對大多數人來說,電是一種普遍而重要的現象。就像任何熟悉的東西一樣,它很少被注意到。很少有人想知道它來自哪裡,它是如何工作的,以及可以用它做什麼。然而,它的研究早在我們這個時代之前就已經開始了,仍然有一些謎團沒有得到解答。
電流是什麼意思
電是與電荷存在相關的一系列現象。這個詞最常指的是電流及其引起的所有過程。
電流是帶電荷的粒子在電場的影響下的定向運動。
誰發明了電——歷史
早在我們這個時代之前,人們就研究了電的特殊表現形式。但將它們組合成一個理論來解釋天空中的閃電、物體的吸引力、引起火災和麻木身體部位的能力,甚至是人類死亡,已被證明並非易事。
自古以來,科學家們就研究了電的三種表現形式:
- 魚類發電;
- 靜電。;
- 磁性。
在古埃及,治療師知道尼羅河鯰魚的奇怪能力,並試圖用它來治療頭痛和其他疾病。古羅馬醫生將電魟用於類似目的。古希臘人詳細研究了黃貂魚的奇怪能力,並知道這種生物可以在不通過三叉戟和漁網直接接觸的情況下使人昏迷。
早些時候,人們發現如果你在一塊羊毛上摩擦琥珀,它會開始吸引羊毛和小物件。後來發現了另一種具有相似特性的材料,電氣石。
公元前500年左右。印度和阿拉伯科學家知道能夠吸引鐵的物質,並在各個領域積極使用這種能力。公元前100年左右,中國科學家發明了磁羅盤。
1600 年,伊麗莎白一世和詹姆斯一世的宮廷醫師威廉吉爾伯特發現整個星球是一個巨大的指南針,並引入了“電”的概念(來自希臘語“琥珀”)。在他的著作中,在羊毛上摩擦琥珀的實驗和指南針指向北方的能力開始結合成一個理論。在下圖中,他向伊麗莎白一世展示了磁鐵。
1633 年,工程師 Otto von Guericke 發明了靜電機器,它不僅可以吸引物體,還可以排斥物體,1745 年 Peter van Musschenbroek 建造了世界上第一個電荷蓄能器。
1800 年,意大利人 Alessandro Volta 發明了第一個 電源 - 產生的電池 直流電.他還能夠遠距離傳輸電流。因此,今年被許多人認為是電的發明年。
1831 年,邁克·法拉第發現了電磁感應現象,為發明各種基於電流的裝置開闢了道路。
在 19 世紀和 20 世紀之交,許多發現和進步都歸功於尼古拉特斯拉的工作。其中,他發明了高頻發生器和 變壓器電動機,無線電信號的天線。
電學
電是一種自然現象。它部分在生物學、化學和物理學中進行研究。電荷在物理學分支之一的電動力學框架內得到了最充分的考慮。
電學理論和定律
電所遵循的規律很少,但它們充分描述了這一現象:
- 能量守恆定律是電現像也遵循的基本定律;
- 歐姆定律是電流的基本定律;
- 電磁感應定律 - 關於電磁場和磁場;
- 安培定律 - 關於兩個導體與電流的相互作用;
- 焦耳-楞次定律——關於電的熱效應;
- 庫侖定律——關於靜電;
- 左右手規則 - 確定磁場中作用在導體上的磁場力線和安培力的方向;
- 楞次法則——確定感應電流的方向;
- 法拉第定律 - 關於電解。
第一次電實驗
最初的電實驗主要是為了娛樂。它們的本質是在一種鮮為人知的力量的作用下吸引和排斥的輕物體。另一個有趣的體驗是通過一連串手牽手的人傳輸電力。讓·諾萊特(Jean Nollet)積極研究了電的生理效應,他讓電荷通過了 180 人。
電流由什麼組成
電流是帶電粒子(電子、離子)的定向或有序運動。這種粒子稱為電荷載體。為了發生運動,物質中必須有自由帶電粒子。帶電粒子在物質中移動的能力決定了該物質的電導率。根據電導率,物質分為導體、半導體、電介質和絕緣體。
在金屬中,電荷由電子移動。物質本身不會洩漏——金屬離子牢牢地固定在結構的節點上,只會有輕微的波動。
在液體中,離子帶有電荷:帶正電的陽離子和帶負電的陰離子。粒子沖向帶有相反電荷的電極,在那裡它們變成中性並沉澱下來。
在氣體中,等離子體是在具有不同電位的力的作用下形成的。電荷由兩極的自由電子和離子攜帶。
在半導體中,電荷由電子攜帶,從一個原子移動到另一個原子並留下被認為帶正電的不連續性。
電流從何而來
通過電線流入家庭的電力是由各種發電廠中的發電機產生的。其中,發電機連接到不斷旋轉的渦輪機。
在設計中 發電機的 有一個轉子,一個線圈,放置在磁鐵的兩極之間。當渦輪機在磁場中旋轉該轉子時,根據物理定律,會出現或感應出電流。因此,發電機的目的是將旋轉的動能轉化為電能。
您可以使用多種能源以多種方式使渦輪機旋轉。它們分為三種類型:
- 可再生能源——源自取之不盡的資源:水流、陽光、風、地熱資源和生物燃料;
- 不可再生能源——源自非常緩慢、與消耗率不相稱的資源的能源:煤炭、石油、泥炭、天然氣;
- 核 - 源自細胞核裂變過程的能量。
電力通常通過以下方式產生:
- 水力發電廠 (HPP) - 建在河流上並利用水流的力量;
- 火力發電廠 (TPP) - 依靠燃燒燃料產生的熱能運行;
- 核電站 (NPP) 依靠核反應過程產生的熱能運行。
轉換後的能量通過電線流向變電站和開關設備,然後到達最終消費者。
如今,所謂的替代能源正在積極發展。其中包括風力渦輪機、太陽能電池板、地熱資源的使用以及任何其他通過異常現象獲取電力的方式。替代能源在性能和回報方面遠不如傳統能源,但在某些情況下有助於節省資金並減輕主電網的負擔。
還有存在的神話 BTGS - 無燃料發電機。互聯網上有視頻展示他們的工作並提供出售。但是關於這些信息的可靠性存在很大的爭議。
自然界中的電力類型
自然產生的電的最簡單例子是閃電。雲中的水粒子不斷地相互碰撞,變成帶正電或帶負電。較輕的、帶正電的粒子最終到達雲層的頂部,而較重的帶負電粒子則向下移動。當兩個這樣的雲相距足夠近,但在不同的高度時,一個的正電荷會被另一個的負粒子相互吸引。這是閃電發生的時候。這種現像也發生在雲層和地球表面本身之間。
自然界中電的另一種表現形式是魚類、鰩魚和鰻魚的特殊器官。他們可以使用它們來產生電荷,以保護自己免受掠食者的侵害或使受害者昏迷。它們的潛在範圍從人類看不見的非常微弱的放電到致命的放電。有些魚會在自己周圍產生一個微弱的電場,以幫助它們尋找獵物並在渾濁的水中航行。任何物理對像都會以一種或另一種方式扭曲它,這有助於重建周圍的空間並在沒有眼睛的情況下“看到”。
電也表現在生物體的神經系統中。神經衝動將信息從一個細胞傳輸到另一個細胞,使您能夠對外部和內部刺激做出反應,思考和控制您的動作。
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