Много веков назад люди открыли особые свойства янтаря: при трении в нем возникает электрический заряд. В наши дни с помощью электричества мы имеем возможность смотреть телевизор, переговариваться с людьми на другом конце света, а также получать свет и тепло, лишь повернув для этого выключатель. Опыты с янтарем, то есть смолой хвойных деревьев, окаменевшей естественным образом, проводились еще древними греками. Они обнаружили, что если янтарь потереть, то он притягивает ворсинки шерсти, перья и пыль. Если сильно потереть, к примеру, пластмассовую расческу о волосы, то к ней начнут прилипать кусочки бумаги. А если потереть о рукав воздушный шарик, то он прилипнет к стене. При трении янтаря, пластмассы и ряда других материалов в них возникает электрический заряд. Само слово “электрический” происходит от латинского слова electrum, означающего “янтарь”.
Вспышка молнии – одно из самых зрелищных проявлении электрического заряда, Молния возникает и результате большого скопления электрических зарядов и облаках, В середине XVIII века один из первых исследователей атмосферного электричества американский ученый Бенджамин Франклин провел очень опасный эксперимент, запустив в грозовое небо воздушного змея. Он хотел доказать, что молния – результат того же электрического заряда, что возникает при трении предметов друг о друга,
Если имеющие электрический заряд объекты притягивают и удерживают только очень легкие предметы, то магнит может удержать довольно тяжелые куски железа. По-этому издревле магниты применялись с пользой, например, в компасах.
Откуда берется электрический заряд?
Все атомы окружены облаком электронов , которые несут отрицательный (-) электрический заряд. Электроны движутся вокруг ядра. Ядро обладает таким же суммарным зарядом, как и все его электроны, но это заряд положительный (+) . Обычно положительный и отрицательный заряды уравновешивают друг друга, и атом является электрически нейтральным. Но у некоторых веществ часть внешних электронов имеет довольно непрочные связи с их атомами. Иесли потереть два предмета друг о друга, то такие электроны могут освободиться и перекочевать на другой предмет. В результате этого перемещения у одного предмета электронов становится больше, чем должно быть, и он приобретает отрицательный (-) заряд. У второго предмета электронов становится меньше, так что он приобретает положительный (+) заряд. Заряды, формирующиеся подобным образом, называют иногда «электричеством трения», Какой из предметов приобретет положительный или отрицательный заряд, зависит от относительной легкости, с какой электроны передвигаются в поверхностных слоях двух предметов.
Если натереть шерстяной тряпкой полиэтиленовую леску, то она получит отрицательный заряд, а если натереть органическое стекло, то оно получит положительный заряд. В любом случае тряпка получит заряд, противоположный заряду натертого материала.
Электрические заряды влияют друг на друга. Положительный и отрицательный заряды притягиваются друг к другу, а два отрицательных или два положительных заряда отталкиваются друг от друга. Если поднести к предмету отрицательно заряженную леску, отрицательные заряды предмета переместятся на другой его конец, а положительные заряды, наоборот, переместятся поближе к леске. Положительные и отрицательные заряды лески и предмета притянут друг друга, и предмет прилипнет к леске. Этот процесс называется электростатической индукцией, и о предмете говорят, что он попадает в электростатическое поле лески.
Майкл Фарадей доказал, что, электричество трения и электрический ток – одно и то же. Он также доказал, что электрическое поле не может существовать внутри металлической клетки (теперь называемой клеткой Фарадея).
Грозы обычно бывают летом в жаркую погоду; когда с поверхности земли горячие потоки воздуха насыщенные влагой, поднимаются вверх. Пока капли воды и кристаллы льда кружатся в воздушных потоках грозовых облаков, они заряжаются электричеством. Крошечные, положительно заряженные кристаллы льда движутся вверх, а отрицательно заряженные градинки собираются внизу облака.
Точно так же, как из-за электростатической индукции к заряженной леске притягиваются маленькие предметы, по той же причине и заряженное облако притягивается к земле. Отрицательный заряд на нижней стороне облака притягивается положительным зарядом на земле, и между ними возникает мощная искра (молния). Разряд молнии нагревает воздух и заставляет его расширяться, что сопровождается грохотом грома. Звук переносится по воздуху гораздо медленнее, чем свет, поэтому вначале мы видим вспышку, а потом слышим гром.
При трении металлы не только легко электризуются, но и очень хорошо проводят электричество. Поэтому если металлический предмет находится в руках человека, то заряд проходит и через тело человека. Электричество, возникающее при трении, чаще встречается у материалов, являющихся плохими проводниками, таких как стекло, резина, пластмасса, смола, Эти материалы называются изоляторами. Так как электричество по ним не передается, его называют статическим электричеством. Фарадей называл его также «обыкновенным» электричеством, однако в наши дни мы повсеместно используем электрический (движущийся) ток. Так что теперь скорее он стал «обыкновенным».
Если у вас подошва из резины или синтетического материала, и вы прошлись по ковру, то,прикоснувшись к металлической ручке двери, вы почувствуете легкий удар током. Эта означает, что ваше тело при трении подошв о ковер успело зарядиться электричеством,
Иногда человек испытывает удар током, выходя из машины и закрывая дверь. Вероятней всего, на нем шерстяная или хлопчатобумажная одежда, которая наэлектризовалась от синтетического сиденья машины. Если к тому же у него подошвы из резины или синтетики, которые являются изоляторами, то заряд может выйти только в момент прикосновения к металлической ручке. Чтобы избежать этого, можно попробовать дотронуться до чего-нибудь металлического еще внутри машины перед выходом. Тогда заряд уменьшится и неприятного удара не последует,
Настоящий удар током
Хотя описанные выше удары электрическим током и неприятны, они, тем не менее безопасны для человека. Но электрические заряды, возникающие в результате трения, в ряде случаев могут вызвать чрезвычайные ситуации. Были случаи, когда огромные супертанкеры взрывались в то время, когда их топливные цистерны промывались мощными водометами.Электрический заряд возникает при трении капель воды в струе водомета. Этот эффект сходен с эффектом от восходящего в грозовое облако воздушного потока с капельками воды. В подобных условиях, несмотря на влажную среду; могут вспыхнуть искры, что грозит возгоранием паров бензина, оставшихся в цистерне.
Самолеты тоже могут получить электрический заряд, если попадут в грозовое облако или при трении шасси о землю вовремя посадки.Раньше искры от скопившихся на поверхности самолёта электрических зарядов создавали угрозу взрыва. Однако теперь предпринимаются необходимые меры предосторожности. Например, покрышки шасси делают из электропроводящего материала. На концах крыльев самолета монтируются коронирующие (разрядные) электроды, и все электричество скапливается на концах крыльев и «распыляется».
Меры безопасности необходимы и при заправке топливом, потому что трение, возникающее в потоке бензина, вполне может вызвать сильный заряд. Поэтому бензонасосы делаются из железа.
Электричество, возникающее в результате трения, или статическое электричество, используется человеком самым разным образом. Частицы сажи, пепла и им подобных твердых веществ вместе с дымом выбрасываются многочисленными предприятиями в воздух, а затем возвращаются в виде осадков. Благодаря применению электростатических фильтров, устанавливаемых в трубах, приблизительно 98% твердых веществ можно задержать и удалить, пока они не попали в воздух. Этот процесс называется электростатическим пылеулавливанием. Ежегодно в США подобным образом предупреждается выброс в воздух 20 миллионов тонн сажи.При покраске автомобилей и воздушного транспортапользуются специальной системой распыления. Однако при этом каждый раз испаряется до 25% краски. Этого можно избежать, сообщив распыляемым частицам электрический потенциал. Наэлектризованные частицы краски начинают притягиваться к поверхности машины или самолета и лучше держатся. Экономия при эффективном использовании системы распыления превышает затраты на зарядное оборудование.
Та же самая техника используется и при нанесении порошковых покрытий. Наэлектризованное покрытие словно прилипает к металлу, а при нагревании поверхности порошковое покрытие образует тонкий неразрывный слой.
Электрический заряд и порошок используются также в ксероксах. На линзу отражается изображение текста или рисунка, которое надо скопировать. Этот черно-белый рисунок переносится на бумагу как рисунок из заряженных и нейтральных участков. Когда по бумаге рассеивается черный порошок, он притягивается исключительно к заряженным участкам. Затем под действием горячего воздуха порошок закрепляется на бумаге. Такая техника копирования называется ксерографией. Она также используется в факсимильных аппаратах.
При вспышке молнии образуется огромное количество энергии. Затем следует пауза, пока снова не накопится такой же сильный заряд и не вспыхнет новая молния. Представьте теперь, что можно накапливать и разряжать заряды без пауз. Получится постоянный поток зарядов, Таков, собственно, эффект батарейки – хотя при ее работе количество энергии несравнимо с молнией. На этом же принципе построена работа генераторов на электростанциях.
Если заряды движутся, их поток называют электрическим током. Для производства электрического тока необходим приток энергии. Обычно энергию получают в результате химических реакций (как в батарейках) или движения (генераторы). Кроме того, энергию можно получать непосредственно от солнечного света или теплового излучения. Это делается с помощью солнечных батарей, которые снабжают электроэнергией спутники и другое космическое оборудование.
У животных и человека все процессы жизнедеятельности регулирует мозг, который получает и отсылает сигналы (нервные импульсы) по нервам. И для этого тоже требуется определенный заряд, хотя и очень небольшой. Однако некоторые животные накапливают такое количество электричества, которое способно парализовать или даже убить свою добычу. Например, электрический угорь генерирует разряд в 600 вольт, и этого вполне достаточно, чтобы убить рыбу или очень сильно ударить током человека,
Напряжение и ток
Приведенное ниже описание поможет вам лучше понять, что такое ток и электрическое напряжение.
Итак, есть две емкости, соединенные трубкой, и в одну емкость наливается вода. Вода наливается до тех пор, пока ее уровень не станет одинаковым в обеих емкостях. Если одну емкость приподнять над другой, то вода из одной емкости будет перетекать в другую, пока уровни опять не станут одинаковыми.
Чем больше разница в уровнях воды в двух емкостях, тем быстрее будет литься вода. Скорость, с какой переливается вода, аналогична скорости движения тока. С такой скоростью свободные электроны передвигаются в металлической проволоке.Разница в уровне воды сравнима с электрическим напряжением. Чем выше напряжение, тем сильнее поток электрического тока.
У батареек в фонариках и в портативных радиоприемниках напряжение колеблется от 1,5 до 9 вольт. Точная величина зависит от состава и количества элементов в батарейке. В бытовой электросети напряжение составляет от 100 до 240 вольт, в зависимости от местонахождения.
Первый химический источник тока был создан итальянским ученым Алессандро Вольта приблизительно в 1800 году. Во время одного из экспериментов он смочил лист промокательной бумаги в соленом растворе и поместил его между пластинами меди и цинка. Oн обнаружил, что при взаимодействии меди и цинка в соединяющей их проволоке образовывался электрический заряд. Это означало, что в ходе химической реакции электроны перемещались с пластинки меди на цинк. Единица электрического напряжения, способствовавшего появлению тока, была названо в честь ученого вольтом.
Для получения электрического тока большей силы необходимо большее напряжение. Вольта сделал конструкцию из чередующихся медных и цинковых пластин. При этом каждая их пара отделялась от следующей влажным кружком из картона. Эта конструкция получила название «вольтов столб».
Строго говоря, источником тока является конструкция из одной пластины каждого металла. Вольтов столб, по сути, был первой электрической батареей, сделанной руками человека. Однако в повседневной жизни мы называем “батарейками” все химические источники тока, независимо от того, состоят ли они из одного элемента или нескольких. Например, аккумулятор (12 вольт) составлен из 6 элементов по 2 вольта каждый. Батарейка в фонарике (1,5 вольта) является единым элементом.
Существует огромное количество разных электрических батареи, но в их устройстве всегда присутствуют два фактора. Они обязательно состоят из двух разных химических элементов (например, цинка медь, уголь и медь, цинк и ртуть) и жидкости, их разделяющей (в элементе Вольты это был соляной раствор). Жидкость называется электролитом. Иногда электролит присутствует в виде пасты, чтобы избежать протечек.
Наличие разных химических элементов необходимо по той же причине, по какой при получении статического электричества путем трения используются разные материалы. В одном материале электроны движутся с большей свободой и поэтому имеют тенденцию перемещаться на другой материал. В электрическом элементе две пластины и жидкость между ними являются проводниками электричества. Электроны, «освобожденные» во время химической реакции, могут без конца перемещаться, было бы только пространство. Таким пространством становится электрическая цепь. Поток электронов может быть остановлен при разрыве цепи. В быту эту роль выполняет выключатель.
В батарейках, калькуляторах, портативных приемниках и слуховых аппаратах роль электролита выполняет влажная паста. Батарейки вырабатывают электричество, пока в них идет химическая реакция.
В недорогих батарейках один химический элемент представляет собой цинковую емкость, второй – угольный электрод. Со временем цинковая емкость расплавляется, поэтому наружная оболочка таких батареек плотно запечатывается, чтобы содержимое не вытекло и не испортило другие вещи, В долговечных щелочных батарейках те же химические элементы, но другой электролит. В маленьких круглых батарейках, используемых в часах, химические пластины сделаны из цинка и ртути или цинка и оксида серебра.
Некоторые батарейки можно перезаряжать, пропуская ток в обратном направлении. Обычно такие батарейки работают на никеле и кадмии. Элементы должны заряжаться только в специальном зарядном устройстве с правильным напряжением. Никогда не стоит пытаться зарядить обыкновенную батарейку. В аккумуляторах автомобилей и электрического транспорта содержится жидкость, поэтому они должны находиться только в вертикальном положении. Обычно они работают на свинце и свинцовом сурике и могут перезаряжаться много раз. Электролит чаще всею представляет собой разбавленную серную кислоту; поэтому они обычно запечатаны.
Электрические автомобили бесшумны и не загрязняют воздух (тем не менее, воздух загрязняют электростанции, снабжающие электричеством зарядные устройства). В настоящее время проводятся эксперименты по производству перезаряжаемых автомобильных аккумуляторов, которые по весу были бы легче существующих. Есть вероятность, что однажды появятся аккумуляторы с пластиковыми элементами.
Электричество и магнетизм
Заряженный предмет окружен электрическим полем, которое действует на окружающие предметы, – вспомним расческу и притягивающиеся к ней кусочки бумаги и пылинки. Магнит тоже окружен магнитным полем, которое можно увидеть, если поблизости есть металлические опилки. Некоторые характеристики электрического и магнитного полей похожи, другие отличаются. Вот несколько примеров.
Магнитные силы гораздо сильнее электрических. В то же время электрический заряд может перейти с одного тела или предмета на другой – явление, называемое индукцией, – и магнит распространяет свое действие на другой магнитный материал. Но зарядиться электричеством может все, магнитные же свойства передаются только телам, способным намагничиваться, таким как железо, сталь и некоторые сплавы.
Электрические заряды делятся па положительные и отрицательные, магнитные полюсы делятся на южный и северный. Однородные заряды отталкиваются, противоположные притягиваются: одинаковые магнитные полюсы тоже отталкиваются, а противоположные притягиваются. Однако северный и южный полюсы никогда не смогут существовать отдельно друг от друга. Если магнит сломать, то из слома образуется новый южный или новый северный полюс.
Электричество и магнетизм тесно связаны друг с другом. Если пропустить электрический ток через скрученную проволоку, она приобретет свойства магнита. А если проволоку обернуть вокруг магнитного материала, то он также намагнитится. Но этому принципу устроен электромагнит.
Если магнитное поле проходит через витки проволоки и при этом как-то меняется (становится сильнее или слабее или сдвигается), то в них возникает ток. В свою очередь, ток возвращает магнитное поле в прежнее состояние за счет создания своего магнитного поля.
В устройстве электромоторов и генераторов используется описанное выше явление – ток создаст магнитное поле, а изменения в магнитном поле производят ток.
Это явление, открытое Фарадеем, используется также и в трансформаторах, которые служат для преобразования напряжения в энергоснабжающих системах и в электронном оборудовании – например, телевизорах и радиоприемниках. Трансформаторы работают на переменном токе, текущем в бытовой электросети, В отличие от тока в батарее переменный ток движется в двух направлениях – вперед-назад, вперед-назад, меняя направление со скоростью 50 раз и секунду, (В США, соответственно, 60).
Железный сердечник трансформатора имеет две обмотки медного провода, бегущий по одной из них переменный ток создает в сердечнике быстро меняющееся магнитное поле. Эго вызывает переменный ток во второй обмотке. Таким образом, энергия передается из одной обмотки в другую, хотя между ними и нет непосредственного контакта. Их связь исключительно магнитная.
Напряжение на выходе зависит от количества витком в каждой обмотке. Оно может быть больше входного напряжения или меньше. Хотя увеличение напряжения «подталкивает» заряды, их поток сокращается, то есть уменьшается сила тока. Когда электричество передается по высоковольтным проводам, трансформатор усиливает напряжение как раз, для того, чтобы уменьшить ток. Когда же электричество подводитьсяк домам, трансформатор снижает напряжение.
Моторы и генераторы
В простом электрическом моторе ток намагничивает обмотку, и ее витки притягиваются к полюсам магнита. Кроме того, в моторе установлен вращающийся переключатель, который автоматически меняет направление тока каждыепол-оборота.
Этот процесс действует и в обратном направлении: поворачивается проволока – и возникает напряжение. То есть мотор становится генератором.
Сообщение на тему: Электричество
Доклад об электричестве кратко расскажет Вам о том, с чего началась история электричества, и кто открыл данное явление. Давайте попробуем разобраться, что такое электричество, когда появилось электричество?
Сообщение на тему: Электричество
Первые явления электричества были замечены еще в древнем Китае, древней Греции и Индии за несколько веков до нашей эры. Первым, кто открыл электричество, был древнегреческий философ Фалес Милетский. Случилось это в 600 году до нашей эры: однажды натирая янтарь об шерсть, он заметил, что камень может притягивать мелкие предметы, между которыми возникает электрический ток. Янтарь в Древней Греции назывался электрон. От него также пошло слово электричество.
В 1600 году Уильям Гилберт, придворный врач королевы Англии Елизаветы, пользуясь электроскопом, доказал, что притягивать предметы может не только янтарь. Такими свойствами владеют и сапфир, алмаз, аметист и опал. Он написал труд «О магните и магнитных телах», в котором изложил свои знания об электричестве и магнетизме. Именно Гилберту принадлежит введение понятия «электричество» в научный оборот.
Немецкий бургомистр и ученый Отто фон Герике в 1650 году создал первую в своем роде электрическую машину. Она являла собой шар из серы. Если ее быстро вращать и натирать, то она способна притягивать и отталкивать легкие тела. После машина была усовершенствована французскими и немецкими учеными.
Англичанин Стивен Грей в 1729 году обнаружил способность веществ, проводимых электричество. Он ввел понятия непроводников и проводников. Следующим кто создал электричество, был физик Шарль Франсуа Дюфе. В 1733 году он обнаружил 2 вида электричества: «стеклянное» и «смоляное». Одно появляется в драгоценных камнях, стекле и шерсти, а второе в шелке, янтаре, бумаге.
Следующий этап истории электричества относится к 1745 году, когда голландский математик и физик Питер ван Мушенбрук обнаружил свойство стеклянной банки, оклеенной оловянной фольгой, накапливать электричество. Это был первый в мире электрический конденсатор, названный лейденской банкой.
Спустя 2 года физик Жан Антуан Нолле изобретает прибор для оценки электрического потенциала – электроскоп. Кроме того, ученый выявил свойство исследуемого явления стекать с острых тел намного быстрее, чем с других. В 1747-1753 годах Бенджамин Франклин, исследуя электричество, изобрел молниеотвод и выдвинул идею электрического двигателя. Он ввел в научный оборот понятие двух заряженных состояний «-» и «+». Деятель был первым, кто применил электрическую искру для зажигания пороха.
Шарль Огюстен Кулон, французский физик, в период 1785-1789 годов провел работы по исследованию расположения зарядов электричества на поверхности проводника. Он ввел понятия поляризации зарядов и магнитного момента.
Итальянский врач и анатом Луиджи Гальвани в 1791 году обнаружил, что электричество возникает при соприкосновении живого организма с двумя разнородными металлами. Сегодня его идея лежит в основе современного электрокардиографа. Спустя 4 года Алессандро Вольта исследовал эффект Гальвани и доказал факт возникновения электрического тока между разнородными металлами вследствие взаимодействия специальной проводящей жидкости.
Электричество история, которого продолжилась и в ХІХ веке, была не менее богатой на открытия. Василий Владимирович Петров в 1801 году установил, что электрический ток может нагревать проводники электрических дуг и газов. Также он выдвинул мысль о его использовании для плавки и освещения металлов.
Ханс Христиан Эрстэд, датский физик, установил в 1820 году связь между магнетизмом и электричеством. Он заложил фундамент современной электротехники. А вот в 1827 году немецким ученым Георгом Симоном Омом был открыт закон Ома – фундаментальный закон электричества, который устанавливает зависимость между напряжением и силой тока.
Открытия английского физика Майкла Фарадея в 1831 году привели к развитию новой отрасли — электротехники. Дальнейшие открытия связаны с созданием электрических двигателей, телефона, генераторов, радио, телеграфа. Электричество стало внедряться в медицину. Улочки Парижа в 1878 году впервые осветились дуговыми лампами, появились первые электростанции.
Таким образом, в процессе развития данного явления сформировалось понятие электричества. Электричество это поистине уникальное явление, которое определено свойствами материи производить электрический заряд.
Электричество в жизни человека
Сегодня человек просто не представляет свою жизнь без такого блага как электричество: свет в квартирах, телекоммуникации, бытовая техника. Все это работает благодаря электрическому напряжению. Но стоит помнить, что данное явление представляет собой смертельную опасность без соблюдения соответствующих правил безопасности.
Надеемся, что сообщение о электричестве помогло Вам подготовиться к занятию. А свой рассказ о том, кто открыл электрический ток, Вы можете оставить через форму комментариев ниже.
Что такое электричество? Информация о электрическом токе
Электричеством или электрическим током называют направленно движущийся поток заряженных частиц, например электронов. Также электричеством называется энергия, получаемая в результате такого движения заряженных частиц, и освещение, которое получают на основе этой энергии. Термин «электричество» был введён английским учёным Уильямом Гилбертом в 1600 году в его сочинении «О магните, магнитных телах и о большом магните-Земле».
Гилберт проводил опыты с янтарём, который в результате трения о сукно получил возможность притягивать другие лёгкие тела, то есть приобрёл некий заряд. А так как янтарь переводится с греческого как электрон, то наблюдаемое ученым явление получило название «электричество».
Немного теории об электричестве
Электричество способно создавать вокруг проводников электрического тока или заряженных тел электрическое поле. Посредством электрического поля можно оказывать воздействие на другие тела, обладающие электрическим зарядом.fv
Электрические заряды, как всем известно, делятся на положительные и отрицательные . Этот выбор является условным, однако из-за того, что он уже давно сделан исторически, то только поэтому за каждым зарядом закреплён определённый знак.
Тела, которые заряжены одним видом знака, отталкиваются друг от друга, а которые имеют разные заряды-наоборот притягиваются.
Во время движения заряженных частиц, то есть существования электричества, также помимо электрического поля возникает и магнитное поле. Это позволяет установить родство между электричеством и магнетизмом.
Интересно, что существуют тела, которые проводят электрический ток или тела с очень большим сопротивлением.. Это было открыто английским учёным Стивеном Греем в 1729 году.
Изучением электричества, наиболее полно и фундаментально, занимается такая наука, как термодинамика. Однако квантовые свойства электромагнитных полей и заряженных частиц изучаются уже совсем другой наукойm – квантовой термодинамикой, однако некоторую часть квантовых явлений можно довольно просто объяснить обычными квантовыми теориями.
История открытия электричества
Для начала необходимо сказать, что нет такого учёного, который может считаться открывателем электричества, так как с древнейших времен до наших дней многие учёные изучают его свойства и узнают что-то новое об электричестве.
- Первым, кто заинтересовался электричеством, был древнегреческий философ Фалес. Он обнаружил, что янтарь, который потереть о шерсть приобретает свойство притягивать другие лёгкие тела.
- Затем другой древнегреческий ученый Аристотель занимался изучением некоторых угрей, которые поражали врагов, как мы теперь знаем, электрическим разрядом.
- В 70 году нашей эры римский писатель Плиний изучал электрические свойства смолы.
- Однако затем долгое время об электричестве не было получено никаких знаний.
- И только в 16 веке придворный врач английской королевы Елизаветы 1 Вильям Жильбер занялся изучением электрических свойств и сделал ряд интересных открытий. После этого началось буквально «электрическое помешательство».
- Только в 1600 году появился термин «электричество», введённый английским ученым Уильямом Гилбертом.
- В 1650 году, благодаря бургомистру Магдебурга Отто фон Герике, который изобрёл электростатическую машину, появилась возможность наблюдать эффект отталкивания тел под действием электричества.
- В 1729 году английский учёный Стивен Грей, проводя опыты по передачи электрического тока на расстояние, случайно обнаружил, что не все материалы обладают свойством одинаково передавать электричество.
- В 1733 году французский ученый Шарль Дюфе открыл существование двух типов электричества, которые он назвал стеклянным и смоляным. Эти названия они получили из-за того, что выявлялись при трении стекла о шёлк и смолы о шерсть.
- Первый конденсатор, то есть накопитель электричества, изобрёл голландец Питер ванн Мушенбрук в 1745 году. Этот конденсатор получил название Лейденская банка.
- В 1747 году американец Б.Франклин создал первую в мире теорию электричества. По франклину электричество – это нематериальная жидкость или флюид. Другая заслуга Франклина перед наукой заключается в том, что он изобрёл громоотвод и с помощью него доказал, что молния имеет электрическую природу возникновения. Также он ввёл такие понятия как положительный и отрицательный заряды, но не открывал заряды. Это открытие сделал учёный Симмер, который доказал существование полюсов зарядов: положительного и отрицательного.
- Изучение свойств электричества перешло к точным наукам после того как в 1785 году Кулон открыл закон о силе взаимодействия, происходящей между точечными электрическими зарядами, который получил название Закон Кулона.
- Затем, в 1791 году итальянский учёный Гальвани публикует трактат о том, что в мышцах животных, при их движении возникает электрический ток.
- Изобретение батареи другим итальянским учёным – Вольтом в 1800, привело к бурному развитию науки об электричестве и к последовавшему ряду важных открытий в этой области.
- Затем последовали открытия Фарадея, Максвелла и Ампера, которые произошли всего за 20 лет.
- В 1874 году российский инженер А.Н.Лодыгин получил патент, на изобретённую в 1872 году лампу накаливания с угольным стержнем. Затем в лампе стал использоваться стержень из вольфрама. А в 1906 году он продал свой патент компании Томаса Эдисона.
- В 1888 году Герц регистрирует электромагнитные волны.
- В 1879 году Джозеф Томсон открывает электрон, который является материальным носителем электричества.
- В 1911 году француз Жорж Клод изобрёл первую в мире неоновую лампу.
- Двадцатый век дал миру теорию Квантовой электродинамики.
- В 1967 году был сделан еще один шаг на пути изучения свойств электричества. В этом году была создана теория электрослабых взаимодействий.
Однако это только основные открытия, сделанные учёными, и способствовавшие применению электричества. Но исследования продолжаются и сейчас, и каждый год происходят открытия в области электричества.
Все уверенны что самым великим и могущественным в плане открытий связанных с электричеством, был Никола Тесла. Сам он родился в Австрийской империи, теперь это территория Хорватии. В его багаже изобретений и научных работ: переменный ток, теория полей, эфир, радио, резонанс и многое другое. Некоторые допускают возможность что явление “Тунгусского метеорита”, это ни что иное как работа рук самого Николы Теслы, а именно взрыв огромной мощности на территории Сибири.
Властелин мира – Никола Тесла
Электричество в природе
Какое-то время считалось, что электричество в природе не существует. Однако после того как Б.Франклин установил, что молнии имеют электрическую природу возникновения, это мнение перестало существовать.
Значение электричества в природе, как и в жизни человека достаточно огромно. Ведь именно молнии привели к синтезу аминокислот и, следовательно, к появлению жизни на земле .
Процессы в нервной системе человека и животных, например, движение и дыхание, происходят благодаря нервному импульсу, который возникает из-за электричества, существующего в тканях живых существ.
Электричество в природе
Некоторые виды рыб использую электричество, а точнее электрические разряды для защиты от врагов, поиска пищи под водой и её добывания. Такими рыбами являются: угри, миноги, электрические скаты и даже некоторые акулы. Все эти рыбы имеют специальный электрический орган, который работает по принципу конденсатора, то есть накапливает достаточно большой электрический заряд, а затем разряжает его на жертву, прикоснувшуюся к такой рыбе. Также такой орган работает с частотой в несколько сотен герц и имеет напряжение несколько вольт. Сила тока электрического органа рыб меняется с возрастом: чем старше становится рыба, тем сила тока больше. Также благодаря электрическому току рыбы, обитающие на большой глубине, ориентируются в воде. Электрическое поле искажается под действие предметов, находящихся в воде. А эти искажения и помогают рыбам ориентироваться.
Смертельные опыты. Электричество
Получение электричества
Для получения электричества были специально созданы электростанции. На электростанциях при помощи генераторов, создается электроэнергия, которая после передается в места потребления по линиям электропередач. Электрический ток создается благодаря переходу механической или внутренней энергии в электрическую энергию. Электростанции делятся на: гидроэлектростанции или ГЭС , тепловые атомные , ветровые , приливные , солнечные и другие электростанции.
В гидроэлектростанциях турбины генератора, движущиеся под действием потока воды, вырабатывают электрический ток. В тепловых электростанциях или по-другому ТЭЦ электрический ток образуется также, но только вместо воды используется водяной пар, возникающий в процессе нагрева воды при сгорании топлива, например, угля.
Очень похожий принцип работы используется в атомной станции или АЭС. Только в АЭС используется другой вид топлива – радиоактивные материалы, например, уран или плутоний. Происходит деление их ядер, благодаря чему выделяется очень большое количество теплоты, используемое для нагревания воды и превращения её в водяной пар, который затем поступает в турбину, вырабатывающую электрический ток. Для работы таких станций требуется очень мало топлива. Так десять граммов урана вырабатывает такое же количество электричества, как и вагон угля.
Использование электричества
В наше время жизнь без электричества становится невозможной. Оно достаточно плотно вошло в жизнь людей двадцать первого века. Часто электричество используют для освещения, например, используя электрическую или неоновую лампу, и для передачи всевозможной информации с помощью телефона, телевидения и радио, а в прошлом и телеграфа. Также еще в двадцатом веке появилась новая область применения электричества: источник питания электрических двигателей трамваев, поездов в метро, троллейбусов и электричек. Электричество необходимо для работы различных бытовых приборов, которые значительно улучшают жизнь современного человека.
Сегодня электричество также применяется для получения качественных материалов и их обработки. С помощью электрогитар, работающих благодаря электричеству, можно создавать музыку. Также электричество продолжает использоваться, как гуманный способ умерщвления преступников (электрический стул), в странах, в которых разрешена смертная казнь.
Также учитывая то, что жизнь современного человека становится практически невозможной без компьютеров и сотовых телефонов, для работы которых необходимо электричество, то важность электричества будет достаточно сложно переоценить.
Электричество в мифологии и искусстве
В мифологии почти всех народов есть боги, которые способны метать молнии, то есть умеющие использовать электричество. Например, у греков таким богом был Зевс, у индусов-Агни, который умел превращаться в молнию, у славян – это Перун, а у скандинавских народов-Тор.
В мультфильмах также есть электричество. Так в диснеевском мультфильме Черный плащ есть антигерой Мегавольт, который способен повелевать электричеством. В японской анимации электричеством владеет покемон Пикачу.
Заключение
Изучение свойств электричества началось ещё в глубокой древности и продолжается до сих пор. Узнав, основные свойства электричества и, научившись их правильно использовать, люди значительно облегчили свою жизнь. Электричество также используется на заводах, фабриках и тд., то есть с помощью него можно получать другие блага. Значение электричества, как в природе, так и в жизни современного человека огромно. Без такого электрического явления как молния на земле не зародилась бы жизнь, а без нервных импульсов, возникающих также благодаря электричеству, не возможно было бы обеспечить согласованную работу между всеми частями организмов.
Люди всегда были благодарны электричеству, даже когда не знали об его существовании. Они наделяли своих главных богов возможностью метать молнии.
Современный человек также не забывает об электричестве, но возможно ли о нем забыть? Он наделяет электрическими способностями героев мультфильмов и фильмов, строит электростанции, чтобы получать электричество и делает многое другое.
Таким образом, электричество величайший дар, данный нам самой природой и которым мы, к счастью, научились пользоваться.
Электричество
Введение
Электри́чество — совокупность явлений, обусловленных существованием, взаимодействием и движением электрических зарядов [1] . Термин введён английским естествоиспытателем Уильямом Гилбертом в его сочинении «О магните, магнитных телах и о большом магните — Земле» (1600 год), в котором объясняется действие магнитного компаса и описываются некоторые опыты с наэлектризованными телами. Он установил, что свойством наэлектризовываться обладают и другие вещества [2] .
1. История
Одним из первых электричество привлекло внимание греческого философа Фалеса в VII веке до н.э., который обнаружил, что потёртый о шерсть янтарь (др.-греч. ἤλεκτρον : электрон) приобретает свойства притягивать легкие предметы [3] . Однако долгое время знание об электричестве не шло дальше этого представления. В 1600 году появился сам термин электричество (“янтарность”), а в 1650 году магдебургский бургомистр Отто фон Герике создал электростатическую машину в виде насаженного на металлический стержень серного шара, которая позволила наблюдать не только эффект притягивания, но и эффект отталкивания [4] . В 1729 году англичанин Стивен Грей провел опыты по передаче электричества на расстояние, обнаружив, что не все материалы одинаково передают электричество [5] . В 1733 году француз Шарль Дюфе установил существование двух типов электричества стеклянного и смоляного, которые выявлялись при трении стекла о шелк и смолы о шерсть [6] . В 1745 г. голландец Питер ван Мушенбрук создает первый электрический конденсатор — Лейденская банка.
Первую теорию электричества создает американец Б. Франклин, который рассматривает электричество как “нематериальную жидкость”, флюид («Опыты и наблюдения над электричеством», 1747 год). Он также вводит понятие положительного и отрицательного заряда, изобретает громоотвод и с его помощью доказывает электрическую природу молний [7] . Изучение электричества переходит в плоскость точной науки после открытия в 1785 году Закона Кулона.
Далее, в 1791 году, итальянец Гальвани публикует «Трактат о силах электричества при мышечном движении», в котором описывает наличие электрического тока в мышцах животных. Другой итальянец Вольта в 1800 г. изобретает первый источник постоянного тока — гальванический элемент, представляющий собой столб из цинковых и серебряных кружочков, разделенных смоченной в подсоленной воде бумагой [2] . В 1802 г. Василий Петров обнаружил вольтову дугу.
В 1820 год датский физик Эрстед на опыте обнаружил электромагнитное взаимодействие. Замыкая и размыкая цепь с током, он увидел колебания стрелки компаса, расположенной вблизи проводника. Французский физик Ампер в 1821 году установил, что связь электричества и магнетизма наблюдается только в случае электрического тока и отсутствует в случае статического электричества. Работы Джоуля, Ленца, Ома расширяют понимание электричества. Гаусс формулирует основную теорему теории электростатического поля (1830).
Опираясь на исследования Эрстеда и Ампера, Фарадей открывает явление электромагнитной индукции в 1831 год и создает на его основе первый в мире генератор электроэнергии, вдвигая в катушку намагниченный сердечник и фиксируя возникновение тока в витках катушки. Фарадей открывает электромагнитную индукцию (1831) и законы электролиза (1834), вводит понятие электрического и магнитного полей. Анализ явления электролиза привел Фарадея к мысли, что носителем электрических сил являются не какие-либо электрические жидкости, а атомы — частицы материи. «Атомы материи каким-то образом одарены электрическими силами» — утверждает он. Фарадеевские исследования электролиза сыграли принципиальную роль в становлении электронной теории. Фарадей создал и первый в мире электродвигатель — проволочка с током, вращающаяся вокруг магнита. Венцом исследований электромагнетизма явилась разработка английским физиком Д. К. Максвеллом теории электромагнитных явлений. Он вывел уравнения, связывающие воедино электрические и магнитные характеристики поля в 1873 год.
В 1880 году Пьер Кюри открывает пьезоэлектричество. В том же году Д. А. Лачинов показал условия передачи электроэнергии на большие расстояния. Герц экспериментально регистрирует электромагнитные волны (1888 год).
В 1897 году Джозеф Томсон открывает материальный носитель электричества – электрон, место которого в структуре атома указал впоследствии Эрнест Резерфорд.
В XX веке была создана теория Квантовой электродинамики. В 1967 год был сделан очередной шаг на пути изучения электричества. С. Вайнберг, А. Салам и Ш. Глэшоу постороили объединенную теорию электрослабых воздействий.
2. Теория
Электрический заряд – это свойство тел, оказывать воздействие на другие тела. Эти заряды разделяют на положительные и отрицательные. Одинаково заряженные тела отталкиваются, а противоположно заряженные – притягиваются. В последнем случае возникает электрическое напряжение и образуются свойства, позволяющие установить родство электричества и магнетизма в эффекте электромагнетизма (Фарадей, Максвелл). В структуре материи электрический заряд как свойство тел восходит к элементарным частицам, за которыми закрепилось представление, что электрон имеет отрицательный заряд, а протон и позитрон – положительный. Пространство, в рамках которого действует электрический заряд получило название электрического поля. Одной из особенностей электрического заряда является тот факт, что он способен передаваться посредством электрического тока.
3. Электричество в природе
Ярким явлением электричества в природе служат молнии, электрическая природа которых была установлена в XVIII веке. Молнии издавна вызывали лесные пожары. По одной из версий именно молнии привели к первоначальному синтезу аминокислот и появлению жизни на земле (Эксперимент Миллера — Юри и Теория Опарина — Холдейна).
Для процессов в нервной системе человека и животных решающее значение имеет зависимость пропускной способности клеточной мембраны для ионов натрия от потенциала внутриклеточной среды. После повышения напряжения на клеточной мембране натриевый канал открывается на время порядка 0,1 — 1,0 мс., что приводит к скачкообразному росту напряжения, затем разность потенциалов на мембране снова возвращается к своему первоначальному значению. Описанный процесс кратко называется нервным импульсом. В нервной системе животных и человека информацию от одной клетки к другой передают нервные импульсы возбуждения длительностью около 1 мс. Нервное волокно представляет собой цилиндр, наполненный электролитом. Сигнал возбуждения передается без уменьшения амплитуды вследствие эффекта кратковременного увеличения проницаемости мембраны для ионов натрия.
Многие рыбы используют электричество для защиты и поиска добычи под водой. Разряды напряжения южноамериканского электрического угря могут достигать величины напряжения в 500 Вольт. Мощность разрядов электрического ската может достигать 0,5 кВт. Акулы, миноги, некоторые сомообразные используют электричество для поиска добычи. Электрический орган рыб работает с частотой несколько сотен герц и создает напряжение в несколько вольт. Электрическое поле улавливается электрорецепторами. Находящиеся в воде предметы искажают электрическое поле. По этим искажениям рыбы легко ориентируются в мутной воде [8] .
4. Образ электричества в культуре
Одной из первых попыталась осмыслить образ электричества Мэри Шелли в драме Франкенштейн, где оно предстает силой, с помощью которой можно оживлять трупы. В диснеевском мультфильме Чёрный Плащ существует повелевающий электричеством антигерой Мегавольт, а в японской анимации – электрический покемон (Пикачу).
5. Практическое использование
Начиная с XIX века электричество плотно входит в жизнь современной цивилизации. Электричество используют для освещения [9] (электрическая лампа) и передачи информации (телеграф, телефон, радио, телевидение), а также для приведения механизмов в движение (электродвигатель), что активно используется на транспорте [10] (трамвай, метро, троллейбус, электричка) и в бытовой технике (утюг, кухонный комбайн, стиральная машина, посудомоечная машина).
В целях получения электричества созданы оснащенные электрогенераторами электростанции, а для его хранения – аккумуляторы и электрические батареи.
Сегодня также электричество используют для получения материалов (электролиз), для их обработки (сварка, сверление, резка), умерщвления преступников (электрический стул) и создания музыки (электрогитара).
История развития электричества
Ученые Вашингтонского университета доказали, что с появлением электричества люди стали спать гораздо меньше, поскольку исчезла необходимость ложиться с заходом солнца. Diletant.media и «Ростех» расскажут о том, как учёные смогли совладать с электрическими зарядами.
Вплоть до начала XVII века знания об электричестве ограничивались размышлениями античных философов, которые в своё время заметили, что потертый об шерсть янтарь имеет свойство притягивать маленькие предметы. Янтарь по-гречески, кстати, именно так и звучит — «электрон». Само название «электричество», соответственно, и произошло от янтаря.
Устройство для получения статического электричества Отто фон Герике
Именно эффект трения (как в случае с шерстью и янтарем) использовал Отто фон Герике для создания одного из первых в мире электрических генераторов. Он натирал руками шар из серы, а ночью видел, как его шар излучает свет и потрескивает. Он, вероятно, одним из первых наблюдал электролюминесценцию уже в 1663 году.
Учёный и шутник Стивен Грей
Стивен Грей — британский астроном-любитель, всю жизнь едва сводивший концы с концами — как-то раз заметил, что пробка, заткнувшая стеклянную трубку, притягивает мелкие кусочки бумаги, если трубку натереть. Затем вместо пробки любопытный учёный вставил длинную щепку и заметил такой же эффект. После этого Стивен Грей заменил щепку на пеньковую верёвку. В результате своих опытов Грей смог передать электрический заряд на расстояние восьмисот футов. По сути, учёный смог открыть явление передачи электричества на расстоянии и дать людям представление о том, что может проводить ток, а что нет.
Стивен Грей стал первым лауреатом Медали Копли, высшей награды Королевского общества Великобритании
Некоторые источники утверждают, что на своём открытии Стивен Грей сделал забавный бизнес. Он якобы брал мальчишек из приюта Чартерхаус и подвешивал их на шнурках из изолирующего материала. После этого он «электрифицировал его прикосновением натертого стекла и высекал искры из его носа».
У Питера ван Мушенбрука, ученика Ньютона, изобретательство, можно сказать, было в крови, так как его отец занимался созданием специализированных научных приборов.
Благодаря Лейденской банке удалось впервые искусственным путём получить электрическую искру
Став преподавателем философии Лейденского университета, Мушенбрук направил свои силы на изучение нового на тот момент явления — электричества. Его научная деятельность дала результаты: в 1745 году он вместе со своим учеником соорудил устройство для накопления заряда, так называемую Лейденскую банку. Отчет об этом событии выглядит очень комично: «Банку устроил голландский физик Мушенбрук, впервые испытал удар от разряда банки лейденский гражданин Кюнеус».
Создание Лейденской банки продвинуло эксперименты с электричеством на новый уровень. Некто Бозе даже высказал желание быть убитым электричеством, если об этом напишут в изданиях Парижской академии наук. Кстати, именно Мушенбрук впервые сравнил действие разряда с ударом ската, первым употребив термин «электрическая рыба».
После изобретения Лейденской банки опыты с электричеством приобрели небывалую популярность. Почему-то люди стали считать, что электрические разряды обладают врачебными свойствами. На волне этого заблуждения Мэри Шелли написала роман «Франкенштейн, или Современный Прометей», в котором умершего смогли оживить с помощью сильного разряда тока.
Обложка книги «Франкенштейн, или Современный Прометей», 1831 год
Аббе Нолле придумал, используя электричество, необычную забаву. В Версале, демонстрируя королю Людовику чудеса электричества, учёный в 1746 году выстроил монахов в 270-метровую цепь, соединив друг с другом кусками железной проволоки. Когда всё было готово, Нолле подал электричество, и монахи в ту же секунду вскрикнули и вместе подпрыгнули. Ещё практически через сто лет Максвелл подсчитает, что электричество распространяется со скоростью света.
Вольт и гальванический элемент
Эти хорошо знакомые нам обозначения на самом деле произошли от фамилий двух учёных — Александро Вольта и Луиджи Гальвани.
Лаборатория, в которой Гальвани проводил свои опыты
Первый опустил пластины из цинка и меди в кислоту, тем самым получив непрерывный электрический ток, а второй первым исследовал электрические явления при мышечном сокращении. В дальнейшем эти открытия сыграли важнейшую роль в становлении науки об электричестве. На открытия Вольта и Гальвани будут опираться работы Ампера, Джоуля, Ома и Фарадея.
Майкл Фарадей, ученик переплетчика в лондонском книжном магазине, заприметил книжку по электричеству и химии. Чтение настолько увлекло его, что уже тогда он сам пытался проводить простейшие опыты с электричеством. Отец, поощряя тягу сына к знаниям, даже купил тому Лейденскую банку, что позволило молодому Фарадею проводить более серьёзные опыты.
Фарадей за опытами в своей лаборатории
Как выяснилось, подарок скончавшегося вскоре отца оказал огромное влияние на юношу — через двадцать лет Фарадей откроет явление электромагнитной индукции, соберёт первый в мире генератор электроэнергии и электродвигатель, выведет законы электролиза и сыграет едва ли не главную роль в становлении теории электричества.
Оценка статьи:
Загрузка...
|
