Vad är el
I vid mening är elektricitet hela uppsättningen av elektromagnetiska fenomen, som är olika manifestationer av det elektromagnetiska fältet och dess interaktion med materia; i snäv mening används det i uttrycket "mängd elektricitet", som är synonymt med "elektrisk laddning" vid kvantifieringen av det senare.
Vad tänker du på när du hör ordet "el" eller "el"? En person kommer att föreställa sig ett eluttag, en annan - en kraftledning, en transformator eller en svetsmaskin, en fiskare kommer att tänka på blixten, en hemmafru kommer att tänka på ett batteri med fingret eller en mobiltelefonladdare, en vändare kommer att tänka på en elmotor, och någon kommer till och med att föreställa sig Nikola Teslasitter i sitt laboratorium nära en resonerande induktionsspole som bryter ut blixtar.
På ett eller annat sätt finns det många manifestationer av elektricitet i den moderna världen. Dagens civilisation som helhet är omöjlig att föreställa sig utan elektricitet. Men vad vet vi om honom? Låt oss förtydliga denna information.
Från kraftverk till elektrisk apparat
När vi kopplar in eluttaget hemma, sätter på vattenkokaren eller trycker på strömbrytaren, i princip vill tända glödlampan, då stänger vi i det ögonblicket kretsen mellan kl. källa och mottagare av elför att tillhandahålla en väg för den elektriska laddningen att färdas, till exempel genom en vattenkokares spiral.
Elkällan i vårt hem är vanligtvis ett uttag. En elektrisk laddning som rör sig genom en tråd (som i vårt exempel är en nikromspole på en vattenkokare) är elektricitet… Tråden ansluter uttaget till användaren med två ledningar: längs en ledning rör sig laddningen från uttaget till användaren, längs den andra ledningen samtidigt — från användaren — till uttaget. Om strömmen är alternerande byter ledningarna sina roller 50 gånger varje sekund.
Energikällan för förflyttning av elektriska laddningar (eller, enklare, källan till elektricitet) i stadsnätet är i första hand ett kraftverk. I ett kraftverk genereras el av en kraftfull generator, vars rotor drivs i rotation av en kärnkraftsanläggning eller ett kraftverk av annan typ (till exempel en vattenkraftturbin).
Inuti generatorn korsar den magnetiserade rotorn statortrådarna, vilket orsakar elektromotorisk kraft (EMF)genererar spänning mellan generatorns plintar. Och det är det alltid växelspänning med en frekvens på 50 Hz, eftersom generatorns rotor har 2 magnetiska poler och roterar med en frekvens på 3000 rpm, eller har 4 poler och en hastighet på 1500 rpm.
Det är spänningen i vår kontakt som vi använder varje dag utan att ens tänka. om den långa vägen elen färdas från kraftstationen till vårt uttag med ljusets hastighet (299 792 458 meter per sekund - hastigheten för utbredningen av ett elektriskt fält längs ledningarna, som trycker in elektronerna inuti dem och skapar en ström).
AC spänning 220 volt vid utgången
Den genererade spänningen för utgångarna är variabel eftersom: för det första kan den enkelt transformeras (minska eller öka), och för det andra genereras den lättare och överförs med mindre förlust i ledningarna än en konstant spänning.
Genom att strömförsörja ledningarna som den är ansluten till transformator, växelspänning, erhåller vi växelström, som harmoniskt ändrar sin riktning 50 gånger per sekund, kan generera ett växelmagnetiskt fält i transformatorns magnetiska krets, vilket i sin tur åter kan excitera en elektrisk ström i ledningarna i sekundärlindningarna som lindar magnetisk krets...
Om magnetfältet var konstant i det utrymme som täcks av spolen, skulle strömmen i spolarna helt enkelt inte riktas (jfr. lagen om elektromagnetisk induktion).
För att få en ström är det nödvändigt att ändra det magnetiska flödet i rymden, varefter det kommer att hamna runt elektriskt fält, kommer den att verka på en elektrisk laddning, som till exempel kan vara placerad inuti en koppartråd (fria elektroner) placerad runt detta utrymme med ett växlande magnetiskt flöde.
Driften av både generatorer och transformatorer är baserad på denna princip, med den enda skillnaden att det i en transformator inte finns några rörliga arbetsdelar: källan till växelmagnetiskt flöde i en transformator är växelströmmen i primärlindningen och i en generator det finns en roterande rötor med permanent magnetfält.
Och här och där genererar det föränderliga magnetfältet, enligt lagen om elektromagnetisk induktion, ett elektriskt virvelfält, som verkar på de fria elektronerna inuti ledningarna och sätter dessa elektroner i rörelse. Om kretsen är sluten för konsumenten kommer strömmen att flyta genom konsumenten.
Elförråd och likström
Det är bekvämast att ackumulera elektricitet i vardagen i form av kemisk energi, nämligen i batterier… Den kemiska reaktionen med elektroderna kan skapa en ström när den externa kretsen är stängd för användaren, och ju större yta batterielektroderna är, desto mer ström kan erhållas från den och beroende på materialet i elektroder och antalet seriekopplade celler i batteriet, kan spänningen som genereras av batteriet vara olika.
Så för ett litiumjonbatteri är standardspänningen för en enda cell 3,7 volt och kan gå upp till 4,2 volt. Under urladdning rör sig positivt laddade litiumjoner i elektrolyten från anoden (-) baserad på koppar och grafit till katoden (+) baserad på aluminium, och under laddning från katoden till anoden, där under inverkan av EMF av laddaren bildas en grafit-litiumförening, som ett resultat av vilken energi ackumuleras i form av en kemisk förening.
Elektrolytiska kondensatorer fungerar på ett liknande sätt, skiljer sig från batterier med lägre elektrisk kapacitet, men i ett stort antal laddnings-urladdningscykler.
För ett litiumjonbatteri är hela livslängden begränsad till maximalt 1000 laddnings-urladdningscykler, och det specifika energiinnehållet når 250 Wh/kg. När det gäller elektrolytiska kondensatorer uppskattas deras korrigerade strömlivslängd till tiotusentals timmar, men energiförbrukningen är vanligtvis mindre än 0,25 Wh / kg.
Statisk elektricitet
Om du lägger ett sidenlakan ovanpå en yllefilt, trycker ihop dem ordentligt och sedan försöker sprida isär dem, då blir det elektrifiering... Detta kommer att hända eftersom under friktionsförhållandena för kroppar med olika dielektriska konstanter, sker en separation av laddningar på deras ytor: ett material med en högre dielektricitetskonstant kommer att vara positivt laddat, och ett material med en lägre dielektricitetskonstant - negativt .
Ju större skillnad det är på dessa parametrar, desto starkare blir elektrifieringen När du gnuggar fötterna med en yllematta laddar du negativt och mattan positivt. Potentiella nivåer kan nå tiotusentals volt här, och om du rör till exempel en vattenkran ansluten till något jordat kommer du att få en elektrisk stöt. Men eftersom den elektriska kapaciteten är knapp, kommer denna obehagliga händelse inte att utgöra ett stort hot mot ditt liv.
En annan sak är en elektroforetisk maskin, i vilken en statisk laddning som genereras av friktion ackumuleras i en kondensator. Avgiften som samlats på Leyden Bank är redan livshotande.
De viktigaste termerna och definitionerna
Vad är ett elektromagnetiskt fält
Det elektromagnetiska fältet är en speciell typ av materia som kännetecknas av en kontinuerlig fördelning i rymden (elektromagnetiska vågor) och avslöjar strukturens diskretitet (fotoner), kännetecknad av förmågan att spridas i ett vakuum (i frånvaro av starka gravitationsfält), utövar en krafteffekt på laddade partiklar, beroende på deras hastighet.
Vad är elektrisk laddning
Elektrisk laddning är en egenskap hos partiklar av materia eller kroppar som kännetecknar deras förhållande till deras eget elektromagnetiska fält och deras interaktion med ett externt elektromagnetiskt fält. Den har två typer som kallas positiv laddning (laddning av proton, positron, etc.) och negativ laddning (laddning av elektron, etc.). Som en kvantitet kvantifieras den genom den starka interaktionen mellan en laddad kropp och en annan laddad kropp.
Vad är en laddad partikel
En laddad partikel är en partikel av materia som har en elektrisk laddning.
Vad är ett elektriskt fält
Det elektriska fältet är en av de två sidorna av det elektromagnetiska fältet, orsakat av elektriska laddningar och förändringar i magnetfältet, som utövar en krafteffekt på laddade partiklar och kroppar och avslöjas av krafteffekten på stationära laddade kroppar och partiklar.
Vad är ett magnetfält
Det magnetiska fältet är en av de två sidorna av det elektromagnetiska fältet som orsakas av de elektriska laddningarna på rörliga laddade partiklar och kroppar och av förändringen i det elektriska fältet som utövar en kraft på de laddade partiklarna i rörelse och avslöjas av kraftverkan som riktas generellt i förhållande till dessa partiklars rörelseriktning och proportionell mot deras hastighet.
Vad är elektrisk ström
Elektrisk ström är ett fenomen av rörelse av laddade partiklar och ett fenomen av förändringar i det elektriska fältet över tid, åtföljt av ett magnetfält.
Vad är energin i ett elektriskt fält
Elektriskt fältenergi — energi associerad med ett elektriskt fält och omvandlas till andra energiformer när det elektriska fältet förändras.
Vad är magnetfältsenergi
Magnetfältsenergi — Energi associerad med ett magnetfält och omvandlas till andra energiformer genom tre förändringar i magnetfältet.
Vad är elektromagnetisk energi (elektrisk energi)
Elektrisk energi — energin i det elektromagnetiska fältet, som består av energin från det elektriska fältet och energin från det magnetiska fältet.
Se även:
Förutsättningar för förekomsten av elektrisk ström