Elektricitet er et almindeligt og livsnødvendigt fænomen for de fleste mennesker. Og som enhver kendt ting bemærkes den sjældent. Kun få mennesker stiller spørgsmålstegn ved, hvor det kommer fra, hvordan det virker, eller hvad man kan gøre med det. Den er dog blevet udforsket længe før Kristus, og nogle mysterier er stadig ubesvarede.
Indhold
Hvad forstås ved en elektrisk strøm
Elektricitet er et komplekst fænomen, der involverer tilstedeværelsen af elektriske ladninger. Det ord, der oftest bruges om elektrisk strøm og alle de processer, den forårsager.
Elektrisk strøm er den retningsbestemte bevægelse af ladningsbærende partikler under påvirkning af et elektrisk felt.
Hvem opfandt elektriciteten - historie
Særlige manifestationer af elektricitet er blevet studeret længe før vores tidsalder. Men det har vist sig at være en udfordring at kombinere dem i en enkelt teori, der kan forklare lyn på himlen, tiltrækning af genstande, evnen til at forårsage brande og bedøve kropsdele eller endog menneskelig død.
Forskere har studeret de tre former for elektricitet siden oldtiden:
- Fisk, der producerer elektricitet;
- Statisk elektricitet.;
- Magnetisme.
I det gamle Egypten var healere opmærksomme på Nilfiskens mærkelige evner og forsøgte at bruge den til at behandle hovedpine og andre lidelser. De gamle romerske læger brugte den elektriske rokke til lignende formål. De gamle grækere studerede rokkens mærkelige evner i detaljer og vidste, at den kunne bedøve et menneske uden direkte kontakt via en trefork og fiskenet.
Noget tidligere havde man opdaget, at hvis man gnider rav på et stykke uld, vil det begynde at tiltrække uld og små genstande. Senere blev der opdaget et andet materiale med lignende egenskaber, turmalin.
Omkring 500 f.Kr. Indiske og arabiske videnskabsmænd kendte til stoffer, der kunne tiltrække jern, og de brugte aktivt denne evne på forskellige områder. Omkring 100 f.Kr. opfandt kinesiske videnskabsmænd det magnetiske kompas.
I 1600 opdagede William Gilbert, hoflæge for Elizabeth I og James I, at hele planeten var ét stort kompas, og han introducerede begrebet "elektricitet" (fra græsk "rav"). I hans skrifter begyndte eksperimenter med at gnide rav på uld og kompassets evne til at pege mod nord at blive kombineret til en teori. På billedet nedenfor demonstrerer han magneten for Elizabeth I.
I 1633 opfandt ingeniøren Otto von Guericke den elektrostatiske maskine, som både kan tiltrække og frastøde genstande, og i 1745 byggede Pieter van Muschenbroek verdens første elektriske ladningsakkumulator.
I 1800 opfandt italieneren Alessandro Volta den første strømforsyning - et elektrisk batteri, der genererer jævnstrøm. Han var også i stand til at overføre elektrisk strøm over en afstand. Mange anser derfor dette år for at være året for opfindelsen af elektriciteten.
I 1831 opdagede Mike Faraday fænomenet elektromagnetisk induktion og banede vejen for opfindelsen af forskellige apparater baseret på elektrisk strøm.
I begyndelsen af det 19. og 20. århundrede blev der gjort et stort antal opdagelser og fremskridt takket være Nikola Teslas arbejde. Han opfandt bl.a. højfrekvensgeneratoren og transformerden elektriske motor, antennen til radiosignaler.
Videnskaben om elektricitet
Elektricitet er et naturfænomen. Den studeres delvist i biologi, kemi og fysik. Elektriske ladninger studeres mest indgående inden for rammerne af elektrodynamikken - en af fysikkens grene.
Teorier og love om elektricitet
Der er kun få love, der gælder for elektricitet, men de beskriver fænomenet fuldt ud:
- Loven om energiens bevarelse er den grundlæggende lov, som også elektriske fænomener adlyder;
- Ohm's lov - den grundlæggende lov om elektrisk strøm;
- Loven om elektromagnetisk induktion - om elektromagnetiske og magnetiske felter;
- Ampere's lov - om samspillet mellem to ledere med strømme;
- Joule-Lenz-loven - om varmeeffekten af elektricitet;
- Coulomb's lov - om elektrostatik;
- Højre- og venstrehåndsregler - bestemmelse af retninger af magnetfeltets kraftlinjer og Amperekraft, der virker på en leder i et magnetfelt;
- Lenz' regel - bestemmelse af induktionsstrømmens retning;
- Faradays love - om elektrolyse.
De første eksperimenter med elektricitet
De første eksperimenter med elektricitet var hovedsageligt af underholdende karakter. Deres essens var lette objekter, der tiltrak og frastødte hinanden under påvirkning af en dårligt forstået kraft. En anden underholdende oplevelse var overførslen af elektricitet gennem en kæde af mennesker, der holdt hinanden i hånden. De fysiologiske virkninger af elektricitet blev aktivt undersøgt af Jean Nollet, som tvang en elektrisk ladning gennem 180 personer.
Hvad en elektrisk strøm består af
En elektrisk strøm er en rettet eller ordnet bevægelse af ladede partikler (elektroner, ioner). Sådanne partikler kaldes elektriske ladningsbærere. For at der kan opstå bevægelse, skal der være frie ladede partikler i stoffet. De ladede partiklers evne til at bevæge sig i et stof er afgørende for stoffets ledningsevne. Alt efter ledningsevne inddeles stofferne i ledere, halvledere, dielektriske stoffer og isolatorer.
I metaller er det elektronerne, der flytter ladningen. Selve stoffet flyder ikke væk - metalionerne sidder fast på strukturens knudepunkter og svinger kun lidt.
I væsker er det ioner, der bærer ladningen: positivt ladede kationer og negativt ladede anioner. Partiklerne styrter hen mod elektroder med modsat ladning, hvor de bliver neutrale og falder ud.
I gasser dannes plasma af kræfter med forskellige potentialer. Ladningen bæres af frie elektroner og ioner fra begge poler.
I halvledere bæres ladningen af elektroner, der bevæger sig fra atom til atom og efterlader huller, som anses for at være positivt ladede.
Hvor kommer den elektriske strøm fra?
Elektricitet, der strømmer gennem ledninger ind i husene, produceres af en elektrisk generator i forskellige kraftværker. I disse er generatoren forbundet med en kontinuerligt roterende turbine.
Designet af en generator har en rotor, en spole, som er placeret mellem polerne på en magnet. Når turbinen roterer denne rotor, induceres eller genereres der en elektrisk strøm i magnetfeltet i overensstemmelse med fysikkens love. Generatorens formål er således at omdanne den kinetiske rotationskraft til elektricitet.
En turbine kan drejes på mange forskellige måder ved hjælp af en række forskellige energikilder. De er opdelt i tre typer:
- Vedvarende - energi fra uudtømmelige ressourcer: vandstrømme, sollys, vind, geotermiske kilder og biobrændstoffer;
- Ikke-fornybar - energi, der stammer fra ressourcer, der opstår meget langsomt og ikke står i forhold til forbrugshastigheden: kul, olie, tørv, naturgas;
- Kerneenergi - energi, der stammer fra processen med cellers kernespaltning.
Elektricitet produceres oftest gennem drift af:
- Vandkraftværker (HPP'er) - bygget på floder og udnytter vandstrømmenes kraft;
- Termiske kraftværker (TPP'er) - drives af termisk energi fra brændselsforbrænding;
- Kernekraftværker - drives af termisk energi, der stammer fra kernereaktionsprocessen.
Den transformerede energi strømmer gennem ledningerne til transformer- og koblingsstationer og derefter til slutbrugeren.
I dag arbejdes der aktivt på at udvikle såkaldte alternative energiformer. Disse omfatter vindmøller, solpaneler, brug af geotermiske kilder og alle andre måder at fremskaffe elektricitet på ved hjælp af usædvanlige fænomener. Alternativ energi er langt ringere end traditionelle energikilder med hensyn til ydeevne og tilbagebetalingstid, men i visse situationer er de med til at spare penge og reducere belastningen på de vigtigste elnet.
Der er også en myte om eksistensen af BTGS - Brændstoffri generatorer. Der findes videoer på internettet, der viser, hvordan de fungerer, og de udbydes til salg. Men der er stor uenighed om ægtheden af disse oplysninger.
Typer af elektricitet i naturen
Det enkleste eksempel på naturligt forekommende elektricitet er lyn. Vandpartikler i skyerne støder konstant ind i hinanden og bliver positivt eller negativt ladede. De lettere, positivt ladede partikler ender i toppen af skyen, mens de tungere, negativt ladede partikler bevæger sig nedad. Når to sådanne skyer er tæt nok på hinanden, men i forskellige højder, tiltrækkes de positive ladninger fra den ene af de negative partikler fra den anden. Det er her, lynet opstår. Dette fænomen forekommer også mellem skyerne og selve jordoverfladen.
En anden manifestation af elektricitet i naturen er de særlige organer hos fisk, rokker og ål. De kan bruge dem til at skabe elektriske ladninger for at forsvare sig mod rovdyr eller bedøve deres ofre. Deres potentiale spænder fra meget svage udladninger, der er usynlige for mennesker, til dødbringende udladninger. Nogle fisk skaber et svagt elektrisk felt omkring sig for at hjælpe dem med at finde deres bytte og navigere i grumset vand. Ethvert fysisk objekt forvrænger det på en eller anden måde, hvilket hjælper dig med at genskabe dine omgivelser og "se" uden dine øjne.
Elektricitet manifesterer sig også i levende organismers nervesystem. Nerveimpulsen overfører information fra en celle til en anden, så du kan reagere på ydre og indre stimuli, tænke og kontrollere dine bevægelser.
Relaterede artikler:
