar ușor.
În lichide, sarcina este purtată de ioni: cationi încărcați pozitiv și anioni încărcați negativ. Particulele se reped la electrozi cu sarcina opusă, unde devin neutre și se stabilesc.
Plasma se formează în gaze sub acțiunea unor forțe cu potențiale diferite. Sarcina este transportată de electronii și ionii liberi ai ambilor poli.
În semiconductori, sarcina este mișcată de electroni, trecând de la atom la atom și lăsând în urmă discontinuități care sunt considerate încărcate pozitiv.
De unde vine curentul electric
Electricitatea care vine prin firele către case este generată de un generator electric la diferite centrale electrice. Pe ele, generatorul este conectat la o turbină care se rotește constant.
În proiectare generator există un rotor - o bobină care se află între polii magnetului. Când turbina rotește acest rotor într-un câmp magnetic, conform legilor fizicii, apare sau este indus un curent electric. Astfel, scopul generatorului este de a converti forța cinetică de rotație în energie electrică.
Există multe moduri de a face o turbină să se rotească, folosind o varietate de surse de energie. Ele sunt împărțite în trei tipuri:
- Regenerabile - energie derivată din resurse inepuizabile: fluxuri de apă, lumina soarelui, vânt, surse geotermale și biocombustibili;
- Neregenerabilă - energie obținută din resurse care apar foarte lent, incomensurabile cu ritmul de consum: cărbune, petrol, turbă, gaze naturale;
- Nuclear - energie obținută din procesul de diviziune celulară nucleară.
Cel mai adesea, electricitatea este generată prin munca:
- Centrale hidroelectrice (CHP) - construite pe râuri și folosesc puterea debitului de apă;
- Centrale termice (TPP) - funcționează cu energie termică din arderea combustibilului;
- Centrale nucleare (CNE) - funcționează cu energia termică obținută din procesul de reacție nucleară.
Energia convertită este furnizată prin fire către stațiile de transformare și aparatele de comutare și abia apoi ajunge la consumatorul final.
Acum, așa-numitele tipuri alternative de energie se dezvoltă activ. Acestea includ turbine eoliene, panouri solare, utilizarea surselor geotermale și orice alte modalități de a obține energie electrică prin fenomene neobișnuite. Energia alternativă este mult inferioară în ceea ce privește productivitatea și rambursarea surselor tradiționale, dar în anumite situații ajută la economisirea banilor și la reducerea sarcinii rețelelor electrice principale.
Există și un mit despre existență BTG - generatoare fara combustibil. Pe Internet există videoclipuri care demonstrează munca lor și se oferă vânzarea lor. Dar există multe controverse cu privire la fiabilitatea acestor informații.
Tipuri de energie electrică în natură
Cel mai simplu exemplu de electricitate naturală este fulgerul. Particulele de apă din nori se ciocnesc în mod constant între ele, dobândind o sarcină pozitivă sau negativă. Particulele mai ușoare, încărcate pozitiv, ajung în partea de sus a norului, în timp ce cele mai grele, negative, se deplasează în jos. Când doi nori similari se află la o distanță suficient de apropiată, dar la înălțimi diferite, sarcinile pozitive ale unuia încep să fie atrase reciproc de particulele negative ale celuilalt. În acest moment, apar fulgere. De asemenea, acest fenomen are loc între nori și suprafața pământului în sine.
O altă manifestare a electricității în natură sunt organele speciale din pești, raze și anghile. Cu ajutorul lor, ei pot crea încărcături electrice pentru a se apăra de prădători sau pentru a-și asoma prada. Potențialul lor variază de la descărcări foarte slabe, imperceptibile pentru oameni, până la cele mortale.Unii pești creează un câmp electric slab în jurul lor, care îi ajută să caute prada și să navigheze în apa noroioasă. Orice obiect fizic îl distorsionează cumva, ceea ce ajută la recrearea spațiului înconjurător și la „vedeți” fără ochi.
Electricitatea se manifestă și în activitatea sistemului nervos al organismelor vii. Un impuls nervos transmite informații de la o celulă la alta, permițându-vă să răspundeți la stimuli externi și interni, să vă gândiți și să vă controlați mișcările.
Articole similare:
