对大多数人来说,电是一种普遍而重要的现象。就像任何熟悉的东西一样,它很少被注意到。很少有人想知道它来自哪里,它是如何工作的,以及可以用它做什么。然而,它的研究早在我们这个时代之前就已经开始了,仍然有一些谜团没有得到解答。
电流是什么意思
电是与电荷存在相关的一系列现象。这个词最常指的是电流及其引起的所有过程。
电流是带电荷的粒子在电场的影响下的定向运动。
谁发明了电——历史
早在我们这个时代之前,人们就研究了电的特殊表现形式。但将它们组合成一个理论来解释天空中的闪电、物体的吸引力、引起火灾和麻木身体部位的能力,甚至是人类死亡,已被证明并非易事。
自古以来,科学家们就研究了电的三种表现形式:
- 鱼类发电;
- 静电。;
- 磁性。
在古埃及,治疗师知道尼罗河鲶鱼的奇怪能力,并试图用它来治疗头痛和其他疾病。古罗马医生将电魟用于类似目的。古希腊人详细研究了黄貂鱼的奇怪能力,并知道这种生物可以在不通过三叉戟和渔网直接接触的情况下使人昏迷。
早些时候,人们发现如果你在一块羊毛上摩擦琥珀,它会开始吸引羊毛和小物件。后来发现了另一种具有相似特性的材料,电气石。
公元前500年左右。印度和阿拉伯科学家知道能够吸引铁的物质,并在各个领域积极使用这种能力。公元前100年左右,中国科学家发明了磁罗盘。
1600 年,伊丽莎白一世和詹姆斯一世的宫廷医师威廉吉尔伯特发现整个星球是一个巨大的指南针,并引入了“电”的概念(来自希腊语“琥珀”)。在他的著作中,在羊毛上摩擦琥珀的实验和指南针指向北方的能力开始结合成一个理论。在下图中,他向伊丽莎白一世展示了磁铁。
1633 年,工程师 Otto von Guericke 发明了静电机器,它不仅可以吸引物体,还可以排斥物体,1745 年 Peter van Musschenbroek 建造了世界上第一个电荷蓄能器。
1800 年,意大利人 Alessandro Volta 发明了第一个 电源 - 产生的电池 直流电.他还能够远距离传输电流。因此,今年被许多人认为是电的发明年。
1831 年,迈克·法拉第发现了电磁感应现象,为发明各种基于电流的装置开辟了道路。
在 19 世纪和 20 世纪之交,许多发现和进步都归功于尼古拉特斯拉的工作。其中,他发明了高频发生器和 变压器电动机,无线电信号的天线。
电学
电是一种自然现象。它部分在生物学、化学和物理学中进行研究。电荷在物理学分支之一的电动力学框架内得到了最充分的考虑。
电学理论和定律
电所遵循的规律很少,但它们充分描述了这一现象:
- 能量守恒定律是电现象也遵循的基本定律;
- 欧姆定律是电流的基本定律;
- 电磁感应定律 - 关于电磁场和磁场;
- 安培定律 - 关于两个导体与电流的相互作用;
- 焦耳-楞次定律——关于电的热效应;
- 库仑定律——关于静电;
- 左右手规则 - 确定磁场中作用在导体上的磁场力线和安培力的方向;
- 楞次法则——确定感应电流的方向;
- 法拉第定律 - 关于电解。
第一次电实验
最初的电实验主要是为了娱乐。它们的本质是在一种鲜为人知的力量的作用下吸引和排斥的轻物体。另一个有趣的体验是通过一连串手牵手的人传输电力。让·诺莱特(Jean Nollet)积极研究了电的生理效应,他让电荷通过了 180 人。
电流由什么组成
电流是带电粒子(电子、离子)的定向或有序运动。这种粒子称为电荷载体。为了发生运动,物质中必须有自由带电粒子。带电粒子在物质中移动的能力决定了该物质的电导率。根据电导率,物质分为导体、半导体、电介质和绝缘体。
在金属中,电荷由电子移动。物质本身不会泄漏——金属离子牢牢地固定在结构的节点上,只会有轻微的波动。
在液体中,离子带有电荷:带正电的阳离子和带负电的阴离子。粒子冲向带有相反电荷的电极,在那里它们变成中性并沉淀下来。
在气体中,等离子体是在具有不同电位的力的作用下形成的。电荷由两极的自由电子和离子携带。
在半导体中,电荷由电子携带,从一个原子移动到另一个原子并留下被认为带正电的不连续性。
电流从何而来
通过电线流入家庭的电力是由各种发电厂中的发电机产生的。其中,发电机连接到不断旋转的涡轮机。
在设计中 发电机的 有一个转子,一个线圈,放置在磁铁的两极之间。当涡轮机在磁场中旋转该转子时,根据物理定律,会出现或感应出电流。因此,发电机的目的是将旋转的动能转化为电能。
您可以使用多种能源以多种方式使涡轮机旋转。它们分为三种类型:
- 可再生能源——源自取之不尽的资源:水流、阳光、风、地热资源和生物燃料;
- 不可再生能源——源自非常缓慢、与消耗率不相称的资源的能源:煤炭、石油、泥炭、天然气;
- 核 - 源自细胞核裂变过程的能量。
电力通常通过以下方式产生:
- 水力发电厂 (HPP) - 建在河流上并利用水流的力量;
- 火力发电厂 (TPP) - 依靠燃烧燃料产生的热能运行;
- 核电站 (NPP) 依靠核反应过程产生的热能运行。
转换后的能量通过电线流向变电站和开关设备,然后到达最终消费者。
如今,所谓的替代能源正在积极发展。其中包括风力涡轮机、太阳能电池板、地热资源的使用以及任何其他通过异常现象获取电力的方式。替代能源在性能和回报方面远不如传统能源,但在某些情况下有助于节省资金并减轻主电网的负担。
还有存在的神话 BTGS - 无燃料发电机。互联网上有视频展示他们的工作并提供出售。但是关于这些信息的可靠性存在很大的争议。
自然界中的电力类型
自然产生的电的最简单例子是闪电。云中的水粒子不断相互碰撞,带正电或带负电。较轻、带正电的粒子最终到达云层的顶部,而较重的带负电粒子则向下移动。当两个这样的云相距足够近,但在不同的高度时,一个的正电荷会被另一个的负粒子相互吸引。这是闪电发生的时候。这种现象也发生在云层和地球表面本身之间。
自然界中电的另一种表现形式是鱼、鳐鱼和鳗鱼的特殊器官。他们可以用它们来产生电荷,以保护自己免受掠食者的侵害或使受害者昏迷。它们的潜在范围从人类看不见的非常微弱的放电到致命的放电。有些鱼会在自己周围产生微弱的电场,以帮助它们寻找猎物并在浑浊的水中航行。任何物理对象都会以一种或另一种方式扭曲它,这有助于重建周围的空间并在没有眼睛的情况下“看到”。
电也表现在生物体的神经系统中。神经冲动将信息从一个细胞传输到另一个细胞,使您能够对外部和内部刺激做出反应,思考和控制您的动作。
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