Hva er elektrisitet
I vid forstand er elektrisitet hele settet av elektromagnetiske fenomener, som er ulike manifestasjoner av det elektromagnetiske feltet og dets interaksjon med materie; i snever forstand brukes det i uttrykket "mengde elektrisitet", som er synonymt med "elektrisk ladning" i kvantifiseringen av sistnevnte.
Hva tenker du på når du hører ordet "elektrisitet" eller "elektrisitet"? En person vil forestille seg en stikkontakt, en annen - en kraftledning, en transformator eller en sveisemaskin, en fisker vil tenke på lyn, en husmor vil tenke på et batteri med fingeren eller en mobiltelefonlader, en turner vil tenke på en elektrisk motor, og noen vil til og med forestille seg Nikola Teslasitter i laboratoriet hans i nærheten av en resonerende induksjonsspole som bryter ut lyn.
På en eller annen måte er det mange manifestasjoner av elektrisitet i den moderne verden. Dagens sivilisasjon som helhet er umulig å forestille seg uten elektrisitet. Men hva vet vi om ham? La oss avklare denne informasjonen.
Fra kraftverk til elektrisk apparat
Når vi plugger i stikkontakten hjemme, slår på vannkokeren eller trykker på bryteren, i utgangspunktet ønsker å tenne pæren, så lukker vi i det øyeblikket kretsen mellom kl. kilde og mottaker av elektrisitetå gi en vei for den elektriske ladningen å bevege seg, for eksempel gjennom spiralen til en kjele.
Strømkilden i hjemmet vårt er vanligvis en stikkontakt. En elektrisk ladning som beveger seg gjennom en ledning (som i vårt eksempel er en nikromspole på en vannkoker) er elektrisitet… Ledningen kobler kontakten til brukeren med to ledninger: langs den ene ledningen beveger ladningen seg fra stikkontakten til brukeren, langs den andre ledningen samtidig - fra brukeren - til stikkontakten. Hvis strømmen er vekslende, endrer ledningene sine roller 50 ganger hvert sekund.
Energikilden for bevegelse av elektriske ladninger (eller, mer enkelt, kilden til elektrisitet) i bynettet er først og fremst et kraftverk. I et kraftverk genereres elektrisitet av en kraftig generator, hvis rotor drives i rotasjon av en kjernefysisk installasjon eller et kraftverk av en annen type (for eksempel en hydroturbin).
Inne i generatoren krysser den magnetiserte rotoren statorledningene og forårsaker elektromotorisk kraft (EMF)generere spenning mellom terminalene på generatoren. Og det er det alltid vekselspenning med en frekvens på 50 Hz, fordi rotoren til generatoren har 2 magnetiske poler og roterer med en frekvens på 3000 rpm, eller har 4 poler og en hastighet på 1500 rpm.
Det er spenningen i kontakten vår vi bruker hver dag uten å tenke. om den lange veien elektrisitet reiser fra kraftstasjonen til uttaket vårt med lysets hastighet (299 792 458 meter per sekund - hastigheten på forplantningen av et elektrisk felt langs ledningene, som skyver elektronene inn i dem og skaper en strøm).
AC spenning 220 volt ved utgangen
Den genererte spenningen for utgangene er variabel fordi: for det første kan den enkelt transformeres (minske eller øke), og for det andre genereres den lettere og overføres med mindre tap i ledningene enn en konstant spenning.
Ved å forsyne ledningene som den er koblet til transformator, vekselspenning, får vi vekselstrøm, som harmonisk endrer retning 50 ganger per sekund, er i stand til å generere et vekslende magnetfelt i den magnetiske kretsen til transformatoren, som igjen er i stand til å eksitere en elektrisk strøm i ledningene til sekundærviklingene som vikler magnetisk krets...
Hvis magnetfeltet var konstant i rommet dekket av spolen, ville strømmen i spolene rett og slett ikke bli rettet (jf. lov om elektromagnetisk induksjon).
For å få en strøm, er det nødvendig å endre den magnetiske fluksen i rommet, hvoretter den vil havne rundt elektrisk felt, vil den virke på en elektrisk ladning, som for eksempel kan være plassert inne i en kobbertråd (frie elektroner) plassert rundt dette rommet med en skiftende magnetisk fluks.
Driften av både generatorer og transformatorer er basert på dette prinsippet, med den eneste forskjellen at i en transformator er det ingen bevegelige deler: Kilden til vekslende magnetisk fluks i en transformator er vekselstrømmen til primærviklingen, og i en generator det er en roterende rotor med permanent magnetfelt.
Og her og der genererer det skiftende magnetfeltet, i henhold til loven om elektromagnetisk induksjon, et elektrisk virvelfelt, som virker på de frie elektronene inne i ledningene, og setter disse elektronene i bevegelse. Hvis kretsen er lukket for forbrukeren, vil strømmen flyte gjennom forbrukeren.
Strømlager og likestrøm
Det er mest praktisk å akkumulere strøm i hverdagen i form av kjemisk energi, nemlig i batterier… Den kjemiske reaksjonen med elektrodene er i stand til å skape en strøm når den eksterne kretsen er lukket for brukeren, og jo større areal batterielektrodene er, desto mer strøm kan oppnås fra den og avhengig av materialet til elektrodene. elektroder og antall celler koblet i serie i batteriet, kan spenningen som genereres av batteriet være forskjellig.
Så for et litiumionbatteri er standardspenningen til en enkeltcelle 3,7 volt og kan gå opp til 4,2 volt. Under utladning beveger positivt ladede litiumioner seg i elektrolytten fra anoden (-) basert på kobber og grafitt til katoden (+) basert på aluminium, og under lading fra katoden til anoden, hvor under påvirkning av EMF av laderen dannes en grafitt-litiumforbindelse, som et resultat av at energi akkumuleres i form av en kjemisk forbindelse.
Elektrolytiske kondensatorer fungerer på lignende måte, forskjellig fra batterier med lavere elektrisk kapasitet, men i et stort antall lade-utladingssykluser.
For et litiumionbatteri er den fulle levetiden begrenset til maksimalt 1000 lade-utladingssykluser, og det spesifikke energiinnholdet når 250 Wh/kg. Når det gjelder elektrolytiske kondensatorer, er deres korrigerte strømlevetid estimert til titusenvis av timer, men energiforbruket er vanligvis mindre enn 0,25 Wh / kg.
Statisk elektrisitet
Hvis du legger et silkeark oppå et ullteppe, trykker de godt sammen, og så prøver å spre dem fra hverandre, så blir det elektrifisering... Dette vil skje fordi under friksjonsforholdene til legemer med forskjellige dielektrisitetskonstanter, oppstår en separasjon av ladninger på overflatene deres: et materiale med en høyere dielektrisitetskonstant vil være positivt ladet, og et materiale med en lavere dielektrisitetskonstant - negativt .
Jo større forskjell det er på disse parameterne, desto sterkere blir elektrifiseringen.Når du gnir føttene med et ullteppe, lader du negativt, og teppet positivt. Potensielle nivåer kan nå titusenvis av volt her, og berøring av for eksempel en vannkran koblet til noe jordet vil gi deg et elektrisk støt. Men siden den elektriske kapasiteten er knapp, vil ikke denne ubehagelige hendelsen utgjøre en stor trussel mot livet ditt.
En annen ting er en elektroforetisk maskin, der en statisk ladning generert av friksjon samler seg i en kondensator. Siktelsen samlet i Leyden Bank er allerede livstruende.
De viktigste begrepene og definisjonene
Hva er et elektromagnetisk felt
Det elektromagnetiske feltet er en spesiell type materie preget av en kontinuerlig fordeling i rommet (elektromagnetiske bølger) og avslører diskretiteten til strukturen (fotoner), preget av evnen til å spre seg i et vakuum (i fravær av sterke gravitasjonsfelt), utøve en krafteffekt på ladede partikler, avhengig av deres hastighet.
Hva er elektrisk ladning
Elektrisk ladning er en egenskap ved partikler av materie eller kropper som karakteriserer deres forhold til deres eget elektromagnetiske felt og deres interaksjon med et eksternt elektromagnetisk felt. Den har to typer kjent som positiv ladning (ladning av proton, positron, etc.) og negativ ladning (ladning av elektron, etc.). Som en mengde kvantifiseres den ved den sterke interaksjonen mellom en ladet kropp og en annen ladet kropp.
Hva er en ladet partikkel
En ladet partikkel er en materiepartikkel som har en elektrisk ladning.
Hva er et elektrisk felt
Det elektriske feltet er en av de to sidene av det elektromagnetiske feltet, forårsaket av elektriske ladninger og endringer i magnetfeltet, som utøver en krafteffekt på ladede partikler og legemer og avslørt av krafteffekten på stasjonære ladede legemer og partikler.
Hva er et magnetfelt
Det magnetiske feltet er en av de to sidene av det elektromagnetiske feltet forårsaket av de elektriske ladningene på bevegelige ladede partikler og kropper og av endringen i det elektriske feltet som utøver en kraft på de bevegelige ladede partiklene og avsløres av kraftvirkningen rettet generelt i forhold til bevegelsesretningen til disse partiklene og proporsjonal med deres hastighet.
Hva er elektrisk strøm
Elektrisk strøm er et fenomen med bevegelse av ladede partikler og et fenomen med endringer i det elektriske feltet over tid, ledsaget av et magnetisk felt.
Hva er energien til et elektrisk felt
Elektrisk feltenergi - energi assosiert med et elektrisk felt og omdannet til andre former for energi når det elektriske feltet endres.
Hva er magnetfeltenergi
Magnetisk feltenergi — Energi assosiert med et magnetfelt og omdannet til andre former for energi ved tre endringer i magnetfeltet.
Hva er elektromagnetisk energi (elektrisk energi)
Elektrisk energi — energien til det elektromagnetiske feltet, som består av energien til det elektriske feltet og energien til det magnetiske feltet.
Se også:
Betingelser for eksistensen av elektrisk strøm