Kas ir elektrība
Plašā nozīmē elektrība ir viss elektromagnētisko parādību kopums, kas ir dažādas elektromagnētiskā lauka un tā mijiedarbības ar vielu izpausmes; šaurā nozīmē to lieto izteicienā "elektrības daudzums", kas ir sinonīms vārdam "elektriskais lādiņš" pēdējā kvantitatīvā noteikšanā.
Kas nāk prātā, dzirdot vārdu "elektrība" vai "elektrība"? Viens cilvēks iedomāsies elektrības kontaktligzdu, cits - elektrības vadu, transformatoru vai metināšanas iekārtu, makšķernieks domās par zibeni, mājsaimniece izdomās akumulatoru ar pirkstu vai mobilā telefona lādētāju, virpotājs domās par elektromotors, un kāds pat iedomāsies Nikola Teslasēžot savā laboratorijā pie rezonējošas indukcijas spoles, kas izcērt zibens.
Vienā vai otrā veidā mūsdienu pasaulē ir daudz elektrības izpausmju. Mūsdienu civilizāciju kopumā nav iespējams iedomāties bez elektrības. Bet ko mēs par viņu zinām? Precizēsim šo informāciju.
No spēkstacijas līdz elektroierīcei
Kad mājās iespraudam rozetē, ieslēdzam tējkannu vai spiežam slēdzi, būtībā gribot iedegt spuldzīti, tad tajā brīdī slēdzam ķēdi starp avots un elektrības uztvērējsnodrošināt ceļu elektriskā lādiņa pārvietošanai, piemēram, pa tējkannas spirāli.
Elektrības avots mūsu mājās parasti ir kontaktligzda. Elektriskais lādiņš, kas pārvietojas pa vadu (kas mūsu piemērā ir nihroma spole uz tējkannas), ir elektrība… Vads savieno kontaktligzdu ar lietotāju ar diviem vadiem: pa vienu vadu lādiņš virzās no kontaktligzdas uz lietotāju, pa otru vadu tajā pašā laikā — no lietotāja — uz kontaktligzdu. Ja strāva ir mainīga, tad vadi maina savas lomas 50 reizes sekundē.
Enerģijas avots elektrisko lādiņu kustībai (vai, vienkāršāk sakot, elektroenerģijas avots) pilsētas tīklā galvenokārt ir spēkstacija. Elektrostacijā elektroenerģiju ražo jaudīga ģenerators, kura rotoru iedarbina kodoliekārta vai cita veida elektrostacija (piemēram, hidroturbīna).
Ģeneratora iekšpusē magnetizētais rotors šķērso statora vadus, izraisot elektromotora spēks (EMF)ģenerējot spriegumu starp ģeneratora spailēm. Un tā ir vienmēr maiņspriegums ar frekvenci 50 Hz, jo ģeneratora rotoram ir 2 magnētiskie stabi un tas griežas ar frekvenci 3000 apgr./min, vai arī ir 4 poli un ātrums 1500 apgr./min.
Tā ir mūsu kontakta spriedze, ko mēs izmantojam katru dienu, pat nedomājot. par elektrības tālo ceļu no elektrostacijas līdz mūsu izejai ar gaismas ātrumu (299 792 458 metri sekundē — elektriskā lauka izplatīšanās ātrums pa vadiem, kas iespiež tajos esošos elektronus, radot strāvu).
Maiņstrāvas spriegums 220 volti pie izejas
Izvadu ģenerētais spriegums ir mainīgs, jo: pirmkārt, to var viegli pārveidot (samazināt vai palielināt), un, otrkārt, tas tiek ģenerēts vieglāk un pārraidīts ar mazākiem zudumiem vados nekā pastāvīgs spriegums.
Iedarbinot vadus, kuriem tas ir pievienots transformators, maiņspriegums, mēs iegūstam maiņstrāva, kas harmoniski maina savu virzienu 50 reizes sekundē, spēj radīt mainīgu magnētisko lauku transformatora magnētiskajā ķēdē, kas savukārt atkal spēj ierosināt elektrisko strāvu sekundāro tinumu vados, kas vij magnētiskā ķēde...
Ja spoles pārklātajā telpā magnētiskais lauks būtu nemainīgs, strāva spoles vienkārši netiktu virzīta (sal. elektromagnētiskās indukcijas likums).
Lai iegūtu strāvu, ir jāmaina magnētiskā plūsma telpā, pēc kuras tā nonāks apkārt elektriskais lauks, tas darbosies uz elektrisko lādiņu, kas, piemēram, var atrasties vara stieples iekšpusē (brīvie elektroni), kas atrodas ap šo telpu ar mainīgu magnētisko plūsmu.
Gan ģeneratoru, gan transformatoru darbība balstās uz šo principu, ar vienīgo atšķirību, ka transformatorā nav kustīgu darba daļu: mainīgās magnētiskās plūsmas avots transformatorā ir primārā tinuma maiņstrāva, bet ģeneratorā. ir rotējošs rotors ar pastāvīgu magnētisko lauku.
Un šur tur mainīgais magnētiskais lauks saskaņā ar elektromagnētiskās indukcijas likumu ģenerē virpuļveida elektrisko lauku, kas iedarbojas uz brīvajiem elektroniem vadu iekšpusē, iedarbinot šos elektronus. Ja ķēde ir slēgta patērētājam, strāva plūst caur patērētāju.
Elektrības uzglabāšana un līdzstrāva
Visērtāk sadzīvē elektroenerģiju uzkrāt ķīmiskās enerģijas veidā, proti baterijās... Ķīmiskā reakcija ar elektrodiem spēj radīt strāvu, kad ārējā ķēde ir aizvērta lietotājam, un jo lielāks ir akumulatora elektrodu laukums, jo vairāk strāvas var iegūt no tā un atkarībā no materiāla materiāla. elektrodiem un akumulatorā virknē savienoto elementu skaitu, akumulatora radītais spriegums var būt atšķirīgs.
Tātad litija jonu akumulatoram vienas šūnas standarta spriegums ir 3,7 volti un var sasniegt 4,2 voltus. Izlādes laikā pozitīvi lādēti litija joni pārvietojas elektrolītā no anoda (-) uz vara un grafīta bāzes uz katodu (+) uz alumīnija bāzes, un lādēšanas laikā no katoda uz anodu, kur EML iedarbībā. lādētājā veidojas grafīta-litija savienojums, kā rezultātā tiek uzkrāta enerģija ķīmiska savienojuma veidā.
Elektrolītiskie kondensatori darbojas līdzīgi, atšķiras no akumulatoriem ar mazāku elektrisko jaudu, bet ar lielu skaitu uzlādes-izlādes ciklu.
Litija jonu akumulatoram pilnais kalpošanas laiks ir ierobežots līdz 1000 uzlādes-izlādes cikliem, un īpatnējais enerģijas saturs sasniedz 250 Wh/kg. Kas attiecas uz elektrolītiskajiem kondensatoriem, to koriģētais strāvas ilgums tiek lēsts desmitiem tūkstošu stundu, bet enerģijas patēriņš parasti ir mazāks par 0,25 Wh / kg.
Statiskā elektrība
Ja jūs uzliekat zīda palagu virs vilnas segas, labi saspiežat tos kopā un pēc tam mēģināsit tos sadalīt, tad elektrifikācija... Tas notiks tāpēc, ka ķermeņu ar dažādām dielektriskajām konstantēm berzes apstākļos uz to virsmām notiek lādiņu atdalīšanās: materiāls ar augstāku dielektrisko konstanti būs pozitīvi uzlādēts, bet materiāls ar zemāku dielektrisko konstanti - negatīvi. .
Jo lielāka ir šo parametru atšķirība, jo spēcīgāka ir elektrifikācija.Berzējot kājas ar vilnas paklāju, jūs uzlādējat negatīvi, bet paklāju - pozitīvi. Potenciālie līmeņi šeit var sasniegt desmitiem tūkstošu voltu, un pieskaroties, piemēram, ūdens jaucējkrānam, kas savienots ar kaut ko iezemētu, jūs saņemsit elektriskās strāvas triecienu. Bet, tā kā elektriskās jaudas ir maz, šis nepatīkamais notikums neradīs lielus draudus jūsu dzīvībai.
Cita lieta ir elektroforēzes iekārta, kurā berzes radītais statiskais lādiņš uzkrājas kondensatorā. Leyden Bank uzkrātā maksa jau ir dzīvībai bīstama.
Svarīgākie termini un definīcijas
Kas ir elektromagnētiskais lauks
Elektromagnētiskais lauks ir īpašs matērijas veids, kam raksturīgs nepārtraukts sadalījums telpā (elektromagnētiskie viļņi) un struktūras diskrētuma atklāšana (fotoni), ko raksturo spēja izplatīties vakuumā (ja nav spēcīgu gravitācijas lauku), iedarbojoties uz lādētām daļiņām atkarībā no to ātruma.
Kas ir elektriskais lādiņš
Elektriskais lādiņš ir vielas daļiņu vai ķermeņu īpašība, kas raksturo to saistību ar savu elektromagnētisko lauku un mijiedarbību ar ārējo elektromagnētisko lauku. Tam ir divi veidi, kas pazīstami kā pozitīvs lādiņš (protonu, pozitronu utt. lādiņš) un negatīvs lādiņš (elektronu lādiņš utt.). Kā daudzumu to kvantitatīvi nosaka viena uzlādēta ķermeņa spēcīga mijiedarbība ar citu uzlādētu ķermeni.
Kas ir uzlādēta daļiņa
Uzlādēta daļiņa ir matērijas daļiņa, kurai ir elektriskais lādiņš.
Kas ir elektriskais lauks
Elektriskais lauks ir viena no divām elektromagnētiskā lauka pusēm, ko izraisa elektriskie lādiņi un izmaiņas magnētiskajā laukā, iedarbojoties uz lādētām daļiņām un ķermeņiem, un ko atklāj spēka ietekme uz stacionāriem lādētiem ķermeņiem un daļiņām.
Kas ir magnētiskais lauks
Magnētiskais lauks ir viena no divām elektromagnētiskā lauka pusēm, ko izraisa elektriskie lādiņi uz kustīgām lādētām daļiņām un ķermeņiem un elektriskā lauka izmaiņas, kas iedarbojas uz kustīgām lādētām daļiņām un ko atklāj vispārēji vērsta spēka darbība. attiecībā pret šo daļiņu kustības virzienu un proporcionāli to ātrumam.
Kas ir elektriskā strāva
Elektriskā strāva ir lādētu daļiņu kustības parādība un elektriskā lauka izmaiņu parādība laika gaitā, ko pavada magnētiskais lauks.
Kāda ir elektriskā lauka enerģija
Elektriskā lauka enerģija — enerģija, kas saistīta ar elektrisko lauku un, mainoties elektriskajam laukam, pārvēršas citos enerģijas veidos.
Kas ir magnētiskā lauka enerģija
Magnētiskā lauka enerģija — enerģija, kas saistīta ar magnētisko lauku un tiek pārveidota citos enerģijas veidos trīs magnētiskā lauka izmaiņu rezultātā.
Kas ir elektromagnētiskā enerģija (elektriskā enerģija)
Elektriskā enerģija — elektromagnētiskā lauka enerģija, kas sastāv no elektriskā lauka enerģijas un magnētiskā lauka enerģijas.
Skatīt arī:
Elektriskās strāvas pastāvēšanas nosacījumi