Електрику можна сміливо назвати одним із найважливіших відкриттів, які були колись зроблені людиною. Воно допомагало розвиватися нашій цивілізації від початку своєї появи.

Електрику можна сміливо назвати одним із найважливіших відкриттів, які були коли-небудь зроблені людиною. Воно допомагало розвиватися нашій цивілізації від початку своєї появи. Це найбільш екологічний вид енергії на планеті, і ймовірно, що саме електрика зможе замінити всі сировинні ресурси, якщо вони більше не залишаться на Землі.

Термін пішов від грецьк. "електрон", і означає "бурштин". Ще у VII столітті до нашої ери давньогрецький філософ Фалес зауважив, що бурштин має властивість притягувати до себе волосся та легкі матеріали, наприклад, пробкову стружку. Таким чином, він став першовідкривачем електрики.. Але тільки до середини XVII століття спостереження Фалеса були докладно вивчені Отто фон Геріке. Цей німецький фізик створив перший у світі електроприлад. Це була обертова куля із сірки, зафіксована на металевому штифті і була схожа на бурштин, що має силу тяжіння і відштовхування.

Фалес - першовідкривач електрики

За кілька століть «електричну машину» Геріке помітно удосконалили такі німецькі вчені, як Бозе, Вінклер, а також англієць Хоксбі. Експерименти з електричною машиною дали поштовх до нових відкриттів у XVIII столітті.: у 1707 році фізик дю Фей родом із Франції, виявив різницю між електрикою, яку ми отримуємо від тертя скляного кола, і яку ми отримуємо від тертя кола із деревної смоли. У 1729 році англійські вчені Грей і Вілер виявили, що деякі тіла можуть пропускати через себе електрику, і вони були першими, хто наголосив на тому, що тіла можна розділяти на два типи: провідники і непровідники електрики.

Дуже значне відкриття було викладено в 1729 голландським фізиком Мушенбруком, який народився в Лейдені. Цей професор філософії та математики був першим, хто виявив, що скляна банка, заліплена з двох сторін листками станіолю, може накопичувати електрику. Оскільки досліди проводились у місті Лейдені, прилад так і назвали – лейденська банка.

Вчений і громадський діяч Бенджамін Франклін навів одну теорію, в якій він говорив, що існує як позитивна, так і негативна електрика. Вчений зміг пояснити сам процес заряду та розряду скляної банки та навів докази того, що обкладки лейденської банки можна невимушено електризувати різними зарядами електрики.

Бенджамін Франклін, більш ніж достатньо приділив уваги пізнанню атмосферної електрики, як і російські вчені Р. Ріхман, а також М.В. Ломоносів. Вчений винайшов громовідвід, за допомогою якого доводив, що сама блискавка виникає від різниці електричних потенціалів.

У 1785 році було виведено закон Кулона, який описував між точковими зарядами електричну взаємодію. Закон був відкритий Ш. Кулоном вченим із Франції, який створив його на основі багаторазових експериментів зі сталевими кульками.

Одним із великих відкриттів, яке виявив італійський вчений Луїджі Гальвані в 1791 році, було те, що електрика могла з'являтися при зіткненні двох неоднорідних металів із препарованим жабом.

1800 року італійський учений Алессандро Вольта винайшов хімічну батарею. Це відкриття було важливим у вивченні електрики. Цей гальванічний елемент складався зі срібних пластинок круглої форми, між пластинками були попередньо змочені в солоній воді шматки паперу. Завдяки хімічним реакціям хімічна батарея регулярно отримувала електричний струм.

В 1831 відомий вчений Майкл Фарадей виявив електромагнітну індукцію і на цьому базисі винайшов перший у світі електрогенератор. Відкрив такі поняття, як магнітне та електричне поле та винайшов елементарний електродвигун.

Людина, яка вклала величезний внесок у вивчення магнетизму та електрики, та застосовувала свої дослідження на практиці, була винахідником Нікола Тесла. Побутові та електроприлади, які створив учений – незамінні. Цю людину можна назвати одним із великих винахідників XX ст.

Хто першим відкрив електрику?

Знайти людей, які не знали б, що таке електроенергія, складно. А ось хто відкрив електрику? Про це має уявлення далеко не кожен. Потрібно розібратися, що це за явище, хто першим його відкрив і в якому році все сталося.

Пара слів про електрику та її відкриття

Історія відкриття електрики досить велика. Вперше це сталося далекого 700 року до н.е. Допитливий філософ із Греції на ім'я Фалес звернув увагу, що бурштин здатний притягувати маленькі предмети, коли відбувається тертя із вовною. Щоправда, після цього всі спостереження тривалий час закінчилися. Але саме він вважається першовідкривачем статичної електрики.

Подальший розвиток стався значно пізніше — за кілька століть. Лікар Вільям Гільберт, якому були цікаві засади фізики, став основоположником науки про електрику. Він винайшов щось подібне до електроскопа, назвавши його версор. Завдяки йому Гільберт зрозумів, що багато мінералів приваблюють маленькі предмети. Серед них алмази, скло, опали, аметисти та сапфіри.

За допомогою версора Гільберт зробив кілька цікавих спостережень:

• полум'я впливає електричні властивості тіл, що виникають при терті;
• блискавка з громом – це явища електричної природи.

Слово «електрика» з'явилося у 16 ​​столітті. У 60-х роках XVII століття бургомістр Отто фон Геріке створив спеціальну машину для дослідів. Завдяки їй він спостерігав за ефектами тяжіння та відштовхування.

Після цього дослідження продовжились. Використовували навіть електростатичні машини. На початку 30-х років XVIII століття Стівен Грей перетворив конструкцію Геріке. Він поміняв сірчану кульку на скляну. Стівен продовжив експерименти та виявив таке явище, як електропровідність. Дещо пізніше Шарль Дюфе виявив два види зарядів — від смол і скла.

У 40-му році XVIII століття Клейст і Мушенбрук вигадали «лейденську банку», що стала першим конденсатором на Землі. Бенджамін Франклін говорив, що заряд накопичує скло. Завдяки йому з'явилися позначення «плюс» та «мінус» для електричних зарядів, а також «провідник», «заряд» та «конденсатор».

Бенджамін Франклін вів насичене подіями життя. Дивно те, що в нього вистачало часу на вивчення електрики. Проте саме Бенджамін Франклін винайшов перший громовідвід.

Наприкінці XVIII століття Гальвані випустив «Трактат про силу електрики під час руху м'язів». На початку XIX століття винахідник з Італії Вольта придумав нове джерело струму, назвавши його гальванічний елемент. Ця конструкція виглядає як стовп зі срібних та цинкових кілець. Вони розділені паперами, які змочили у солоній воді. Так і відбулося відкриття гальванічної електрики. Через 2 роки винахідник із Росії Василь Петров відкрив Вольтову дугу.

Приблизно в той же час Жан Антуан Нолле сконструював електроскоп. Він зареєстрував швидке "стікання" електрики з тіл гострої форми. На основі цього з'явилася теорія, що струм впливає на живі істоти. Завдяки знайденому ефекту з'явився медичний електрокардіограф.

З 1809 року у сфері електрики сталася революція. Винахідник з Англії Деларю придумав лампочку розжарювання. Через століття були створені прилади із вольфрамовою спіраллю, які заповнювали інертним газом. Ірвінг Ленгмюр став їх основоположником.

Інші відкриття

У XVIII столітті знаменитий надалі Майкл Фарадей вигадав вчення про електромагнітні поля.

Електромагнітну взаємодію виявив під час своїх експериментів учений із Данії на ім'я Ерстед у 1820 році. У 1821 році фізик Ампер у своєму трактаті пов'язав електрику та магнетизм. Завдяки цим дослідженням зародилася електротехніка.

У 1826 році Георг Симон Ом провів досліди та позначив головний закон електричного ланцюга. Після цього виникли спеціалізовані терміни:

• електрорушійна сила;
• провідність;
• падіння напруги у мережі.

Андре-Марі Ампер пізніше вигадав правило, як визначати напрямок струму на магнітну стрілку. Він мав безліч назв, але найбільше прижилося «правило правої руки». Саме Ампер сконструював підсилювач електромагнітного поля - котушки з безліччю витків. Вони виготовлені з мідних проводів, у яких встановлено залізні сердечники. У 30-х роках XIX століття було винайдено електромагнітний телеграф на підставі вищеописаного правила.

У 20-х роках XX століття в Радянському Союзі уряд почав глобальну електрифікацію. У цей період виник термін "лампочка Ілліча".

Чарівна електрика

Діти повинні знати, що таке електрика. Але навчати потрібно в ігровій формі, щоб отримані знання не набридли в перші хвилини. Для цього можна відвідати відкрите заняття «Чарівна електрика». До нього входять такі освітні завдання:

• узагальнення в дітей віком інформації про електрику;
• розширити знання про те, де живе електрика і чим вона може допомогти людям;
• познайомити дитину із причинами виникнення статичної електрики;
• пояснити правила безпеки у поводженні з побутовими електроприладами.

Також ставляться й інші завдання:

• у дитини формується бажання відкривати щось нове;
• діти навчаються взаємодіяти з навколишнім світом та його об'єктами;
• розвивається мислення, спостереження, здатність до аналізу та вміння робити правильні висновки;
• здійснюється активна підготовка до школи.

Заняття необхідне й у виховних цілях. Під час його проведення:

• підкріплюється інтерес до вивчення навколишнього світу;
• з'являється задоволення від відкриттів, які вийшли у результаті проведених експериментів;
• виховується вміння працювати у колективі.

Як матеріал надаються:

• іграшки з батарейками;
• пластмасові палички за кількістю присутніх;
• вовняна та шовкова тканини;
• навчальна іграшка «Збери предмет»;
• картки «Правила щодо використання побутових електроприладів»;
• кольорові кульки.

Для дитини це буде чудовим заняттям на літо.

Висновок

Ми не можемо точно стверджувати, хто насправді першим відкрив електрику. Є всі підстави вважати, що про нього знали ще до Фалеса. Але більшість вчених (Вільям Гілберт, Отто фон Геріке, Вольт Ом, Ампер) повною мірою зробили власний внесок у розвиток електрики.

Альтернативна версія історії відкриття електрики

Науці не відомо, коли відбулося відкриття електрики. Ще давні люди спостерігали блискавки. Пізніше вони помітили, що деякі тіла, якщо їх потерти одне одного, можуть притягуватися чи відштовхуватися. Властивість притягувати чи відштовхувати невеликі предмети добре виявлялося біля бурштину.
1600 р. з'явився перший термін, пов'язаний з електрикою, — електрон. Ввів його Вільям Гілберт, який запозичив це слово з грецької мови, де воно позначало бурштин. Пізніше такі властивості було виявлено у алмазу, опала, аметиста, сапфіру. Ці матеріали він назвав електриками, а саме явище – електрикою.
Отто фон Геріке продовжив дослідження Гілберта. Він винайшов електростатичну машину — перший прилад вивчення електричних явищ. Вона являла собою металевий стрижень, що обертається, з кулею, зробленою з сірки. При обертанні куля терлася об шерсть і набувала значного заряду статичної електрики.

У 1729 р. англієць Стівен Грей удосконалив машину Геріке, замінивши в ній сірчану кулю на скляну.

У 1745 р. Юрген Клейст і Пітер Мушенбрук винайшли лейденську банку, що є скляною ємністю з водою, здатну накопичити значний заряд. Вона стала зразком сучасних конденсаторів. Вчені помилково вважали, що накопичувачем заряду є вода, а чи не скло. Пізніше замість води почали використовувати ртуть.
Бенджамін Франклін розширив набір термінів описи електричних явищ. Він ввів поняття: заряд, два роди зарядів плюс і мінус для їх позначення. Йому належать терміни конденсатор, провідник.
Безліч проведених у 17 столітті експериментів мало описовий характер. Практичного застосування вони отримали, але послужили фундаментом у розвиток теоретичних і практичних основ електрики.

Перші наукові експерименти з електрикою

Наукові дослідження електрики розпочалися у 18 столітті.

У 1791 р. італійський лікар Луїджі Гальвані виявив, що струм, що протікає м'язами препарованих жаб, викликає їх скорочення. Своє відкриття він назвав тваринним електрикою. Але Луїджі Гальвані не зміг повністю пояснити отримані результати.

Відкриття тваринної електрики зацікавило італійця Олександро Вольта. Відомий вчений повторив досліди Гальвані. Він повторно довів, що живі клітини виробляють електричний потенціал, але причина появи хімічна, а чи не тваринна. Так сталося відкриття електричної гальванічної електрики.
Продовжуючи свої досліди, Олександро Вольта сконструював пристрій, що виробляє напругу без електростатичної машини. Це була стопка мідних і цинкових пластин, що чергуються, розділених змоченими в розчині солі шматочками паперу. Пристрій отримав назву вольтового стовпа. Воно стало зразком сучасних гальванічних елементів, що служать для вироблення електроенергії.
Важливо відзначити, що Наполеон Бонапарт дуже зацікавився винаходом Вольта, і в 1801 р. надав йому титул графа. А пізніше знамениті фізики вирішили на його честь назвати одиницю виміру напруги 1 (вольт).

Луїджі Гальвані та Олександро Вольта - великі експериментатори в галузі електрики. Але у 18 ст. пояснити суть явищ де вони могли. Побудова теорії електрики та магнетизму почалося у 19 ст.

Наукові дослідження електрики у 19 столітті

Російський винахідник Василь Петров, продовжуючи експерименти Вольта, 1802 р. відкрив вольтову дугу. У його дослідах використовувалися вугільні електроди, які спочатку зрушувалися, за рахунок протікання струму розжарювалися, а потім розсувалися. Між ними виникала стійка дуга, здатна горіти при напрузі всього 40-50 вольт. При цьому виділялася значна кількість тепла. Досліди Петрова вперше показали можливості практичного застосування електрики, сприяли винаходу лампи розжарювання та електрозварювання. Для своїх дослідів В. Петров сконструював батарею довжиною 12 м. Вона була здатна створити напругу 1700 вольт.

Недоліками вольтової дуги були швидке згоряння вугілля, виділення вуглекислого газу та кіптяви. За вдосконалення джерела світла взялися кілька найбільших винахідників того часу, кожен з яких зробив свій внесок у розвиток електричного освітлення. Всі вони вважали, що джерело тепла і світла має знаходитися у скляній колбі, з якої викачано повітря.
Ідею використання металевої нитки розжарювання ще 1809 р. запропонував англійський фізик Деларю. Але протягом багатьох років тривали експерименти з вугільними стрижнями та нитками.
В американських підручниках з електрики стверджується, що батьком лампи розжарювання є їхній співвітчизник Томас Едісон. Він зробив величезний внесок у історію відкриття електрики. Але досліди Едісона щодо вдосконалення ламп розжарювання закінчилися наприкінці 1870-х рр., коли він відмовився від металевої нитки розжарення та повернувся до вугільних стрижнів. Його лампи могли безперебійно горіти близько 40 годин.

Через 20 років російський винахідник Олександр Миколайович Лодигін винайшов лампу, в якій використовувалася дротяна нитка напруження з тугоплавкого металу, скручена в спіраль. З колби було викачано повітря, через яке відбувалося окислення нитки та її перегорання.
Найбільша компанія світу з виробництва електротехнічної продукції General Electric викупила у Лодигіна патент на виробництво ламп з вольфрамовою ниткою. Це дозволяє вважати, що батьком лампи розжарювання є наш співвітчизник.
Над удосконаленням лампи розжарювання працювали хіміки та фізики, та їх відкриття, винаходи та удосконалення дозволили створити лампу розжарювання, якою люди користуються сьогодні.

У 19 ст. електрика стала застосовуватися як для освітлення.
У 1807 р. англійському хіміку Хемфрі Деві електролітичним способом вдалося виділити з розчину лужні метали натрій та калій. Інших способів одержання цих металів на той час не було.
Його співвітчизник Вільям Стерджен 1825 р. винайшов електромагніт. Продовжуючи дослідження, він створив першу модель електродвигуна, роботу якого продемонстрував у 1832 році.

Становлення теоретичних основ електрики

Крім винаходів, що отримали практичне застосування, 19 ст. почалося побудова теоретичних основ електрики, відкриття та формулювання основних законів.

У 1826 р. німецький фізик, математик, філософ Георг Ом експериментально встановив і теоретично обґрунтував свій знаменитий закон, який описує залежність струму у провіднику від його опору та напруги. Ом розширив набір термінів, які у електриці. Він запровадив поняття електрорушійної сили, провідності, падіння напруги.
Завдяки гучним у науковому світі публікаціям Г. Ома, теорія електрики стала бурхливо розвиватися, але сам автор зазнав гонінь з боку начальства і був звільнений з посади шкільного вчителя математики.

Величезний внесок у розвиток теорії електрики зробив французький філософ, біолог, математик, хімік Андре-Марі Ампер. Через бідність батьків він змушений був займатися самоосвітою. У віці 13 років він уже опанував інтегральне та диференціальне обчислення. Це дозволило йому здобути математичні рівняння, що описують взаємодії кругових струмів. Завдяки працям Ампера в електриці з'явилися 2 суміжні області: електродинаміка та електростатика. З невідомих причин Ампер у зрілому віці перестав займатися електрикою та захопився біологією.

Над розвитком теорії електрики працювали багато фізиків різних національностей. Вивчивши їх праці, видатний англійський фізик Джеймс-Клерк Максвелл побудував єдину теорію електричних та магнітних взаємодій. Електродинаміка Максвелла передбачає наявність особливої ​​форми матерії електромагнітного поля. Свою працю, присвячену цій проблемі, він опублікував у 1862 р. Теорія Максвелла дозволила описати вже відомі електромагнітні явища та передбачити невідомі.

Історія розвитку електричних засобів зв'язку

Як тільки у давніх людей виникла потреба у спілкуванні, виникла потреба в організації обміну повідомленнями. Історія розвитку засобів зв'язку до відкриття електрики багатогранна і в кожного народу своя.

Коли люди оцінили можливості електрики, постало питання передачі інформації з його допомогою.
Перші спроби передачі електричних сигналів було здійснено відразу після дослідів Гальвані. Джерелом енергії служив вольтовий стовп, приймачем — жаб'ячі лапки. Так з'явився перший телеграф, який тривалий час удосконалювався та модернізувався.

Для передачі її спочатку потрібно було кодувати, а після прийому розкодувати. Для кодування інформації американський художник Самюел Морзе в 1838 р. вигадав спеціальну абетку, що складається з комбінацій точок і тире, розділених проміжками. Відома точна дата першої телеграфної передачі - 27 травня 1844 р. Зв'язок був встановлений між Балтімором і Вашингтоном, розташованих на відстані 64 км.

Засоби зв'язку такого роду вміли передавати повідомлення на великі відстані, зберігати їх на паперовій стрічці, але мали й низку недоліків. На кодування та декодування повідомлень витрачалося багато часу, приймач та передавач мали обов'язково з'єднуватися проводами.

У 1895 р. російському винахіднику Олександру Попову вдалося продемонструвати роботу першого бездротового передавача та приймача. Як приймальний елемент використовувалася антена (або вібратор Герца), а як реєструючий елемент - когерер. Для живлення приладу використовувалася батарея постійного струму з напругою кілька вольт.
У винаході когерера велика заслуга французького фізика Едварта Бранлі, який відкрив можливість змінювати опір металевого порошку за рахунок впливу електромагнітних хвиль.
Засоби зв'язку, побудовані на основі передавача та приймача Попова, служать і зараз.

Сенсаційне повідомлення про свої відкриття у сфері передачі електромагнітних хвиль у 1891 р. зробив сербський учений Нікола Тесла. Але людство не було готове прийняти його ідеї та зрозуміти, як на практиці застосувати винаходи Тесла. Через багато десятиліть вони лягли в основу сьогоднішніх засобів електронних комунікацій: радіо, телебачення, стільникового та космічного зв'язку.

Додати сайт до закладок

Що потрібно знати про електрику новачкам?

До нас часто звертаються читачі, які раніше не стикалися із роботами з електрики, але хочуть у цьому розібратися. Для цієї категорії створена рубрика "Електрика для початківців".

Малюнок 1. Рух електронів у провіднику.

Перш ніж приступити до робіт, пов'язаних з електрикою, необхідно трохи "підкуватися" теоретично в цьому питанні.

Термін "електрика" передбачає рух електронів під впливом електромагнітного поля.

Головне - зрозуміти, що електрика - це енергія найдрібніших заряджених частинок, що рухаються усередині провідників у певному напрямку (рис. 1).

Постійний струм практично не змінює свого напряму та величини у часі.Допустимо, у звичайній батарейці постійний струм. Тоді заряд перетікатиме від мінуса до плюсу, не змінюючись, поки не вичерпається.

Змінний струм - це струм, який з певною періодичністю змінює напрямок руху і величину. Подайте струм як потік води, що тече по трубі. Через якийсь проміжок часу (наприклад, 5 с) вода прямуватиме то в один бік, то в інший.

Малюнок 2. Схема трансформатора.

Зі струмом це відбувається набагато швидше, 50 разів на секунду (частота 50 Гц). Протягом одного періоду коливання величина струму підвищується до максимуму, потім проходить через нуль, а потім відбувається зворотний процес, але з іншим знаком. На питання, чому так відбувається і навіщо потрібен такий струм, можна відповісти, що отримання та передача змінного струму набагато простіше, ніж постійного. Отримання та передача змінного струму тісно пов'язані з таким пристроєм, як трансформатор (рис. 2).

Генератор, який виробляє змінний струм, з пристрою набагато простіше, ніж генератор постійного струму. Крім того, для передачі енергії на далеку відстань змінний струм підходить найкраще. З його допомогою при цьому втрачається менше енергії.

За допомогою трансформатора (спеціального пристрою у вигляді котушок) змінний струм перетворюється з низької напруги на високу і навпаки, як це представлено на ілюстрації (рис. 3).

Саме з цієї причини більшість приладів працює від мережі, в якій змінний струм. Однак постійний струм також застосовується досить широко: у всіх видах батарей, у хімічній промисловості та деяких інших областях.

3. Схема передачі змінного струму.

Багато хто чув такі загадкові слова, як одна фаза, три фази, нуль, заземлення чи земля, і знають, що це важливі поняття у світі електрики. Однак не всі розуміють, що вони позначають і яке відношення до навколишньої дійсності. Проте знати це треба обов'язково.

Не заглиблюючись у технічні подробиці, які не потрібні домашньому майстру, можна сказати, що трифазна мережа - це такий спосіб передачі електричного струму, коли змінний струм тече трьома проводами, а по одному повертається назад. Вищесказане треба трохи пояснити. Будь-який електричний ланцюг складається з двох дротів. По одному струм йде до споживача (наприклад, до чайника), а по іншому повертається назад. Якщо розімкнути такий ланцюг, то струм не йтиме. Ось і всі описи однофазного ланцюга (рис. 4 А).

Той провід, яким струм йде, називається фазовим, чи навіть фазою, а яким повертається - нульовим, чи нулем. Трифазна ланцюг складається з трьох фазових проводів та одного зворотного. Таке можливе тому, що фаза змінного струму в кожному з трьох дротів зсунута до сусіднього на 120° (рис. 4 Б). Докладніше це питання допоможе відповісти підручник з електромеханіки.

Малюнок 4. Схема електричних кіл.

Передача змінного струму відбувається за допомогою трифазних мереж. Це вигідно економічно: не потрібні ще два нульові дроти. Підходячи до споживача, струм поділяється втричі фази, і кожної їх дається по нулю. Так він потрапляє до квартир та будинків. Хоча іноді трифазна мережа заводиться прямо до будинку. Як правило, йдеться про приватний сектор, і такий стан справ має свої плюси та мінуси.

Земля, чи, точніше сказати, заземлення - третій провід в однофазній мережі. По суті, робочого навантаження не несе, а служить свого роду запобіжником.

Наприклад, якщо електрика виходить з-під контролю (наприклад, коротке замикання), виникає загроза пожежі або удару струмом. Щоб цього не сталося (тобто значення струму не повинно перевищувати безпечний для людини та приладів рівень), вводиться заземлення. З цього дроту надлишок електрики буквально йде у землю (рис. 5).

Малюнок 5. Найпростіша схема заземлення.

Ще один приклад. Допустимо, у роботі електродвигуна пральної машини виникла невелика поломка і частина електричного струму потрапляє на зовнішню металеву оболонку приладу.

Якщо заземлення немає, цей заряд так і блукатиме пральною машиною. Коли людина торкнеться неї, він моментально стане найзручнішим виходом даної енергії, тобто отримає удар струмом.

За наявності дроту заземлення в цій ситуації зайвий заряд стіче по ньому, не завдавши шкоди нікому. На додачу можна сказати, що нульовий провідник може бути заземленням і, в принципі, ним і є, але тільки на електростанції.

Ситуація, коли в будинку немає заземлення, є небезпечною. Як із нею впоратися, не змінюючи всю проводку в будинку, буде розказано надалі.

УВАГА!

Деякі умільці, покладаючись на початкові знання з електротехніки, встановлюють нульовий провід як заземлюючий. Ніколи не робіть так.

При обриві нульового дроту корпусу заземлених приладів виявляться під напругою 220 В.

Сучасне життя неможливо уявити без електрики, цей тип енергії використовується людством найповніше. Однак далеко не всі дорослі люди здатні згадати зі шкільного курсу фізики визначення електричного струму (це спрямований потік перебігу елементарних частинок, що мають заряд), зовсім мало хто розуміє, що це таке.

Що таке електрика

Наявність електрики як явища пояснюється однією з головних властивостей фізичної матерії – здатністю мати електричний заряд. Вони бувають позитивними та негативними, при цьому об'єкти, що мають різнополюсні знаки, притягуються один до одного, а «рівнозначні», навпаки, відштовхуються. Частки, що рухаються, також є джерелом виникнення магнітного поля, що зайвий раз доводить зв'язок між електрикою і магнетизмом.

На атомарному рівні існування електрики можна пояснити так. Молекули, з яких складаються всі тіла, містять атоми, складені з ядер та електронів, що циркулюють навколо них. Ці електрони можуть за певних умов відриватися від «материнських» ядер та переходити на інші орбіти. Внаслідок цього деякі атоми стають «недоукомплектованими» електронами, а в деяких їх надміру.

Оскільки природа електронів така, що вони течуть туди, де їх не вистачає, постійне переміщення електронів від однієї речовини до іншої становить електричний струм (від слова «текти»). Відомо, що електрика має напрямок від полюса мінус до полюса плюс. Тому речовина з нестачею електронів вважається зарядженим позитивно, і з надлишком – негативно, і називається воно «іонами». Якщо йдеться про контакти електричних проводів, то позитивно заряджений називається "нульовий", а негативно - "фаза".

У різних речовинах відстань між атомами по-різному. Якщо вони дуже маленькі, електронні оболонки буквально торкаються один одного, тому електрони легко і швидко переходять від одного ядра до іншого та назад, чим створюється рух електричного струму. Такі речовини, наприклад, як метали називаються провідниками.

У інших речовинах міжатомні відстані щодо великі, тому є діелектриками, тобто. не проводять електрику. Насамперед, це гума.

додаткова інформація. При випромінюванні ядрами речовини електронів та їх русі відбувається утворення енергії, що прогріває провідник. Така властивість електрики називається «потужність», вимірюється вона у ватах. Також цю енергію можна перетворювати на світлову чи інший вид.

Для безперервної течії електрики по мережі потенціали на кінцевих точках провідників (від ліній ЛЕП до будинкової електропроводки) мають бути різними.

Історія відкриття електрики

Що таке електрику, звідки воно береться, та інші його характеристики фундаментально вивчає наука термодинаміка із суміжними науками: квантовою термодинамікою та електронікою.

Сказати, що якийсь учений винайшов електричний струм, було б неправильним, бо з давніх-давен багато дослідників і вчених займалися його вивченням. Сам термін «електрика» узвичаїв грецький вчений-математик Фалес, це слово означає «бурштин», оскільки саме в дослідах з янтарною паличкою та вовною Фалесу вдалося виробити статичну електрику і описати це явище.

Римлянин Пліній займався також дослідженням електричних властивостей смоли, а Аристотель вивчав електричних вугрів.

В пізніший час першим, хто досконально став вивчати властивості електричного струму, став В. Жильбер, лікар англійської королеви. Німецький бургомістр з Магдебурга О. Геріке вважається творцем першої лампочки з натертої сірчаної кульки. А великий Ньютон вивів доказ існування статичної електрики.

На самому початку 18 століття англійський фізик С. Грей поділив речовини на провідники та непровідники, а голландським ученим Пітером ван Мушенбруком була винайдена лейденська банка, здатна накопичувати електричний заряд, тобто це був перший конденсатор. Американський вчений та політичний діяч Б. Франклін уперше в наукових термінах вивів теорію електрики.

Усі 18 століття було багатим на відкриття у сфері електрики: встановлено електричну природу блискавки, сконструйовано штучне магнітне поле, виявлено існування двох видів зарядів («плюс» і «мінус») і, як наслідок, двох полюсів (природознавець із США Р. Сіммер) , Кулон відкрито закон взаємодії між точковими електрозарядами.

У наступному столітті винайдено батарейки (італійський учений Вольта), дугова лампа (англієць Дейві), а також прототип першої динамо-машини. 1820 вважається роком зародження електродинамічної науки, зробив це француз Ампер, за що його ім'я привласнили одиниці для показань сили електроструму, а шотландець Максвелл вивів світлову теорію електромагнетизму. Росіянин Лодигін винайшов лампу розжарювання, що має стрижень з вугілля, – прабатько сучасних лампочок. Трохи більше ста років тому було винайдено неонову лампу (французький вчений Жорж Клод).

І до цього дня дослідження та відкриття в галузі електрики продовжуються, наприклад, теорія квантової електродинаміки та взаємодії слабких електричних хвиль. Серед усіх вчених, які займалися дослідженням електрики, особливе місце належить Ніколі Тесла -багато його винаходів і теорії про те, як працює електрика, досі не гідно оцінені.

Природна електрика

Довгий час вважалося, що електрики «самого по собі» не існує в природі. Цю оману розвіяв Б. Франклін, який довів електричну природу блискавок. Саме вони, за однією з версій вчених, сприяли синтезу перших амінокислот Землі.

Усередині живих організмів також виробляється електрика, що породжує нервові імпульси, що забезпечують рухові, дихальні та інші життєво необхідні функції.

Цікаво.Багато вчених вважають людське тіло автономною електричною системою, яка наділена функціями саморегуляції.

У представників тваринного світу теж є своя електрика. Наприклад, деякі породи риб (вугри, міноги, скати, вудильники та інші) використовують його для захисту, полювання, добування їжі та орієнтації у підводному просторі. Особливий орган у тілі цих риб виробляє електроенергію та накопичує її, як у конденсаторі, його частота – сотні герц, а напруга – 4-5 вольт.

Отримання та використання електрики

Електрика в наш час – це основа комфортного життя, тому людство потребує його постійного вироблення. Для цих цілей зводяться різноманітні електростанції (гідроелектростанції, теплові, атомні, вітрові, приливні та сонячні), здатні за допомогою генераторів виробляти мегавати електрики. В основі цього процесу лежить перетворення механічної (енергія падаючої води на ГЕС), теплової (спалювання вуглецевого палива – кам'яного та бурого вугілля, торфу на ТЕЦ) або міжатомної енергії (атомного розпаду радіоактивних урану та плутонію на АЕС) на електричну.

Багато наукових досліджень присвячено електричним силам Землі, всі вони прагнуть використати атмосферну електрику для блага людства – вироблення електроенергії.

Вченими запропоновано безліч цікавих пристроїв генераторів струму, які дають змогу видобувати електрику з магніту. Вони використовують можливості постійних магнітів здійснювати корисну роботу у вигляді моменту, що крутить. Він виникає в результаті відштовхування між однойменно зарядженими магнітними полями на статорному та роторному пристроях.

Електрика популярніша за решту джерел енергії, оскільки має безліч переваг:

• легке переміщення споживача;
• швидкий переведення в тепловий або механічний вид енергії;
• можливі нові сфери його застосування (електромобілі);
• відкриття нових властивостей (надпровідність).

Електрика – це рух різнозаряджених іонів усередині провідника. Це великий подарунок від природи, який люди пізнають з давніх-давен, і цей процес ще не закінчений, хоча людство вже навчилося видобувати його у величезних обсягах. Електрика грає величезну роль розвитку сучасного суспільства. Можна сміливо сказати, що без нього життя більшості наших сучасників просто зупиниться, адже недарма при відключенні електрики люди кажуть, що «відключили світло».

Відео

Відправити

Що таке електрика?

Електрика - це сукупність фізичних явищ, що з наявністю електричного заряду. Хоча спочатку електрика розглядалося як явище, окреме від магнетизму, але з розробкою рівнянь Максвелла обидва ці явища були визнані частиною єдиного явища: електромагнетизму. Різні поширені явища пов'язані з електрикою, такі як блискавки, статична електрика, електричне опалення, електричні розряди та багато інших. Крім того, електрика є основою багатьох сучасних технологій.

Наявність електричного заряду, який може бути або позитивним або негативним, породжує електричне поле. З іншого боку, рух електричних зарядів, який називається електричним струмом, створює магнітне поле.

Коли заряд міститься в точку з ненульовим електричним полем, на нього діє сила. Розмір цієї сили визначається законом Кулона. Таким чином, якби цей заряд був переміщений, електричне поле виконало роботу з переміщення (гальмування) електричного заряду. Таким чином, можна говорити про електричний потенціал у певній точці простору, що дорівнює роботі, що виконується зовнішнім агентом при перенесенні одиниці позитивного заряду з довільно обраної точки відліку до цієї точки без будь-якого прискорення і, як правило, вимірюваного у вольтах.

У електротехніці, електрика використовується для:

• подачі електроенергії туди, де електричний струм використовується живлення устаткування;
• в електроніці, що має справу з електричними ланцюгами, які включають активні електричні компоненти, такі як вакуумні трубки, транзистори, діоди та інтегральні схеми та пов'язані з ними пасивні елементи.

Електричні явища вивчалися з античних часів, хоча прогрес у теоретичному розумінні розпочався XVII і XVIII століттях. Навіть тоді практичне застосування електрики було рідкістю, і інженери змогли використовувати їх у промислових і житлових цілях лише наприкінці ХІХ століття. Швидке розширення електричних технологій у цей час трансформувало промисловість та суспільство. Універсальність електрики полягає в тому, що вона може використовуватися майже в безмежній кількості галузей, таких як транспорт, опалення, освітлення, комунікації та обчислення. Електроенергія нині є основою сучасного індустріального суспільства.

Історія електрики

Задовго до того, як зародилися будь-які знання про електрику, люди вже знали про удар струмом електричної риби. Давньоєгипетські тексти, датовані 2750 роком до зв. е.., називали цих риб "Громовержці Нілу" і описували їх як "захисників" всіх інших риб. Свідчення про електричні риби знову з'являються тисячоліттями пізніше від давньогрецьких, римських та арабських дослідників природи та лікарів. Декілька стародавніх письменників, такі, як Пліній Старший і Скрібоніус Ларгус, свідчать про оніміння, як ефект ураження електричним струмом, виробленим соміками і електричними схилами, а також вони знали, що такі удари можуть передаватися через провідні струм предмети. Пацієнтам, які страждають від захворювань, таких як подагра або головний біль, прописувалися дотики до таких риб з надією, що потужний електроудар може вилікувати їх. Можливо, що раннє і найближче наближення до відкриття ідентичності блискавки та електрики з будь-якого іншого джерела, було скоєно арабами, у яких до 15-го століття в мові слово "блискавка" (раад) застосовувалося до електричних скатів.

Стародавні культури Середземномор'я знали, що якщо деякі предмети, такі як бурштинові палички, потерти котячим хутром, то він затягне легкі предмети, такі як пір'я. Фалес Мілетський зробив ряд спостережень статичної електрики приблизно в 600 р. до н. . Фалес помилявся, вважаючи, що тяжіння бурштину було з магнітним ефектом, але пізніше наука довела зв'язок між магнетизмом і електрикою. Відповідно до спірної теорії, заснованої на виявленні Багдадської батареї в 1936 році, яка нагадує гальванічну комірку, хоча неясно, чи був артефакт електричним за своєю природою, парфяни, можливо, знали про гальванотехніку.

Електрика продовжувала викликати не більше, ніж інтелектуальну цікавість протягом тисячоліть до 1600 року, коли англійський вчений Вільям Гілберт провів ретельне вивчення електрики та магнетизму, і виявив відрізняючи "магнетитного" ефекту від статичної електрики, що виробляється шляхом тертя. Він вигадав нове латинське слово electricus ("бурштиновий" або "як бурштин", від ἤλεκτρον, Elektron, з грецької: «бурштин») для позначення властивості предметів притягувати дрібні предмети після натирання. Ця лінгвістична асоціація породила англійські слова «електричний» та «електрику», які вперше з'явилися у пресі в роботі Томаса Брауна "Pseudodoxia Epidemica" у 1646 році.

Подальшу роботу проводили Отто фон Геріке, Роберт Бойль, Стівен Грей та Шарль Франсуа Дюфе. У 18 столітті Бенджамін Франклін провів великі дослідження в галузі електрики, продавши свої володіння для фінансування своєї роботи. У червні 1752 року він, як відомо, прикріпив металевий ключ до нижньої частини нитки повітряного змія та запустив змія у грозове небо. Послідовність іскор, що зіскакують із ключа на тильну сторону долоні, показала, що блискавка дійсно має електричну природу. Він також пояснив уявну парадоксальну поведінку лейденської банки як пристрій для зберігання великої кількості електричного заряду з точки зору електрики, що складається з позитивних та негативних зарядів.

В 1791 Луїджі Гальвані оголосив про своє відкриття біоелектромагнетизму, демонструючи, що електрика є засобом, за допомогою якого нейрони передають сигнали до м'язів. Акумуляторна батарея Алессандро Вольта або гальванічний стовп 1800-х років виготовлялися з шарів цинку і міді, що чергуються. Для вчених це було більш надійним джерелом електричної енергії, ніж електростатичні машини, що використовуються раніше. Розуміння електромагнетизму як єдності електричних та магнітних явищ сталося завдяки Ерстеду та Андре-Марі Амперу у 1819-1820 роках. Майкл Фарадей винайшов електричний двигун у 1821 році, а Георг Ом математично проаналізував електричний ланцюг у 1827 році. Електрика та магнетизм (і світло) були остаточно пов'язані Джеймсом Максвеллом, зокрема, у його роботі «Про фізичні силові лінії» у 1861 та 1862 роках.

У той час як на початку 19 століття світ став свідком стрімкого прогресу в науці про електрику, наприкінці 19 століття найбільший прогрес стався в галузі електротехніки. За допомогою таких людей, як Олександр Грехем Белл, Отто Тітус Блаті, Томас Едісон, Галілео Фераріс, Олівер Хевісайда, Аньош Іштван Йедлік, Вільям Томсон, 1-й барон Кельвін, Чарльз Алджернон Парсонс, Вернер фон Сіменс, Джозеф Уен , Нікола Тесла і Джордж Вестингауз, електрика перетворилася з наукової цікавості на незамінний інструмент для сучасного життя, ставши рушійною силою другої промислової революції.

У 1887 році Генріх Герц виявив, що електроди, освітлені ультрафіолетовим світлом, створюють електричні іскри легше, ніж освітлені. В 1905 Альберт Ейнштейн опублікував статтю, в якій були пояснені експериментальні дані фотоелектричного ефекту як результат перенесення світлової енергії дискретними квантованими пакетами, що збуджують електрони. Це відкриття призвело до квантової революції. Ейнштейн був удостоєний Нобелівської премії з фізики у 1921 році за "відкриття закону фотоелектричного ефекту". Фотоелектричний ефект також використовується в таких фотоелементах, які можна знайти в панелях сонячних батарей, і це часто використовується для вироблення електроенергії в комерційних цілях.

Першим напівпровідниковим пристроєм став детектор котячий вус, який був першим у використанні в радіоприймачах у 1900-х роках. Усоподібна тяганина наводиться в легкий контактний дотик з твердим кристалом (наприклад, кристалом германію) для того, щоб продетектувати радіосигнал за допомогою контактно-перехідного ефекту. У напівпровідниковому вузлі струм подається в напівпровідникові елементи і з'єднання, сконструйовані спеціально для перемикання і посилення струму. Електричний струм може бути у двох формах: як негативно заряджених електронів, і навіть позитивно зарядженими вакансіями електронів (незаповненими електронами місцями у атомі напівпровідника), званими дірками. Ці заряди та дірки розуміються з позиції квантової фізики. Будівельним матеріалом найчастіше є кристалічний напівпровідник.

Розвиток напівпровідникових пристроїв почався з винаходом транзистора 1947 року. Поширеними напівпровідниковими пристроями є транзистори, мікропроцесорні чіпи та чіпи оперативної пам'яті. Спеціалізований тип пам'яті, званий флеш-пам'яттю використовується в USB флеш-накопичувачах, і зовсім недавно напівпровідниковими накопичувачами стали замінювати і накопичувачі на жорстких магнітних дисках, що механічно обертаються. Напівпровідникові пристрої стали поширеними у 1950-х та 1960-х роках, у період переходу від вакуумних ламп до напівпровідникових діодів, транзисторів, інтегральних схем (ІВ) та світлодіодів (LED).

Основні поняття електрики

Електричний заряд

Наявність заряду породжує електростатичну силу: заряди надають один одного силове дію, цей ефект був відомий у давнину, хоча й тоді зрозумілий. Легка кулька, підвішена на мотузку може бути заряджений дотиком до неї скляною паличкою, яка сама до цього була заряджена при терті про тканину. Подібна куля, заряджена тим же скляним стрижнем відштовхуватиметься від першої: заряд змушує дві кулі відокремлюватися один від одного. Дві кулі, які заряджаються від натертого бурштинового стрижня, також відштовхуються один від одного. Тим не менш, якщо одна куля заряджається від скляної палички, а інша - від бурштинового стрижня, то обидві кулі починають притягуватися один до одного. Ці явища було досліджено наприкінці вісімнадцятого століття Шарлем Огюстеном де Кулоном, який зробив висновок, що заряд проявляється у двох протилежних формах. Це відкриття призвело до відомої аксіоми: однаково заряджені об'єкти відштовхуються, а протилежно заряджені об'єкти притягуються.

Сила діє на самі заряджені частинки, отже, заряд має тенденцію до якомога більш рівномірного поширення по провідній поверхні. Величина електромагнітної сили, чи то тяжіння чи відштовхування, визначається законом Кулона, який свідчить, що електростатична сила пропорційна добутку зарядів і обернено пропорційна квадрату відстані між ними. Електромагнітна взаємодія є дуже сильною, вона поступається по силі тільки сильній взаємодії, але на відміну від останньої, вона діє на будь-яких відстанях. Порівняно з набагато слабшою гравітаційною взаємодією, електромагнітна сила розштовхує два електрони в 1042 разів сильніше, ніж гравітаційна сила притягує їх.

Дослідження показало, що джерелом заряду є певні типи субатомних частинок, які мають властивість електричного заряду. Електричний заряд породжує електромагнітну силу, яка є однією з чотирьох фундаментальних сил природи, та взаємодіє з нею. Найбільш відомими носіями електричного заряду є електрон та протон. Експеримент показав, що заряд - величина, що зберігається, тобто, сумарний заряд усередині ізольованої системи завжди буде залишатися постійним незалежно від будь-яких змін, які відбуваються в межах цієї системи. У системі заряд може передаватися між тілами або прямим контактом, або шляхом передачі по провідному матеріалу, наприклад дроту. Неофіційний термін "статична електрика" означає чисту присутність заряду (або "дисбаланс" зарядів) на тілі, що зазвичай викликається тим, що різнорідні матеріали, потертими один про одного, передають заряд від один одному.

Заряди електронів і протонів протилежні за знаком, отже, сумарний заряд може бути як позитивним, і негативним. За угодою, заряд переноситься електронами, вважається негативним, а протонами, що переноситься, - позитивним, за традицією, закладеною роботами Бенджаміна Франкліна. Величина заряду (кількість електрики) зазвичай позначається символом Q і виявляється у кулонах; кожен електрон несе той самий заряд, приблизно -1,6022 × 10-19 кулона. Протон має заряд, що дорівнює за значенням і протилежний за знаком, і, таким чином, + 1,6022×10-19 Кулону. Заряд має не тільки речовину, але й антиречовину, кожна античастка несе рівний заряд, але протилежний за знаком до заряду його відповідної частки.

Заряд можна виміряти декількома способами: ранній прилад-електроскоп із золотими пелюстками, який, хоч усе ще використовується для навчальних демонстрацій, в даний час замість нього застосовується електронний електрометр.

Електричний струм

Рух електричних зарядів називається електричним струмом, інтенсивність його зазвичай вимірюється в амперах. Струм може створюватися якими-небудь зарядженими частинками, що рухаються; найчастіше це електрони, але в принципі будь-який заряд наведений у рух є струмом.

По домовленості, що історично склалася, позитивний струм визначається напрямом руху позитивних зарядів, що перетікають з більш позитивної частини ланцюга в більш негативну частину. Струм, визначений таким чином, називається умовним струмом. Однією з найвідомішою формою струму є рух негативно заряджених електронів по ланцюгу, і таким чином, позитивний напрямок струму зорієнтовано протилежному руху електронів напрямку. Тим не менш, залежно від умов, електричний струм може складатися з потоку заряджених частинок, що рухається в будь-якому напрямку, і навіть в обох напрямках одночасно. Домовленість вважати позитивним напрямом струму напрямок руху позитивних зарядів широко використовується для спрощення цієї ситуації.

Процес, у якому електричний струм проходить через матеріал, називається електричної провідністю, та її природа змінюється залежно від цього, якими зарядженими частками вона здійснюється і зажадав від матеріалу, якими вони переміщаються. Як приклади електричних струмів можна навести металеву провідність, що здійснюється потоком електронів через провідник, такий як метал, і електроліз, що здійснюється потоком іонів (заряджених атомів) через рідину або плазму, як в електричних іскрах. У той час як самі частинки можуть рухатися дуже повільно, іноді з середньою швидкістю дрейфу лише частки міліметра в секунду, електричне поле, що приводить їх у рух, поширюється зі швидкістю близької до швидкості світла, дозволяючи електричним сигналам швидко проходити проводами.

Струм викликає ряд ефектів, що спостерігаються, які історично були ознакою його присутності. Можливість розкладання води під впливом струму від гальванічного стовпа було виявлено Ніколсоном і Карлайлом в 1800 року. Цей процес називається електроліз. Їхня робота була значно розширена Майклом Фарадеєм у 1833 році. Струм, протікаючи через опір, викликає локалізоване нагрівання. Цей ефект Джеймс Джоуль описав математично в 1840 році. Одне з найбільш важливих відкриттів, що стосуються струму, було зроблено випадково Ерстедом в 1820 році, коли при підготовці лекції він виявив, що струм, що протікає по дроту, викликав поворот стрілки магнітного компаса. Так він відкрив електромагнетизм, фундаментальну взаємодію між електрикою та магнетизмом. Рівень електромагнітних викидів, що генеруються електричною дугою, досить високий для отримання електромагнітних перешкод, які можуть завдати шкоди роботі суміжного обладнання. Він виявив електромагнетизм, фундаментальну взаємодію між електрикою та магнетизмом. Рівень електромагнітних випромінювань, що генеруються електричною дугою, досить високий, щоб виробляти електромагнітні перешкоди, які можуть викликати перешкоди в роботі обладнання, що знаходиться поблизу.

Для технічного або побутового застосування струм часто характеризується як постійний (DC), або змінний (AC). Ці терміни відносяться до того, як струм змінюється у часі. Постійний струм, який виробляється, наприклад, батареєю і необхідний більшості електронних пристроїв, є односпрямованим потоком від позитивного потенціалу ланцюга до негативного. Якщо цей потік, що частіше трапляється, переноситься електронами, вони переміщатимуться у протилежному напрямку. Змінним струмом називається будь-який струм, який безперервно змінює напрямок, він майже завжди має форму синусоїди. Змінний струм пульсує назад і вперед усередині провідника без переміщення заряду на якусь кінцеву відстань за тривалий проміжок часу. Усереднене за часом значення змінного струму дорівнює нулю, але він доставляє енергію спочатку в одному напрямку, а потім у зворотному. Змінний струм залежить від електричних властивостей, які не проявляють себе при стаціонарному режимі постійного струму, наприклад, від індуктивності та ємності. Ці властивості, однак, можуть проявити себе, коли схема піддається перехідним процесам, наприклад при початковій подачі енергії.

Електричне поле

Поняття електричного поля було запроваджено Майклом Фарадеєм. Електричне поле створюється зарядженим тілом у просторі, що оточує тіло, та призводить до сили, що діє на будь-які інші заряди, розташовані в полі. Електричне поле діє між двома зарядами аналогічно гравітаційному полю, що діє між двома масами, і також простягається до нескінченності і обернено пропорційно квадрату відстані між тілами. Проте є істотна різниця. Сила тяжіння завжди притягує, змушуючи з'єднатися дві маси, тоді як електричне поле може призвести або до тяжіння, або до відштовхування. Так як великі тіла, такі як планети в цілому мають нульовий сумарний заряд, їхнє електричне поле на відстані зазвичай дорівнює нулю. Таким чином, сила тяжіння є домінуючою силою на великих відстанях у Всесвіті, незважаючи на те, що сам він набагато слабший.

Електричне поле, як правило, відрізняється в різних точках простору, а його напруженість у будь-якій точці визначається як сила (віднесена до одиниці заряду), яку відчуватиме нерухомий, мізерно малий заряд, якщо його помістити в цю точку. Абстрактний заряд, званий "пробним зарядом", повинен мати зникаюче мале значення, щоб його власним електричним полем, що порушує основне поле, можна було знехтувати, а також повинен бути стаціонарним (нерухомим), щоб запобігти впливу магнітних полів. Оскільки електричне поле визначається термінах сили, а сила є вектором, то електричне поле також є вектором, що має як величину, так і напрямок. А якщо конкретніше, то електричне поле векторне поле.

Вчення про електричні поля, створюваних нерухомими зарядами, називається електростатикою. Поле може бути візуалізоване за допомогою набору уявних ліній, напрямок яких у будь-якій точці простору збігається з напрямком поля. Це поняття було запроваджено Фарадеєм, і термін «силові лінії» досі іноді трапляється. Лінії поля - це шляхи, якими точковий позитивний заряд здійснюватиме рух під впливом поля. Вони, проте, є абстрактним, а чи не фізичним об'єктом, а поле пронизує весь проміжний простір між лініями. Лінії поля, що виходять із стаціонарних зарядів, мають кілька ключових властивостей: по-перше, вони починаються на позитивних зарядах та закінчуються на негативних зарядах; по-друге, вони повинні входити до будь-якого ідеального провідника під прямим кутом (нормально), і по-третє, вони ніколи не перетинаються і не замикаються самі на себе.

Порожнє тіло, що проводить, містить весь свій заряд на своїй зовнішній поверхні. Тому поле дорівнює нулю у всіх місцях усередині тіла. На цьому принципі працює клітина Фарадея - металева оболонка, яка ізолює своє внутрішнє просторі від зовнішніх електричних впливів.

Принципи електростатики мають важливе значення для проектування елементів високовольтного устаткування. Існує кінцева межа напруженості електричного поля, яка може бути витримана будь-яким матеріалом. Вище цього значення відбувається електричний пробій, який викликає електричну дугу між зарядженими частинами. Наприклад, у повітрі електричний пробій настає при невеликих проміжках при напруженості електричного поля, що перевищує 30 кВ на сантиметр. При збільшенні зазору гранична напруженість пробою знижується приблизно до 1 кВ на сантиметр. Найбільш помітне подібне явище - це блискавка. Вона виникає, коли заряди поділяються в хмарах висхідними колонами повітря, і електричне поле повітря починає перевищувати значення пробою. Напруга великої грозової хмари може досягати 100 МВ і мати величину енергії розряду 250 кВт-год.

На величину напруженості поля сильно впливають об'єкти, що знаходяться поблизу, і напруженість особливо велика, коли полю доводиться огинати загострені об'єкти. Цей принцип використовується в громовідводах, гострі шпилі яких примушують блискавки розряджатися в них, а не будівлі, які вони захищають.

Електричний потенціал

Поняття електричного потенціалу був із електричним полем. Невеликий заряд, поміщений в електричне поле, має силу, і для того, щоб перемістити заряд проти цієї сили, потрібно здійснити роботу. Електричний потенціал у будь-якій точці визначається як енергія, яку необхідно витратити, щоб вкрай повільно перемістити одиничний пробний заряд із нескінченності до цієї точки. Потенціал зазвичай вимірюється у вольтах, і потенціал в один вольт - це потенціал, при якому необхідно витратити один джоуль роботи, щоб перемістити заряд в один кулон із нескінченності. Це формальне визначення потенціалу має невелике практичне застосування, і кориснішим є поняття електричної різниці потенціалів, тобто енергія, необхідна переміщення одиниці заряду між двома заданими точками. Електричне поле має одну особливість, воно є консервативним, що означає, що шлях, пройдений пробним зарядом не має жодного значення: на проходження всіляких шляхів між двома заданими точками завжди буде витрачена та сама енергія, і, таким чином, існує єдине значення різниці потенціалів між двома положеннями Вольт настільки сильно закріпився як одиниця виміру та опис різниці електричних потенціалів, що термін вольтаж використовується широко і повсякденно.

Для практичних цілей корисно визначити загальну точку відліку, щодо якої потенціали можуть бути виражені та порівнюватися. Хоча, вона може бути і на нескінченності, набагато більш практично використовувати як нульовий потенціал саму Землю, яка у всіх місцях, як передбачається, має той самий потенціал. Цю точку відліку, звісно, ​​позначають як " земля " (ground). Земля є нескінченним джерелом рівної кількості позитивних та негативних зарядів і, отже, вона електрично нейтральна та незарядна.

Електричний потенціал є скалярною величиною, тобто він має тільки значення і не має напряму. Його можна розглядати як аналог висоти: подібно до того, як випущений об'єкт падатиме за допомогою різниці висот, викликаної гравітаційним полем, так і заряд "падатиме" за допомогою напруги, викликаної електричним полем. Як на картах позначається рельєф за допомогою контурних ліній, що з'єднують точки однакової висоти, так і набір ліній, що з'єднують точки рівного потенціалу (відомі як еквіпотенціалі), можуть бути промальовані навколо електростатично зарядженого об'єкта. Еквіпотенціалі перетинають усі силові лінії під прямим кутом. Вони також повинні лежати паралельно поверхні провідника, інакше буде вироблятися сила, що переміщає носії зарядів еквіпотенційною поверхнею провідника.

Електричне поле формально визначається як сила, яка надається на одиницю заряду, але поняття потенціалу надає більш корисне та еквівалентне визначення: електричне поле – це локальний градієнт електричного потенціалу. Як правило, воно виражається у вольтах на метр, а напрямок вектора поля є лінією найбільшої зміни потенціалу, тобто у напрямку найближчого розташування іншої еквіпотенціалі.

Електромагніти

Відкриття Ерстедом у 1821 році того факту, що магнітне поле існує навколо всіх сторін дроту, що несе електричний струм, показало, що існує прямий зв'язок між електрикою та магнетизмом. Більше того, взаємодія здавалася різною від гравітаційних та електростатичних сил, двох сил природи, тоді відомих. Сила діяла на стрілку компаса, не спрямовуючи її до дроту зі струмом або від нього, а діяла під прямим кутом до нього. Трохи неясними словами "електричний конфлікт має поведінку, що обертає" Ерстед висловив своє спостереження. Ця сила також залежала від напрямку струму, бо якщо струм змінював напрямок, то магнітна сила змінювала його теж.

Ерстед не повною мірою зміг зрозуміти своє відкриття, але спостерігається їм ефект був взаємним: струм надає силовий вплив на магніт, і магнітне поле надає силове вплив на струм. Феномен був надалі вивчений Ампером, який виявив, що два паралельні дроти з струмом, надають силову дію один на одного: два дроти, з струмами, що протікають по них, в тому самому напрямку, притягуються один до одного, в той час як дроти, містять струми в протилежних напрямках один від одного, відштовхуються. Ця взаємодія відбувається за допомогою магнітного поля, яке кожен струм створює, і на основі цього явища визначається одиниця виміру струму – Ампер у міжнародній системі одиниць.

Цей зв'язок між магнітними полями і струмами є надзвичайно важливим, оскільки він привів до винаходу Майклом Фарадеєм електродвигуна в 1821 році. Його уніполярний двигун складався з постійного магніту, поміщеного в посудину з ртуттю. Струм пропускався по дроту, підвішеному на шарнірному підвісі над магнітом і зануреному в ртуть. Магніт надавав тангенціальну силу на провід, що змушувало останній обертатися навколо магніту доти, доки у проводі підтримувався струм.

Експеримент, проведений Фарадеєм в 1831, показав, що провід, що рухається перпендикулярно магнітному полю, створював різницю потенціалів на кінцях. Подальший аналіз цього процесу, відомого як електромагнітна індукція, дозволив йому сформулювати принцип, тепер відомий як закон індукції Фарадея, що різниця потенціалів, наведена в замкнутому контурі, пропорційна швидкості зміни магнітного потоку пронизливого контуру. Розробка цього відкриття дозволили Фарадею винайти перший електричний генератор, в 1831 році, в якому перетворюється механічна енергія мідного диска, що обертається, в електричну енергію. Диск Фарадея був неефективним і не використовувався як практичний генератор, але він показав можливість вироблення електроенергії з використанням магнетизму, і ця можливість була взята на озброєння тими, хто пішов за його розробками.

Здатність хімічних реакцій виробляти електроенергію, і зворотна здатність електроенергії виробляти хімічні реакції має широкий спектр застосувань.

Електрохімія завжди була важливою частиною вчення про електрику. З початкового винаходу вольтова стовпа, гальванічні елементи еволюціонували в найрізноманітніші типи батарей, гальванічні та електролізні елементи. Алюміній отримують у величезних кількостях електролізним способом, і в багатьох портативних електронних пристроях використовуються джерела електроенергії, що перезаряджаються.

Електричні схеми

Електричний ланцюг є з'єднанням електричних компонентів таким чином, що електричний заряд, змушений проходити по замкнутій траєкторії (контуру), зазвичай виконує ряд деяких корисних завдань.

Компоненти в електричному ланцюзі можуть набувати різних форм, виступаючи в ролі таких елементів, як резистори, конденсатори, вимикачі, трансформатори та електронні компоненти. Електронні схеми містять активні компоненти, такі як напівпровідники, які зазвичай працюють у нелінійному режимі та вимагають застосування до них комплексного аналізу. Найбільш простими електричними компонентами є ті, які називаються пасивними та лінійними: хоча вони можуть тимчасово зберігати енергію, вони не містять її джерел та працюють у лінійному режимі.

Резистор, мабуть, найпростіший з пасивних елементів схеми: як передбачає його назва, він чинить опір струму, що протікає через нього, розсіюючи електроенергію у вигляді тепла. Опір є наслідком руху заряду через провідник: у металах, наприклад, опір насамперед пов'язаний зі зіткненнями електронів та іонів. Закон Ома є основним законом теорії ланцюгів, і говорить, що струм, що проходить через опір, прямо пропорційний різниці потенціалів на ньому. Опір більшості матеріалів відносно постійно в широкому діапазоні температур та струмів; матеріали, що задовольняють цим умовам, відомі як "омічні". Ом – одиниця опору, була названа на честь Георга Ома і позначається грецькою буквою Ω. 1 ом - це опір, який створює різницю потенціалів в один вольт при пропусканні через нього струму завбільшки в один ампер.

Конденсатор є модернізацією лейденської банки і являє собою пристрій, який може зберігати заряд, і тим самим накопичувати електричну енергію в полі, що створюється. Він складається з двох провідних пластин, розділених тонким ізолюючим шаром діелектрика; на практиці це пара тонких смужок металевої фольги, смотаних разом, для збільшення площі поверхні в одиниці об'єму і, отже, ємності. Одиницею ємності є фарад, названий на честь Майкла Фарадея і позначається символом F: один фарад є ємність, яка створює різницю потенціалів в вольт, при зберіганні заряду в один кулон. Через конденсатор, підключений джерела живлення спочатку протікає струм, оскільки у конденсаторі відбувається накопичення заряду; цей струм буде, проте зменшуватися у міру того, як конденсатор заряджатиметься, і врешті-решт стане рівним нулю. Тому конденсатор не пропускає постійний струм, а блокує його.

Індуктивність є провідником, як правило, мотком дроту, що зберігає енергію в магнітному полі, що виникає при проходженні струму через неї. При зміні струму магнітне поле також змінюється, створюючи напругу між кінцями провідника. Індукована напруга пропорційна швидкості зміни струму. Коефіцієнт пропорційності називається індуктивністю. Одиниця індуктивності - генрі, названа на честь Джозефа Генрі, сучасника Фарадея. Індуктивність в один генрі - це індуктивність, яка викликає різницю потенціалів в один вольт при швидкості зміни струму, що проходить через неї, в один ампер в секунду. Поведінка індуктивності протилежна поведінці конденсатора: вона вільно пропускатиме постійний і блокуватиме струм, що швидко змінюється.

Електрична потужність

Електрична потужність - це швидкість, з якою електрична енергія передається електричним ланцюгом. Одиниця СІ потужності - ват, що дорівнює одному джоулю за секунду.

Електрична потужність як і механічна є швидкістю виконання роботи, вимірюється у ватах і позначається буквою P. Термін споживана потужність, що використовується в просторіччі, означає "електричну потужність у ватах." Електрична потужність у ВАТ, вироблена електричним струмом I, рівним проходженню заряду Q кулон кожні t секунд через електричну різницю потенціалів (напруга) V дорівнює

P = QV/t = IV

• Q – електричний заряд у кулонах
• t - час у секундах
• I - електричний струм в амперах
• V - електричний потенціал або напруга у вольтах

Генерація електроенергії часто провадиться за допомогою електрогенераторів, але також може проводитися хімічними джерелами, такими як електричні батареї або іншими способами за допомогою найрізноманітніших джерел енергії. Електрична потужність, як правило, поставляється на підприємства та в будинки електроенергетичними компаніями. Оплата за електроенергію зазвичай відбувається за кіловат-годину (3,6 МДж), яка є виробленою потужністю в кіловатах, помноженою на час роботи в годиннику. В електроенергетиці вимірювання потужності проводять з використанням лічильників електроенергії, які запам'ятовують кількість загальної електричної енергії, яку клієнт віддає. На відміну від викопного палива, електроенергія є низькоентропійною формою енергії і може бути перетворена на енергію руху або багато інших видів енергії з високою ефективністю.

Електроніка

Електроніка має справу з електричними ланцюгами, які включають активні електричні компоненти, такі як вакуумні трубки, транзистори, діоди та інтегральні схеми, і пов'язані з ними пасивні елементи та елементи комутації. Нелінійна поведінка активних компонентів та їх здатність контролювати потоки електронів дозволяє посилювати слабкі сигнали та широко використовувати електроніку в обробці інформації, телекомунікації та обробці сигналів. Здатність електронних пристроїв працювати як перемикачі дозволяє проводити цифрову обробку інформації. Елементи комутації, такі як друковані плати, технології компонування та інші різноманітні форми комунікаційної інфраструктури доповнюють функціональні можливості схеми та перетворюють різнорідні компоненти на звичайну робочу систему.

Сьогодні більшість електронних пристроїв використовують напівпровідникові компоненти реалізації електронного управління. Вивчення напівпровідникових приладів та пов'язаних з ними технологій розглядається як галузь фізики твердого тіла, тоді як проектування та конструювання електронних схем для вирішення практичних завдань належать до галузі електроніки.

Електромагнітні хвилі

Роботи Фарадея і Ампера показали, що магнітне поле, що змінюється в часі, породжувало електричне поле, а електричне поле, що змінювалося в часі, було джерелом магнітного поля. Таким чином, коли одне поле змінюється у часі, то індукується інше поле. Таке явище має хвильові властивості і природно називається електромагнітною хвилею. Електромагнітні хвилі були теоретично проаналізовані Джеймсом Максвеллом у 1864 році. Максвелл розробив ряд рівнянь, які могли однозначно описати взаємозв'язок між електричним полем, магнітним полем, електричним зарядом та електричним струмом. Він зміг ще й довести, що така хвиля обов'язково поширюється зі швидкістю світла, і, таким чином, і світло саме є формою електромагнітного випромінювання. Розробка законів Максвелла, які поєднують світло, поля та заряд, є одним з найважливіших етапів в історії теоретичної фізики.

Таким чином, робота багатьох дослідників дозволила використовувати електроніку для перетворення сигналів у високочастотні коливальні струми, а через відповідним чином сформовані провідники електрику дозволяє передавати та приймати ці сигнали за допомогою радіохвиль на дуже великі відстані.

Виробництво та використання електричної енергії

Генерація та передача електричного струму

У 6 столітті до зв. е. грецький філософ Фалес Мілетський експериментував із бурштиновими стрижнями, і ці експерименти стали першими дослідженнями у галузі виробництва електричної енергії. Поки цей метод, тепер відомий як трибоелектричний ефект, міг лише піднімати легкі предмети та генерувати іскри, він був вкрай неефективним. З винаходом вольтова стовпа у вісімнадцятому столітті життєздатне джерело електроенергії стало доступним. Вольтов стовп і його сучасний нащадок - електрична батарея, що зберігає енергію в хімічному вигляді і видає її у вигляді електричної енергії на вимогу. Батарея є універсальним і дуже поширеним джерелом живлення, яке ідеально підходить для багатьох застосувань, але енергія, що зберігається в ній, є кінцевою, і як тільки вона витрачається, батарею необхідно утилізувати або заряджати. Для великих потреб електрична енергія повинна генеруватися і передаватися безперервно по лініях електропередачі.

Електроенергія зазвичай генерується електромеханічними генераторами, що приводяться в рух парою, що отримується від спалювання викопного палива, або теплом, що виділяється в ядерних реакціях; або інших джерел, таких як кінетична енергія, витягнута з вітру або проточної води. Сучасна парова турбіна, розроблена сером Чарльзом Парсонсом у 1884 році, сьогодні виробляє близько 80 відсотків електроенергії у світі з використанням різних джерел тепла. Такі генератори не мають ніякої подібності з уніполярним генератором - диском Фарадея 1831 року, але вони, як і раніше, покладатися на його електромагнітний принцип, згідно з яким провідник, зчіпляючись із магнітним полем, що змінюється, індукує різницю потенціалів на своїх кінцях. Винахід наприкінці ХIХ століття трансформатора означало, що електрична енергія може передаватися більш ефективно при вищій напрузі, але нижчому струмі. Ефективна електрична передача означає, своєю чергою, що електроенергія може вироблятися на централізованих електростанціях з вигодою від масштабної економії, та був передаватися щодо великі відстані туди, де у ній є потреба.

Оскільки електрична енергія не може бути легко збережена в кількостях, достатніх для задоволення потреб у національному масштабі, її має проводитися у будь-який час стільки, скільки її потрібно. Це зобов'язує енергокомпанії ретельно прогнозувати свої електричні навантаження та постійно узгоджувати ці дані з електростанціями. Деяка кількість генеруючих потужностей повинна завжди зберігатися в запасі як подушка безпеки для електромереж на випадок різкого підвищення попиту на електроенергію.

Попит на електроенергію зростає з великою швидкістю в міру модернізації країни та розвитку її економіки. Сполучені Штати демонстрували 12% зростання попиту протягом кожного року перших трьох десятиліть ХХ століття. Такий темп зростання в даний час спостерігається в країнах з економікою, що формується, таких як Індія або Китай. Історично темпи зростання попиту електроенергію випереджають темпи зростання попиту інші види енергії.

Екологічні проблеми, пов'язані з виробництвом електроенергії, сприяли посиленню уваги до виробництва електроенергії з відновлюваних джерел, зокрема на вітряних та гідроелектростанціях. Незважаючи на те, що очікується продовження дебатів про вплив на навколишнє середовище різних засобів виробництва електроенергії, її остаточна форма відносно чиста.

Способи застосування електрики

Передача електрики є вельми зручним способом передачі енергії, і вона була адаптована до величезної, і продовжує рости, кількості застосувань. Винахід практичної лампи розжарювання у 1870-х роках призвело до того, що освітлення стало одним із перших масово доступних застосувань електроенергії. Незважаючи на те, що електрифікація передбачала певні ризики, заміна відкритого полум'я газового освітлення значно знизила небезпеку займання всередині будинків і фабрик. У багатьох містах було створено комунальні підприємства, орієнтовані на зростаючий ринок електричного освітлення.

Нагріваючий резистивний ефект Джоуля використовується в нитках ламп розжарювання і знаходить більш безпосереднє застосування в системах електричного опалення. Хоча цей метод опалення універсальний та керований, його можна вважати марнотратним, оскільки для більшості способів електрогенерації вже знадобилося виробництво теплової енергії на електростанції. У низці країн, таких як Данія, випустили закони, що обмежують або забороняють застосування резистивного електричного нагріву в нових будівлях. Електрика, проте, досі залишається дуже практичним джерелом енергії для опалення та охолодження, причому кондиціонери або теплові насоси є зростаючим сектором попиту на електроенергію для опалення та охолодження, наслідки якого комунальні підприємства все більшою мірою зобов'язані враховувати.

Електрика використовується у сфері телекомунікацій, і насправді електричний телеграф, комерційне використання якого було продемонстровано в 1837 Куком і Уітстоном, було одним з найраніших електричних телекомунікаційних застосувань. При будівництві перших міжконтинентальних, а потім трансатлантичних, телеграфних систем у 1860-х роках, електрика дозволила забезпечувати зв'язок протягом декількох хвилин з усією земною кулею. Оптоволоконний та супутниковий зв'язок зайняли частину ринку систем зв'язку, проте очікується, що електроенергія залишатиметься важливою частиною цього процесу.

Найбільш очевидне використання ефектів електромагнетизму відбувається в електродвигуні, який є чистим і ефективним засобом рушійної сили. Стаціонарний двигун, такий як лебідка, легко забезпечити електроживленням, але двигуну для мобільного застосування, такого як електричний транспортний засіб, необхідно або переміщати разом із собою джерела живлення, такі як батареї, або збирати струм ковзним контактом, відомим як пантограф.

Електронні пристрої використовують транзистор, мабуть, один із найважливіших винаходів ХХ століття, який є фундаментальним будівельним блоком усіх сучасних схем. Сучасна інтегральна схема може містити кілька мільярдів мініатюризованих транзисторів на площі лише кілька квадратних сантиметрів.

Електрика також використовується як джерело палива для громадського транспорту, у тому числі в електричних автобусах та поїздах.

Вплив електрики на живі організми

Дія електричного струму на організм людини

Напруга, прикладена до людського тіла, викликає проходження електричного струму через тканини, і хоча це відношення нелінійне, але чим більша напруга прикладена, тим більша вона викликає струм. Поріг сприйняття варіюється в залежності від частоти живлення і місцем проходження струму, він становить приблизно від 0,1 до 1 мА для електрики мережевої частоти, хоча і струм, настільки малий, як один мікроампер, може бути виявлений як ефект електровібрації за певних умов. Якщо струм досить великий, він може викликати скорочення м'язів, аритмію серця, і навіть опіки тканин. Відсутність будь-яких видимих ​​ознак того, що провідник перебуває під напругою, робить електрику особливо небезпечною. Біль, викликаний електричним струмом може бути інтенсивним, що призводить до того, що електрику іноді використовують як метод тортури. Смертна кара, виконана ураженням електричним струмом, називається стратою на електричному стільці (electrocution). Страта на електричному стільці досі залишається засобом судового покарання в деяких країнах, хоча його використання стало рідкісним останнім часом.

Електричні явища у природі

Електрика не є винаходом людини, вона може спостерігатися в декількох формах у природі, помітним проявом якої є блискавка. Багато взаємодій, знайомих на макроскопічному рівні, такі як дотик, тертя або хімічний зв'язок, зумовлені взаємодіями між електричними полями на атомному рівні. Магнітне поле Землі, як вважають, виникає через природне виробництво циркулюючих струмів у ядрі планети. Деякі кристали, такі як кварц, або навіть цукор, здатні створювати різницю потенціалів на своїх поверхнях, коли зазнають зовнішнього тиску. Це явище, відоме як п'єзоелектрика, від грецького piezein (πιέζειν), що означає "натиснути", було виявлено в 1880 П'єром і Жаком Кюрі. Цей ефект оборотний, і коли п'єзоелектричний матеріал зазнає впливу електричного поля, відбувається невелика зміна його фізичних розмірів.

Деякі організми, такі як акули, здатні виявляти та реагувати на зміни електричних полів, ця здатність відома як електрорецепція. У той же час інші організми, які називаються електрогенними, здатні генерувати напруги самі, що служить їм як оборонна або хижа зброя. Риби загону гімнотоподібних, найвідомішим представником якого є електричний вугор, можуть виявляти або оглушувати свій видобуток за допомогою високої напруги, що генерується видозміненими м'язовими клітинами, званими електричними клітинами (electrocytes). Всі тварини передають інформацію по клітинних мембран імпульсами напруги, званими потенціалами дії, до чиєї функції входить забезпечення нервової системи зв'язком між нейронами і м'язами. Поразка електричним струмом стимулює цю систему і викликає скорочення м'язів. Потенціали дії відповідають за координацію діяльності певних рослин.

У 1850 році Вільям Гладстон запитав вченого Майкла Фарадея, у чому цінність електрики. Фарадей відповів: "В один прекрасний день, сер, ви зможете обкласти його податком".

У 19-му та на початку 20-го століття, електрика не була частиною повсякденного життя багатьох людей, навіть у промислово розвиненому західному світі. Популярна культура того часу, відповідно, часто зображувала його як таємничу, квазі-магічну силу, яка може умертвляти живих, воскресати мертвих чи інакше змінювати закони природи. Такий погляд почав панувати з дослідів Гальвані 1771, в яких демонструвалися ноги мертвих жаб, що смикаються при застосуванні тваринної електрики. Про "пожвавлення" чи реанімацію очевидно мертвих чи потопельників було повідомлено в медичній літературі невдовзі після роботи Гальвані. Про ці повідомлення стало відомо Мері Шеллі, коли вона взялася за написання Франкенштейна (1819), хоча вона не вказує на такий метод пожвавлення монстра. Пожвавлення монстрів за допомогою електрики стало актуальною темою фільмів жахів пізніше.

У міру того, як поглиблювалося громадське знайомство з електрикою, як джерелом життєвої сили другої промислової революції, його володарі частіше показувалися в позитивному світлі, наприклад, електромонтажники, про яких сказано "смерть крізь рукавички їм леденить пальці, що пліткують дроти" у вірші Редьярда року "Сини Марфи". Різноманітні транспортні засоби з електричним приводом зайняли чільне місце у пригодницьких оповіданнях Жюля Верна та Тома Свіфта. Фахівці в галузі електроенергетики, чи то вигадані чи реальні - у тому числі вчені, такі як Томас Едісон, Чарльз Штайнмець чи Нікола Тесла - широко сприймалися як чарівники, наділені чарівними повноваженнями.

У міру того, як електрика переставала бути новинкою і ставала необхідністю у повсякденному житті в другій половині 20-го століття, вона звернула до себе особливу увагу з боку популярної культури тільки тоді, коли вона переставала надходити, що була подією, що зазвичай сигналізує про лихо . Люди, які підтримують його надходження, такі як безіменний герой пісні Джиммі Вебба "Монтер з Вічіто" (1968), все частіше представлялися як героїчні та чарівні персонажі.

ЕЛЕКТРИКА

ЕЛЕКТРИКА, Форма енергії, що існує у вигляді статичних або рухомих ЕЛЕКТРИЧНИХ ЗАРЯДІВ. Заряди можуть бути позитивними чи негативними. Однакові заряди відштовхуються, протилежні притягуються. Сили взаємодії між зарядами описані ЗАКОНОМ КУЛОНУ. Коли заряди рухаються в магнітному полі, вони зазнають впливу магнітної сили і в свою чергу створюють протилежно спрямоване магнітне поле (ЗАКОНИ ФАРАДЕЯ). Електрика і МАГНЕТИЗМ являють собою різні аспекти того самого явища, ЕЛЕКТРОМАГНЕТИЗМУ. Потік зарядів утворює ЕЛЕКТРИЧНИЙ струм, який у провіднику є потік негативно заряджених ЕЛЕКТРОНІВ. Для того, щоб у ПРОВІДНИКУ виник електричний струм, необхідна ЕЛЕКТРОДВИГУНА СИЛА або РОЗІБНІСТЬ ПОТЕНЦІАЛІВ між кінцями провідника. Струм, що рухається тільки в одному напрямку, називається постійним. Такий струм створюється, коли джерелом різниці потенціалів є Батарейка. Струм, що змінює напрямок двічі за цикл, називається змінним. Джерелом такого струму є центральні мережі. Одиницею вимірювання струму служить АМПЕР, одиницею заряду – КУЛОН, ом – це одиниця опору, а вольт – одиниця електрорушійної сили. Основними засобами для обчислення параметрів електричного ланцюга є ЗАКОН ОМА та ЗАКОНИ КІРХГОФУ (про підсумовування величин напруги та струму в ланцюзі). Див. також ЕЛЕКТРИЧНИЙ СТРУМ, ЕЛЕКТРОНІКА.

Електричну енергію можна отримати за допомогою індукції у генераторі; напруга в первинній обмотці створює змінний струм у зовнішньому ланцюзі. Наявність індуктивності або ємності (або того й іншого разом) призводить до зміщення фази (А) між напругою V і струмом I. На малюнку показано, що ємність викликала зміщення фази на 90°, у результаті середня величина потужності дорівнює 0, хоча крива потужності no як і раніше має вигляд синусоїди. Зниження потужності Р, викликане усуненням фаз, називають коефіцієнтом потужності. Якщо три фази змінного струму зміщені між собою, кожна на 120°, то сума їх величин струму або напруги завжди дорівнюватиме нулю (В). Такі трифазні струми використовують у короткозамк-нугих асинхронних електродвигунах з ротором (С). У цій конструкції є три електромагніти, що обертаються у створеному магнітному полі. Змінний струм проводиться також у замкнутих (D) та відкритих (Е) коливальних контурах. Високочастотні електромагнітні хвилі, що використовуються в деяких системах комунікації, ВИРОБЛЯЮТЬСЯ ТЕКИМ1 ланцюгами.

Науково-технічний енциклопедичний словник.

Синоніми:

Дивитись що таке "ЕЛЕКТРИЧНІСТЬ" в інших словниках:

- (Від грец. elektron бурштин, оскільки бурштин притягує легкі тіла). Особлива властивість деяких тіл, що виявляється лише за певних умов, напр. при терті, теплоті, або хімічних реакціях, і виявляється притягуванням легших ... Словник іноземних слів російської мови

ЕЛЕКТРИЧНІСТЬ, електрики, мн. ні, пор. (грец. elektron). 1. Субстанція, що лежить в основі будови матерії (фіз.). || Своєрідні явища, що супроводжують рух та переміщення частинок цієї субстанції, форма енергії (електричний струм тощо). Тлумачний словник Ушакова

Сукупність явищ, зумовлених існуванням, рухом та взаємодією заряджених тіл або частинок носіїв електричних зарядів. Зв'язок електрики та магнетизму взаємодія нерухомих електричних зарядів здійснюється…

- (Від грец. elektron бурштин) сукупність явищ, в яких виявляється існування, рух та взаємодія (за допомогою електромагнітного поля) заряджених частинок. Вчення про електрику один із основних розділів фізики. Часто під... Великий Енциклопедичний словник

Лепиздричество, електрострум, лепестрицтво, лепістрицтво, струм, електроенергія, освітлення Словник російських синонімів. електрика сущ., кількість синонімів: 13 актиноелектрика … Словник синонімів

ЕЛЕКТРИКА- у найзагальнішому сенсі представляє одну з форм руху матерії. Зазвичай під цим словом розуміють або електричний заряд як такий або саме вчення про електричні заряди, їх рух і взаємодію. Слово Е. походить від грец. електрон … Велика медична енциклопедія

електрика- (1) EN electricity (1) set of phenomena associated with electric charges and electric currents NOTE 1 - Дослідження використання цієї концепції: статічне electricity, biological effects of electricity. NOTE 2 - In… … Довідник технічного перекладача

ЕЛЕКТРИЧНІСТЬ, а, порівн. Тлумачний словник Ожегова. С.І. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Тлумачний словник Ожегова

Електрика- – 1. Прояв однієї з форм енергії, властива електричним зарядам як рухомими, і перебувають у статичному стані. 2. Область науки та техніки, пов'язана з електричними явищами. [СТ МЕК 50 (151) 78] Рубрика терміна: … Енциклопедія термінів, визначень та пояснень будівельних матеріалів

ЕЛЕКТРИКА- сукупність явищ, у яких виявляються існування, рух та взаємодія (за допомогою електромагнітного поля) електричних зарядів (див. (4)). Вчення про електрику один із основних розділів фізики. Велика політехнічна енциклопедія