Elektri ajalugu

Elekter on enamiku inimeste jaoks tavaline ja eluliselt tähtis nähtus. Ja nagu iga tuttavat asja, märgatakse seda harva. Vähesed inimesed mõtlevad, kust see tuleb, kuidas see toimib ja mida sellega teha saab. Kuid selle uurimisega tegeleti juba ammu enne meie ajastut ja siiani on mõned mõistatused vastuseta.

Mida mõeldakse elektrivoolu all

Elekter on nähtuste kompleks, mis on seotud elektrilaengute olemasoluga. See sõna viitab enamasti elektrivoolule ja kõigile protsessidele, mida see põhjustab.

Elektrivool on laengut kandvate osakeste suunaline liikumine elektrivälja mõjul.

Kes leiutas elektri – ajalugu

Elektri erilisi ilminguid uuriti ammu enne meie ajastut. Kuid nende ühendamine üheks teooriaks, et selgitada välgusähvatusi taevas, objektide külgetõmbejõudu, võimet põhjustada tulekahjusid ja tuimustatud kehaosi või isegi inimese surma, ei ole osutunud kergeks ülesandeks.

Teadlased on iidsetest aegadest uurinud elektri kolme ilmingut:

• Elektrit tootvad kalad;
• Staatiline elekter.;
• Magnetism.

Vana-Egiptuses teadsid ravitsejad Niiluse säga kummalistest võimetest ja püüdsid seda kasutada peavalude ja muude haiguste raviks. Vana-Rooma arstid kasutasid sarnastel eesmärkidel elektrilist nõela. Vanad kreeklased uurisid üksikasjalikult astelrai kummalisi võimeid ja teadsid, et see olend suudab kolmharu ja kalavõrkude kaudu inimest uimastada ilma otsese kontaktita.

Mõnevõrra varem avastati, et kui hõõruda merevaigu villatükile, hakkab see villa ja väikseid esemeid ligi tõmbama. Hiljem avastati teine ​​sarnaste omadustega materjal, turmaliin.

Umbes 500 eKr. India ja Araabia teadlased teadsid rauda ligi meelitavatest ainetest ja kasutasid seda võimet aktiivselt erinevates valdkondades. Umbes 100 eKr leiutasid Hiina teadlased magnetkompassi.

1600. aastal avastas Elizabeth I ja James I õukonnaarst William Gilbert, et kogu planeet on üks tohutu kompass, ja võttis kasutusele mõiste "elekter" (kreekakeelsest sõnast "merevaigust"). Tema kirjutistes hakkasid üheks teooriaks ühinema katsed merevaigu villale hõõrumisel ja kompassi võime suunata põhja. Alloleval pildil demonstreerib ta magnetit Elizabeth I-le.

1633. aastal leiutab insener Otto von Guericke elektrostaatilise masina, mis ei suuda mitte ainult esemeid ligi tõmmata, vaid ka tõrjuda, ning 1745. aastal konstrueerib Peter van Musschenbroek maailma esimese elektrilaengu akumulaatori.

1800. aastal leiutas itaallane Alessandro Volta esimese toiteallikas - elektriaku, mis tekitab alalisvool. Ta suutis ka elektrivoolu kaugust edastada. Seetõttu peetakse seda aastat paljude arvates elektri leiutamise aastaks.

Aastal 1831 avastas Mike Faraday elektromagnetilise induktsiooni nähtuse ja avas tee erinevate elektrivoolul põhinevate seadmete leiutamisele.

19. ja 20. sajandi vahetusel tehakse tänu Nikola Tesla tööle suur hulk avastusi ja edusamme. Muu hulgas leiutas ta kõrgsagedusgeneraatori ja trafoelektrimootor, raadiosignaalide antenn.

Elektriteadus

Elekter on loomulik nähtus. Seda õpitakse osaliselt bioloogias, keemias ja füüsikas. Elektrilaenguid käsitletakse kõige põhjalikumalt elektrodünaamika raames, mis on üks füüsika harudest.

Elektri teooriad ja seadused

Seadusi, millele elekter järgib, on vähe, kuid need kirjeldavad nähtust täielikult:

• Energia jäävuse seadus on põhiseadus, millele alluvad ka elektrilised nähtused;
• Ohmi seadus on elektrivoolu põhiseadus;
• Elektromagnetilise induktsiooni seadus - elektromagnetiliste ja magnetväljade kohta;
• Ampere'i seadus – kahe juhi vastastikmõjust vooludega;
• Joule-Lenzi seadus – elektri soojusefekti kohta;
• Coulombi seadus – elektrostaatika kohta;
• Parema ja vasaku käe reeglid - magnetväljas juhile mõjuvate magnetvälja jõujoonte ja Amperjõu suundade määramine;
• Lenzi reegel - induktsioonivoolu suuna määramine;
• Faraday seadused – elektrolüüsi kohta.

Esimesed katsetused elektriga

Esimesed katsetused elektriga olid peamiselt meelelahutusliku iseloomuga. Nende olemus oli kerged objektid, mis tõmbasid ligi ja tõrjusid halvasti mõistetava jõu toimel. Teine meelelahutuslik kogemus oli elektri edastamine kätest kinni hoidvate inimeste ahela kaudu. Elektri füsioloogilisi mõjusid uuris aktiivselt Jean Nollet, kes pani elektrilaengu läbima 180 inimest.

Millest koosneb elektrivool

Elektrivool on laetud osakeste (elektronid, ioonid) suunatud või järjestatud liikumine. Selliseid osakesi nimetatakse elektrilaengukandjateks. Liikumiseks peavad aines olema vabad laetud osakesed.Laetud osakeste võime aines liikuda määrab selle aine juhtivuse. Juhtivuse järgi eristatakse aineid juhtideks, pooljuhtideks, dielektrikuteks ja isolaatoriteks.

Metallides liiguvad laengut elektronid. Asi ise välja ei leki – metalliioonid on konstruktsiooni sõlmedes kindlalt fikseeritud ja kõiguvad vaid veidi.

Vedelikes kannavad laengut ioonid: positiivselt laetud katioonid ja negatiivselt laetud anioonid. Osakesed tormavad vastupidise laenguga elektroodidele, kus nad muutuvad neutraalseks ja settivad.

Gaasides tekib plasma erineva potentsiaaliga jõudude toimel. Laengut kannavad mõlema pooluse vabad elektronid ja ioonid.

Pooljuhtides kannavad laengut elektronid, liikudes aatomilt aatomile ja jättes maha katkestusi, mida peetakse positiivselt laetuks.

Kust tuleb elektrivool

Juhtmete kaudu kodudesse voolav elekter toodetakse elektrigeneraatori abil erinevates elektrijaamades. Nendes on generaator ühendatud pidevalt pöörleva turbiiniga.

Kujunduses generaatorist omab rootorit, mähist, mis asetatakse magneti pooluste vahele. Kui turbiin seda rootorit magnetväljas pöörleb, siis vastavalt füüsikaseadustele tekib või indutseeritakse elektrivool. Seega on generaatori eesmärk muuta pöörlemiskineetiline jõud elektrienergiaks.

Saate turbiini pöörlema ​​panna mitmel viisil, kasutades erinevaid energiaallikaid. Need on jagatud kolme tüüpi:

• Taastuv – energia, mis saadakse ammendamatutest ressurssidest: veevooludest, päikesevalgusest, tuulest, geotermilistest allikatest ja biokütustest;
• Mittetaastuv – energia, mis saadakse väga aeglaselt tekkivatest ressurssidest, mis ei ole vastavuses tarbimismääraga: kivisüsi, nafta, turvas, maagaas;
• Tuuma – rakkude tuuma lõhustumise protsessist saadud energia.

Kõige sagedamini toodetakse elektrit järgmiste seadmete toimimise kaudu:

• Hüdroelektrijaamad (HEJ) – on ehitatud jõgedele ja kasutavad veevoolu jõudu;
• Soojuselektrijaamad (TPP) - töötavad kütuse põletamisel saadud soojusenergial;
• Tuumaelektrijaamad (NPP) töötavad tuumareaktsiooni protsessist saadud soojusenergial.

Muundatud energia liigub läbi juhtmete trafoalajaamadesse ja jaotusseadmetesse ning jõuab seejärel lõpptarbijani.

Tänapäeval arenevad aktiivselt nn alternatiivsed energialiigid. Nende hulka kuuluvad tuuleturbiinid, päikesepaneelid, geotermiliste allikate kasutamine ja kõik muud viisid elektri saamiseks ebatavaliste nähtuste kaudu. Alternatiivne energia jääb tugevalt alla traditsiooniliste allikate jõudlusele ja tasuvusele, kuid aitab teatud olukordades säästa raha ja vähendada elektri põhivõrkude koormust.

Samuti on olemas müüt selle olemasolust BTGS - Kütuseta generaatorid. Internetis on videoid, mis demonstreerivad nende tööd ja pakuvad neid müüa. Kuid selle teabe usaldusväärsuse üle käib suur arutelu.

Elektrienergia liigid looduses

Lihtsaim näide looduslikult tekkivast elektrist on välk. Pilvedes olevad veeosakesed põrkuvad pidevalt üksteisega, muutudes positiivselt või negatiivselt laetud. Kergemad, positiivselt laetud osakesed satuvad pilve ülaossa, raskemad negatiivsed aga liiguvad allapoole. Kui kaks sellist pilve on teineteisest piisavalt lähedal, kuid erinevatel kõrgustel, tõmbavad ühe positiivseid laenguid vastastikku teise negatiivsed osakesed. See on siis, kui toimub välk. See nähtus esineb ka pilvede ja maapinna enda vahel.

Teine elektrienergia ilming looduses on kalade, raide ja angerjate erilised elundid. Nad saavad neid kasutada elektrilaengute tekitamiseks, et kaitsta end kiskjate eest või uimastada oma ohvreid.Nende potentsiaal ulatub väga nõrkadest, inimestele nähtamatutest, kuni surmavateni. Mõned kalad loovad enda ümber nõrga elektrivälja, mis aitab neil saaki otsida ja häguses vees navigeerida. Iga füüsiline objekt moonutab seda ühel või teisel viisil, mis aitab taasluua ümbritsevat ruumi ja "näha" ilma silmadeta.

Elekter avaldub ka elusorganismide närvisüsteemis. Närviimpulss edastab informatsiooni ühest rakust teise, võimaldades reageerida välistele ja sisemistele stiimulitele, mõelda ja kontrollida oma liigutusi.

Seotud artiklid: