Какво е електричество
В широк смисъл електричеството е целият набор от електромагнитни явления, които са различни прояви на електромагнитното поле и неговото взаимодействие с материята; в тесен смисъл се използва в израза „количество електричество“, което е синоним на „електрически заряд“ при количественото определяне на последния.
Какво ви идва наум, когато чуете думата „електричество“ или „електричество“? Един човек ще си представи електрически контакт, друг — електропровод, трансформатор или заваръчна машина, рибар ще помисли за мълния, домакиня ще се сети за батерия с пръст или зарядно за мобилен телефон, стругар ще си помисли за електродвигател , и някой дори ще си представи Никола Тесласеднал в лабораторията си близо до резонираща индукционна бобина, изригваща мълния.
По един или друг начин в съвременния свят има много прояви на електричество. Днешната цивилизация като цяло е невъзможно да си представим без електричество. Какво обаче знаем за него? Нека да уточним тази информация.
От електроцентрала до електрически уред
Когато включваме щепсела в контакта у дома, включваме електрическата кана или натискаме превключвателя, като по принцип искаме да запалим крушката, тогава в този момент затваряме електрическата верига между източник и приемник на електричествода осигури път за движение на електрическия заряд, например през спиралата на чайник.
Източникът на електричество в дома ни обикновено е контакт. Електрически заряд, движещ се през проводник (който в нашия пример е нихромова спирала на чайник) е електричество… Проводникът свързва гнездото към потребителя с два проводника: по един проводник зарядът се движи от гнездото към потребителя, по втория проводник в същия момент — от потребителя — към гнездото. Ако токът е променлив, тогава проводниците сменят ролите си 50 пъти всяка секунда.
Източникът на енергия за движение на електрически заряди (или по -просто казано източник на електричество) в градската мрежа е преди всичко електроцентрала. В електроцентрала електричеството се генерира от мощна генератор, роторът на който се задвижва във въртене от ядрена инсталация или електроцентрала от друг тип (например хидротурбина).
Вътре в генератора, намагнетизираният ротор пресича проводниците на статора, предизвиквайки електромоторна сила (ЕМП)генериране на напрежение между клемите на генератора. И винаги е точно така променливо напрежение с честота 50 Hz, тъй като роторът на генератора има 2 магнитни полюса и се върти с честота 3000 об / мин, или има 4 полюса и скорост 1500 об / мин.
От трансформаторите на електроцентрали към проводниците се подава свръхвисоко променливо напрежение от 110, 220 или 500 киловолта електропроводи за високо напрежение (LEP), от което след това отива към понижаващите подстанции, където с помощта на трансформатори в крайна сметка се намалява до нивото на битовите мрежи — 220 волта.
Това е напрежението в нашия контакт, което използваме всеки ден, без дори да мислим. за дългия път, който изминава електричеството от електроцентралата до нашия изход със скоростта на светлината (299 792 458 метра в секунда — скоростта на разпространение на електрическо поле по проводниците, което изтласква електроните вътре в тях, създавайки ток).
Променливо напрежение 220 волта на изхода
Генерираното напрежение за изходите е променливо, тъй като: първо, то може лесно да се трансформира (намали или увеличи), и второ, то се генерира по -лесно и се предава с по -малко загуби в проводниците, отколкото постоянно напрежение.
Чрез захранване с проводниците, към които е свързан трансформатор, променливо напрежение, получаваме променлив ток, който хармонично променя посоката си 50 пъти в секунда, е в състояние да генерира променливо магнитно поле в магнитната верига на трансформатора, което от своя страна отново е в състояние да възбуди електрически ток в проводниците на вторичните намотки, които навиват магнитната верига …
Ако магнитното поле беше постоянно в пространството, покрито от намотката, токът в намотките просто нямаше да бъде насочен (вж. закон за електромагнитна индукция).
За да получите ток, е необходимо да промените магнитния поток в пространството, след което той ще се окаже наоколо електрическо поле, той ще действа върху електрически заряд, който например може да бъде разположен вътре в медна жица (свободни електрони), разположена около това пространство с променящ се магнитен поток.
Работата както на генераторите, така и на трансформаторите се основава на този принцип, с единствената разлика, че в трансформатора няма движещи се работни части: източникът на променливия магнитен поток в трансформатора е променливият ток на първичната намотка, а в генератор има въртящ се ротор с постоянно магнитно поле.
И тук и там променящото се магнитно поле, съгласно закона за електромагнитната индукция, генерира вихрово електрическо поле, което действа върху свободните електрони вътре в проводниците, като привежда тези електрони в движение. Ако веригата е затворена за потребителя, ще се получи токът през потребителя.
Съхранение на електроенергия и постоянен ток
Най -удобно е да се натрупва електричество в ежедневието под формата на химическа енергия, а именно в батерии… Химическата реакция с електродите е в състояние да създаде ток, когато външната верига е затворена за потребителя, и колкото по -голяма е площта на електродите на батерията, толкова по -голям ток може да се получи от нея и в зависимост от материала на електродите и броят на клетките, свързани последователно в батерията, напрежението, генерирано от батерията, може да бъде различно.
Така че, за литиево-йонна батерия, стандартното напрежение на една клетка е 3,7 волта и може да достигне 4,2 волта. По време на разреждането положително заредените литиеви йони се движат в електролита от анода (-) на базата на мед и графит към катода (+) на базата на алуминий и по време на зареждане от катода към анода, където под действието на EMF на зарядното устройство се образува графито-литиево съединение, в резултат на което се натрупва енергия под формата на химично съединение.
Електролитните кондензатори работят по подобен начин, като се различават от батериите с по-нисък електрически капацитет, но в голям брой цикли на зареждане-разреждане.
За литиево-йонна батерия пълният живот е ограничен до максимум 1000 цикъла на зареждане-разреждане, а специфичното енергийно съдържание достига 250 Wh / kg. Що се отнася до електролитни кондензатори, техният коригиран токов живот се изчислява на десетки хиляди часове, но консумацията на енергия обикновено е по -малка от 0,25 Wh / kg.
Статично електричество
Ако поставите копринен чаршаф върху вълнено одеяло, притиснете ги добре заедно и след това се опитайте да ги разнесете, тогава ще има електрификация… Това ще се случи, защото при условията на триене на тела с различна диелектрична проницаемост се получава разделяне на заряди по повърхностите им: материал с по -висока диелектрична константа ще се зарежда положително, а материал с по -ниска диелектрична константа — отрицателно.
Колкото по -голяма е разликата в тези параметри, толкова по -силна е електрификацията.Когато търкате краката си с вълнен килим, зареждате отрицателно, а килимът положително. Потенциалните нива могат да достигнат десетки хиляди волта тук и докосвайки например водопроводен кран, свързан с нещо заземено, ще изпитате токов удар. Но тъй като електрическият капацитет е оскъден, това неприятно събитие няма да представлява голяма заплаха за живота ви.
Друго нещо е електрофорна машина, в която статичен заряд, генериран от триене, се натрупва в кондензатор. Таксата, натрупана в банката Leyden, вече е животозастрашаваща.
Най -важните термини и определения
Какво е електромагнитно поле
Електромагнитното поле е специален вид материя, характеризираща се с непрекъснато разпределение в пространството (електромагнитни вълни) и разкриваща дискретността на структурата (фотони), характеризираща се със способността да се разпространява във вакуум (при липса на силни гравитационни полета) , упражнявайки силов ефект върху заредени частици, в зависимост от скоростта им.
Какво е електрически заряд
Електрическият заряд е свойство на частици материя или тела, което характеризира връзката им със собственото им електромагнитно поле и взаимодействието им с външно електромагнитно поле. Той има два вида, известни като положителен заряд (заряд на протон, позитрон и т.н.) и отрицателен заряд (заряд на електрон и т.н.). Като количество, тя се определя количествено от силното взаимодействие на едно заредено тяло с друго заредено тяло.
Какво е заредена частица
Заредената частица е частица материя, която има електрически заряд.
Какво е електрическо поле
Електрическото поле е една от двете страни на електромагнитното поле, причинено от електрически заряди и промени в магнитното поле, упражняващо силов ефект върху заредени частици и тела и разкрито чрез силовия ефект върху неподвижни заредени тела и частици.
Какво е магнитно поле
Магнитното поле е една от двете страни на електромагнитното поле, причинено от електрическите заряди на движещи се заредени частици и тела и от промяната в електрическото поле, което оказва силово въздействие върху движещите се заредени частици и се разкрива от силовото действие, насочено обикновено спрямо посоката на движение на тези частици и пропорционално на скоростта им.
Какво е електрически ток
Електрическият ток е явление на движението на заредени частици и явление на промени в електрическото поле във времето, придружено от магнитно поле.
Каква е енергията на електрическо поле
Енергия на електрическо поле — енергия, свързана с електрическо поле и преобразувана в други форми на енергия при промяна на електрическото поле.
Какво е енергия на магнитното поле
Енергия на магнитното поле — енергия, свързана с магнитно поле и преобразувана в други форми на енергия чрез три промени в магнитното поле.
Какво е електромагнитна енергия (електрическа енергия)
Електрическа енергия — енергията на електромагнитното поле, която се състои от енергията на електрическото поле и енергията на магнитното поле.
Вижте също:
Условия за съществуване на електрически ток