Den elektrisitet er en fysisk egenskap av materie. Den består av den negative eller positive samspillet mellom protonene og materiens elektroner. Begrepet refererer til den gule fargen, for den allsidige og lysende fargen den presenterte. Imidlertid ble begrepet først introdusert i det vitenskapelige samfunnet av den engelske forskeren William Gilbert (1544-1603) på 1500-tallet for å beskrive fenomenet energiinteraksjon mellom partikler.
Hva er strøm
Innholdsfortegnelse
Fysisk elektrisitet forstås som fenomenene som manifesteres ved tilstedeværelsen av elektriske ladninger som er tilstede i legemer, siden de består av molekyler og atomer, hvis interaksjon mellom deres underpartikler genererer elektriske impulser. De positive og negative ladningene på atomene er statisk elektrisitet, mens bevegelse av elektroner og frigjøring fra atomene produserer elektriske strømmer.
Dette er en del av elektromagnetismen, som er i samsvar med tyngdekraften og den svake kjernekraften og den sterke kjernekraften, de grunnleggende interaksjonene mellom naturen.
Dens etymologi kommer fra det latinske electrum, også fra gresk élektron, som betyr "rav". Den greske filosofen Thales fra Miletus (624-546 f.Kr.) observerte hvordan friksjon magnetiserte rav med statisk elektrisitet, og århundrer senere la forskeren Charles François de Cisternay du Fay (1698-1739) merke til hvordan de positive ladningene av elektrisitet de ble avslørt når glass ble gnidd, og i sin tur ble negativer vist når harpiks, som rav, ble gnidd.
Den flyt av energi fra å bevege seg eller statiske ladninger er det som kalles elektrisitet, eller overføring av elektroner fra et atom til en annen, og den resulterende elektriske kraft blir målt i volt eller watt, et begrep som brukes i elektrisitet på engelsk, og Den ble oppkalt etter oppfinneren av dampmotoren James Watt (1736-1819).
Det er imidlertid mulig å finne elektrisitet i naturen, som i tilfelle atmosfæriske hendelser, bioelektrisitet (elektrisitet tilstede i noen dyr) og magnetosfæren.
En av de mest kjente tilfellene av dyr som produserer elektrisitet, er den av den elektriske ålen, som i kroppen har elektrocytter (et organ av dette dyret som genererer elektriske felt), som finnes i hele kroppen, og fungerer på en lignende måte som nevroner og kan generere opptil 500 volt utladninger.
Siden det er et mangfold av elementer, er atomene deres forskjellige; det er grunnen til at noen materialer bærer strøm og andre isolatorer. De beste lederne er metaller, siden de har få elektroner i atomene sine, så det er ikke nødvendig med større mengde energi for at disse subatomære molekylene kan hoppe fra ett atom til et annet.
Elektrisitetsegenskaper
I henhold til dens dynamikk, opprinnelse, ytelse og fenomener den produserer, har den egenskaper som gjør at den skiller seg ut. Blant de viktigste er:
- Kumulativ. Det er enheter som har muligheten til å lagre elektrisitet i kjemiske stoffer i akkumulatorer, slik at den kan oppbevares for senere bruk (batterier).
- Dens måte å oppnå. Når det gjelder batterier eller celler, oppnås det kjemisk; også ved elektromagnetisk induksjon når du beveger en leder i et magnetfelt, som generatorer; og fra lys, når visse typer metaller frigjør elektroner når sollys faller på dem (solcellepaneler).
- Dens effekter. Disse kan være fysiske, mekaniske eller kinetiske, termiske, kjemiske, magnetiske og lysende.
- Dens manifestasjoner. De kan være i form av lyn, statisk elektrisitet, strømmer, blant andre.
- Farlighet. Ved å generere varme kan det forårsake alvorlige forbrenninger og, i tilfeller av tyngre eksponering, død.
- Motstand og ledningsevne. Det er motstanden til noen typer materier foran henholdsvis gjennomgangen og den lette flyten av den.
Typer strøm
Det er flere typer strøm, de viktigste er:
Statisk
Statisk oppstår fra overflødig elektrisk ladning, som akkumuleres i et ledende eller isolerende materiale.
Det er kjent at atomer er sammensatt av et visst antall protoner (positiv ladning) i kjernen og det samme antall elektroner (negativ ladning) som kretser rundt det, noe som gjør at atom elektrisk nøytralt eller i likevekt; men når det oppstår friksjon mellom to legemer eller stoffer, kan det genereres ladninger i gjenstandene.
Dette er fordi elektronene til begge materialene kommer i kontakt, og produserer en ubalanse i ladningen til atomene, noe som fører til statisk. Det kalles så fordi det genereres i atomer som er i ro og ladningen ikke beveger seg, men forblir stasjonær. Et eksempel på dette er når vi fører en børste gjennom håret, og noen løftes av statikken i friksjonen mellom materialet i det samme og håret. Artefakter som skrivere bruker statisk for å avsløre toner eller blekk på papiret.
Dynamisk
Denne typen produseres av en belastning som er i bevegelse, eller strømmen av den. For å gjøre dette trenger du en elektrisk kilde (som kan være kjemisk, for eksempel et batteri eller elektromekanisk, for eksempel en dynamo) som får elektroner til å strømme gjennom et ledende materiale som disse elektriske ladningene kan sirkulere gjennom.
I den beveger elektronene seg fra ett atom til det neste og så videre. Denne sirkulasjonen er kjent som elektrisk strøm. Et eksempel på denne typen elektrisitet er stikkontakter, som er en kilde til dynamisk elektrisitet for apparater og andre apparater som trenger strøm.
Det er viktig å markere eksistensen av andre typer elektrisitet, blant annet:
- Grunnleggende: Denne typen er den som refererer til tiltrekningen av positive og negative ladninger, der gjenstandene vil bli ladet. Den genereres fra to poler, som ikke nødvendigvis må berøre, men tiltrekke hverandre. Denne typen elektrisitet finnes i gjenstander i hverdagen.
- Atferdsmessig: Det regnes som en del av dynamikken, siden det er den som transporteres ved hjelp av ledere, og det er derfor den fortsetter å bevege seg gjennom kretsene. Det er forskjellige ledere, for eksempel metaller (spesielt kobber), aluminium, gull, karbon, blant andre.
- Elektromagnetisk: Den genereres av et magnetfelt, som kan lagres og sendes ut som stråling, så det anbefales at du ikke utsetter deg for denne typen felt i lang tid. Fysiker Hans Christian Ørsted (1777-1851) oppdaget forholdet mellom magnetisme og elektrisitet, og observerte at elektrisk strøm skaper et magnetfelt.
Blant anvendelsene av denne typen elektrisitet skiller seg ut innen medisin, for eksempel for røntgenmaskiner eller for å utføre magnetisk resonansbilder.
- Industrielt: Dette er det som må genereres for store maskiner som brukes i masseproduksjonen av produkter, som krever store mengder energi fordi de har høy effekt.
Den ble utviklet etter at vitenskapen beviste at naturlige energiressurser som lyn, kunne kanaliseres og brukes av mennesker, og ble en kraftig kilde til elektrisk energi, som tillot å møte behovene i industrien.
Elektriske manifestasjoner
Elektrisk ladning
Det er en egenskap som noen subatomære partikler (elektroner, nøytroner og protoner) må tiltrekke seg og frastøte hverandre, så vel som det definerer deres elektromagnetiske interaksjon. Dette produseres i atomene, som vil overføre det til molekylene i en annen kropp, eller gjennom et ledende materiale. Det refererer også til en partikkels evne til å utveksle fotoner (partikler av lys eller elektromagnetisk energi).
Dette er for eksempel til stede i statisk elektrisitet, som er en stasjonær ladning i en kropp. En ladning gir også opphav til den elektromagnetiske kraften, siden den produserer kraft på andre. Kostnader kan være negative og andre positive, og kostnader av samme type vil bli frastøtt, mens motsatte kostnader vil tiltrekke seg.
Ladningene måles gjennom enhetens coulomb eller coulomb og representeres av bokstaven C, og betyr mengden ladning som passerer gjennom en del av en eller annen leder i løpet av ett sekund. Både materie og antimateriale har like og motsatte ladninger til deres tilsvarende partikkel.
Elektrisk strøm
Dette er strømmen av elektrisk ladning gjennom et materiale, produsert av bevegelse av elektroner eller en annen type ladning. Det vil produsere et magnetfelt, et av de elektriske fenomenene som kan utnyttes, i dette tilfellet av en elektromagnet.
Materialene som denne strømmen vil sirkulere gjennom kan være faste, flytende eller gassformige. I faste materialer beveger elektronene seg; ioner (atomer eller molekyler som ikke er elektrisk nøytrale) beveger seg i væsker; og de gassformede, kan være både elektroner og ioner.
Mengden strømladning for en tidsenhet er kjent som intensiteten av elektrisk strøm, som er symbolisert av bokstaven I og er oppgitt som coulombs per sekund eller ampere.
Den elektriske strømmen kan være:
- Kontinuerlig eller direkte, som er de strømmen av ladninger som sirkulerer i en konstant bane, blir den ikke avbrutt av noen vakuumperiode, fordi den bare er i en retning.
- Alternativ, som er den som beveger seg i to retninger, endrer ruten og intensiteten.
- Trefase, som er grupperingen av tre vekselstrømmer med samme amplitude, frekvens og effektive verdi (konsept brukt til å studere periodiske bølger), og viser en forskjell på 120 ° mellom fase og fase.
elektrisk felt
Det er et elektromagnetisk felt som er generert av en elektrisk ladning (selv når den ikke beveger seg), og som påvirker ladningene som omgir den eller er i den. Feltene er ikke målbare, men ladningene som blir lagt på dem kan observeres.
Et elektrisk felt er et fysisk rom der de elektriske ladningene til de forskjellige kroppene samhandler, og konsentrasjonen av intensiteten til en elektrisk kraft blir definert. I denne regionen har eiendommene blitt modifisert ved tilstedeværelse av en ladning.
Elektrisk potensial
Det refererer til kapasiteten til en elektrisk kropp, eller energien den trenger for å flytte en last eller utføre arbeid og måles i volt. Dette konseptet er relatert til den potensielle forskjellen, som er definert som energien som trengs for å flytte en ladning fra ett punkt til et annet.
Dette kan bare defineres i et begrenset område for et statisk felt, siden Liénard-Wiechert-potensialene brukes til bevegelige ladninger (de beskriver de elektromagnetiske feltene i en fordeling av bevegelige ladninger).
Elektromagnetisme
Dette refererer til magnetfeltene som genereres på grunn av elektriske ladninger som er i bevegelse, og som produserer tiltrekning eller frastøting mot materialene som er innenfor disse feltene, som kan generere elektrisk strøm.
Elektriske kretser
Det refererer til tilkoblingen av minst to elektriske komponenter, slik at den elektriske ladningen kan strømme i en lukket bane for et bestemt formål. Disse består av elementer som komponenter, noder, grener, masker, kilder og ledere.
Det er kretser med en mottaker, som i tilfelle pærer eller bjeller; seriekretser, som julelys; kretser parallelt, som for lys som tennes med samme bryter samtidig; blandede kretser (de kombinerer serier og parallelle); og byttet, som er de som tillater for eksempel å slå på ett eller flere lys fra mer enn ett annet punkt.
Elektrisitetens historie
Forgjengene til elektrisitet går tilbake til antikken, til og med nesten tre tusen år før Kristus, hvor mennesker observerte visse elektriske fenomener i naturen, til tross for at de ikke visste hvordan de ble produsert eller deres dynamikk. På samme måte var de vitner om visse magnetiske fenomener produsert av noen typer materialer oppnådd i naturen, for eksempel magnetitt, eller tilstedeværelsen av den i dyr.
Omtrent 2750 f.Kr. skrev den egyptiske sivilisasjonen om den elektriske fisken som ble funnet i Nilen, og refererte til dem som beskyttere av den andre faunaen i den. Rundt 600 f.Kr. var Thales of Miletus den første personen som oppdaget at rav fikk elektriske og magnetiske egenskaper når de ble gnidd med et bestemt materiale. Men elektrisitet som vitenskap dateres tilbake til det syttende og attende århundre, midt i den vitenskapelige revolusjonen, da utseendet til dette studieretningen var den perfekte konteksten for begynnelsen av den industrielle revolusjonen, og dens utvidelse i hele den moderne verden som var i ferd med å stige, det var avgjørende for menneskehetens utvikling.
Før dette, på 1500-tallet, ga filosofen og legen William Gilbert (1544-1603) viktige bidrag til studiet av det elektriske fenomenet, med spesiell oppmerksomhet til elektrisitet og magnetisme. Begrepene "elektrisitet" og "elektrisk" dukker først opp i 1646 i arbeidet til engelskmannen Thomas Browne (1605-1682). Måleenhetene for de forskjellige elektriske fenomenene dukket opp senere takket være flere bidrag fra intellektuelle i fysikk.
Forskeren, politikeren og oppfinneren Benjamin Franklin (1706-1790), klarte i 1752 å kanalisere den elektriske kraften i lynet gjennom en drage, noe som førte til oppfinnelsen av lynstangen; en enhet som tjener til å lede strøm fra lyn til bakken. Senere oppfant den italienske fysikeren Alessandro Volta (1745-1827) spenningsbatteriet i 1800 som tillot lagring av energi, og utnyttet bruken av elektrisitet generert av kjemiske reaksjoner; og i 1831 utviklet fysikeren Michael Faraday (1791-1867) den første elektriske generatoren, som tillot å sende elektrisk strøm kontinuerlig.
Den første fasen av den industrielle revolusjonen involverte ikke elektrisitet for utviklingen, da den brukte energi generert av damp. Allerede mot den andre industrielle revolusjonen på 1800-tallet ble elektrisitet og olje brukt til å generere energi, noe som tillot forskeren Thomas Alva Edison (1847-1931) å tenne den første glødelampen i 1879.
På slutten av 1800-tallet og begynnelsen av 1900-tallet bestred Edison, en forsvarer av likestrøm, og oppfinneren og ingeniøren Nikola Tesla (1856-1943), far til vekselstrøm, fremtiden for elektrisitet.
Likestrøm ble populært i USA for innenlands og industriell bruk; Imidlertid ble det snart oppdaget at det var ineffektivt over lange avstander og når høyere spenning var nødvendig, og sendte ut enorme mengder varme.
Tesla utviklet eksperimenter som førte til å oppdage alternative måter å transportere elektrisk energi på en mer effektiv måte, noe som resulterte i oppdagelsen av vekselstrøm.
George Westinghouse (1846-1914), en amerikansk forretningsmann, støttet og kjøpte Teslas oppfinnelse, som til slutt vant kampen om elektrisitet fordi det var en billigere type strøm med mindre energitap.
Viktigheten av elektrisitet
Dens betydning er avgjørende for det moderne liv, og er en av de grunnleggende søylene i dagens samfunn, siden alt som mennesker bruker innebærer elektrisitet for å fungere: elektriske apparater, maskiner, kommunikasjon, noen former for transport, produksjon av varer og tjenester, for blant annet medisin, vitenskap.
Det kan opprettes av mennesket eller utnyttes direkte fra naturen. Menneskeskapt elektrisitet skapes av turbiner, kondensatorer og maskiner som er avhengige av naturens kraft for å fungere, for eksempel demninger, som bruker kraften av store mengder vann for å generere strømmen som forsyner store byer.
Planeten Jorden er også i stand til å generere elektrisitet, de strålene, blitsene og lynene vi ser på himmelen midt i en storm er elektriske utladninger som genereres av kollisjonen mellom store klynger av materie og energi. Dette kalles naturlig elektrisk strøm, og det kan brukes av mennesker med lynstenger og superresistente ledere som er i stand til å absorbere effekten av en utslipp av en slik størrelse.
10 eksempler på bruk av strøm
Elektrisitet har flere bruksområder i menneskelige aktiviteter. Blant de mest fremtredende eksemplene er:
- I biler med bilstrøm, som sirkulerer gjennom kretsløp som når deler av den og som krever elektrisitet for å fungere, for eksempel lys, hornet, motoren, og genereres fra et batteri.
- For belysning, det vil si for å slå på husholdnings-, offentlig og industriell belysning.
- For tenning av elektriske apparater og elektronikk.
- Å generere varme i tempererte klima, for eksempel gjennom oppvarming.
- For transport, for eksempel fly, siden de trenger strøm for å ta av.
- For det medisinske feltet, brukt i enheter som brukes til analyse og studier.
- I industrien, som krever store mengder elektrisk ladning for å produsere forbrukerprodukter.
- Å generere bevegelse gjennom motorer som driver elektrisk kraft, og konverterer elektrisk energi til mekanisk energi.
- For kommunikasjon, brukt i enheter som repeaterantenner, sendere, blant andre.
- For transport og kontroll av væsker, for eksempel vann, gjennom magnetventiler som hjelper til med å moderere strømmen.
