Elektriciteit is een veelvoorkomend en vitaal fenomeen voor de meeste mensen. En zoals elk bekend ding, is het zelden merkbaar. Weinig mensen vragen zich af waar het vandaan komt, hoe het werkt, wat ermee gedaan kan worden. Zijn onderzoek werd echter lang voor onze jaartelling uitgevoerd en tot nu toe blijven enkele mysteries onbeantwoord.
Inhoud
Wat wordt bedoeld met elektrische stroom?
Elektriciteit is een complex van verschijnselen die verband houden met het bestaan van elektrische ladingen. Dit woord betekent meestal elektrische stroom en alle processen die het veroorzaakt.
Elektrische stroom is de gerichte beweging van deeltjes die een lading dragen onder invloed van een elektrisch veld.
Wie heeft elektriciteit uitgevonden - geschiedenis
Bijzondere manifestaties van elektriciteit werden lang voor onze jaartelling bestudeerd.Maar ze combineren in één theorie die bliksemflitsen in de lucht, de aantrekkingskracht van objecten, het vermogen om branden en gevoelloosheid van lichaamsdelen te veroorzaken, of zelfs de dood van een persoon, verklaart, bleek een moeilijke taak.
Sinds de oudheid hebben wetenschappers drie manifestaties van elektriciteit bestudeerd:
- Vissen die elektriciteit opwekken;
- Statische elektriciteit;
- Magnetisme.
In het oude Egypte wisten genezers van de vreemde vermogens van de Nijlmeerval en probeerden ze er hoofdpijn en andere ziekten mee te behandelen. Oude Romeinse artsen gebruikten een elektrische hellingbaan voor soortgelijke doeleinden. De oude Grieken bestudeerden in detail de vreemde vermogens van de pijlstaartrog en wisten dat een wezen een persoon kon verdoven zonder direct contact via een drietand en visnetten.
Iets eerder werd ontdekt dat als je barnsteen op een stuk wol wrijft, het wol en kleine voorwerpen gaat aantrekken. Later werd een ander materiaal met vergelijkbare eigenschappen ontdekt - toermalijn.
Rond 500 voor Christus Indiase en Arabische wetenschappers waren op de hoogte van stoffen die ijzer kunnen aantrekken en gebruikten dit vermogen actief op verschillende gebieden. Rond 100 voor Christus Chinese wetenschappers hebben het magnetische kompas uitgevonden.
In 1600 ontdekte William Gilbert, de lijfarts van Elizabeth I en James I, dat de hele planeet één enorm kompas is en introduceerde hij het concept van "elektriciteit" (van het Griekse "amber"). In zijn geschriften werden experimenten met het wrijven van barnsteen op wol en het vermogen van een kompas om naar het noorden te wijzen, gecombineerd tot één theorie. Op de foto hieronder toont hij de magneet aan Elizabeth I.
In 1633 vindt ingenieur Otto von Guericke een elektrostatische machine uit die niet alleen objecten kan aantrekken, maar ook afstoten, en in 1745 bouwt Peter van Muschenbroek 's werelds eerste opslagapparaat voor elektrische lading.
In 1800 vindt de Italiaan Alessandro Volta de eerste uit huidige bron - een elektrische batterij die produceert gelijkstroom. Hij was ook in staat om elektrische stroom over een afstand te verzenden. Daarom wordt dit jaar door velen beschouwd als het jaar van de uitvinding van elektriciteit.
In 1831 ontdekt Mike Faraday het fenomeen van elektromagnetische inductie en opent hij de weg voor de uitvinding van verschillende apparaten op basis van elektrische stroom.
Aan het begin van de XIX-XX eeuw werden dankzij de activiteiten van Nikola Tesla een groot aantal ontdekkingen en prestaties gedaan. Hij vond onder meer de hoogfrequente generator uit en transformator, elektromotor, antenne voor radiosignalen.
De wetenschap die elektriciteit bestudeert
Elektriciteit is een natuurlijk fenomeen. Het wordt gedeeltelijk bestudeerd in biologie, scheikunde en natuurkunde. De meest complete elektrische ladingen worden beschouwd in het kader van de elektrodynamica - een van de takken van de natuurkunde.
Theorieën en wetten van elektriciteit
Er zijn maar weinig wetten die elektriciteit beheersen, maar ze beschrijven het fenomeen volledig:
- De wet van behoud van energie is een fundamentele wet waaraan elektrische verschijnselen ook gehoorzamen;
- De wet van Ohm is de basiswet van elektrische stroom;
- De wet van elektromagnetische inductie - over elektromagnetische en magnetische velden;
- De wet van Ampère - over de interactie van twee geleiders met stromen;
- Wet van Joule-Lenz - over het thermische effect van elektriciteit;
- De wet van Coulomb - over elektrostatica;
- De regels van de rechter- en linkerhand - bepalen van de richtingen van de magnetische veldlijnen en de Ampère-kracht die op een geleider in een magnetisch veld werkt;
- De regel van Lenz - het bepalen van de richting van de inductiestroom;
- De wetten van Faraday gaan over elektrolyse.
Eerste experimenten met elektriciteit
De eerste experimenten met elektriciteit waren vooral vermakelijk. Hun essentie lag in lichte objecten die werden aangetrokken en afgestoten onder invloed van een slecht begrepen kracht. Een andere vermakelijke ervaring is de transmissie van elektriciteit door een keten van mensen die elkaars hand vasthouden. Het fysiologische effect van elektriciteit werd actief bestudeerd door Jean Nollet, die een elektrische lading door 180 mensen liet gaan.
Waar is elektrische stroom van gemaakt?
Een elektrische stroom is een gerichte of geordende beweging van geladen deeltjes (elektronen, ionen). Dergelijke deeltjes worden dragers van elektrische lading genoemd. Om beweging te laten verschijnen, moeten er vrij geladen deeltjes in de substantie zijn. Het vermogen van geladen deeltjes om in een stof te bewegen bepaalt de geleidbaarheid van die stof. Door geleidbaarheid worden stoffen onderscheiden in geleiders, halfgeleiders, diëlektrica en isolatoren.
In metalen wordt lading verplaatst door elektronen. Tegelijkertijd lekt de substantie zelf nergens - metaalionen zijn stevig gefixeerd in de knooppunten van de structuur en oscilleren slechts licht.
In vloeistoffen wordt lading gedragen door ionen: positief geladen kationen en negatief geladen anionen. De deeltjes haasten zich naar de elektroden met de tegenovergestelde lading, waar ze neutraal worden en bezinken.
Plasma wordt gevormd in gassen onder invloed van krachten met verschillende potentialen. De lading wordt gedragen door vrije elektronen en ionen van beide polen.
In halfgeleiders wordt lading verplaatst door elektronen, die van atoom naar atoom gaan en discontinuïteiten achterlaten die als positief geladen worden beschouwd.
Waar komt de elektrische stroom vandaan?
De elektriciteit die via de draden naar de huizen komt, wordt opgewekt door een elektrische generator bij verschillende energiecentrales. Daarop is de generator verbonden met een constant roterende turbine.
in ontwerp generator er is een rotor - een spoel die zich tussen de polen van de magneet bevindt. Wanneer de turbine deze rotor in een magnetisch veld laat draaien, ontstaat er volgens de wetten van de fysica een elektrische stroom of wordt deze geïnduceerd. Het doel van de generator is dus om de kinetische rotatiekracht om te zetten in elektriciteit.
Er zijn veel manieren om een turbine te laten draaien, met behulp van een verscheidenheid aan energiebronnen. Ze zijn onderverdeeld in drie soorten:
- Hernieuwbaar - energie uit onuitputtelijke bronnen: waterstromen, zonlicht, wind, geothermische bronnen en biobrandstoffen;
- Niet-hernieuwbaar - energie verkregen uit hulpbronnen die zeer langzaam ontstaan, niet in verhouding tot het verbruik: steenkool, olie, turf, aardgas;
- Nucleair - energie verkregen uit het proces van nucleaire celdeling.
Meestal wordt elektriciteit opgewekt door het werk van:
- Waterkrachtcentrales (HPP) - gebouwd op rivieren en gebruiken de kracht van de waterstroom;
- Thermische energiecentrales (TPP's) - werken op thermische energie uit de verbranding van brandstof;
- Kerncentrales (NPP's) - werken op thermische energie die wordt verkregen uit het kernreactieproces.
De omgezette energie wordt via draden geleverd aan transformatorstations en schakelinstallaties en bereikt dan pas de eindverbruiker.
Nu zijn de zogenaamde alternatieve soorten energie actief in ontwikkeling. Deze omvatten windturbines, zonnepanelen, het gebruik van geothermische bronnen en alle andere manieren om elektriciteit te krijgen door ongebruikelijke verschijnselen. Alternatieve energie is qua productiviteit en terugverdientijd veel slechter dan traditionele energiebronnen, maar in bepaalde situaties helpt het om geld te besparen en de belasting van het hoofdstroomnet te verminderen.
Er is ook een mythe over het bestaan BTG - brandstofloze generatoren. Op internet zijn er video's die hun werk demonstreren en hun verkoop wordt aangeboden. Maar er is veel controverse over de betrouwbaarheid van deze informatie.
Soorten elektriciteit in de natuur
Het eenvoudigste voorbeeld van natuurlijk voorkomende elektriciteit is bliksem. Waterdeeltjes in wolken botsen constant met elkaar en krijgen een positieve of negatieve lading. De lichtere, positief geladen deeltjes komen bovenaan de wolk terecht, terwijl de zwaardere, negatieve deeltjes naar beneden gaan. Wanneer twee vergelijkbare wolken zich voldoende dicht bij elkaar bevinden, maar op verschillende hoogten, beginnen de positieve ladingen van de ene wederzijds aangetrokken te worden door de negatieve deeltjes van de andere. Op dit moment vindt er bliksem plaats. Ook treedt dit fenomeen op tussen de wolken en het aardoppervlak zelf.
Een andere manifestatie van elektriciteit in de natuur zijn de speciale organen in vissen, roggen en palingen. Met hun hulp kunnen ze elektrische ladingen creëren om zichzelf te verdedigen tegen roofdieren of hun prooi te verdoven. Hun potentieel varieert van zeer zwakke ontladingen, niet waarneembaar voor mensen, tot dodelijke.Sommige vissen creëren een zwak elektrisch veld om hen heen, waardoor ze prooien kunnen zoeken en navigeren in modderig water. Elk fysiek object vervormt het op de een of andere manier, wat helpt om de omringende ruimte te recreëren en te "zien" zonder ogen.
Elektriciteit komt ook tot uiting in het werk van het zenuwstelsel van levende organismen. Een zenuwimpuls verzendt informatie van de ene cel naar de andere, waardoor u kunt reageren op externe en interne prikkels, kunt nadenken en uw bewegingen kunt controleren.
Vergelijkbare artikelen:
