Внимание: strtotime(): Не е безопасно да разчитате на настройките на часовата зона на системата. От вас се изисква * да използвате настройката date.timezone или функцията date_default_timezone_set(). В случай, че сте използвали някой от тези методи и все още сте получавайки това предупреждение, най-вероятно сте изписали грешно идентификатора на часовата зона. Засега избрахме часовата зона "UTC", но моля, задайте date.timezone, за да изберете вашата timezone.in онлайн 56

Внимание: date(): Не е безопасно да разчитате на настройките на часовата зона на системата. От вас се изисква * да използвате настройката date.timezone или функцията date_default_timezone_set(). В случай, че сте използвали някой от тези методи и все още сте получавайки това предупреждение, най-вероятно сте изписали грешно идентификатора на часовата зона. Засега избрахме часовата зона "UTC", но моля, задайте date.timezone, за да изберете вашата timezone.in /var/www/vhosts/website/htdocs/libraries/joomla/utilities/date.phpонлайн 198

Всеки от нас все още си спомня от училищния курс това електричество– насочено движение на електрически частици под въздействието на електрическо поле. Такива частици могат да бъдат електрони, йони и т.н. Въпреки това, въпреки простата формулировка, мнозина признават, че не знаят напълно какво е електричество, от какво се състои и като цяло защо работи цялата електротехника.

За начало си струва да се обърнем към историята на този въпрос. Терминът "електричество" се появява за първи път през 1600 г. в писанията на английския натуралист Уилям Гилбърт. Той изучава магнитните свойства на телата, докосвайки магнитните полюси на нашата планета в своите писания и описва няколко експеримента с наелектризирани тела, които самият той провежда.

Можете да прочетете за това в неговия труд „За магнита, магнитните тела и големия магнит – Земята“. Основният извод от работата му е, че много тела и вещества могат да бъдат наелектризирани, поради което имат магнитни свойства. Неговите изследвания са приложени при създаването на компаси и в много други области.

Но Уилям Гилбърт в никакъв случай не е първият, който открива подобни свойства на телата, той е просто първият, който ги изучава. Още през 7 век пр. н. е. гръцкият философ Талес забелязва, че кехлибарът, натъркан върху вълната, придобива невероятни свойстваТой започва да привлича нещата към себе си. Знанията за електричеството остават на това ниво в продължение на няколко века.

Това положение остава до 17-ти и 18-ти век. Това време може да се нарече зората на науката за електричеството. Уилям Гилбърт е първият, след него много други учени от цял ​​свят се занимават с този въпрос: Франклин, Кулон, Галвани, Волт, Фарадей, Ампер, както и руският учен Василий Петров, който открива волтовата дъга през 1802 г.

Всички тези учени направиха изключителни открития в областта на електричеството, които положиха основата за последващото изследване на този въпрос. Оттогава електричеството престана да бъде нещо мистериозно, но въпреки големите постижения в този въпрос, все още имаше много мистерии и неясноти.

Най-важният въпрос, както винаги, беше: как да използваме всички тези постижения в полза на човечеството? Защото, въпреки значителния напредък в областта на изучаването на природата на електричеството, той все още беше далеч от прилагането на практика. Все още изглеждаше нещо мистериозно и недостижимо.

Това може да се сравни с начина, по който учените по света сега изучават космоса и най-близката планета Марс. Вече е получена много информация, установено е, че е възможно да се лети до него и дори да се кацне на повърхността и т.н., но има още много работа за реално постигане на такива цели.

Говорейки за естеството на електричеството, е невъзможно да не споменем най-важното му проявление в природата. В крайна сметка именно там човек се сблъсква с него за първи път, в природата той започва да го изучава и се опитва да го разбере и прави първите опити да укроти и извлече полза за себе си.

Разбира се, когато говорим за естественото проявление на електричеството, светкавицата идва на ум на всеки. Въпреки че в началото все още не беше ясно какво представляват те, а електрическата им природа е установена едва през 18 век, когато започва активно изучаване на това явление във връзка с придобитите по-рано знания. Между другото, според една от версиите именно мълнията е повлияла на появата на живота на Земята, тъй като без тях синтезът на аминокиселини нямаше да започне.

Вътре в човешкото тяло също има електричество, без него нервната система не би работила и в резултат на краткотрайно напрежение възниква нервен импулс. В океаните и моретата има много риби, които използват електричество за лов и защита. Например, електрическа змиорка може да достигне напрежение до 500 волта, докато скатът има мощност на разряд от около 0,5 киловата.

Някои видове риби създават бял дроб около себе си. електрическо поле, който се изкривява от всички обекти във водата, така че те могат лесно да се движат дори в много кална вода и имат предимства пред другите риби.

Така че от древни времена електричеството често се среща в природата, без него появата на човека не би била възможна и много животни го използват, за да намерят храна. За първи път човек се сблъсква с тези явления в естествено проявление и това го подтикна към по-нататъшно изследване.

Практическо приложение на електричеството

С течение на времето човекът продължава да трупа знания за това удивително явление. Електричеството неохотно му разкри тайните си. Около средата на 19 век електричеството започва да прониква в живота на човешката цивилизация. За първи път се използва за осветление, когато е изобретена крушката. С негова помощ те започнаха да предават информация на дълги разстояния: появиха се радио, телевизия, телеграф и др.

Но специално внимание заслужава появата на различни механизми и устройства, които се задвижват от електричество. И до днес е трудно да си представим работата на което и да е устройство или машина без електричество. всичко Уредив модерна къща работи само на ток.

Постиженията в областта на производството на електроенергия също бяха голям пробив, така че започнаха да се създават все по-мощни електроцентрали и генератори; бяха изобретени акумулаторните батерии.

Електричеството е помогнало да се направят много други открития, помага в науката и в изучаването на нови въпроси. Някои технологии работят на базата на електрически свойства, те се използват в медицината, индустрията и, разбира се, в ежедневието.

И така, какво е електричество?

Колкото и странно да звучи, но широкото използване на електричество не го прави по-разбираем. Всеки знае основните принципи на работа, предпазните мерки и всичко. Някои хора признават, че изобщо нямат представа какво е електричество, други не знаят защо работи така, а не иначе, трети не разбират разликата между напрежение, мощност и съпротивление и има много подобни примери.

Най-лесният начин да разберете природата на електричеството е на молекулярно ниво. Всички вещества са изградени от молекули, всички молекули са изградени от атоми и всеки атом е съставен от ядро, около което се въртят електроните.

Електроните са "носители" на електричество, а електрическият ток е непрекъснато движение Голям бройтакива електрони.

Електротехниката достигна голям успехпо време на неговото развитие обаче изучаването на природата му все още изисква големи усилия, тъй като много проблеми все още остават нерешени или намерените решения не са толкова ефективни, колкото биха могли да бъдат. В основата на всичко е трансформацията на силите. Днес електрическата енергия може лесно да се преобразува в светлинна, като се използва за осветление, може да се използва за придвижване на различни механизми и т.н.

Друга особеност и основно предимство на електрическата енергия пред другите видове енергия е нейното разпространение, неограниченост в пространството. Електричеството непрекъснато придружава човек във всички сфери на живота му, счита се за пример за еволюция и поглед към бъдещето, а процесът на технологично развитие е непрекъснато свързан с развитието на науката и новите постижения.

Това разширява възможностите на човек, подобрява инструментите му и му гарантира постоянно развитие и движение напред в бъдещето, а много задачи престават да изглеждат невъзможни с течение на времето.


Внимание: strftime(): Не е безопасно да разчитате на настройките на часовата зона на системата. От вас се изисква * да използвате настройката date.timezone или функцията date_default_timezone_set(). В случай, че сте използвали някой от тези методи и все още сте получавайки това предупреждение, най-вероятно сте изписали грешно идентификатора на часовата зона. Засега избрахме часовата зона "UTC", но моля, задайте date.timezone, за да изберете вашата timezone.in /var/www/vhosts/website/htdocs/libraries/joomla/utilities/date.phpонлайн 250

Електричеството е изключително полезна форма на енергия. Лесно се трансформира в други форми, като светлина или топлина. Може лесно да се прехвърли по кабел. Думата "електричество" идва от гръцката дума "електрон" - "кехлибар". При триене кехлибарът придобива електрически заряд и започва да привлича парчета хартия. Статичното електричество е известно от древни времена, но само преди 200 години хората са се научили да създават електрически ток. Електричеството ни носи топлина и светлина, задвижва различни машини, включително компютри и калкулатори.

Какво е електричество

Електричеството съществува благодарение на частици, които имат електрически заряди. Във всяко вещество има заряди - в края на краищата атомните ядра имат положителен заряд, а отрицателно заредените електрони циркулират около тях (вижте статията ""). Обикновено атомът е електрически неутрален, но когато предаде своите електрони на други атоми, той придобива положителен заряд, а атомът, който е получил допълнителни електрони, е отрицателно зареден. възможно е на някои обекти да се придаде електрически заряд, наречен статично електричество. Ако се разтрие балонС вълнен джъмпер част от електроните ще преминат от джъмпера към топката и тя ще придобие положителен заряд. Скачачът вече е положително зареден и топката се придържа към него, тъй като противоположните заряди се привличат един друг. Между заредените тела действат електрически сили, а телата с противоположни (положителни и отрицателни) заряди се привличат взаимно. Обектите с еднакъв заряд, от друга страна, се отблъскват. В генератор на Van de Graaff, когато гумена лента се трие в ролка, се генерира значителен статичен заряд. Ако човек докосне купола, косата му ще настръхне.

В някои вещества, например в, електроните могат да се движат свободно. Когато нещо ги приведе в движение, възниква поток от електрически заряди, наречен текущ. проводнициса вещества, които могат да провеждат електричество. Ако дадено вещество не провежда електричество, то се нарича изолатор. Дървото и пластмасата са изолатори. За целите на изолацията електрическият превключвател е поставен в пластмасов корпус. Проводниците обикновено са изработени от мед и покрити с пластмаса за изолация.

За първи път статичното електричество е открито от древните гърци преди повече от 2000 години. Сега статичното електричество се използва за получаване на фотокопия, факсове, разпечатки на лазерни принтери. Лазерният лъч, отразен от огледалото, създава върху барабана лазерен принтерточкови статични заряди. Тонерът се привлича към тези точки и се притиска към хартията.

Светкавица

Мълнията се причинява от статично електричество, което се натрупва в гръмотевичен облакв резултат на триенето на водни капчици и ледени кристали един срещу друг. При триене един в друг и във въздуха капките и ледените кристали придобиват заряд. Положително заредените капчици се събират в горната част на облака, а отрицателен заряд се натрупва в долната част. Голяма искра, наречена водач на мълнията, се втурва към земята, към точка с противоположен заряд. Преди появата на лидера потенциалната разлика в горната и долната част на облака може да бъде до 100 милиона волта. Лидерът предизвиква отговорен разряд, който се втурва по същия начин от към облака. вътре този разряд е пет пъти по-горещ от повърхността на Слънцето - загрява до 33 000 ° C. Въздухът, нагрят от мълнии, се разширява бързо, създавайки въздушна вълна. Ние го възприемаме като гръм.

Електричество

Електрическият ток е поток от заредени частици, движещи се от област с висок електрически потенциал към област с нисък потенциал. Частиците водят до потенциална разлика, която се измерва в волта. За да протича токът между две точки, е необходим непрекъснат "път" - верига. Има потенциална разлика между двата полюса на батерията. Ако ги свържете във верига, ще има ток. Силата на тока зависи от потенциалната разлика и съпротивлението на елементите на веригата. Всички вещества, дори проводниците, предлагат известна устойчивост на ток и го отслабват. Единицата за ток е именувана ампер(A) в чест на френския учен Андре-Мари Ампер (1775 - 1836).

Различните устройства се нуждаят от различен ток. Електрическите уреди, като електрическите крушки, преобразуват електрическия ток в други форми на енергия, в топлина и светлина. Тези устройства могат да бъдат свързани във верига по два начина: последователно и паралелно. В последователна верига токът протича през всички компоненти на свой ред. Ако един от компонентите изгори, веригата се отваря и токът се губи. В паралелна верига токът протича по няколко начина. Ако един компонент от веригата се повреди, токът продължава да тече през другия клон.

Батерии

Батерията е запас от химическа енергия, която може да се превърне в електричество. Най-типичната батерия, използвана в ежедневието, се нарича сух елемент. В него е електролит(вещество, съдържащо заредени частици, способни да се движат). В резултат на това противоположните заряди се разделят и се движат към противоположните полюси на батерията. Учените са открили, че течността в тялото на мъртва жаба действа като електролит и провежда електричество.

Алесандро Волта (1745-1827) създава първата батерия в света от купчина напоени с киселина и напоени с киселина картонени дискове с цинкови и медни дискове, поставени между тях. Единичното напрежение е кръстено на него. волт. Батерия 1,5 V се нарича клетка. Големите батерии са съставени от няколко клетки. 9 V батерия съдържа 6 клетки. Сух разговор първични елементи. Когато компонентите на електролита се изразходват, животът на батерията свършва. вторични елементиТова са батерии, които могат да се зареждат. Автомобилната батерия е вторичен елемент. Зарежда се от тока, генериран вътре в машината. Слънчевата батерия преобразува слънчевата енергия в електрическа енергия. При осветяване слънчева светлинасилициеви слоеве, електроните в тях започват да се движат, създавайки потенциална разлика между слоевете.

Електричество в къщата ни

Мрежовото напрежение в някои страни е 240 V, в други 110 V. Това е високо напрежение и токов удар може да бъде фатален. Паралелните вериги доставят електричество до различни части на къщата. Всички електронни устройства са оборудвани с предпазители. Вътре в тях има много тънки проводници, които се топят и прекъсват веригата, ако токът е твърде висок. Всяка разклонена верига обикновено има три проводника: под напрежение и заземяване. Токът протича през първите две, а заземителният проводник е необходим за безопасност. Той ще отклони електрическия ток към земята в случай на повреда на изолацията. Когато щепселът е включен в контакт, конекторите се свързват към жив проводник и неутрален проводник, завършвайки веригата. В някои страни се използват щепсели с два конектора, без заземяване (виж фиг.).

изпрати

Какво е електричество?

Електричеството е колекция физически явлениясвързани с наличието на електрически заряд. Въпреки че първоначално електричеството се считаше за явление, отделно от магнетизма, но с развитието на уравненията на Максуел, и двете от тези явления бяха признати като част от един феномен: електромагнетизъм. Различни често срещани явления са свързани с електричеството, като мълнии, статично електричество, електрическо отопление, електрически разряди и много други. Освен това електричеството е в основата на много съвременни технологии.

Наличието на електрически заряд, който може да бъде положителен или отрицателен, генерира електрическо поле. От друга страна, движението на електрически заряди, което се нарича електрически ток, създава магнитно поле.

Когато се постави заряд в точка с ненулево електрическо поле, върху него действа сила. Величината на тази сила се определя от закона на Кулон. По този начин, ако този заряд бъде преместен, електрическото поле ще извърши работата по преместване (спиране) на електрическия заряд. По този начин можем да говорим за електрически потенциал в определена точка от пространството, равен на работата, извършена от външен агент при прехвърляне на единица положителен заряд от произволно избрана референтна точка до тази точка без никакво ускорение и като правило, измерено във волтове.

В електротехниката електричеството се използва за:

  • доставяне на електричество до мястото, където електрическият ток се използва за захранване на оборудване;
  • в електрониката, занимаваща се с електрически вериги, които включват активни електрически компоненти като вакуумни тръби, транзистори, диоди и интегрални схеми и свързаните с тях пасивни елементи.

Електрическите явления се изучават от древни времена, въпреки че напредъкът в теоретичното разбиране започва през 17-ти и XVIII век. Дори и тогава практическа употребаЕлектричеството беше рядкост и инженерите успяха да го използват за промишлени и жилищни цели едва в края на 19 век. Бързото разширяване на електрическата технология по това време трансформира индустрията и обществото. Универсалността на електричеството се крие във факта, че може да се използва в почти неограничен брой индустрии като транспорт, отопление, осветление, комуникации и компютри. Електричеството сега е гръбнакът на съвременното индустриално общество.

История на електричеството

Много преди да има познания за електричеството, хората вече знаеха за токов удар върху електрически риби. Древноегипетски текстове, датиращи от 2750 г. пр.н.е. пр. н. е., те наричат ​​тези риби „Гръмовержеците на Нил“ и ги описват като „защитници“ на всички останали риби. Доказателства за електрическа риба се появяват отново хиляди години по-късно от древногръцки, римски и арабски натуралисти и лекари. Няколко древни писатели, като Плиний Стари и Скрибоний Ларгус, свидетелстват за изтръпването като ефект от електрически удари, предизвикани от сом и електрически лъчи, и те също са знаели, че такива удари могат да се предават чрез проводими предмети. На пациенти, страдащи от заболявания като подагра или главоболие, е предписано да докосват такива риби с надеждата, че мощен електрически удар може да ги излекува. Възможно е най-ранното и най-близко приближение до откриването на идентичността на мълнията и електричеството от всеки друг източник да е направено от арабите, които до 15 век в езика прилагат думата за мълния (raad) към електрическите лъчи.

Древните култури на Средиземноморието са знаели, че ако някои предмети, като кехлибарени пръчки, се търкат с котешка козина, тя ще привлече по-леки предмети, като пера. Талес от Милет прави редица наблюдения на статичното електричество около 600 г. пр. н. е., от които заключава, че триенето е необходимо, за да се направи кехлибарът способен да привлича предмети, за разлика от минерали като магнетит, които не се нуждаят от триене. Талес грешеше като вярваше, че привличането на кехлибара се дължи на магнитния ефект, но по-късно науката доказа връзката между магнетизма и електричеството. Според противоречива теория, базирана на откриването на батерията в Багдад през 1936 г., която прилича на галванична клетка, въпреки че не е ясно дали артефактът е бил електрически по природа, партите може да са знаели за галваничното покритие.

Електричеството продължава да буди нищо повече от интелектуално любопитство в продължение на хилядолетия до 1600 г., когато английският учен Уилям Гилбърт прави задълбочено изследване на електричеството и магнетизма и разграничава ефекта на "магнетита" от статичното електричество, произведено от триенето на кехлибар. Той измисли новата латинска дума electricus ("кехлибар" или "като кехлибар", от ἤλεκτρον, Elektron, от гръцки: "кехлибар"), за да се отнася до свойството на обектите да привличат малки предмети след триене. Тази езикова асоциация породи английски думи"електричество" и "електричество", които за първи път се появяват в печат в "Pseudodoxia Epidemica" на Томас Браун през 1646г.

По-нататъшна работа е извършена от Ото фон Герике, Робърт Бойл, Стивън Грей и Чарлз Франсоа Дюфай. През 18-ти век Бенджамин Франклин прави задълбочени изследвания в областта на електричеството, продавайки притежанията си, за да финансира работата си. През юни 1752 г. е известно, че той е прикрепил метален ключ към долната част на резбата. хвърчилои пусна хвърчило в бурното небе. Последователността от искри, прескачащи от ключа към опакото на ръката, показа, че мълнията наистина има електрическа природа. Той също така обясни привидно парадоксалното поведение на лейденския буркан като устройство за съхраняване на голямо количество електрически заряд по отношение на електричеството, състоящ се от положителни и отрицателни заряди.

През 1791 г. Луиджи Галвани обявява своето откритие на биоелектромагнетизма, демонстрирайки, че електричеството е средството, чрез което невроните предават сигнали към мускулите. Батерията на Алесандро Волта или галваничният стълб от 1800 г. е направен от редуващи се слоеве цинк и мед. За учените това е по-надежден източник на електрическа енергия от електростатичните машини, използвани в миналото. Разбирането на електромагнетизма като единство на електрически и магнитни явления се дължи на Ерстед и Андре-Мари Ампер през 1819-1820 г. Майкъл Фарадей изобретява електрическия мотор през 1821 г., а Георг Ом математически анализира електрическата верига през 1827 г. Електричеството и магнетизмът (и светлината) са окончателно свързани от Джеймс Максуел, по-специално в неговата работа "За физическите линии на сила" през 1861 и 1862 г.

Докато в началото на 19 век светът е свидетел на бърз напредък в науката за електричеството, в края на 19 век най-голям напредък настъпва в областта на електротехниката. С помощта на хора като Александър Греъм Бел, Ото Титус Блати, Томас Едисон, Галилео Ферарис, Оливър Хевисайд, Анджос Ищван Джедлик, Уилям Томсън, 1-ви барон Келвин, Чарлз Алджърнън Парсънс, Вернер фон Сименс, Джоузеф Уилсън Суон, Реджиналд Фесенден, Никола Тесла и Джордж Уестингхаус, електричеството се превърна от научно любопитство в незаменим инструмент за съвременния живот, превръщайки се в движеща сила зад втората индустриална революция.

През 1887 г. Хайнрих Херц открива, че електродите, осветени с ултравиолетова светлина, произвеждат електрически искри по-лесно от неосветените. През 1905 г. Алберт Айнщайн публикува статия, обясняваща експерименталните доказателства за фотоелектричния ефект в резултат на преноса на светлинна енергия в дискретни квантувани пакети, които възбуждат електрони. Това откритие доведе до квантовата революция. Айнщайн беше награден Нобелова наградапо физика през 1921 г. за „откриването на закона за фотоелектричния ефект“. Фотоволтаичният ефект се използва и във фотоволтаични клетки, като тези, намиращи се в слънчевите панели, и това често се използва за генериране на електричество за търговски цели.

Първото полупроводниково устройство е детекторът "котешки мустаци", който е използван за първи път в радиоприемниците през 1900-те години. Подобната на муста тел се поставя в лек контакт с твърд кристал (напр. германиев кристал), за да се открие радиосигнал чрез ефект на контактен преход. В полупроводников възел ток се прилага към полупроводникови елементи и връзки, проектирани специално за превключване и усилване на тока. Електрическият ток може да бъде представен в две форми: под формата на отрицателно заредени електрони, както и положително заредени електронни свободни места (незапълнени електрони на места в полупроводников атом), наречени дупки. Тези заряди и дупки се разбират от гледна точка на квантовата физика. Строителният материал най-често е кристален полупроводник.

Развитието на полупроводникови устройства започва с изобретяването на транзистора през 1947 г. Често срещаните полупроводникови устройства са транзистори, микропроцесорни чипове и RAM чипове. Специализиран тип памет, наречена флаш памет, се използва в USB флаш памети, а напоследък механично въртящите се твърди дискове също бяха заменени от твърдотелни устройства. Полупроводниковите устройства станаха често срещани през 50-те и 60-те години на миналия век, по време на прехода от вакуумни тръби към полупроводникови диоди, транзистори, интегрални схеми (ИС) и светодиоди (LED).

Основни понятия за електричество

Електрически заряд

Наличието на заряд генерира електростатична сила: зарядите упражняват сила един върху друг, този ефект е бил известен в древността, въпреки че тогава не е бил разбран. Лека топка, окачена на връв, може да бъде заредена, като я докоснете със стъклен прът, който преди това е бил зареден чрез триене в плат. Подобна топка, заредена от същата стъклена пръчка, ще отблъсне първата: зарядът кара двете топки да се отделят една от друга. Две топки, които се зареждат от протрита кехлибарена пръчка, също се отблъскват. Ако обаче едната топка се зареди от стъклена пръчка, а другата от кехлибарена пръчка, тогава и двете топки започват да се привличат. Тези явления са изследвани в края на осемнадесети век от Шарл Огюстен дьо Кулон, който стига до заключението, че зарядът се появява в две противоположни форми. Това откритие доведе до една добре позната аксиома: подобни заредени обекти се отблъскват, а противоположно заредените обекти се привличат.

Силата действа върху самите заредени частици, следователно зарядът има тенденция да се разпространява възможно най-равномерно върху проводящата повърхност. Големината на електромагнитната сила, независимо дали привлича или отблъсква, се определя от закона на Кулон, който гласи, че електростатичната сила е пропорционална на произведението на зарядите и обратно пропорционална на квадрата на разстоянието между тях. Електромагнитната сила е много силна, на второ място силно взаимодействие, но за разлика от последния, той действа на произволно разстояние. В сравнение с много по-слабата гравитационна сила, електромагнитната сила изтласква два електрона 1042 пъти повече, отколкото гравитационната сила ги дърпа.

Изследването показа, че източникът на заряда са определени видове субатомни частици, които имат свойството на електрически заряд. Електрическият заряд генерира и взаимодейства с електромагнитната сила, която е една от четирите основни сили на природата. Най-известните носители на електрически заряд са електронът и протонът. Експериментът показа, че зарядът е запазена величина, тоест общият заряд в изолирана система винаги ще остане постоянен, независимо от всякакви промени, които се случват в тази система. В една система зарядът може да бъде прехвърлен между телата чрез директен контакт или чрез прехвърляне през проводим материал, като тел. Неформалният термин "статично електричество" означава нетното присъствие на заряд (или "дисбаланс" на зарядите) върху тялото, обикновено причинено от триене на различни материали един в друг, пренасяйки заряд от един към друг.

Зарядите на електроните и протоните са противоположни по знак, следователно общият заряд може да бъде положителен или отрицателен. По конвенция зарядът, пренасян от електроните, се счита за отрицателен, а този, пренесен от протони, е положителен, следвайки традицията, установена от работата на Бенджамин Франклин. Количеството на заряда (количеството електричество) обикновено се обозначава със символа Q и се изразява в кулони; всеки електрон носи същия заряд, приблизително -1,6022 × 10-19 кулона. Протонът има заряд, равен по стойност и противоположен по знак и следователно +1,6022 × 10-19 Кулон. Не само материята има заряд, но и антиматерията, всяка античастица носи равен заряд, но противоположен по знак на заряда на съответната частица.

Зарядът може да бъде измерен по няколко начина: ранният електроскоп със златни листа, който, въпреки че все още се използва за демонстрации на обучение, сега е заменен от електронен електрометър.

Електричество

Движението на електрически заряди се нарича електрически ток, неговата интензивност обикновено се измерва в ампери. Токът може да бъде създаден от всякакви движещи се заредени частици; най-често това са електрони, но по принцип всеки приведен в движение заряд е ток.

По историческа конвенция положителният ток се определя от посоката на движение на положителните заряди, преминаващи от по-положителната част на веригата към по-отрицателната част. Токът, определен по този начин, се нарича условен ток. Една от най-известните форми на ток е движението на отрицателно заредени електрони през верига и по този начин положителната посока на тока е ориентирана в посока, обратна на движението на електроните. Въпреки това, в зависимост от условията, електрическият ток може да се състои от поток от заредени частици, движещи се във всяка посока и дори в двете посоки едновременно. Конвенцията, че положителната посока на тока е посоката на движение на положителните заряди, се използва широко за опростяване на тази ситуация.

Процесът, при който електрически ток преминава през материал, се нарича електрическа проводимост и неговата природа варира в зависимост от това кои заредени частици го провеждат и от материала, през който се движат. Примерите за електрически токове включват метална проводимост, осъществявана от потока на електрони през проводник като метал, и електролиза, извършена от поток от йони (заредени атоми) през течност или плазма, както при електрически искри. Докато самите частици могат да се движат много бавно, понякога с Средната скоростпонасяйки само част от милиметъра в секунда, електрическото поле, което ги задвижва, се движи със скорост, близка до скоростта на светлината, позволявайки на електрическите сигнали да преминават бързо през проводниците.

Токът причинява редица наблюдавани ефекти, които исторически са били знак за неговото присъствие. Възможността за разлагане на водата под въздействието на ток от галваничен стълб е открита от Никълсън и Карлайл през 1800 г. Този процес сега се нарича електролиза. Тяхната работа е значително разширена от Майкъл Фарадей през 1833 г. Токът, протичащ през съпротивлението, причинява локализирано нагряване. Този ефект е описан математически от Джеймс Джоул през 1840 г. Едно от най-важните открития по отношение на тока е направено случайно от Ерстед през 1820 г., когато, докато подготвя лекция, той открива, че токът, протичащ през проводник, предизвиква завъртане на стрелката на магнитния компас. Така той открива електромагнетизма, фундаменталното взаимодействие между електричеството и магнетизма. Нивото на електромагнитните емисии, генерирани от електрическа дъга, е достатъчно високо, за да произведе електромагнитни смущения, които могат да повредят работата на съседното оборудване.Той открива електромагнетизма, фундаменталното взаимодействие между електричеството и магнетизма. Нивото на електромагнитните емисии, генерирани от електрическа дъга, е достатъчно високо, за да произведе електромагнитни смущения, които могат да попречат на близкото оборудване.

За технически или домашни приложения токът често се характеризира като постоянен (DC) или променлив (AC). Тези термини се отнасят до това как текущото се променя с течение на времето. Постоянният ток, произведен от батерията, например и изискван от повечето електронни устройства, е еднопосочен поток от положителния потенциал на веригата към отрицателния. Ако този поток, който се случва по-често, се носи от електрони, те ще се движат в обратна посока. Променливият ток е всеки ток, който непрекъснато променя посоката си, той почти винаги е под формата на синусоида. Променливият ток пулсира напред-назад в проводника, без да премества заряда на крайно разстояние за дълъг период от време. Осреднената по времето стойност на променливия ток е нула, но той доставя енергия първо в една посока, а след това в обратна посока. Променливият ток зависи от електрическите свойства, които не се проявяват в стационарен режим на постоянен ток, например от индуктивността и капацитета. Тези свойства обаче могат да влязат в действие, когато веригата е подложена на преходни процеси, като например по време на първоначално захранване.

Електрическо поле

Концепцията за електрическо поле е въведена от Майкъл Фарадей. Електрическо поле се създава от заредено тяло в пространството, което заобикаля тялото и води до сила, действаща върху всички други заряди, разположени в полето. Електрическо поле действа между два заряда, подобно на гравитационно поле между две маси, а също така се простира до безкрайност и е обратно пропорционално на квадрата на разстоянието между телата. Има обаче съществена разлика. Гравитацията винаги се привлича, карайки две маси да се съединят, докато електрическото поле може да доведе до привличане или отблъскване. Тъй като големите тела като планетите като цяло имат нулев нетен заряд, тяхното електрическо поле на разстояние обикновено е нула. Така гравитацията е доминиращата сила на големи разстояния във Вселената, въпреки факта, че самата тя е много по-слаба.

Електрическото поле, като правило, се различава в различни точки на пространството и неговата сила във всяка точка се дефинира като силата (за единица заряд), която ще изпита неподвижен, незначителен заряд, ако бъде поставен в тази точка. Абстрактният заряд, наречен "тестов заряд", трябва да бъде с незначителна стойност, така че собственото му електрическо поле, нарушаващо основното поле, да може да бъде пренебрегнато, а също така трябва да бъде стационарно (неподвижно), за да предотврати влиянието на магнитните полета. Тъй като електрическото поле е дефинирано като сила, а силата е вектор, тогава електрическото поле също е вектор, имащ както величина, така и посока. По-конкретно, електрическото поле е векторно поле.

Учението за електрическите полета, създавани от неподвижни заряди, се нарича електростатика. Полето може да се визуализира с помощта на набор от въображаеми линии, чиято посока във всяка точка от пространството съвпада с посоката на полето. Тази концепция е въведена от Фарадей и терминът "линии на сила" все още понякога се среща. Полевите линии са пътищата, по които ще се движи точков положителен заряд под въздействието на поле. Те обаче са абстрактен, а не физически обект и полето пронизва цялото междинно пространство между редовете. Полевите линии, произлизащи от стационарни заряди, имат няколко ключови свойства: първо, те започват с положителни заряди и завършват с отрицателни заряди; второ, те трябва да влизат във всеки идеален проводник под прав ъгъл (нормален), и трето, те никога не се пресичат и затварят в себе си.

Кухо проводящо тяло съдържа целия си заряд върху външната си повърхност. Следователно полето е равно на нула на всички места вътре в тялото. Клетката Фарадей работи на този принцип – метална обвивка, която изолира вътрешното й пространство от външни електрически влияния.

Принципите на електростатиката са важни при проектирането на елементите на оборудването с високо напрежение. Има ограничена граница на силата на електрическото поле, която може да се поддържа от всеки материал. Над тази стойност възниква електрическа повреда, която причинява електрическа дъга между заредените части. Например във въздуха електрическият пробив възниква при малки пролуки със сила на електрическото поле над 30 kV на сантиметър. С увеличаване на пролуката крайната якост на разрушаване намалява до приблизително 1 kV на сантиметър. Най-забележителният такъв природен феномен е мълнията. Това се случва, когато зарядите се разделят в облаците от възходящи колони въздух и електрическото поле във въздуха започва да надвишава стойността на разпада. Напрежението на голям гръмотевичен облак може да достигне 100 MV и да има енергийна стойност на разряда от 250 kWh.

Величината на силата на полето се влияе силно от близките проводими обекти, а силата е особено висока, когато полето трябва да се огъва около заострени обекти. Този принцип се използва в гръмоотводите, чиито остри шпили принуждават мълнията да се изхвърля в тях, а не в сградите, които защитават.

Електрически потенциал

Концепцията за електрически потенциал е тясно свързана с електрическото поле. Малък заряд, поставен в електрическо поле, изпитва сила и за да премести заряда срещу тази сила, е необходима работа. Електрическият потенциал във всяка точка се определя като енергията, необходима за преместване на единичен тестов заряд изключително бавно от безкрайност до тази точка. Потенциалът обикновено се измерва във волта, а потенциалът от един волт е потенциалът, при който трябва да се изразходва един джаул работа, за да се премести един кулон заряд от безкрайност. Тази формална дефиниция на потенциала е от малка практическа полза, а по-полезна е концепцията за електрическа потенциална разлика, тоест енергията, необходима за преместване на единица заряд между две дадени точки. Електрическото поле има една характеристика, то е консервативно, което означава, че пътят, изминат от тестовия заряд, няма значение: преминаването на всички възможни пътища между две дадени точки винаги ще отнема една и съща енергия и по този начин има една стойност на разликата в потенциалите между две позиции. Волтът стана толкова твърдо установен като мерна единица и описание на разликата в електрическия потенциал, че терминът напрежение се използва широко и ежедневно.

За практически цели е полезно да се определи обща референтна точка, спрямо която потенциалите могат да бъдат изразени и сравнени. Въпреки че може да е в безкрайност, много по-практично е да се използва самата Земя като нулев потенциал, за който се предполага, че е с еднакъв потенциал на всички места. Тази референтна точка, разбира се, се нарича "земя" (земя). Земята е безкраен източник на равни количества положителни и отрицателни заряди и следователно е електрически неутрална и незареждаема.

Електрическият потенциал е скаларна величина, тоест има само стойност и няма посока. Може да се мисли като аналог на височината: точно както освободеният обект ще падне поради разликата във височината, причинена от гравитационното поле, така и зарядът ще „падне“ поради напрежението, причинено от електрическото поле. Точно както картите представят терена чрез контурни линии, свързващи точки с еднаква височина, набор от линии, свързващи точки с еднакъв потенциал (известни като еквипотенциали), може да бъде начертан около електростатично зареден обект. Еквипотенциалите пресичат всички силови линии под прав ъгъл. Те също трябва да лежат успоредно на повърхността на проводника, в противен случай ще се получи сила, която премества носителите на заряд по еквипотенциалната повърхност на проводника.

Електрическото поле се дефинира формално като силата, упражнявана на единица заряд, но концепцията за потенциал предоставя по-полезна и еквивалентна дефиниция: електрическото поле е локален градиент на електрически потенциал. Като правило се изразява във волта на метър, а посоката на вектора на полето е линията на най-голяма промяна на потенциала, тоест в посока на най-близкото местоположение на друг еквипотенциал.

електромагнити

Откритието на Ерстед през 1821 г. на факта, че съществува магнитно поле около всички страни на проводник, пренасящ електрически ток, показва, че има пряка връзка между електричеството и магнетизма. Освен това взаимодействието изглеждаше различно от гравитационните и електростатичните сили, две природни сили, известни тогава. Силата е действала върху стрелката на компаса, не към или далеч от токовия проводник, а под прав ъгъл към него. С малко неясни думи „електрическият конфликт има ротационно поведение“ Ерстед изрази своето наблюдение. Тази сила също зависи от посоката на тока, тъй като ако токът промени посоката, тогава магнитната сила също я промени.

Ерстед не разбира напълно своето откритие, но ефектът, който наблюдава, е взаимен: токът упражнява сила върху магнита, а магнитното поле упражнява сила върху тока. Явлението е допълнително проучено от Ампер, който открива, че две успоредни проводници, носещи ток, упражняват сила един върху друг: два проводника, пренасящи токове в една и съща посока, се привличат, докато проводниците, съдържащи токове в противоположни посоки един от друг, се отблъскват. . Това взаимодействие се осъществява чрез магнитното поле, което всеки ток създава и въз основа на това явление се определя токовата единица - ампер в международна системаединици.

Тази връзка между магнитните полета и токовете е изключително важна, защото е довела до изобретяването на електрическия двигател от Майкъл Фарадей през 1821 г. Неговият еднополюсен двигател се състоеше от постоянен магнит, поставен в съд с живак. Токът беше прекаран през тел, окачен върху шарнирно окачване над магнит и потопен в живак. Магнитът упражнява тангенциална сила върху проводника, което кара последния да се върти около магнита, докато се поддържа ток в проводника.

Експеримент, направен от Фарадей през 1831 г., показва, че тел, движещ се перпендикулярно на магнитно поле, създава потенциална разлика в краищата. По-нататъшен анализ на този процес, известен като електромагнитна индукция, му позволява да формулира принципа, известен сега като закон за индукция на Фарадей, че потенциалната разлика, индуцирана в затворена верига, е пропорционална на скоростта на промяна магнитен потокпроникващ контур. Развитието на това откритие позволява на Фарадей да изобрети първия електрически генератор през 1831 г., който преобразува механичната енергия на въртящ се меден диск в електрическа енергия. Дискът на Фарадей беше неефективен и не беше използван като практичен генератор, но показа възможността за генериране на електричество с помощта на магнетизъм и тази възможност беше възприета от онези, които проследиха неговите разработки.

Способността на химичните реакции да произвеждат електричество и, обратно, способността на електричеството да произвежда химични реакции има широк спектър от приложения.

Електрохимията винаги е била важна част от изучаването на електричеството. От първоначалното изобретение на волтовата колона, галваничните клетки са еволюирали в голямо разнообразие от видове батерии, галванични и електролитни клетки. Алуминият се получава от огромни количествачрез електролиза и много преносими електронни устройства използват акумулаторни източници на енергия.

Електрически вериги

Електрическата верига е свързване на електрически компоненти по такъв начин, че електрически заряд, принуден да премине по затворен път (верига), обикновено изпълнява редица някои полезни задачи.

Компонентите в електрическата верига могат да поемат различни формидействащи като елементи като резистори, кондензатори, ключове, трансформатори и електронни компоненти. Електронните схеми съдържат активни компоненти, като полупроводници, които обикновено работят по нелинеен начин и изискват сложен анализ, който да се приложи към тях. Най-простите електрически компоненти са така наречените пасивни и линейни: въпреки че могат временно да съхраняват енергия, те не съдържат никакви енергийни източници и работят по линеен начин.

Резисторът е може би най-простият от елементите на пасивната верига: както подсказва името му, той се съпротивлява на тока, протичащ през него, разсейвайки електрическата енергия като топлина. Съпротивлението е следствие от движението на заряда през проводник: в металите, например, съпротивлението се дължи главно на сблъсъци на електрони и йони. Законът на Ом е основният закон на теорията на веригата и гласи, че токът, преминаващ през съпротивление, е право пропорционален на потенциалната разлика в него. Съпротивлението на повечето материали е относително постоянно в широк диапазон от температури и токове; материали, които отговарят на тези условия, са известни като "омични". Омът е единица за съпротивление, наречена на Георг Ом и се обозначава с гръцката буква Ω. 1 ома е съпротивление, което създава потенциална разлика от един волт, когато през него премине ток от един ампер.

Кондензаторът е надграждане на буркана Leyden и е устройство, което може да съхранява заряд и по този начин да акумулира електрическа енергия в генерираното поле. Състои се от две проводими плочи, разделени от тънък изолационен диелектричен слой; на практика това е двойка тънки ивици метално фолио, навита заедно, за да се увеличи повърхностната площ на единица обем, а оттам и капацитета. Единицата за капацитет е фарадът, кръстен на Майкъл Фарадей и обозначен със символа F: един фарад е капацитетът, който създава потенциална разлика от един волт при съхраняване на заряд от един кулон. Токът първо протича през кондензатор, свързан към източник на енергия, тъй като зарядът се натрупва в кондензатора; този ток обаче ще намалее при зареждане на кондензатора и в крайна сметка ще стане нула. Следователно кондензаторът не преминава Д.К., но го блокира.

Индуктивността е проводник, обикновено намотка от тел, който съхранява енергия в магнитно поле, генерирано при преминаване на ток през него. Когато токът се промени, магнитното поле също се променя, създавайки напрежение между краищата на проводника. Индуцираното напрежение е пропорционално на скоростта на промяна на тока. Коефициентът на пропорционалност се нарича индуктивност. Единицата за индуктивност е Хенри, кръстен на Джоузеф Хенри, съвременник на Фарадей. Индуктивност от една хенри е индуктивност, която причинява потенциална разлика от един волт при скорост на промяна на тока през нея от един ампер в секунда. Поведението на индуктор е обратното на това на кондензатора: той свободно преминава постоянен ток и ще блокира бързо променящия се ток.

Електрическа енергия

Електрическата мощност е скоростта, с която електрическата енергия се пренася от електрическа верига. SI единицата за мощност е ватът, равен на един джаул в секунда.

Електрическата мощност, подобно на механичната мощност, е скоростта, с която се извършва работата, измерена във ватове и обозначена с буквата P. Терминът консумация на енергия, използван разговорно, означава „електрическа мощност във ватове“. Електрическата мощност във ватове, произведена от електрически ток I, равна на преминаването на заряд Q кулон на всеки t секунди през електрическа потенциална разлика (напрежение) V е

P = QV/t = IV

  • Q - електрически заряд в кулони
  • t - време в секунди
  • I - електрически ток в ампери
  • V - електрически потенциал или напрежение във волтове

Производството на електроенергия често се произвежда от електрически генератори, но може да бъде генерирано и от химически източници като електрически батерии или по друг начин, използвайки голямо разнообразие от енергийни източници. Електрическата енергия обикновено се доставя на фирми и домове от електрически комунални услуги. Електричеството обикновено се таксува на киловатчас (3,6 MJ), което е генерираната мощност в киловати, умножена по времето на работа в часове. В електроенергийната индустрия измерванията на мощността се извършват с помощта на електромери, които запомнят количеството обща електрическа енергия, предоставена на клиента. За разлика от изкопаемите горива, електричеството е нискоентропийна форма на енергия и може да се преобразува в енергия на движение или много други видове енергия с висока ефективност.

електроника

Електрониката се занимава с електрически вериги, които включват активни електрически компоненти като вакуумни тръби, транзистори, диоди и интегрални схеми и свързаните с тях пасивни и превключващи елементи. Нелинейното поведение на активните компоненти и способността им да контролират потока от електрони позволяват усилването на слаби сигнали и широкото използване на електрониката в обработката на информация, телекомуникациите и обработката на сигнали. Способността на електронните устройства да действат като превключватели позволява цифрова обработка на информация. Превключващи елементи като напр печатни платки, технология за оформление и други различни форми комуникационна инфраструктурадопълват функционалността на веригата и превръщат различни компоненти в нормална работеща система.

Днес повечето електронни устройства използват полупроводникови компоненти за осъществяване на електронно управление. Изучаването на полупроводникови устройства и свързаните с тях технологии се разглежда като клон на физиката на твърдото тяло, докато проектирането и изграждането на електронни схеми за решаване на практически задачи принадлежи към областта на електрониката.

Електромагнитни вълни

Работата на Фарадей и Ампер показа, че променящо се във времето магнитно поле генерира електрическо поле, а променливо във времето електрическо поле е източникът на магнитното поле. По този начин, когато едно поле се променя с течение на времето, друго поле винаги се индуцира. Такова явление има вълнови свойства и естествено се нарича електромагнитна вълна. Електромагнитните вълни са анализирани теоретично от Джеймс Максуел през 1864 г. Максуел разработва набор от уравнения, които могат недвусмислено да опишат връзката между електрическо поле, магнитно поле, електрически заряд и електрически ток. Той също така успя да докаже, че такава вълна задължително се разпространява със скоростта на светлината и по този начин самата светлина е форма. електромагнитно излъчване. Развитието на законите на Максуел, които съчетават светлина, полета и заряд, е един от важни етапив историята на теоретичната физика.

Така работата на много изследователи направи възможно използването на електрониката за преобразуване на сигнали във високочестотни осцилаторни токове и чрез подходящо оформени проводници електричеството позволява на тези сигнали да се предават и приемат чрез радиовълни на много дълги разстояния.

Производство и използване на електрическа енергия

Генериране и предаване на електрически ток

През 6 век пр.н.е д. Гръцкият философ Талес от Милет експериментира с кехлибарени пръти и тези експерименти са първите изследвания в областта на производството на електрическа енергия. Въпреки че този метод, сега известен като трибоелектричен ефект, можеше да повдига само леки обекти и да генерира искри, той беше изключително неефективен. С изобретяването на волтовия полюс през осемнадесети век се появи жизнеспособен източник на електричество. Волтов стълб и неговата съвременен потомък- електрическа батерия, която съхранява енергия в химическа форма и я отдава под формата на електрическа енергия при поискване. Батерията е универсален и много често срещан източник на енергия, който е идеален за много приложения, но съхраняваната в нея енергия е ограничена и след като се изразходва, батерията трябва да се изхвърли или презареди. За големи нужди електрическата енергия трябва да се генерира и предава непрекъснато чрез проводими електропроводи.

Електричеството обикновено се генерира от електромеханични генератори, задвижвани от пара от изгаряне на изкопаеми горива или топлина от ядрени реакции; или от други източници като кинетична енергия, извлечена от вятър или течаща вода. Модерен въздушна турбина, разработен от сър Чарлз Парсънс през 1884 г., днес произвежда около 80 процента от електроенергията в света, използвайки различни източници на топлина. Такива осцилатори нямат прилика с униполярния дисков осцилатор на Фарадей от 1831 г., но все пак разчитат на неговия електромагнитен принцип, според който проводник, като се блокира с променящото се магнитно поле, индуцира потенциална разлика в краищата си. Изобретението на трансформатора в края на 19-ти век означава, че електрическата енергия може да се пренася по-ефективно при по-високо напрежение, но по-нисък ток. Ефективното електрическо предаване от своя страна означава, че електричеството може да се генерира в централизирани електроцентрали, като се възползва от икономии от мащаба, и след това да се предава на относително дълги разстояния до мястото, където е необходимо.

Тъй като електрическата енергия не може лесно да се съхранява в количества, достатъчни, за да задоволят нуждите на нацията, тя трябва да се произвежда по всяко време, колкото в този моментзадължително е. Това задължава комуналните услуги да предвиждат внимателно своите електрически натоварвания и постоянно да координират тези данни с електроцентралите. Известно количество производствена мощност трябва винаги да се съхранява в резерв като предпазна мрежа за електрическата мрежа в случай на рязко увеличение на търсенето на електроенергия.

Търсенето на електроенергия нараства с бързи темпове, тъй като страната се модернизира и развива икономиката си. През първите три десетилетия на 20-ти век в Съединените щати всяка година нарастват търсенето с 12 процента. Този темп на растеж в момента се наблюдава в развиващите се икономики като Индия или Китай. В исторически план темпът на растеж на търсенето на електроенергия е изпреварил темпа на растеж на търсенето на други видове енергия.

Екологичните проблеми, свързани с производството на електроенергия, доведоха до повишено внимание към производството на електроенергия от възобновяеми източници, по-специално вятърни и водноелектрически централи. Въпреки че може да се очаква продължителен дебат относно въздействието върху заобикаляща средаразлични средства за генериране на електричество, крайната му форма е относително чиста.

Начини за използване на електричество

Преносът на електричество е много удобен начин за предаване на енергия и е адаптиран към огромен и нарастващ брой приложения. Изобретяването на практичната крушка с нажежаема жичка през 1870-те доведе до това, че осветлението е едно от първите масови употреби на електричество. Въпреки че електрификацията идва със собствени рискове, подмяната на газовото осветление с открит пламък значително намалява опасността от пожар в домовете и фабриките. В много градове са създадени комунални услуги, за да се погрижат за нарастващия пазар на електрическо осветление.

Ефектът на джаул за нагряване се използва в нишките на лампи с нажежаема жичка и намира по-директно приложение в системите електрическо отопление. Въпреки че този метод на отопление е гъвкав и управляем, той може да се счита за разточителен, тъй като повечето методи за производство на електроенергия вече изискват производството на топлинна енергия в електроцентрала. Редица страни, като Дания, издадоха закони, ограничаващи или забраняващи използването на резистивно електрическо отопление в нови сгради. Електричеството, обаче, все още е много практичен източник на енергия за отопление и охлаждане, като климатиците или термопомпите представляват нарастващото търсене на електрическа енергия за отопление и охлаждане, чиито последици от комуналните услуги все повече се изисква да се съобразяват.

Електричеството се използва в телекомуникациите и всъщност електрическият телеграф, който беше демонстриран в търговската мрежа през 1837 г. от Кук и Уитстоун, беше едно от най-ранните електрически телекомуникационни приложения. С изграждането на първите междуконтинентални, а след това и трансатлантическите телеграфни системи през 1860-те години, електричеството направи възможно комуникацията за минути с цялото земно кълбо. Оптични влакна и сателитни комуникации заеха част от комуникационния пазар, но може да се очаква електричеството да остане важна част от този процес.

Най-очевидното използване на ефектите на електромагнетизма се случва в електрическия двигател, който е чисто и ефективно средство за задвижване. Стационарен двигател, като лебедка, е лесен за осигуряване на мощност, но двигател за мобилно приложение, като електрическо превозно средство, или трябва да премести захранващи устройства като батерии с него, или да събира ток с плъзгащ се контакт, известен като пантограф.

Електронните устройства използват транзистор, може би един от големи изобретениядвадесети век, който е основният градивен елемент на всички съвременни схеми. Съвременната интегрална схема може да съдържа няколко милиарда миниатюрни транзистора на площ от само няколко квадратни сантиметра.

Електричеството се използва и като източник на гориво за обществен транспорт, включително в електрически автобуси и влакове.

Ефектът на електричеството върху живите организми

Ефектът на електрическия ток върху човешкото тяло

Напрежението, приложено към човешкото тяло, кара електрически ток да протича през тъканите и въпреки че тази връзка е нелинейна, колкото повече напрежение е приложено, толкова по-голям ток индуцира. Прагът на засичане варира в зависимост от честотата на мощността и местоположението на тока и е приблизително от 0,1 mA до 1 mA за електричеството с честота на мрежата, въпреки че токове, малки от един микроампер, могат да бъдат открити като ефект на електровибрация при определени условия. Ако токът е достатъчно голям, това може да причини мускулно свиване, сърдечна аритмия и изгаряне на тъкани. Липсата на каквато и да е видима индикация, че проводникът е под напрежение, прави електричеството особено опасно. Болката, причинена от електрическия удар, може да бъде интензивна, което води до това, че електричеството понякога се използва като метод на изтезание. Смъртното наказание, извършено чрез токов удар, се нарича екзекуция в електрическия стол (удар с електрически ток). Токовият удар все още е форма на съдебно наказание в някои страни, въпреки че използването му е станало по-рядко в Напоследък.

Електрически явления в природата

Електричеството не е човешко изобретение, то може да се наблюдава в няколко форми в природата, забележително проявление на което е мълнията. Много взаимодействия, познати на макроскопско ниво, като докосване, триене или химическа връзка, се дължат на взаимодействия между електрически полета на атомно ниво. Смята се, че магнитното поле на Земята се дължи на естественото производство на циркулиращи токове в ядрото на планетата. Някои кристали, като кварц или дори захар, са способни да създават потенциална разлика по повърхностите си, когато са подложени на външен натиск. Това явление, известно като пиезоелектричество, от гръцкото piezein (πιέζειν), което означава „да натискам“, е открито през 1880 г. от Пиер и Жак Кюри. Този ефект е обратим и когато пиезоелектричният материал е подложен на електрическо поле, има лека промяна във физическите му размери.

Някои организми, като акулите, са в състояние да откриват и реагират на промени в електрическите полета, способност, известна като електрорецепция. В същото време други организми, наречени електрогенни, са способни сами да генерират напрежение, което им служи като защитно или хищническо оръжие. Рибите от разред hymniformes, от които електрическата змиорка е най-известният член, могат да открият или зашеметят плячката си, използвайки високо напрежение, генерирано от мутирали мускулни клетки, наречени електроцити. Всички животни предават информация през клетъчните мембрани с импулси на напрежение, наречени потенциали на действие, чиято функция е да осигуряват на нервната система връзка между невроните и мускулите. Електрическият удар стимулира тази система и предизвиква свиване на мускулите. Потенциалите за действие са отговорни и за координирането на дейностите на определени растения.

През 1850 г. Уилям Гладстон попита учения Майкъл Фарадей каква е стойността на електричеството. Фарадей отговори: „Един ден, сър, ще можете да го обложите с данък“.

През 19-ти и началото на 20-ти век електричеството не е било част от ежедневието на много хора, дори в индустриализирания западен свят. Съответно популярната култура от онова време често го представяше като мистериозна, квазимагическа сила, която може да убива живите, да възкресява мъртвите или по друг начин да променя законите на природата. Този възглед започва да царува с експериментите на Галвани през 1771 г., при които е показано, че краката на мъртви жаби потрепват, когато се прилага животинско електричество. Съобщава се за „съживяване“ или реанимация на очевидно мъртви или удавени лица медицинска литературамалко след работата на Галвани. Тези доклади стават известни на Мери Шели, когато тя започва да пише „Франкенщайн“ (1819), въпреки че тя не посочва такъв метод за съживяване на чудовището. Съживяването на чудовища с електричество стана гореща тема във филмите на ужасите по-късно.

Като обществено запознаване с електричеството като източник на жизнена силаВтората индустриална революция, нейните собственици са по-често показвани в положителна светлина, като електротехници, за които се казва, че „смъртта през ръкавици смразява пръстите им, тъкащи жици“ в стихотворението на Ръдиард Киплинг от 1907 г. „Синовете на Марта“. Разнообразие от електрически задвижвани превозни средства заемаха видно място в приключенските истории на Жул Верн и Том Суифт. Специалистите по електричество, независимо дали са измислени или реални - включително учени като Томас Едисън, Чарлз Щайнмиц или Никола Тесла - бяха широко възприемани като магьосници с магически сили.

Тъй като електричеството престана да бъде новост и се превърна в необходимост в ежедневието през втората половина на 20-ти век, то получи специално внимание от популярната култура едва когато престане да тече, което беше събитие, което обикновено сигнализира за бедствие. Хората, които подкрепиха участието му, като неназования герой от Wichita Fixer (1968) на Джими Уеб, все повече се представяха като героични и магически персонажи.

Електричеството е поток от частици, движещи се в определена посока. Имат някакъв заряд. По друг начин електричеството е енергията, която се получава при движение, както и осветлението, което се появява след получаване на енергия. Терминът е въведен от Уилям Гилбърт през 1600 г. Когато провежда експерименти с кехлибар, древногръцкият Талес открива, че минералът придобива заряд. "Амбър" на гръцки означава "електрон". Оттам идва и името.

Електричеството е...

Благодарение на електричеството се създава електрическо поле около токови проводници или тела със заряд. Чрез него става възможно да се въздейства на други тела, които също имат определен заряд.

Всеки знае, че зарядите са положителни и отрицателни. Разбира се, това е условно разделение, но според сегашната история те продължават да се обозначават като такива.

Ако телата са заредени по същия начин, те ще се отблъснат, а ако са различни, ще се привличат.

Същността на електричеството не е само създаването на електрическо поле. Има и магнитно поле. Следователно между тях има връзка.

Повече от век по-късно, през 1729 г., Стивън Грей установява, че има тела, които имат много висока устойчивост. Те са в състояние да провеждат

В момента термодинамиката се занимава най-вече с електричеството. Но квантовите свойства на електромагнетизма се изучават от квантовата термодинамика.

История

Едва ли е възможно да се назове конкретен човек, който е открил явлението. В крайна сметка и до днес изследванията продължават, разкриват се нови свойства. Но в науката, която ни преподават в училище, се наричат ​​няколко имена.

Смята се, че първият, който се интересува от електричеството, е живял в древна Гърция. Именно той разтри кехлибара върху вълната и наблюдава как телата започват да се привличат.

След това Аристотел изучава змиорките, които удряха враговете, както по-късно разбират, с електричество.

По-късно Плиний пише за електрическите свойства на смолата.

Редица интересни открития са възложени на лекаря на английската кралица Уилям Гилбърт.

В средата на седемнадесети век, след като терминът "електричество" става известен, бургомайсторът Ото фон Герике изобретява електростатичната машина.

През осемнадесети век Франклин създава цяла теория за явлението, казвайки, че електричеството е течност или нематериална течност.

В допълнение към споменатите хора, такива известни имена са свързани с този проблем, като:

  • Висулка;
  • Галвани;
  • волт;
  • Фарадей;
  • Максуел;
  • Ампер;
  • Лодигин;
  • Едисон;
  • херц;
  • Томсън;
  • Клод.

Въпреки безспорния им принос, Никола Тесла с право е признат за най-могъщият от учените в света.

Никола Тесла

Ученият е роден в семейството на сръбски православен свещеник в днешна Хърватия. На шестгодишна възраст момчето открива чудотворно явление, когато играе с черна котка: гърбът й внезапно светна от лента син цвят, което е придружено от искри при докосване. Така момчето първо научи какво е "електричество". Това определи целия му бъдещ живот.

Ученият притежава изобретения и научна работаотносно:

  • променлив ток;
  • въздух;
  • резонанс;
  • теория на полето;
  • радио и много други.

Мнозина свързват събитието, което е кръстено с името на Никола Тесла, вярвайки, че огромна експлозия в Сибир не е причинена от падането на космическо тяло, а от експеримент, проведен от учен.

естествено електричество

Едно време в научните среди имаше мнение, че електричеството не съществува в природата. Но тази версия беше опровергана, когато Франклин установи електрическата природа на мълнията.

Благодарение на нея започнаха да се синтезират аминокиселини, което означава, че се появи животът. Установено е, че движенията, дишането и други процеси, протичащи в тялото, възникват от нервен импулс, който има електрическо естество.

Добре познатите риби - електрическите лъчи - и някои други видове са защитени по този начин, от една страна, и удрят жертвата, от друга.

Приложение

Електричеството се свързва чрез работата на генератори. Електроцентралите създават енергия, която се предава чрез специални линии. Токът се генерира чрез преобразуване на вътрешно или електрическо. Станциите, които го произвеждат, където електричеството е свързано или изключено, са различни видове. Сред тях са:

  • вятър;
  • слънчева;
  • приливни;
  • водноелектрически централи;
  • топлинна атомна и др.

Свързването на електричеството днес се случва почти навсякъде. Представете си живота без него съвременен човекне мога. С помощта на електричеството се произвежда осветление, информация се предава по телефона, радиото, телевизията... Благодарение на него функционира транспорт като трамваи, тролейбуси, електрически влакове, метровлакове. Електрическите превозни средства се появяват и показват все по-смело.

Ако в къщата има прекъсване на тока, тогава човек често става безпомощен по различни въпроси, тъй като дори домакинските уреди работят с помощта на тази енергия.

Неразгадани мистерии на Тесла

Свойствата на явлението са изследвани от древни времена. Човечеството се е научило как да провежда електричество, използвайки различни източници. Това направи живота им много по-лесен. Въпреки това в бъдеще хората все още имат много открития, свързани с електричеството.

Някои от тях може дори вече да са станали известни от Никола Тесла, но след това са били класифицирани или унищожени от самия него. Биографите твърдят, че в края на живота си самият учен е изгорил повечето записи, осъзнавайки, че човечеството не е готово за тях и може да си навреди, използвайки откритията си като най-мощното оръжие.

Но според друга версия се смята, че част от записите са иззети от американските разузнавателни агенции. Историята познава разрушителя на ВМС на САЩ Eldridge, който не само имаше способността да бъде невидим за радарите, но и се движеше мигновено в космоса. Има доказателства за експеримент, след който част от екипажа след това загина, друга част изчезна, а оцелелите полудяха.

По един или друг начин е ясно, че всички тайни на електричеството все още не са разкрити. Това означава, че човечеството все още не е морално готово за това.

ЕЛЕКТРИЧЕСТВО

ЕЛЕКТРИЧЕСТВО, форма на енергия, която съществува под формата на статични или движещи се ЕЛЕКТРИЧЕСКИ ЗАРЯДИ. Таксите могат да бъдат положителни или отрицателни. Подобно на зарядите се отблъскват, противоположните заряди се привличат. Силите на взаимодействие между зарядите се описват от закона на Кулон. Когато зарядите се движат в магнитно поле, те изпитват магнитна сила и от своя страна създават противоположно насочено магнитно поле (ЗАКОНИ НА ФАРАДЕЙ). Електричеството и МАГНЕТИЗЪМ са различни аспекти на едно и също явление, ЕЛЕКТРОМАГНЕТИЗЪМ. Потокът от заряди образува ЕЛЕКТРИЧЕСКИ ток, който в проводника е поток от отрицателно заредени ЕЛЕКТРОНИ. За да възникне електрически ток в ПРОВОДНИКА, е необходима ЕЛЕКТРИЧЕСКА ДВИЖАЩА СИЛА или РАЗЛИКА В ПОТЕНЦИАТА между краищата на проводника. Токът, който се движи само в една посока, се нарича постоянен ток. Този ток се създава, когато източникът на потенциалната разлика е БАТЕРИЯТА. Ток, който променя посоката си два пъти в цикъл, се нарича променлив ток. Източникът на такъв ток е централната мрежа. Единицата за ток е ампер, единицата за заряд е висулката, омът е единицата за съпротивление, а волтът е единицата за електродвижеща сила. Основните средства за изчисляване на параметрите на електрическа верига са ЗАКОНът на Ом и ЗАКОНОТО НА КИРХХОФ (за сумирането на напрежението и тока във верига). Вижте също ЕЛЕКТРИЧЕСТВО, ЕЛЕКТРОНИКА.

Електрическата енергия може да се получи чрез индукция в генератор; напрежението в първичната намотка създава променлив ток във външната верига. Наличието на индуктивност или капацитет (или и двете) води до фазово изместване (A) между напрежение V и ток I. Фигурата показва, че капацитетът е причинил фазово изместване от 90°, което води до средна стойност на мощността от 0, въпреки че кривата на мощността не все още изглежда като синусоида. Намаляването на мощността P, причинено от фазовото изместване, се нарича фактор на мощността. Ако три фази на променлив ток се изместят помежду си, всяка със 120°, тогава сумата от техните стойности на тока или напрежението винаги ще бъде равна на нула (V). Такива трифазни токове се използват в асинхронни електродвигатели с късо съединение с ротор (С). В този дизайн има три електромагнита, въртящи се в генерираното магнитно поле. Променлив ток се произвежда и в затворени (D) и отворени (E) осцилаторни вериги. Високочестотните електромагнитни вълни, използвани в някои комуникационни системи, СЕ ПРОИЗВОДЯТ ОТ вериги TEKIM1.


Научно-технически енциклопедичен речник.

Синоними:

Вижте какво е "ЕЛЕКТРИЧЕСТВО" в други речници:

    - (от гръцки електрон кехлибар, тъй като кехлибарът привлича светлинни тела). Особено свойство на някои тела, което се проявява само при определени условия, напр. триене, топлина или химична реакция, и се разкрива от привличането на по-леките ... ... Речник на чужди думи на руския език

    ЕЛ, ток, пл. не, вж. (гръцки електрон). 1. Вещество, лежащо в основата на структурата на материята (физическо). || Своеобразни явления, съпътстващи движението и движението на частици от това вещество, формата на енергията (електрически ток и др.) ... Тълковен речник на Ушаков

    Съвкупност от явления, причинени от съществуването, движението и взаимодействието на заредени тела или частици от носители на електрически заряд. Връзката на електричество и магнетизъм, взаимодействието на неподвижни електрически заряди се осъществява ... ...

    - (от гръцки електрон кехлибар) съвкупност от явления, при които се открива съществуването, движението и взаимодействието (с помощта на електромагнитно поле) на заредени частици. Учението за електричеството е един от основните клонове на физиката. Често под... Голям енциклопедичен речник

    Леписдричество, електрически ток, лепистричество, лепистричество, ток, електричество, осветление Речник на руските синоними. електричество н., брой синоними: 13 актиноелектричество ... Синонимен речник

    ЕЛЕКТРИЧЕСТВО- в най-общ смисъл представлява една от формите на движение на материята. Обикновено тази дума означава или електрически заряд като такъв, или самото учение за електрическите заряди, тяхното движение и взаимодействие. Думата Е. идва от гръцки. електрон... Голяма медицинска енциклопедия

    електричество- (1) EN електричество (1) набор от явления, свързани с електрически заряди и електрически токове. ЗАБЕЛЕЖКА 1 - Примери за използване на това понятие: статично електричество, биологични ефекти на електричеството. ЗАБЕЛЕЖКА 2 - В… … Наръчник за технически преводач

    ЕЛЕКТРИЧЕСТВО, а, вж. Обяснителен речник на Ожегов. S.I. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 ... Обяснителен речник на Ожегов

    Електричество- - 1. Проявата на една от формите на енергия, присъща на електрическите заряди, както движещи се, така и в статично състояние. 2. Областта на науката и технологиите, свързани с електрическите явления. [ST IEC 50(151) 78] Рубрика на термините:… … Енциклопедия на термини, дефиниции и обяснения на строителни материали

    ЕЛЕКТРИЧЕСТВО- съвкупност от явления, при които се открива съществуването, движението и взаимодействието (чрез електромагнитно поле) на електрически заряди (виж (4)). Учението за електричеството е един от основните клонове на физиката ... Голяма политехническа енциклопедия