Elektros yra fizinis nuosavybė klausimu. Jis susideda iš neigiamos ar teigiamos protonų ir materijos sąveikos. Šis terminas reiškia gintaro spalvą, kaip universalią ir šviesią spalvą. Tačiau šį terminą į mokslinę visuomenę pirmą kartą įvedė anglų mokslininkas Williamas Gilbertas (1544–1603) XVI amžiuje, apibūdindamas dalelių energijos sąveikos reiškinį.
Kas yra elektra
Turinys
Fizine elektra suprantami reiškiniai, kurie pasireiškia esant kūnuose esantiems elektros krūviams, nes juos sudaro molekulės ir atomai, kurių sąveika su jų dalelėmis generuoja elektrinius impulsus. Teigiami ir neigiami atomų krūviai yra statinė elektra, o elektronų judėjimas ir jų išsiskyrimas iš atomų sukelia elektros sroves.
Tai yra elektromagnetizmo dalis, kuri gravitacijos ir silpnos branduolinės jėgos bei stiprios branduolinės jėgos dėka sudaro pagrindines gamtos sąveikas.
Jo etimologija kilusi iš lotyniško electrum, taip pat iš graikų elektron, kuris reiškia „gintaras“. Graikų filosofas Thalesas iš Mileto (624–546 m. Pr. Kr.) Stebėjo, kaip trintis magnetinį gintarą įmagnetina statine elektra, o po šimtmečių mokslininkas Charlesas François de Cisternay du Fay (1698–1739) pastebėjo, kaip teigiami elektros krūviai jie buvo atskleisti, kai buvo trinamas stiklas, ir, savo ruožtu, neigiami, kai buvo trinamos dervos, pavyzdžiui, gintaras.
Srautas energijos iš judančių ar statinis mokesčių yra tai, kas vadinama elektros, arba elektronų perdavimo iš vieno atomo į kitą, ir dėl to elektros jėga matuojama voltais ar vatų, terminas, naudojamas elektros anglų kalba ir Jis buvo pavadintas garo variklio išradėjo Jameso Watto (1736-1819) vardu.
Tačiau gamtoje galima rasti elektrą, pavyzdžiui, atmosferos įvykių, bioelektros (kai kuriuose gyvūnuose esančios elektros) ir magnetosferos atveju.
Vienas iš geriausiai žinomų gyvūnų, gaminančių elektrą, atvejis yra elektrinis ungurys, kurio organizme elektrocitai (šio gyvūno organas, generuojantys elektrinius laukus), kurie yra visame kūne, veikia panašiai kaip neuronų ir gali sukelti iki 500 voltų iškrovą.
Kadangi elementai yra įvairūs, jų atomai yra skirtingi; todėl kai kurios medžiagos yra elektros nešikliai ir kiti izoliatoriai. Geriausi laidininkai yra metalai, nes jų atomuose yra nedaug elektronų, todėl nereikia didesnio energijos kiekio, kad šios subatominės molekulės šokinėtų iš vieno atomo į kitą.
Elektros charakteristikos
Pagal dinamiką, kilmę, veikimą ir sukurtus reiškinius jis turi savybių, dėl kurių jis išsiskiria. Tarp pagrindinių yra šie:
- Kaupiamasis. Yra prietaisų, galinčių kaupti elektrą cheminėse medžiagose akumuliatorių viduje, kurie leidžia ją pasilikti vėliau (baterijos).
- Jo gavimo būdas. Baterijų ar elementų atveju jis gaunamas chemiškai; taip pat elektromagnetinės indukcijos būdu judant laidininką magnetiniame lauke, kaip ir kintamosios srovės generatoriai; ir nuo šviesos, kai tam tikri metalų tipai išskiria elektronus, kai ant jų patenka saulės spinduliai (saulės baterijos).
- Jo poveikis. Tai gali būti fiziniai, mechaniniai ar kinetiniai, terminiai, cheminiai, magnetiniai ir šviečiantys.
- Jos apraiškos. Jie, be kitų, gali būti žaibo, statinės elektros, srovės srautų pavidalu.
- Pavojingumas. Sukurdamas šilumą, jis gali sukelti sunkius nudegimus ir, stipresnio poveikio atveju, mirtį.
- Atsparumas ir laidumas. Tai yra tam tikros rūšies materijos priešprieša, prieš ją einant, ir atitinkamas lengvas jos tekėjimas.
Elektros rūšys
Yra kelios elektros rūšys, svarbiausios:
Statinis
Statinis atsiranda dėl perteklinio elektros krūvio, kuris kaupiasi laidžioje ar izoliacinėje medžiagoje.
Yra žinoma, kad atomai susideda iš tam tikro protonų (teigiamo krūvio) skaičiaus jų branduolyje ir tiek pat elektronų (neigiamo krūvio), kurie skrieja aplink jį, todėl minėtas atomas tampa elektra neutralus arba pusiausvyros pusiausvyroje; bet kai tarp dviejų kūnų ar medžiagų atsiranda trintis, ant minėtų objektų gali atsirasti krūviai.
Taip yra todėl, kad abiejų medžiagų elektronai liečiasi, sukeldami atomų krūvių disbalansą, dėl kurio susidaro statinis. Jis vadinamas taip, nes jis generuojamas ramybės būsenoje esančiuose atomuose ir jo krūvis nejuda, bet išlieka nejudantis. To pavyzdys yra tada, kai mes perduodame šepetį per plaukus, o kai kuriuos pakelia statinės trinties tarp tos pačios medžiagos ir plaukų statika. Artefaktai, pavyzdžiui, spausdintuvai, naudoja statinį, kad ant popieriaus atsiskleistų dažai ar rašalas.
Dinamiškas
Šį tipą sukuria judanti apkrova arba jos srautas. Norėdami tai padaryti, jums reikia elektros šaltinio (kuris gali būti cheminis, pavyzdžiui, akumuliatorius, arba elektromechaninis, pavyzdžiui, dinamo), kuris priverčia elektronus tekėti per laidžią medžiagą, per kurią šie elektros krūviai gali cirkuliuoti.
Joje elektronai juda iš vieno atomo į kitą ir pan. Ši cirkuliacija yra žinoma kaip elektros srovė. Šios rūšies elektros energijos pavyzdys yra elektros lizdai, kurie yra dinamiškos elektros energijos šaltinis prietaisams ir kitiems prietaisams, kuriems reikia elektros energijos.
Svarbu pabrėžti kitų rūšių elektros energijos egzistavimą, tarp jų:
- Pagrindinis: Šis tipas reiškia teigiamų ir neigiamų krūvių pritraukimą, kur objektai bus įkrauti. Jis generuojamas iš dviejų polių, kurie nebūtinai turi liesti, bet traukti vienas kitą. Šios rūšies elektra yra kasdieniuose daiktuose.
- Elgsena: Tai laikoma dinamikos dalimi, nes ji yra gabenama laidininkų pagalba, todėl ji vis juda grandinėmis. Yra įvairių laidininkų, tokių kaip metalai (ypač varis), aliuminis, auksas, anglis ir kt.
- Elektromagnetinis: jį sukuria magnetinis laukas, kurį galima laikyti ir išskirti kaip spinduliuotę, todėl rekomenduojama ilgą laiką neveikti šio tipo lauko. Fizikas Hansas Christianas Ørstedas (1777–1851) atrado magnetizmo ir elektros ryšį, pastebėdamas, kad elektros srovė sukuria magnetinį lauką.
Tarp šios rūšies elektros energijos jis išsiskiria medicinoje, pavyzdžiui, rentgeno aparatams ar magnetinio rezonanso vaizdams atlikti.
- Pramoninis: Tai turi būti sukurta didelėms mašinoms, naudojamoms masinei produktų gamybai, kurioms reikalingas didelis energijos kiekis, nes jos yra didelės galios.
Jis buvo sukurtas po to, kai mokslas įrodė, kad natūralius energijos išteklius, tokius kaip žaibas, žmogus gali nukreipti ir naudoti, tapdamas galingu elektros energijos šaltiniu, leidusiu patenkinti pramonės poreikius.
Elektrinės apraiškos
Elektros krūvis
Tai savybė, kurią kai kurios subatominės dalelės (elektronai, neutronai ir protonai) turi pritraukti ir atstumti, taip pat ji apibrėžia jų elektromagnetinę sąveiką. Tai gaminama atomuose, kurie perneš jį į kito kūno molekules arba per laidžią medžiagą. Tai taip pat nurodo dalelės gebėjimą keistis fotonais (šviesos ar elektromagnetinės energijos dalelėmis).
Tai yra, pavyzdžiui, statinėje elektroje, kuri yra stacionarus kūnas. Be to, dėl krūvio atsiranda elektromagnetinė jėga, nes ji sukuria jėgą kitiems. Kainos gali būti neigiamos, o kitos - teigiamos, ir to paties tipo mokesčiai bus atremti, tuo tarpu priešingi mokesčiai.
Krūviai matuojami per vienetinę kuloną arba kuloną ir žymimi raide C, ir tai reiškia krūvio kiekį, kuris praeina per kurio nors laidininko sekciją per vieną sekundę. Tiek materija, tiek antimaterija turi vienodus ir priešingus krūvius atitinkamai dalelei.
Elektros srovė
Tai yra elektros krūvio srautas per medžiagą, kurį sukuria elektronų judėjimas ar koks nors kitas krūvio tipas. Jis sukurs magnetinį lauką - vieną iš elektrinių reiškinių, kurį šiuo atveju gali išnaudoti elektromagnetas.
Medžiagos, per kurias cirkuliuos šis srautas, gali būti kietos, skystos ar dujinės. Kietose medžiagose elektronai juda; jonai (atomai ar molekulės, kurie nėra elektriškai neutralūs) juda skysčiuose; ir dujiniai, gali būti ir elektronai, ir jonai.
Srovės įkrovos dydis už laiko vienetą yra žinomas kaip elektros srovės intensyvumas, kurį simbolizuoja I raidė ir nurodoma kulonais per sekundę arba ampere.
Elektros srovė gali būti:
- Nuolatinis arba tiesioginis, tai yra tie krūvių srautai, kurie cirkuliuoja pastoviu keliu, jo nenutraukia joks vakuuminis periodas, nes jis yra tik viena kryptimi.
- „Alternate“, kuris juda dviem kryptimis, keičia savo maršrutą ir jo intensyvumą.
- Trifazis, tai yra trijų kintamų srovių, turinčių tą pačią amplitudę, dažnį ir efektyvią vertę, grupavimas (koncepcija naudojama periodinėms bangoms tirti), pateikiant 120 ° skirtumą tarp fazės ir fazės.
elektrinis laukas
Tai elektromagnetinis laukas, kurį sukuria elektrinis krūvis (net kai jis nejuda) ir kuris veikia jį supančius ar esančius krūvius. Laukai nėra išmatuojami, tačiau galima pastebėti jiems uždedamus krūvius.
Elektrinis laukas yra fizinė erdvė, kurioje sąveikauja skirtingų kūnų elektriniai krūviai ir apibrėžiama elektros jėgos intensyvumo koncentracija. Šiame regione savybės buvo pakeistos esant krūviui.
Elektrinis potencialas
Tai reiškia elektrinio kūno talpą arba energiją, kurios reikia krūviui perkelti ar darbui atlikti, ir ji matuojama voltais. Ši sąvoka yra susijusi su potencialų skirtumu, kuris apibrėžiamas kaip energija, reikalinga krūviui perkelti iš vieno taško į kitą.
Tai galima apibrėžti tik ribotame statinio lauko erdvės regione, nes judantiems krūviams naudojami Liénardo-Wiecherto potencialai (jie apibūdina judančių krūvių pasiskirstymo elektromagnetinius laukus).
Elektromagnetizmas
Tai reiškia magnetinius laukus, kurie susidaro dėl judančių elektrinių krūvių ir kurie sukelia trauką ar atstūmimą į šiuose laukuose esančias medžiagas, kurios gali generuoti elektros srovę.
Elektros grandinės
Tai reiškia mažiausiai dviejų elektrinių komponentų sujungimą, kad tam tikru tikslu elektrinis krūvis galėtų tekėti uždaru keliu. Juos sudaro tokie elementai kaip komponentai, mazgai, šakos, tinkleliai, šaltiniai ir laidininkai.
Yra grandinės su imtuvu, kaip ir lempučių ar varpų atveju; serijinės grandinės, pavyzdžiui, kalėdinės lemputės; grandinės lygiagrečiai, pavyzdžiui, žibintai, kurie vienu metu įsijungia tuo pačiu jungikliu; mišrios grandinės (jos sujungia nuoseklias ir lygiagrečias); ir perjungiami, kurie leidžia, pavyzdžiui, įjungti vieną ar daugiau žiburių iš daugiau nei vieno kito taško.
Elektros istorija
Elektros ankstumai siekia senovės laikus, net beveik tris tūkstančius metų prieš Kristų, kur žmonės stebėjo tam tikrus gamtos reiškinius gamtoje, nepaisant to, kad nežinojo, kaip jie gaminami, ar jų dinamiką. Taip pat jie buvo tam tikrų magnetinių reiškinių, kuriuos sukelia tam tikros rūšies medžiagos, gautos gamtoje, pavyzdžiui, magnetito, arba jo buvimo gyvūnams, liudininkai.
Maždaug 2750 m. Pr. Kr. Egipto civilizacija rašė apie elektrines žuvis, esančias Nilo upėje, nurodydama jas kaip kitos joje esančios faunos gynėjus. Maždaug 600 m. Pr. Kr. Thalesas iš Mileto buvo pirmasis žmogus, sužinojęs, kad gintaras įgauna elektrines ir magnetines savybes, kai jis yra įtrinamas konkrečia medžiaga. Tačiau elektra, kaip mokslas, atsirado XVII – XVIII amžiuje, viduryje mokslo revoliucijos, kai šios studijų srities atsiradimas buvo puikus kontekstas pramonės revoliucijos pradžiai ir jos plėtrai visame kylančiame šiuolaikiniame pasaulyje, tai buvo labai svarbu žmonijos vystymuisi.
Prieš tai, XVI amžiuje, filosofas ir gydytojas Williamas Gilbertas (1544–1603) svariai prisidėjo tyrinėjant elektrinį reiškinį, ypatingą dėmesį skirdamas elektrai ir magnetizmui. Sąvokos „elektra“ ir „elektrinė“ pirmą kartą pasirodė 1646 m. Anglo Thomaso Browne'o (1605–1682) kūryboje. Skirtingų elektrinių reiškinių matavimo vienetai atsirado vėliau dėl daugybės intelektualų indėlių fizikoje.
Mokslininkui, politikui ir išradėjui Benjaminui Franklinui (1706–1790) 1752 m. Pavyko nukreipti spindulyje esančią elektros energiją per aitvarą, dėl kurio buvo išrastas žaibolaidis; prietaisas, naudojamas elektra nuo žaibo nukreipti į žemę. Vėliau italų fizikas Alessandro Volta (1745–1827) 1800 m. Išrado įtampos akumuliatorių, kuris leido kaupti energiją, pasinaudodamas cheminių reakcijų metu gaunamos elektros energijos naudojimu; 1831 m. fizikas Michaelas Faraday (1791–1867) sukūrė pirmąjį elektros generatorių, kuris leido nuolat siųsti elektros srovę.
Pirmasis pramoninės revoliucijos etapas nebuvo susijęs su elektros energijos vystymu, nes ji naudojo garo generuojamą energiją. Jau antrosios XIX a. Pramonės revoliucijos metu energijai gaminti buvo naudojama elektra ir nafta, o tai leido mokslininkui Thomasui Alvai Edisonui (1847–1931) 1879 metais įžiebti pirmąją kaitinamąją lemputę.
XIX amžiaus pabaigoje ir 20 amžiaus pradžioje nuolatinės srovės gynėjas Edisonas ir kintamosios srovės tėvas išradėjas ir inžinierius Nikola Tesla (1856–1943) ginčijo elektros ateitį.
JAV nuolatinė srovė buvo išpopuliarinta vidaus ir pramonės reikmėms; tačiau netrukus buvo atrasta, kad jis yra neveiksmingas dideliais atstumais ir kai reikia didesnės įtampos, ir išskiria milžiniškus šilumos kiekius.
„Tesla“ sukūrė eksperimentus, leidusius atrasti alternatyvius būdus, kaip efektyviau transportuoti elektros energiją, o tai lėmė kintamosios srovės atradimą.
Amerikiečių verslininkas George'as Westinghouse'as (1846–1914) palaikė ir nusipirko „Tesla“ išradimą, kuris galiausiai laimėjo kovą dėl elektros, nes tai buvo pigesnė srovės rūšis, turinti mažiau energijos nuostolių.
Elektros energijos svarba
Jo svarba yra gyvybiškai svarbi šiuolaikiniam gyvenimui, nes tai yra vienas iš pagrindinių šiandieninės visuomenės ramsčių, nes iš esmės viskas, ką žmonės naudoja, turi veikti ir elektrą: elektros prietaisai, mašinos, ryšiai, kai kurios transporto formos, gamyba prekių ir paslaugų, medicinos, mokslo, be kitų sričių.
Jį gali sukurti žmogus arba panaudoti tiesiogiai iš gamtos. Žmogaus sukurtą elektrą kuria turbinos, kondensatoriai ir mašinos, veikiančios gamtos jėgą, pavyzdžiui, užtvankos, kurios naudoja didelę vandens kiekį jėgai, kuri tiekia didelius miestus.
Žemės planeta taip pat pajėgi gaminti elektrą, tie spinduliai, blyksniai ir žaibai, kuriuos danguje matome audros viduryje, yra elektros iškrova, susidaranti susidūrus didžiulėms materijos ir energijos grupėms. Tai vadinama natūralia elektros srove ir ją žmogus gali naudoti su žaibolaidžiais ir ypač atspariais laidininkais, galinčiais sugerti tokio dydžio iškrovos poveikį.
10 elektros energijos naudojimo pavyzdžių
Žmonių veikloje elektrą galima naudoti įvairiai. Tarp žymiausių pavyzdžių yra:
- Transporto priemonėse su automobilių elektra, kuri cirkuliuoja grandinėmis, kurios pasiekia jos dalis ir kurioms veikti reikalinga elektros energija, pavyzdžiui, žibintai, garsinis signalas, variklis ir, be kita ko, gaunama iš akumuliatoriaus.
- Apšvietimui, tai yra buitinio, viešojo ir pramoninio apšvietimo įjungimui.
- Elektros prietaisų ir elektronikos uždegimui.
- Norėdami generuoti šilumą į vidutinio klimato, pavyzdžiui, per šildymo.
- Transportui, pavyzdžiui, lėktuvams, nes jiems pakilti reikalinga elektra.
- Medicinos srityje, naudojama prietaisuose, naudojamuose analizei ir tyrimams.
- Pramonėje, kuriai gaminti plataus vartojimo gaminius reikia didelių elektros krūvių.
- Sukurti judėjimą varikliais, kuriais varoma elektros energija, paverčiant elektros energiją mechanine.
- Ryšiams, naudojamiems tokiuose prietaisuose kaip kartotuvo antenos, siųstuvai ir kt.
- Dėl transporto ir kontrolės skysčių, tokių kaip vanduo, per elektromagnetiniai vožtuvai, kad padės vidutinio srautą.
