Az elektromosság az anyag fizikai tulajdonsága. Abban a negatív vagy pozitív interakcióban áll az anyag protonjai és elektronjai között. A kifejezés a borostyánszínre utal, az általa bemutatott sokoldalú és fényes szín miatt. A kifejezést azonban William Gilbert (1544-1603) angol tudós vezette be először a tudományos társadalomba a 16. században, hogy leírja a részecskék közötti energia kölcsönhatás jelenségét.
Mi az áram
Tartalomjegyzék
A fizikai elektromosság alatt azokat a jelenségeket értjük , amelyek a testekben jelenlévő elektromos töltések jelenlétében nyilvánulnak meg, mivel molekulákból és atomokból állnak, amelyek részecskéinek kölcsönhatása elektromos impulzusokat generál. Az atomok pozitív és negatív töltése statikus elektromosság, míg az elektronok mozgása és az atomokból történő felszabadulásuk elektromos áramokat eredményez.
Ez része az elektromágnesességnek, amely a gravitációval, a gyenge nukleáris erővel és az erős nukleáris erővel alkotja a természet alapvető kölcsönhatásait.
Etimológiája a latin electrumból származik, szintén a görög élektronból, ami jelentése „borostyán”. A milétoszi Thales görög filozófus (Kr. E. 624-546) megfigyelte, hogy a súrlódás miként mágnesezi a borostyánt statikus elektromossággal, és évszázadokkal később Charles François de Cisternay du Fay (1698-1739) tudós észrevette, hogy az elektromosság pozitív töltései üveg dörzsölésekor derültek ki, viszont negatívakat mutattak be, amikor gyantákat, például borostyánt, dörzsöltek.
A mozgó vagy statikus töltésekből származó energia áramlását elektromosságnak nevezzük, vagy az elektronoknak az egyik atomról a másikra történő átvitelét, és az így létrejövő villamos erőt mérjük voltban vagy wattban, ezt a kifejezést az elektromosságban használják angolul, és James Watt (1736-1819) gőzgép feltalálójáról kapta a nevét.
Azonban lehetséges a villamos energia megtalálása a természetben, mint például a légköri események, a bioelektromosság (egyes állatokban jelen lévő elektromosság) és a magnetoszféra.
Az egyik legismertebb villamos energiát termelő állaté az elektromos angolnaé, amelynek testében elektrociták (ennek az állatnak elektromos mezőket generáló szervei) találhatók, amelyek az egész testben megtalálhatók idegsejtek és akár 500 voltos kisülést is generálhatnak.
Mivel az elemek sokfélék, atomjaik különbözőek; ezért egyes anyagok az áram és más szigetelők hordozói. A legjobb vezetők a fémek, mivel atomjaikban kevés elektron van, ezért nincs szükség nagyobb energiára ahhoz, hogy ezek a szubatomos molekulák egyik atomról a másikra ugorjanak.
A villamos energia jellemzői
Dinamikája, eredete, teljesítménye és az általa előidézett jelenségek szerint jellemzői vannak, amelyek kiemelik. A főbbek között vannak:
- Halmozott. Vannak olyan eszközök, amelyek képesek elektromosságot tárolni az akkumulátorok belsejében lévő vegyi anyagokban, amelyek lehetővé teszik későbbi felhasználás céljából való visszatartását (elemek).
- Megszerzésének módja. Elemek vagy cellák esetében vegyileg állítják elő; elektromágneses indukcióval is, amikor egy vezetőt mágneses mezőben mozgatnak, például a generátorokat; és a fénytől, amikor bizonyos típusú fémek elektronokat bocsátanak ki, amikor a napfény rájuk esik (napelemek).
- Hatásai. Ezek lehetnek fizikai, mechanikai vagy kinetikai, termikus, kémiai, mágneses és világító.
- Megnyilvánulásai. Ezek lehetnek többek között villámlás, statikus elektromosság, áramáramok.
- Veszélyesség. Hőtermeléssel súlyos égési sérüléseket okozhat, és nagyobb expozíció esetén halált is okozhat.
- Ellenállás és vezetőképesség. Ez bizonyos anyagtípusok ellentéte az áthaladása előtt, illetve annak könnyű áramlása.
A villamos energia típusai
Többféle villamos energia létezik, a legfontosabbak:
Statikus
A statikus a felesleges elektromos töltésből származik, amely vezetőképes vagy szigetelő anyagban halmozódik fel.
Ismeretes, hogy az atomok a magjukban meghatározott számú protonból (pozitív töltés) és ugyanannyi elektronból (negatív töltés) állnak körül, amelyek körül keringenek, ami az atomot elektromosan semleges vagy egyensúlyi helyzetbe hozza; de amikor két test vagy anyag között súrlódás keletkezik, töltések keletkezhetnek az említett tárgyakon.
Ennek oka, hogy mindkét anyag elektronjai érintkezésbe kerülnek, egyensúlyhiányt okozva az atomok töltéseiben, ami statikus állapotba kerül. Azért hívják, mert nyugalmi atomokban keletkezik, és töltése nem mozog, hanem helyben marad. Erre példa, amikor egy ecsetet áthaladunk a hajon, és néhányat felemel az azonos és a haj anyaga közötti súrlódás statikája. Az olyan műtárgyak, mint a nyomtatók, statikusan tárják fel a festéket vagy a tintát a papíron.
Dinamikus
Ezt a típust mozgásban lévő terhelés vagy annak áramlása hozza létre. Ehhez olyan elektromos forrásra van szükség (amely lehet kémiai, például akkumulátor; vagy elektromechanikus, például dinamó), amely az elektronokat olyan vezető anyagon keresztül áramolja, amelyen keresztül ezek az elektromos töltések keringeni tudnak.
Ebben az elektronok egyik atomról a másikra mozognak, és így tovább. Ez a keringés elektromos áram néven ismert. Az ilyen típusú villamos energiára példa az elektromos csatlakozók, amelyek dinamikus áramforrást jelentenek az elektromos áramot igénylő készülékek és egyéb készülékek számára.
Fontos kiemelni más típusú villamos energia létezését, amelyek a következők:
- Alap: Ez a típus az, amely a pozitív és negatív töltések vonzására utal, ahol az objektumok töltődnek. Két pólusból keletkezik, amelyeknek nem feltétlenül kell egymáshoz érniük, hanem vonzaniuk. Ez a fajta áram a mindennapi tárgyakban található meg.
- Viselkedés: A dinamika részének tekintik, mivel ez az, amelyet vezetők szállítanak, ezért folyamatosan mozog az áramkörökön. Különböző vezetők léteznek, például fémek (különösen réz), alumínium, arany, szén.
- Elektromágneses: Mágneses mező generálja, amely sugárzásként tárolható és bocsátható ki, ezért ajánlott, hogy sokáig ne tegye ki magát ilyen típusú mezőnek. Hans Christian Ørsted (1777-1851) fizikus felfedezte a mágnesesség és az elektromosság kapcsolatát, megfigyelve, hogy az elektromos áram mágneses teret hoz létre.
Az ilyen típusú villamosenergia-alkalmazások közül kiemelkedik az orvostudomány, például röntgengépeknél vagy mágneses rezonancia képalkotáshoz.
- Ipari: Ezt kell előállítani a tömeges termékek gyártásához használt nagy gépek számára, amelyek nagy energiát igényelnek, mivel nagy teljesítményűek.
Azután fejlesztették ki, hogy a tudomány bebizonyította, hogy a természetes energiaforrásokat, például a villámokat, az ember csatornázhatja és felhasználhatja, és ezáltal erőteljes elektromos energiaforrássá válik, ami lehetővé tette az ipar igényeinek kielégítését.
Elektromos megnyilvánulások
Elektromos töltés
Tulajdonság, hogy egyes szubatomi részecskéknek (elektronok, neutronok és protonok) vonzaniuk és taszítaniuk kell egymást, valamint meghatározza elektromágneses kölcsönhatásukat. Ez az atomokban termelődik, amelyek egy másik test molekuláihoz vagy vezető anyagon keresztül viszik át. Utal arra is, hogy egy részecske képes fotonokat cserélni (fény- vagy elektromágneses energia részecskék).
Ez például a statikus elektromosságban van, amely egy testben álló töltés. Ezenkívül egy töltés előidézi az elektromágneses erőt, mivel másokra hat. A díjak lehetnek negatívak, mások pozitívak, és az azonos típusú töltések visszaverődnek, míg az ellentétes díjak vonzzák egymást.
A töltéseket az egység coulombon vagy coulombon keresztül mérjük, és C betűvel ábrázoljuk, és ez azt a töltésmennyiséget jelenti, amely egy vezető szakaszán egy másodperc alatt áthalad. Az anyagnak és az antianyagnak egyenlő és ellentétes töltése van a megfelelő részecskével.
Elektromos áram
Ez az elektromos töltés áramlása egy anyagon, amelyet az elektronok mozgása vagy más típusú töltés hoz létre. Mágneses teret fog létrehozni, az egyik olyan elektromos jelenséget, amelyet ki lehet használni, ebben az esetben egy elektromágnes.
Az anyagok, amelyeken keresztül ez az áramlás kering, szilárdak, folyékonyak vagy gázneműek lehetnek. Szilárd anyagokban az elektronok mozognak; ionok (atomok vagy molekulák, amelyek nem elektromosan semlegesek) folyadékokban mozognak; és a gázneműek egyaránt lehetnek elektronok és ionok.
Az időegységenkénti áramfelvétel nagysága az elektromos áram intenzitása, amelyet az I. betű szimbolizál, és másodpercenként coulombként vagy amperként van megadva.
Az elektromos áram lehet:
- Folyamatos vagy közvetlen, vagyis azok a töltések áramlása, amelyek állandó úton keringenek, semmilyen vákuumperiódus nem szakítja meg, mert csak egy irányban van.
- Az Alternate, amely két irányban mozog, módosítja az útvonalát és intenzitását.
- Háromfázisú, amely három váltakozó áram csoportosulása azonos amplitúdóval, frekvenciával és effektív értékkel (a periodikus hullámok tanulmányozására használt koncepció), amely 120 ° -os különbséget mutat a fázis és a fázis között.
elektromos mező
Ez egy olyan elektromágneses mező, amelyet elektromos töltés generál (még akkor is, ha nem mozog), és ez befolyásolja a körülötte lévő vagy benne lévő töltéseket. A mezők nem mérhetők, de a rájuk helyezett töltések megfigyelhetők.
Az elektromos mező olyan fizikai tér, ahol a különböző testek elektromos töltései kölcsönhatásba lépnek, és meghatározzák az elektromos erő intenzitásának koncentrációját. Ebben a régióban a tulajdonságokat töltés jelenléte módosította.
Elektromos potenciál
Ez egy elektromos test kapacitására, vagy arra az energiára vonatkozik, amely a teher mozgatásához vagy a munka elvégzéséhez szükséges, és ezt voltokban mérik. Ez a fogalom kapcsolódik a potenciális különbség fogalmához, amelyet a töltés egyik pontról a másikra mozgatásához szükséges energiaként határoznak meg.
Ez csak egy statikus mező korlátozott térterületén határozható meg, mivel a mozgó töltésekhez a Liénard-Wiechert potenciálokat használják (leírják a mozgó töltések eloszlásának elektromágneses terét).
Elektromágnesesség
Ez azokra a mágneses mezőkre vonatkozik, amelyek a mozgásban lévő elektromos töltések miatt keletkeznek, és amelyek vonzódást vagy taszítást eredményeznek az ezeken a mezőkön belül lévő anyagok felé, amelyek elektromos áramot képesek létrehozni.
Elektromos áramkörök
Ez utal, hogy a csatlakozó legalább két elektromos alkatrészek, úgy, hogy az elektromos töltés áramolhat egy zárt útvonalon speciális célra alkalmazható. Ezek olyan elemekből állnak, mint alkatrészek, csomópontok, ágak, háló, források és vezetők.
Vannak áramkörök vevővel, mint például izzók vagy harangok esetében; sorozatú áramkörök, mint a karácsonyi fények; áramkörök párhuzamosak, mint azoknál a lámpáknál, amelyek ugyanazon kapcsolóval egyszerre kapcsolnak be; vegyes áramkörök (sorozatot és párhuzamot kombinálnak); és kapcsolt, amelyek lehetővé teszik például egy vagy több lámpa bekapcsolását egynél több pontból.
Az elektromosság története
Az elektromosság előzményei az ókori időkre nyúlnak vissza, még Krisztus előtt is csaknem háromezer évvel ezelőtt, ahol az emberi lény bizonyos elektromos jelenségeket figyelt meg a természetben, annak ellenére, hogy nem tudta, hogyan keletkeztek vagy milyen dinamikával. Hasonlóképpen tanúi voltak bizonyos mágneses jelenségeknek, amelyeket a természetben előállított bizonyos típusú anyagok, például a magnetit, vagy annak az állatokban való jelenléte váltott ki.
Körülbelül Kr. E. 2750-ben az egyiptomi civilizáció a Nílus folyójában talált elektromos halakról írt, utalva rájuk, mint a többi fauna védelmezőjére. Kr. E. 600 körül a milétoszi Thales volt az első, aki felfedezte, hogy a borostyán elektromos és mágneses tulajdonságokra tett szert, ha egy adott anyaggal dörzsölte. De az elektromosság mint tudomány a tizenhetedik és a tizennyolcadik századig nyúlik vissza, a tudományos forradalom kellős közepén, amikor ennek a tanulmányi területnek a megjelenése tökéletes kontextust jelentett az ipari forradalom kezdetéhez és annak terjeszkedéséhez az egyre növekvő modern világban, döntő volt az emberiség fejlődése szempontjából.
Ezt megelőzően, a 16. században, William Gilbert (1544-1603) filozófus és orvos jelentősen hozzájárult az elektromos jelenség tanulmányozásához, különös figyelmet fordítva az elektromosságra és a mágnesességre. Az "áram" és az "elektromos" kifejezések először 1646-ban jelentek meg az angol Thomas Browne (1605-1682) munkájában. A különféle elektromos jelenségek mértékegységei később alakultak ki, köszönhetően az értelmiség többszörös hozzájárulásának a fizikában.
A tudósnak, politikusnak és feltalálónak, Benjamin Franklinnek (1706–1790) 1752-ben sikerült egy villámlás elektromos energiáját egy sárkányon át vezetni, ami a villámhárító feltalálásához vezetett; a villámtól a földig áramvezetésre szolgáló eszköz. Később Alessandro Volta (1745-1827) olasz fizikus 1800-ban feltalálta a feszültség akkumulátort, amely lehetővé tette az energia tárolását, kihasználva a kémiai reakciók során keletkező villamos energia felhasználását; 1831-ben Michael Faraday (1791-1867) fizikus kifejlesztette az első elektromos generátort, amely lehetővé tette az elektromos áram folyamatos továbbítását.
Az ipari forradalom első szakasza nem vett részt áramfejlesztésben, mivel a gőz által termelt energiát használta fel. Már a 19. század második ipari forradalma felé áramot és olajat használtak fel energiatermelésre, ami lehetővé tette Thomas Alva Edison (1847-1931) tudós számára, hogy 1879-ben meggyújtsa az első izzót.
A 19. század végén és a 20. század elején Edison, az egyenáram védelmezője, valamint Nikola Tesla feltaláló és mérnök (1856-1943), a váltakozó áramú atya vitatta a villamos energia jövőjét.
Az egyenáramot az Egyesült Államokban népszerűsítették otthoni és ipari felhasználásra; azonban hamarosan kiderült, hogy nagy távolságokon és nagyobb feszültségre szükségtelen, és hatalmas mennyiségű hőt bocsát ki.
A Tesla olyan kísérleteket dolgozott ki, amelyek az elektromos energia hatékonyabb szállításának alternatív módjainak felfedezéséhez vezettek, amelynek eredményeként váltakozó áramot fedeztek fel.
George Westinghouse (1846-1914) amerikai üzletember támogatta és megvásárolta a Tesla találmányát, amely végül megnyerte az áramért folyó harcot, mert olcsóbb áram volt, kevesebb energiaveszteséggel.
A villamos energia jelentősége
Fontossága létfontosságú a modern élet számára, mivel a mai társadalom egyik alappillére, mivel alapvetően mindaz, amit az emberek használnak, magában foglalja az áram működését: elektromos készülékek, gépek, kommunikáció, egyes közlekedési formák, gyártás áruk és szolgáltatások, többek között az orvostudomány, a tudomány területén.
Létrehozhatja az ember, vagy kiaknázhatja közvetlenül a természetből. Az ember által előállított villamos energiát olyan turbinák, kondenzátorok és olyan gépek hozzák létre, amelyek működése a természet erejére támaszkodik, például a gátak, amelyek nagy mennyiségű víz erejével hozzák létre a nagyvárosokat ellátó áramot.
A Föld bolygó szintén képes villamos energiát előállítani, azok a sugarak, villanások és villámok, amelyeket a vihar közepén látunk az égen, olyan elektromos kisülések, amelyeket hatalmas anyag- és energiafürtök ütközése generál. Ezt természetes elektromos áramnak hívják, és villámhárítóval és szuper ellenálló vezetőkkel képes használni az ember, amely képes elnyelni egy ekkora kisülés hatását.
10 példa a villamos energia felhasználására
A villamos energiát többféle módon használják az emberi tevékenységekben. A legszembetűnőbb példák a következők:
- Gépjármű-villamos energiával rendelkező járművekben, amelyek olyan áramkörökön keresztül keringenek, amelyek eljutnak annak részeiig, és amelyek működéséhez villamos energia szükséges, mint például a lámpák, a kürt, a motor, és akkumulátorból származik.
- Világításra, vagyis a háztartási, közéleti és ipari világítás bekapcsolására.
- Elektromos készülékek és elektronika meggyújtásához.
- A hőt a mérsékelt éghajlaton, mint például melegítés.
- Szállításhoz, például repülőgépekhez, mivel felszálláshoz áramra van szükség.
- Orvosi területen, elemzések és vizsgálatok elvégzéséhez használt eszközökben használják.
- Az iparban, amely nagy mennyiségű elektromos töltést igényel a fogyasztói termékek előállításához.
- Az elektromos energiát meghajtó motorok mozgásának generálása, az elektromos energia mechanikai energiává alakítása.
- Kommunikációhoz, olyan eszközökben használják, mint az átjátszó antennák, adók, többek között.
- A szállítás és ellenőrzése folyadékok, mint a víz, a szolenoid szelepek, amelyek segítenek annak mérsékelt az áramlás.
