Elektricitetens historia

Elektricitet är ett vanligt och livsviktigt fenomen för de flesta människor. Och som alla andra välkända saker märks den sällan. Få människor frågar sig varifrån den kommer, hur den fungerar eller vad man kan göra med den. Den har dock utforskats långt före Kristus och vissa mysterier är fortfarande obesvarade.

Vad menas med en elektrisk ström?

Elektricitet är ett komplext fenomen som innebär att det finns elektriska laddningar. Det ord som oftast används för att hänvisa till elektrisk ström och alla de processer som den orsakar.

Elektrisk ström är den riktade rörelsen av laddningsbärande partiklar under påverkan av ett elektriskt fält.

Vem uppfann elektriciteten - historia

Elektricitetens särskilda manifestationer har studerats långt före vår tid. Men det har visat sig vara en utmaning att kombinera dem till en enda teori som förklarar blixtar på himlen, attraktion av föremål, förmågan att orsaka bränder och förlamning av kroppsdelar eller till och med människors död.

Forskare har studerat elektricitetens tre manifestationer sedan urminnes tider:

• Fisk som genererar elektricitet;
• Statisk elektricitet.;
• Magnetism.

I det gamla Egypten kände läkarna till Nilfiskens märkliga förmågor och försökte använda den för att behandla huvudvärk och andra sjukdomar. Gamla romerska läkare använde den elektriska stingrockan för liknande ändamål. De gamla grekerna studerade stingrockans märkliga förmågor i detalj och visste att den kunde bedöva en människa utan direktkontakt med hjälp av en treudd och fiskenät.

Något tidigare hade man upptäckt att om man gnider bärnsten på en ullbit så börjar den dra till sig ull och små föremål. Ett annat material med liknande egenskaper, turmalin, upptäcktes senare.

Runt 500 f.Kr. Indiska och arabiska vetenskapsmän kände till ämnen som kunde dra till sig järn och använde sig aktivt av denna förmåga på olika områden. Runt 100 f.Kr. uppfann kinesiska vetenskapsmän den magnetiska kompassen.

År 1600 upptäckte William Gilbert, hovläkare åt Elisabet I och Jakob I, att hela planeten var en enda stor kompass och introducerade begreppet "elektricitet" (från grekiskans "bärnsten"). I hans skrifter började experimenten med att gnugga bärnsten på ull och kompassens förmåga att peka mot norr att förenas till en teori. På bilden nedan visar han magneten för Elisabet I.

År 1633 uppfann ingenjören Otto von Guericke den elektrostatiska maskinen som både kan dra till sig och stöta bort föremål och 1745 byggde Pieter van Muschenbroek världens första elektriska laddningsackumulator.

År 1800 uppfinner italienaren Alessandro Volta den första strömförsörjning - ett elektriskt batteri som genererar likström.. Han kunde också överföra elektrisk ström över en längre sträcka. Detta år anses därför av många vara året då elektriciteten uppfanns.

År 1831 upptäckte Mike Faraday fenomenet elektromagnetisk induktion och banade väg för uppfinningen av olika apparater baserade på elektrisk ström.

Vid sekelskiftet mellan 1800- och 1900-talen gjordes ett stort antal upptäckter och framsteg tack vare Nikola Teslas arbete. Han uppfann bland annat högfrekvensgeneratorn och Transformatorelmotorn, antennen för radiosignaler.

Vetenskapen om elektricitet

Elektricitet är ett naturligt fenomen. Den studeras delvis inom biologi, kemi och fysik. Elektriska laddningar studeras mest ingående inom ramen för elektrodynamiken - en av fysikens grenar.

Elektricitetens teorier och lagar

Det finns få lagar som gäller för elektricitet, men de beskriver fenomenet fullständigt:

• Energins bevarandelag är den grundläggande lag som även elektriska fenomen lyder under;
• Ohms lag - den grundläggande lagen för elektrisk ström;
• Lagen om elektromagnetisk induktion - om elektromagnetiska och magnetiska fält;
• Amperes lag - om interaktionen mellan två ledare med strömmar;
• Joule-Lenz-lagen - om elektricitetens värmeeffekt;
• Coulombs lag - om elektrostatik;
• Höger- och vänsterregler - bestämning av riktningar för magnetfältets kraftlinjer och amperekraft som verkar på en ledare i ett magnetfält;
• Lenz' regel - bestämning av induktionsströmmens riktning;
• Faradays lagar - om elektrolys.

De första experimenten med elektricitet

De första experimenten med elektricitet var främst av underhållande karaktär. Deras väsen bestod av lätta föremål som attraherades och stöttes bort av en dåligt förstådd kraft. En annan underhållande upplevelse var överföringen av elektricitet genom en kedja av människor som höll varandra i handen. De fysiologiska effekterna av elektricitet studerades aktivt av Jean Nollet, som tvingade en elektrisk laddning genom 180 personer.

Vad en elektrisk ström består av

En elektrisk ström är en riktad eller ordnad rörelse av laddade partiklar (elektroner, joner). Sådana partiklar kallas elektriska laddningsbärare. För att rörelse ska kunna uppstå måste det finnas fria laddade partiklar i materien. Förmågan hos laddade partiklar att röra sig i ett ämne bestämmer ämnets konduktivitet. Enligt ledningsförmåga delas ämnen in i ledare, halvledare, dielektriska ämnen och isolatorer.

I metaller är det elektronerna som flyttar laddningen. Själva substansen flyter inte bort - metalljonerna sitter fast vid strukturens knutpunkter och svänger bara en aning.

I vätskor är det jonerna som bär laddningen: positivt laddade katjoner och negativt laddade anjoner. Partiklarna rusar mot elektroder med motsatt laddning, där de blir neutrala och sedimenterar.

I gaser bildas plasma av krafter med olika potentialer. Laddningen bärs av fria elektroner och joner från båda polerna.

I halvledare bärs laddningen av elektroner som rör sig från atom till atom och lämnar luckor som anses vara positivt laddade.

Varifrån kommer den elektriska strömmen?

El som går genom ledningar till hushållen genereras av en elgenerator i olika kraftverk. I dessa är generatorn ansluten till en kontinuerligt roterande turbin.

Utformning av en generator har en rotor, en spole, som är placerad mellan polerna på en magnet. När turbinen roterar denna rotor induceras eller genereras en elektrisk ström i magnetfältet enligt fysikens lagar. Syftet med generatorn är alltså att omvandla rotationens rörelsekraft till elektricitet.

En turbin kan snurra på många olika sätt med hjälp av olika energikällor. De kan delas in i tre typer:

• Förnybar - energi som kommer från outtömliga resurser: vattenströmmar, solljus, vind, geotermiska källor och biobränslen;
• Icke-förnybar - energi som härrör från resurser som uppstår mycket långsamt och som inte står i proportion till förbrukningstakten: kol, olja, torv, naturgas;
• Kärnkraft - energi som härrör från cellers kärnklyvning.

Elektricitet kommer oftast från driften av:

• Vattenkraftverk (HPP) - byggda på floder och som utnyttjar kraften i vattenflödet;
• Termiska kraftverk (TPP) - drivs med termisk energi från bränslen;
• Kärnkraftverk (NPP) - drivs med termisk energi från kärnreaktionsprocessen.

Den omvandlade energin går genom ledningarna till transformator- och kopplingsstationer och sedan till slutkonsumenten.

I dag utvecklas aktivt så kallade alternativa energiformer. Dessa inkluderar vindkraftverk, solpaneler, användning av geotermiska källor och andra sätt att producera elektricitet genom ovanliga fenomen. Alternativ energi är mycket sämre än traditionella energikällor när det gäller prestanda och återbetalning, men i vissa situationer hjälper de till att spara pengar och minska belastningen på de stora elnäten.

Det finns också en myt om existensen av BTGS - Bränslefria generatorer. Det finns videor på internet som visar hur de fungerar och de erbjuds till försäljning. Men det råder stor oenighet om huruvida denna information är äkta.

Typer av elektricitet i naturen

Det enklaste exemplet på naturligt förekommande elektricitet är blixten. Vattenpartiklar i moln stöter ständigt på varandra och blir positivt eller negativt laddade. De lättare, positivt laddade partiklarna hamnar högst upp i molnet, medan de tyngre, negativt laddade partiklarna rör sig nedåt. När två sådana moln befinner sig tillräckligt nära varandra, men på olika höjd, attraheras de positiva laddningarna i det ena molnet av de negativa partiklarna i det andra. Det är då som blixten inträffar. Detta fenomen förekommer också mellan molnen och själva jordytan.

Ett annat uttryck för elektricitet i naturen är fiskarnas, rockornas och ålarnas speciella organ. De kan använda dem för att skapa elektriska laddningar för att försvara sig mot rovdjur eller bedöva sina offer. Deras potential sträcker sig från mycket svaga urladdningar, osynliga för människor, till dödliga urladdningar. Vissa fiskar skapar ett svagt elektriskt fält runt omkring sig för att hjälpa dem att hitta sina byten och navigera i grumligt vatten. Alla fysiska objekt förvränger den på ett eller annat sätt, vilket hjälper dig att återskapa din omgivning och "se" utan dina ögon.

Elektricitet visar sig också i levande organismers nervsystem. Nervimpulsen överför information från en cell till en annan, vilket gör att du kan reagera på yttre och inre stimuli, tänka och kontrollera dina rörelser.

Relaterade artiklar: