Sähkö on yleinen ja elintärkeä ilmiö useimmille ihmisille. Ja kuten mikä tahansa tuttu asia, se on harvoin havaittavissa. Harvat ihmiset ihmettelevät, mistä se tulee, miten se toimii, mitä sille voidaan tehdä. Hänen tutkimuksensa tehtiin kuitenkin kauan ennen aikakauttamme, ja toistaiseksi jotkut mysteerit ovat jääneet vastaamatta.
Sisältö
Mitä tarkoitetaan sähkövirralla
Sähkö on ilmiöiden kompleksi, joka liittyy sähkövarausten olemassaoloon. Tämä sana tarkoittaa useimmiten sähkövirtaa ja kaikkia sen aiheuttamia prosesseja.
Sähkövirta on varausta kantavien hiukkasten suunnattua liikettä sähkökentän vaikutuksesta.
Kuka keksi sähkön - historia
Sähkön erityisiä ilmenemismuotoja tutkittiin kauan ennen aikakauttamme.Mutta niiden yhdistäminen yhdeksi teoriaksi, joka selittää salaman välähdyksiä taivaalla, esineiden vetovoimaa, kykyä aiheuttaa tulipaloja ja ruumiinosien tunnottomuutta tai jopa ihmisen kuoleman, osoittautui vaikeaksi tehtäväksi.
Muinaisista ajoista lähtien tiedemiehet ovat tutkineet kolmea sähkön ilmenemismuotoa:
- Kalat, jotka tuottavat sähköä;
- Staattinen sähkö;
- Magnetismi.
Muinaisessa Egyptissä parantajat tiesivät Niilin monni oudoista kyvyistä ja yrittivät hoitaa sillä päänsärkyä ja muita sairauksia. Muinaiset roomalaiset lääkärit käyttivät sähköramppia vastaaviin tarkoituksiin. Muinaiset kreikkalaiset tutkivat yksityiskohtaisesti rauskun outoja kykyjä ja tiesivät, että olento voi tainnuttaa ihmisen ilman suoraa kosketusta kolmijalan ja kalastusverkkojen avulla.
Hieman aikaisemmin havaittiin, että jos hieroa meripihkaa villapalaan, se alkaa houkutella villaa ja pieniä esineitä. Myöhemmin löydettiin toinen materiaali, jolla on samanlaiset ominaisuudet - turmaliini.
Noin 500 eaa. Intialaiset ja arabitutkijat tiesivät aineista, jotka pystyivät houkuttelemaan rautaa, ja käyttivät tätä kykyä aktiivisesti eri aloilla. Noin 100 eaa. Kiinalaiset tiedemiehet keksivät magneettisen kompassin.
Vuonna 1600 William Gilbert, Elizabeth I:n ja James I:n hovilääkäri, huomasi, että koko planeetta on yksi valtava kompassi, ja esitteli käsitteen "sähkö" (kreikan sanasta "meripihka"). Hänen kirjoituksissaan kokeita meripihkan hieromisesta villaan ja kompassin kykyä osoittaa pohjoiseen alettiin yhdistää yhdeksi teoriaksi. Alla olevassa kuvassa hän näyttää magneettia Elizabeth I:lle.
Vuonna 1633 insinööri Otto von Guericke keksi sähköstaattisen koneen, joka ei vain voi vetää puoleensa vaan myös hylkiä esineitä, ja vuonna 1745 Peter van Muschenbroek rakensi maailman ensimmäisen sähkövarausten varastointilaitteen.
Vuonna 1800 italialainen Alessandro Volta keksi ensimmäisen nykyinen lähde - sähköakku, joka tuottaa DC.. Hän kykeni myös välittämään sähkövirtaa kaukaa. Siksi tämä vuosi on monien mielestä sähkön keksimisen vuosi.
Vuonna 1831 Mike Faraday havaitsee sähkömagneettisen induktion ilmiön ja avaa tien erilaisten sähkövirtaan perustuvien laitteiden keksimiselle.
XIX-XX vuosisatojen vaihteessa Nikola Teslan toiminnan ansiosta tehtiin valtava määrä löytöjä ja saavutuksia. Muun muassa hän keksi suurtaajuisen generaattorin ja muuntaja, sähkömoottori, antenni radiosignaaleille.
Tiede, joka tutkii sähköä
Sähkö on luonnollinen ilmiö. Sitä opiskellaan osittain biologiassa, kemiassa ja fysiikassa. Täydellisimpiä sähkövarauksia tarkastellaan sähködynamiikan - yhden fysiikan haarojen - puitteissa.
Sähkön teoriat ja lait
Sähköä sääteleviä lakeja on vähän, mutta ne kuvaavat ilmiötä täysin:
- Energian säilymisen laki on peruslaki, jota myös sähköiset ilmiöt noudattavat;
- Ohmin laki on sähkövirran peruslaki;
- Sähkömagneettisen induktion laki - sähkömagneettisista ja magneettikentistä;
- Ampèren laki - kahden johtimen vuorovaikutuksesta virtojen kanssa;
- Joule-Lenzin laki - sähkön lämpövaikutuksesta;
- Coulombin laki - sähköstatiikasta;
- Oikean ja vasemman käden säännöt - magneettikenttälinjojen suunnan ja magneettikentässä johtimeen vaikuttavan Ampère-voiman määrittäminen;
- Lenzin sääntö - induktiovirran suunnan määrittäminen;
- Faradayn lait koskevat elektrolyysiä.
Ensimmäiset kokeet sähköllä
Ensimmäiset sähkökokeilut olivat pääosin viihdyttäviä. Niiden ydin oli kevyissä esineissä, jotka vetivät puoleensa ja karkoittivat huonosti ymmärretyn voiman vaikutuksesta. Toinen viihdyttävä kokemus on sähkön siirto kädestä pitävien ihmisten ketjun kautta. Sähkön fysiologista vaikutusta tutki aktiivisesti Jean Nollet, joka sai sähkövarauksen kulkemaan 180 ihmisen läpi.
Mistä sähkövirta on tehty?
Sähkövirta on varautuneiden hiukkasten (elektronien, ionien) suunnattua tai järjestettyä liikettä. Tällaisia hiukkasia kutsutaan sähkövarauksen kantajiksi. Jotta liikettä ilmaantuisi, aineessa on oltava vapaita varautuneita hiukkasia. Varautuneiden hiukkasten kyky liikkua aineessa määrää kyseisen aineen johtavuuden. Johtavuuden perusteella aineet jaetaan johtimiin, puolijohteisiin, dielektrikoihin ja eristimiin.
Metalleissa varausta siirtävät elektronit. Samanaikaisesti itse aine ei vuoda minnekään - metalli-ionit kiinnittyvät tukevasti rakenteen solmuihin ja värähtelevät vain vähän.
Nesteissä varauksen kuljettavat ionit: positiivisesti varautuneet kationit ja negatiivisesti varautuneet anionit. Hiukkaset syöksyvät elektrodeille vastakkaisella varauksella, missä ne muuttuvat neutraaliksi ja laskeutuvat.
Plasma muodostuu kaasuissa eri potentiaalisten voimien vaikutuksesta. Varauksen kuljettavat molempien napojen vapaat elektronit ja ionit.
Puolijohteissa elektronit siirtävät varausta, siirtyen atomista atomiin ja jättäen taakseen epäjatkuvuuksia, joita pidetään positiivisesti varautuneina.
Mistä sähkövirta tulee
Johtoja pitkin taloihin tuleva sähkö tuotetaan eri voimalaitoksilla generaattorilla. Niissä generaattori on kytketty jatkuvasti pyörivään turbiiniin.
Suunnittelussa generaattori siellä on roottori - kela, joka sijaitsee magneetin napojen välissä. Kun turbiini pyörittää tätä roottoria magneettikentässä, fysiikan lakien mukaan syntyy tai indusoituu sähkövirta. Generaattorin tarkoituksena on siis muuntaa kineettinen pyörimisvoima sähköksi.
On monia tapoja saada turbiini pyörimään käyttämällä erilaisia energialähteitä. Ne on jaettu kolmeen tyyppiin:
- Uusiutuva energia – energia, joka on saatu ehtymättömistä luonnonvaroista: vesivirroista, auringonvalosta, tuulesta, geotermisistä lähteistä ja biopolttoaineista;
- Uusiutumaton - energiaa, joka saadaan luonnonvaroista, jotka syntyvät hyvin hitaasti, kulutusasteeseen nähden epäsuhtaisesti: kivihiili, öljy, turve, maakaasu;
- Ydinenergia - ydinsolujen jakautumisprosessista saatu energia.
Useimmiten sähköä tuotetaan työllä:
- Vesivoimalaitokset (HPP) - rakennettu jokien varaan ja käyttävät vesivirran voimaa;
- Lämpövoimalaitokset (TPP) - käyttävät polttoaineen poltosta peräisin olevaa lämpöenergiaa;
- Ydinvoimalat (Ydinvoimalat) - toimivat ydinreaktioprosessista saadulla lämpöenergialla.
Muunnettu energia toimitetaan johtojen kautta muuntaja-asemille ja kojeistoille, ja se saapuu vasta sitten loppukuluttajalle.
Nyt niin sanotut vaihtoehtoiset energiatyypit kehittyvät aktiivisesti. Näitä ovat tuuliturbiinit, aurinkopaneelit, geotermisten lähteiden käyttö ja kaikki muut tavat saada sähköä epätavallisten ilmiöiden kautta. Vaihtoehtoinen energia on tuottavuudeltaan ja kannattavuudeltaan paljon huonompi kuin perinteiset lähteet, mutta tietyissä tilanteissa se auttaa säästämään rahaa ja vähentämään kantaverkkojen kuormitusta.
Myös olemassaolosta on olemassa myytti BTG - polttoaineettomat generaattorit. Internetissä on videoita, joissa esitellään heidän työtään ja tarjotaan heidän myyntiään. Mutta näiden tietojen luotettavuudesta on paljon kiistaa.
Sähkön tyypit luonnossa
Yksinkertaisin esimerkki luonnossa esiintyvästä sähköstä on salama. Pilvien vesihiukkaset törmäävät jatkuvasti toisiinsa ja saavat positiivisen tai negatiivisen varauksen. Kevyemmät, positiivisesti varautuneet hiukkaset päätyvät pilven huipulle, kun taas raskaammat, negatiiviset hiukkaset siirtyvät alaspäin. Kun kaksi samanlaista pilveä ovat riittävän lähellä, mutta eri korkeuksilla, toisen negatiiviset hiukkaset alkavat vetää puoleensa toisen positiivisia varauksia. Tällä hetkellä tapahtuu salama. Tämä ilmiö esiintyy myös pilvien ja maan pinnan välillä.
Toinen sähkön ilmentymä luonnossa on kalojen, rauskujen ja ankerioiden erityiset elimet. Heidän avullaan he voivat luoda sähkövarauksia puolustaakseen itseään petoeläimiltä tai tainnuttaakseen saaliinsa. Niiden potentiaali vaihtelee erittäin heikoista, ihmisille huomaamattomista päästöistä tappaviin.Jotkut kalat luovat heikon sähkökentän ympärilleen, mikä auttaa niitä etsimään saalista ja navigoimaan mutaisessa vedessä. Mikä tahansa fyysinen esine vääristää sitä jotenkin, mikä auttaa luomaan uudelleen ympäröivän tilan ja "näkemään" ilman silmiä.
Sähkö ilmenee myös elävien organismien hermoston toiminnassa. Hermoimpulssi välittää tietoa solusta toiseen, jolloin voit reagoida ulkoisiin ja sisäisiin ärsykkeisiin, ajatella ja hallita liikkeitäsi.
Samanlaisia artikkeleita:
