Надо Знать

добавить знаний



Электричество



План:


Введение

Молния - одно из электрических явлений

Электричество (от греч. ήλεκτρον - Янтарь) - раздел физики, изучающей электрические явления: взаимодействие между заряженными телами, явления поляризации и прохождения электрического тока.

Электрические явления лежат в основе современных средств производства, транспортировки и распределения энергии, а потому является основой многочисленных применений в современной технологии.


1. Смежные дисциплины

Связь электрических явлений с магнитными изучается электромагнетизмом. Электродинамика, включая в себя электричество магнетизм, изучает также электромагнитные волны. Противоположность электродинамике раздел электричества, изучает только неподвижные электрические заряды, называется электростатики.

На электричестве базируют свое знание прикладные науки, такие как электротехника, электрохимия т.д..


2. История

Древнегреческий философ Фалес Милетский один из первых исследователей электричества

Электрические явления были известны еще в древности, древним грекам, финикийцам, жителям Междуречье. То, что при натирании янтарь получает свойство притягивать к себе легкие предметы, описывал в 600-х годах до Р. Х. Фалес Милетский. Фалес, однако, не отличал электричества от магнетизма, считая это одним явлением, вот только янтарь получает такую ​​странное свойство при трении, а в магнетита она постоянна.

Новый шаг в изучении электрических явлений совершил в 1600 году английский врач Уильям Гилберт. Проведя исследования электрических и магнитных явлений, он опубликовал книгу, в которой сделал вывод, что свойства постоянного магнита и способность натертого янтаря притягивать предметы - безусловно разные явления. Гилберт начал применять латинское слово electricus - бурштиноподибний, для описания такого свойства. В своей книге Гилберт также пришел к выводу, что Земля является магнитом, и именно поэтому стрелка компаса указывает на полюс.

Постоянный магнит - простейший пример магнитного диполя.

В середине 17-го века Отто фон Герике изобрел электростатический генератор.

Эксперименты Стивена Грея показали, что электричество можно передавать на расстояние (до 800 футов) с помощью проводников (увлажненных ниток), если избегать контакта с землей и использовать изоляцию. Так начались исследования токов и были заложены основы разделения материалов на проводники и диэлектрики.

Шарль дю Фу открыл два различных типа электричества, назвав их "стеклянным" и "смолистым" (теперь их называют положительными и отрицательными зарядами), продемонстрировав, что одноименные заряды отталкиваются, а разноименные притягиваются. Дю Фу также разделил вещества на проводники и изоляторы, называя их "электриками" и "неелектрикамы".

Опыты Бенджамина Франклина, проведенные в 1752 году, продемонстрировали, что молния имеет электрическую природу.

Бенджамин Франклин США, политик и изобретатель. Проводил исследования электричества в 18 в.

В 1791 году Луиджи Гальвани опубликовал открытие биоэлектричество. В 1800 году Алессандро Вольта построил первую батарею - вольтов столб. Новый тип источника тока был гораздо надежнее, чем электростатические генераторы, которые использовались до того. В 1820 году Андре-Мари Ампер открыл связь между электричеством и магнетизмом. В 1821 году Майкл Фарадей придумал электрический двигатель, а в 1827 - Георг Ом установил математический закон, описывающий ток в электрической цепи.

Трудно перечислить все научные открытия в области изучения электрических явлений в первой половине 19-го века. Открытие электромагнитной индукции Фарадеем в 1831 году открыло путь к продуцированию и использования электрической энергии в больших масштабах, и конец 19-го века стал эпохой многочисленных изобретений в области электротехники. К концу века усилиями таких выдающихся ученых, как Никола Тесла, Томас Алва Эдисон, Вернер фон Сименс, лорд Кельвин, Галилео Феррарис и многих других, электричество превратилась из научной интересности в ведущую силу второй промышленной революции.


3. Основные положения

Электрическая дуга забезпечуе наглядную демонстрацию электрического тока
Основные элементы электрической цепи

Современная физика считает, что электромагнитное взаимодействие является одной из фундаментальных взаимодействий. Электрический заряд - свойство элементарных частиц, среди которых важнейшими, несмотря на свою стабильность, является электрон и протон. Все вещества состоят из атомов, в центре которых существует положительно заряжен ядро, а вокруг ядра - отрицательно заряженные электроны. Большинство атомов в окружающем мире нейтральные - число электронов в их составе равно числу протонов, но подвижные электроны могут покидать атом, образуя положительные ионы, или присоединяться к нейтрального атома, образуя отрицательные ионы. Если в каком-то физическом теле число электронов отличается от числа протонов, то такое тело получает макроскопический электрический заряд. Этот процесс называется электризацией.

Одноименные заряды отталкиваются, а разноименные притягиваются. Численно взаимодействие между зарядами описывается законом Кулона.

Если заряды поместить в сплошную среду, то взаимодействие между ними изменяется благодаря явлению, которое называется диэлектрической поляризацией. Диэлектрическая поляризация возникает благодаря смещению электронов относительно ядер атомов во внешнем электрическом поле или благодаря повороту молекул с собственным дипольным моментом. В результате сила, действующая на заряд со стороны других зарядов определяется не только величиной этих зарядов и их расположением, но и приведенными дипольными моментами атомов и молекул среды. При небольших электрических полях (по сравнению с внутриатомных полями) способность вещества поляризоваться описывается диэлектрической проницаемостью.

Под действием кулоновского силы заряженные частицы перемещаются, образуя электрический ток. Электрический ток создает магнитное поле, по которому его можно зарегистрировать. Другим следствием прохождения электрического тока через вещество является выделение тепла.

В зависимости от способности проводить электрический ток вещества можно разделить на проводники и диэлектрики. Проводники отличаются от диэлектриков тем, что содержат свободные носители заряда, которые могут легко перемещаться внутри вещества.


4. Производство и использование электроэнергии

Начиная с конца 19 века, электрические явления играют все большую роль в производстве и быту. Электричество лежит в центре нашего культуры, начиная от освещения и различных удобных в быту приборов, и заканчивая мощными двигателями, которые используются в производстве.

4.1. Производство

Подробнее в статье Энергетика
Panasonic-oxyride.jpg

В основном предназначена для использования в производстве и быту электроэнергия вырабатывается электростанциями, где механическая энергия вращения паровых турбин преобразуется в электрическую электрическими генераторами. Тепло, необходимое для нагрева пара, который вращает турбины, получают в основном за счет ископаемого топлива. Кроме тепловых электростанций значительная часть электроэнергии вырабатывается атомными электростанциями и гидроэлектростанциями. В последнем случае используется возобновляемый источник энергии. Другими возобновляемыми источниками энергии является энергия ветра, которую используют все популярнее в современную эпоху ветровые электростанции. Прямое использование солнечной энергии возможно благодаря солнечным элементам.

Производимая электростанциями энергия распределяется через электрическую сеть в квартире людей, на фабрики и заводы.

Кроме производства и распределения электрической энергии через сеть, широко используются также такие источники электрической энергии, как электрохимические батареи и аккумуляторы, которые позволяют получить электрический ток небольшого напряжения, необходимого для работы переносных электронных приборов.


4.2. Использование

Gluehlampe 01 KMJ.png

В 1870-х годах века появилась лампа накаливания, которая стала первым бытовым прибором, который требовал проведения электрической сети в каждое человеческое жилище и учреждение. Еще до ее появления электричество использовалось телеграфом и телефоном - важными комукацийнимы приборами. Среди важных домашних электроприборов: радио, телевизор, проигрыватель, стиральная машина, холодильник, кондиционер, обогреватель и многие другие. Многие из этих приборов используют электродвигатель, изобретенный Майклом Фарадеем. С развитием электроники в человеческих жилищах появились также компьютеры.

Производство тоже широко использует мощные электродвигатели, но электрические явления применяются для гальванопластики, выплавки металлов, сварки и многими другими способами.


См.. также

Источники

  • С.Е. Ф. и В. Тиморева Курс общей физики. Том II. Электрические и электромагнитные явления. - М.: Просвещение, 1953.
  • И.М.Кучерук, И.Т.Горбачук, П.П.Луцик Общий курс физики: Учебное пособие в 3-х т. Т.2. Электричество и магнетизм. - Киев: Техника, 2006.
  • Сивухин Л. В. Общий курс физики. Т. 3. - Москва: Наука, 1977.


Физика Это незавершенная статья физики.
Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив ее.


код для вставки
Данный текст может содержать ошибки.

скачать

© Надо Знать
написать нам