Istoria electricității

Electricitatea este un fenomen banal și vital pentru majoritatea oamenilor. Și, ca orice lucru familiar, este rareori observat. Puțini oameni se întreabă de unde provine, cum funcționează sau ce se poate face cu ea. Cu toate acestea, ea a fost explorată cu mult înainte de Hristos, iar unele mistere au rămas fără răspuns.

Ce se înțelege prin curent electric

Electricitatea este un fenomen complex care implică existența sarcinilor electrice. Cuvântul cel mai frecvent utilizat pentru a desemna curentul electric și toate procesele pe care acesta le provoacă.

Curentul electric este mișcarea direcțională a particulelor purtătoare de sarcină sub influența unui câmp electric.

Cine a inventat electricitatea - istorie

Manifestările particulare ale electricității au fost studiate cu mult înainte de era noastră. Dar combinarea lor într-o singură teorie care să explice fulgerele de pe cer, atracția obiectelor, capacitatea de a provoca incendii și de a amorți părți ale corpului sau chiar moartea oamenilor s-a dovedit a fi o provocare.

Oamenii de știință au studiat cele trei manifestări ale electricității încă din cele mai vechi timpuri:

• Pești care generează energie electrică;
• Electricitate statică.;
• Magnetism.

În Egiptul antic, vindecătorii erau conștienți de abilitățile ciudate ale somnului de Nil și încercau să îl folosească pentru a trata durerile de cap și alte afecțiuni. Medicii romani antici foloseau raze electrice în scopuri similare. Grecii antici au studiat în detaliu abilitățile ciudate ale raiei și știau că această creatură putea să amețească un om fără contact direct, prin intermediul unui trident și al unor plase de pescuit.

Ceva mai devreme, s-a descoperit că, dacă frecați chihlimbarul pe o bucată de lână, acesta va începe să atragă lâna și obiectele mici. Un alt material cu proprietăți similare, turmalina, a fost descoperit ulterior.

În jurul anului 500 î.Hr. Oamenii de știință indieni și arabi cunoșteau substanțele capabile să atragă fierul și foloseau în mod activ această capacitate în diverse domenii. În jurul anului 100 î.Hr., oamenii de știință chinezi au inventat busola magnetică.

În 1600, William Gilbert, medicul curții lui Elisabeta I și Iacob I, a descoperit că întreaga planetă este o imensă busolă și a introdus conceptul de "electricitate" (din grecescul "chihlimbar"). În scrierile sale, experimentele de frecare a chihlimbarului pe lână și capacitatea busolei de a indica nordul au început să se combine într-o singură teorie. În imaginea de mai jos, el îi arată magnetul Elisabetei I.

În 1633, inginerul Otto von Guericke inventează mașina electrostatică, care poate atrage și respinge obiecte, iar în 1745 Pieter van Muschenbroek construiește primul acumulator de sarcină electrică din lume.

În 1800, italianul Alessandro Volta inventează primul sursa de alimentare - o baterie electrică care generează curent continuu. De asemenea, a reușit să transmită curent electric la distanță. Prin urmare, acest an este considerat de mulți ca fiind anul inventării electricității.

În 1831, Mike Faraday a descoperit fenomenul de inducție electromagnetică și a deschis calea pentru inventarea diferitelor dispozitive bazate pe curent electric.

La cumpăna dintre secolele XIX și XX, un număr uriaș de descoperiri și progrese sunt realizate datorită activității lui Nikola Tesla. Printre altele, a inventat generatorul de înaltă frecvență și transformatormotorul electric, antena pentru semnale radio.

Știința electricității

Electricitatea este un fenomen natural. Se studiază parțial în biologie, chimie și fizică. Sarcinile electrice sunt studiate cel mai bine în cadrul electrodinamicii - una dintre ramurile fizicii.

Teorii și legi ale electricității

Există câteva legi care se aplică electricității, dar ele descriu pe deplin fenomenul:

• Legea conservării energiei este legea fundamentală la care se supun și fenomenele electrice;
• Legea lui Ohm - legea fundamentală a curentului electric;
• Legea inducției electromagnetice - despre câmpurile electromagnetice și magnetice;
• Legea lui Ampere - despre interacțiunea a doi conductori cu curenți;
• Legea Joule-Lenz - despre efectul termic al electricității;
• Legea lui Coulomb - despre electrostatică;
• Reguli de dreapta și de stânga - determinarea direcțiilor liniilor de forță ale câmpului magnetic și a forței amperice care acționează asupra unui conductor într-un câmp magnetic;
• Regula lui Lenz - determinarea direcției curentului de inducție;
• Legile lui Faraday - despre electroliză.

Primele experimente cu electricitate

Primele experimente cu electricitate au fost în principal de natură distractivă. Esența lor era reprezentată de obiecte ușoare care se atrăgeau și se respingeau sub acțiunea unei forțe greu de înțeles. O altă experiență amuzantă a fost transmiterea de electricitate printr-un lanț de oameni care se țineau de mână. Efectele fiziologice ale electricității au fost studiate în mod activ de Jean Nollet, care a forțat o încărcătură electrică prin 180 de persoane.

Din ce constă un curent electric

Un curent electric este o mișcare dirijată sau ordonată de particule încărcate (electroni, ioni). Astfel de particule se numesc purtători de sarcină electrică. Pentru ca mișcarea să aibă loc, în materie trebuie să existe particule libere încărcate. Capacitatea particulelor încărcate de a se deplasa într-o substanță determină conductivitatea acelei substanțe. În funcție de conductivitate, substanțele se diferențiază în conductoare, semiconductoare, dielectrice și izolatoare.

În metale, electronii deplasează sarcina. Substanța în sine nu se scurge - ionii metalici sunt fixați ferm la nodurile structurii și doar oscilează ușor.

În lichide, ionii poartă sarcina: cationi încărcați pozitiv și anioni încărcați negativ. Particulele se îndreaptă spre electrozi cu sarcină opusă, unde devin neutre și se depun.

În gaze, plasma este formată de forțe cu potențiale diferite. Încărcătura este transportată de electroni liberi și de ioni de la ambii poli.

În cazul semiconductorilor, sarcina este purtată de electroni, care călătoresc de la un atom la altul și lasă în urmă goluri care sunt considerate a fi încărcate pozitiv.

De unde provine curentul electric?

Electricitatea care circulă prin fire până în case este generată de un generator electric din diferite centrale electrice. În cazul acestora, generatorul este conectat la o turbină care se rotește continuu.

Designul a unui generator are un rotor, o bobină, care este plasată între polii unui magnet. Pe măsură ce turbina rotește acest rotor, un curent electric este indus sau generat în câmpul magnetic în conformitate cu legile fizicii. Astfel, scopul generatorului este de a transforma forța cinetică de rotație în energie electrică.

O turbină poate fi făcută să se învârtă în mai multe moduri, folosind o varietate de surse de energie. Acestea sunt împărțite în trei tipuri:

• Energie regenerabilă - energie provenită din resurse inepuizabile: fluxuri de apă, lumina soarelui, vânt, surse geotermale și biocombustibili;
• Neregenerabilă - energie obținută din resurse care se produc foarte lent, în raport cu rata de consum: cărbune, petrol, turbă, gaze naturale;
• Nucleară - energie derivată din procesul de fisiune nucleară a celulelor.

Cel mai adesea, energia electrică provine din funcționarea:

• Centralele hidroelectrice (HPP) - construite pe râuri și care exploatează puterea fluxului de apă;
• Centralele termice (CET) - funcționează cu energie termică obținută prin arderea combustibilului;
• Centrale nucleare (NPP) - funcționează cu energie termică derivată din procesul de reacție nucleară.

Energia transformată circulă prin fire până la posturile de transformare și de comutație și apoi până la consumatorul final.

În prezent, se dezvoltă în mod activ așa-numitele forme alternative de energie. Printre acestea se numără turbinele eoliene, panourile solare, utilizarea surselor geotermale și orice alte mijloace de obținere a energiei electrice prin fenomene neobișnuite. Energia alternativă este mult inferioară surselor tradiționale în ceea ce privește performanța și amortizarea, dar în anumite situații ajută la economisirea de bani și la reducerea sarcinii asupra rețelelor electrice principale.

Există, de asemenea, un mit despre existența BTGS - Generatoare fără combustibil. Există videoclipuri pe internet care demonstrează modul în care funcționează, iar acestea sunt oferite spre vânzare. Dar există o mare dispută cu privire la autenticitatea acestor informații.

Tipuri de energie electrică în natură

Cel mai simplu exemplu de electricitate naturală este fulgerul. Particulele de apă din nori se ciocnesc în mod constant unele de altele, devenind încărcate pozitiv sau negativ. Particulele mai ușoare, încărcate pozitiv, ajung în vârful norului, în timp ce particulele mai grele, încărcate negativ, se deplasează în jos. Atunci când doi astfel de nori sunt suficient de apropiați, dar la înălțimi diferite, sarcinile pozitive ale unuia sunt atrase reciproc de particulele negative ale celuilalt. Acesta este momentul în care se produce un fulger. Acest fenomen apare și între nori și suprafața Pământului.

O altă manifestare a electricității în natură este reprezentată de organele speciale ale peștilor, ale razelor și ale anghilelor. Acestea le pot folosi pentru a crea încărcături electrice pentru a se apăra de prădători sau pentru a-și asomba victimele. Potențialul lor variază de la descărcări foarte slabe, invizibile pentru oameni, până la descărcări mortale. Unii pești creează un câmp electric slab în jurul lor pentru a-i ajuta să își găsească prada și să navigheze prin apele tulburi. Orice obiect fizic o distorsionează într-un fel sau altul, ceea ce vă ajută să vă recreați mediul înconjurător și să "vedeți" fără ochi.

Electricitatea se manifestă, de asemenea, în sistemul nervos al organismelor vii. Impulsul nervos transmite informații de la o celulă la alta, permițându-vă să răspundeți la stimuli externi și interni, să gândiți și să vă controlați mișcările.

Articole conexe: