Електрицитет

Од Википедија — слободната енциклопедија
Прејди на прегледникот Прејди на пребарувањето
Молњата е една од најсилните појави на електрицитет во природата.

Електрицитет — збир физички појави што произлегуваат од присуството и текот на електричен набој. Предизвикува различни мошне познати ефекти, како што се молњата, статичниот електрицитет, електромагнетната индукција и протокот на електрична струја. Покрај ова, електрицитетот го овозможува создавањето и примањето на електромагнетно зрачење како што се радиобрановите.

Набојот создава електромагнетни полиња кои делуваат врз други полнежи. Електрицитетот се јавува како последица од неколку вида физички појави:

Во електротехниката, електрицитетот се применува во:

Електричните појави се предмет на изучување уште од стариот век, но до исправен теоретски увид се дошло многу подоцна (XVII и XVIII век). Но дури и тогаш електрицитетот имал многу мала применлива вредност. Оваа состојба значајно се изменила со развојот на електротехниката кон крајот на XIX век, кога електрицитетот нашол широка примена во стопанството и домот. Електрификацијата имала длабоко влијание врз индустриското производство и општеството во целина. Благодарение на многустраноста на електрицитетот, тој е практично неограничен во примената: покрај индустријата и апаратите, тој има суштинска улога во превозот, загревањето, осветлувањето, телекомуникациите и информатиката и како таков претставува столб на современото стопанство.[1]

Историја[уреди | уреди извор]

Талес од Милет, првиот шпознат истражувач на електрицитетот
Поврзано: Етимологија на електрицитетот

Долго време пред да постои знаењето за електрицитетот, луѓето биле свесни дека постојат риби кои можат да предизвикаат електричен удар. Старите египетски текстови од 2750 п.н.е овие риби ги нарекуваат „грмотевници на Нил“, и ги опишале како „заштитници“ на сите риби. Електричните риби биле подоцна повторно опишани од ancient Greek, Roman and Arabic naturalists and physicians.[2] Several ancient writers, such as Pliny the Elder and Scribonius Largus, attested to the numbing effect of electric shocks delivered by catfish and electric rays, and knew that such shocks could travel along conducting objects.[3] Patients suffering from ailments such as gout or headache were directed to touch electric fish in the hope that the powerful jolt might cure them.[4]

Електрицитетот како тема во уметноста и популарната култура[уреди | уреди извор]

Електрицитетот се јавува како тема во бројни дела од уметноста и популарната култура, како:


Електричен полнеж[уреди | уреди извор]

Crystal Clear app xmag.svg Главна статија: „Електричен полнеж.

Шаблон:Електрон

A clear glass dome has an external electrode which connects through the glass to a pair of gold leaves. A charged rod touches the external electrode and makes the leaves repel.
Полнеж, кој кај gold-leaf electroscope ги предизвикува ливчињата да се одбијат

Присуството на полнеж ја зголемува електростатичката сила: полнежите со сила дејтвуват меѓусебно, ефект кој бил познат, не и сфатен во антиката.[6]:457 Лесна топка суспендирана од жица може да се наелектризира со стаклена прачка која веќе истата е наелектризирана со триење. Ако слична топка се наелектризира од истата прачка,ќе се докаже дека: полнежот дејствува за да ги раздвои двете топки. Две топки кои се наелектризирани со истриена килибарска прачка исто така ќе се одбијат една од друга. Како и да е, ако едната топка е наелектризирана од стаклената прачка, а другата од килибарската, двете топки ќе се привлекуваат една кон друга. Овој феномен бил откриен во крајот на осумнаесетиот век од страна на Шарл Огистен де Кулон,кој кажал дека полнежот се манифестира во две спротивни форми. Ова откритие довело до добро познатиот axiom: исто наелектризираните објекти се одбиваат, додека пак различно наелектризираните се привлекуваат.[6] Силата дејсствува на самите наелектризирани честички, оттука полнежот се шири колку што е можно подеднакво на спроводливата површина. Големината на електромагнетната сила, дали е тоа привлечна или одбивна, е претставена преку [Кулоновиот закон]], кој ги поврзува силата и продуктот од полнежите и има поврзаност со инверзниот квадрат и растојанирто помеѓу нив.[7][8]Шаблон:RP Електромагнетната сила е многу силна, втора само во силата спрема силната интеракција,[9] но не како таа што дејствува на секакви растојанија.[10] Во споредба со многу послаба гравитациона сила, електромагнетната сила која раздвојува два електрона е 1042 пати поголема од гравитационата сила која повторно ги спојува.[11]

Едно истражување покажало дека потеклото на полнежите е од одредени типови субатомски честички кои имаат сопствен електричен полнеж.

Електричниот полнеж ја зголемува и воедно комуницира со електромагнетната сила, една од четирите основни сили на природата. Најпознати преносители на електричниот полнеж се електроните и протоните. Експериментот покажал дека полнежите кои имаат одредено количество,а имаат, the net charge within an изолиран систем постојано ке потсетуваат без оглед на тоа какви промени се случуваат во тој систем.[12] Внатре во системот, полнежот може да биде пренесуван помеѓу тела, дали со директен контакт, или е пренесуван со спроводник како што е жицата.[8]:2–5 Неформалниот термин статичен електрицитет се однесува на net presence (или „инбаланс“) на полнеж на телото, најчесто предизвикан кога различни материјали се истриени меѓусебно, пренесувајќи полнеж од еден на друг. Полнежите на електроните и протоните се со спротивни снаци, оттука количеството полнеж може да биде изразено како позитивно или негативно. Па така, полнежите кои ги пренесуваат електроните се негативни, додека пак тие што ги пренесуваат протоните позитивни, ова потекнува од работата на Бенџамин Френклин.[13] Количеството електричество најчесто се означува со симболот Q и се израцува во кулони;[14] секој електрон поседува еднаков полнеж од околу −1.6022×10−19 кулони. Протонот има полнеж што е еднаков и спртивен од тој на електроните од прилика изнесува +1.6022×10−19  кулони. Полнежот е поседуван не само од материјата туку и од антиматеријата, секоја античестилка носи еднаков и спротивен полнеж на нејзината соодветна честичка.[15]

Полнежот може да биде измерен со голем број уреди, првиот уред gold-leaf electroscope, кој сеуште е во употреба во училниците за демонстрација, днес е заменет со електрометар.[8]:2–5

електрична струја[уреди | уреди извор]

Crystal Clear app xmag.svg Главна статија: „Електрична струја.

Движењето на електричните полнежи е познато како електрична струја, чија јачина е најчесто мерена во ампери. Струјата може да се сости од било каков наелектризирани честички, најчесто тоа се електрони, но било кој полнеж во движење претставува струја. Електричната струја може да се спроведува низ нешта, спроводници, но не низ изолатори.[16]

Од историска конвенција, позитивната струја ја има истата насока на пренесување како секој позитивен полнеж кој го содржи, или да се пренесува од најпозитивниот дел на колото до нај негативниот. Струјата дефинирана на овој начин е наречена електрична струја. Движењето на негативно наелектризираните електрони во електричното поле, една од најпознатите форми на струја, се смета за позитивна во „обратна“ насока на таа од електроните.[17] Како и да е, наслонувајќи се на условите, електричната струја, може да се состои од пренесувани наелектризирани честички во било која насока, дури и во двете насоки одеднаш. ПОзитивно кон негативната конвенција се употребува за да се поедностави оваа ситуација.

Two metal wires form an inverted V shape. A blindingly bright orange-white electric arc flows between their tips.
electric arc обезбедува енергетска демонстрација на електрична струја

Процесот при кој електричната струја се пренесува низ материјал е позната под терминот електрична спроводливост, а неговата природа варира со онаа на наелектризираните честички и материјалот преку кој се движат. Примерите за електрични струи вклучуваат метална спроводливост, каде што електроните течат низ плазми како што се електричните искри. Додека честичките можат да се движат прилично бавно, понекогаш со просечна лебдачка брзина со фракција од само неколку милиметри во секунда,[8]:17 електрично коло кое ги пренесува самата се пропагира блиску до брзина на светлината, овозможувајќи електричните сигнали постојано да се пренесуваат низ жиците.[18]

Струјата предизвикува видливи ефекти, кои историски биле средства за препознавање на нејзиното постоење. Тоа дека водата може да биде рас падната -- било открено од страна на Вилијам Николсон и Антони К. во 1800, процес кој е познат под името електролиза. Нивната работа била неверојатно проширена наоколу од Мајкл Фарадеј во 1833. Струја низ електричен отпор предизвикува локално затолување, ефект кој Џејмс Џул го изучувал математички во 1840.[8]:23–24Едно од најважните откритија поврзано со струјата било ненамерно направено од страна на Хана Кристијан Орстед во 1820, кога, додека припремувал предавање, тој забележал дека струјата во жицата ја вознемирува стрелката на магнетниот компас.[19] Тој го открил електромагнетизмот, фундиментална интеракција помеѓу електрицитетот и магнетите. Левелот на електромагнетните емисии генерирани од electric arcing е доволно висока за да произведе електромагнетно мешање, кое може да биде штетно за работата на соседната опрема.[20]

Во инжинерството или, струјата е често опишана како еднонасочна струја или како најизменична струја. Овие термини се однесуваат на тоа како струјата варира со тек на времето. Еднонасочната струја, as produced by example from a battery and required by most electronic devices , е еднонасошно пренесување од позитивниот дел на колото до негативното.[21]:11 Ако, како што е најчесто, ова предесување е носено од елекроните, тие ќе се пренесуваат во обратна насока. Најизменничната струја е секоја струја која повторливо ја менува насоката.; скоро секогаш ова зема форма на синусен бран[21]:206–207 Најизменичната струја така се менува напред назад во полуспроводник без полнежот да се движи со текот на времето. Просечната вредност на двонасочнтата струја е еднаква на 0, но ја пренесува енергијата најпрво во една насока и потоа во обратната. Двонасочната струја епод влијание на елекрични својства кои не се забележливи во стабилна состојба на директната струја, како што се индуктивноста и капацитетот.[21]:223–225 Овие својства како и да е можат да станат важни кога колото е подложено на transients, како што кога бил за прв пат наполнет со енергија.

Електрично поле[уреди | уреди извор]

Crystal Clear app xmag.svg Главна статија: „Електрично пол.
Поврзано: Електростатика

Концептот на електричното поле (физика) било прикажано од страна на Мајкл Фарадеј. Електрично поле се создава од наелектризирано тело во просторот што го опкружува, и резултира со сила на било кој друг полнеж кој е во полето. Електричното поле делува помеѓу два полнежи на сличен начин како што гравитационото поле делува на две маси , и така, се протега кон бесконечност и покажува инверзна квадратна врска со растојанието.[10] Како и да е ж, има важна разлика. Гравитацијата секогаш делува привлекувачки, спојувајќи ги двете маси заедно, додека електричното поле може да резултира и привлечност и одбивност. Откога големи тела како што се масите генерално немаат net полнеж, електричното поле во далечина е едналво на 0. Така гравитацијата е доминантна сила во далечина во универзумот, иако е многу слаба.[11]

Поврзано[уреди | уреди извор]

Наводи[уреди | уреди извор]

  1. Jones, D.A. (1991), "Electrical engineering: the backbone of society", Proceedings of the IEE: Science, Measurement and Technology 138 (1): 1–10, doi:10.1049/ip-a-3.1991.0001 
  2. Moller, Peter; Kramer, Bernd (December 1991), "Review: Electric Fish", BioScience (American Institute of Biological Sciences) 41 (11): 794–6 [794], JSTOR 1311732, doi:10.2307/1311732 
  3. Bullock, Theodore H. (2005), Electroreception, Springer, стр. 5–7, ISBN 0-387-23192-7 
  4. Morris, Simon C. (2003), Life's Solution: Inevitable Humans in a Lonely Universe, Cambridge University Press, стр. 182–185, ISBN 0-521-82704-3 
  5. Captain Beefheart - Electricity - YouTube (пристапено на 3.3.2016)
  6. 6,0 6,1 Sears, Francis и др. (1982), University Physics, Sixth Edition, Addison Wesley, ISBN 0-201-07199-1 
  7. "The repulsive force between two small spheres charged with the same type of electricity is inversely proportional to the square of the distance between the centres of the two spheres." Charles-Augustin de Coulomb, Histoire de l'Academie Royal des Sciences, Paris 1785.
  8. 8,0 8,1 8,2 8,3 8,4 Duffin, W.J. (1980), Electricity and Magnetism, 3rd edition, McGraw-Hill, ISBN 0-07-084111-X 
  9. National Research Council (1998), Physics Through the 1990s, National Academies Press, стр. 215–216, ISBN 0-309-03576-7 
  10. 10,0 10,1 Umashankar, Korada (1989), Introduction to Engineering Electromagnetic Fields, World Scientific, стр. 77–79, ISBN 9971-5-0921-0 
  11. 11,0 11,1 Hawking, Stephen (1988), A Brief History of Time, Bantam Press, стр. 77, ISBN 0-553-17521-1 
  12. Trefil, James (2003), The Nature of Science: An A–Z Guide to the Laws and Principles Governing Our Universe, Houghton Mifflin Books, стр. 74, ISBN 0-618-31938-7 
  13. Shectman, Jonathan (2003), Groundbreaking Scientific Experiments, Inventions, and Discoveries of the 18th Century, Greenwood Press, стр. 87–91, ISBN 0-313-32015-2 
  14. Sewell, Tyson (1902), The Elements of Electrical Engineering, Lockwood, стр. 18 . The Q originally stood for 'quantity of electricity', the term 'electricity' now more commonly expressed as 'charge'.
  15. Close, Frank (2007), The New Cosmic Onion: Quarks and the Nature of the Universe, CRC Press, стр. 51, ISBN 1-58488-798-2 
  16. Shock and Awe: The Story of Electricity – Jim Al-Khalili BBC Horizon
  17. Ward, Robert (1960), Introduction to Electrical Engineering, Prentice-Hall, стр. 18 
  18. Solymar, L. (1984), Lectures on electromagnetic theory, Oxford University Press, стр. 140, ISBN 0-19-856169-5 
  19. Berkson, William (1974), Fields of Force: The Development of a World View from Faraday to Einstein, Routledge, стр. 370, ISBN 0-7100-7626-6  Сметајчќи ја разликата дали тоа било пред, за бреме на, или по предавањето.
  20. „Lab Note #105 EMI Reduction – Unsuppressed vs. Suppressed. Arc Suppression Technologies. април 2011. http://www.arcsuppressiontechnologies.com/arc-suppression-facts/lab-app-notes/. посет. 7 март 2012 г. 
  21. 21,0 21,1 21,2 Bird, John (2007), Electrical and Electronic Principles and Technology, 3rd edition, Newnes, ISBN 9781417505432 

Надворешни врски[уреди | уреди извор]