Меню

Электрический ток вокруг нас



Электричество вокруг нас

Первые столкновения с электричеством и, прежде всего, опыты Бенджамина Франклина привлекли всеобщее внимание. Строго говоря, сведения об электричестве были чрезвычайно ограничены и сводились, главным образом, к тому, что грозная молния и крохотные искорки, искусственно создаваемые человеком, — одно и то же. Разница между ними — в масштабах явления: могучая молния может свалить огромное дерево, а искусственные заряды проявляются как едва заметные искры. Естественно, возникало предположение, что между этими крайностями должны существовать промежуточные формы, еще не открытые человеком.

Сегодня, почти триста лет спустя, трудно сказать, сколько ученых занималось опытами в области электричества. Ясно одно — немало. До наших дней дошли имена лишь тех, кому удалось достичь существенных результатов. Известно, что уже в 1727 году английские ученые обнаружили, что одни тела проводят электрический ток, а другие — нет. В зависимости от наличия или отсутствия этого свойства все тела разделились на две группы — проводники и изоляторы. Такая классификация имела принципиальное- значение для учения об электричестве.. Правда, в наше время стали известны также полупроводники, но это особый вопрос.

Постарайся представить себе, с какими трудностями сталкивались тогда ученые и исследователи при проведении экспериментов, которые могут показаться нам весьма примитивными. Так, например, вскоре после открытия электропроводности удалось передать электрический заряд на расстояние нескольких километров. На конце проводника был подключен электроскоп, т.е. прибор, обнаруживающий присутствие электрических зарядов.

С точки зрения современной техники, в этом нет ничего сложного. Но в те времена трудностей было хоть отбавляй. Поэтому следует с большим уважением относиться к усилиям и достижениям тогдашних исследователей. Пусть попытка передать ток по проводам была еще беспомощной, но это был первый шаг на пути к современной телесвязи. Оказалось, что можно передать на расстояние нечто, хотя и неуловимое, но способное передвигаться с невиданной скоростью.

Поиски продолжались. Появились различные устройства, способные создавать и накапливать электрические заряды, а также демонстрировать их существование — наличие. Эта область науки получила название электростатики. И лишь в конце XVIII века удалось открыть совершенно новые источники электроэнергии, «источники» в полном смысле слова, ибо электрические заряды «вытекали» из них, как вода вытекает из расщелины в скалах — непрерывно и равномерно в виде электрического тока.

Широко известны имена двух итальянских ученых, внесших наибольший вклад в эту область знаний. Это Луиджи Гальвани и Алессандро Вольта.

Гальвани производил новаторские опыты на лягушках. Мьшцы препарированных лапок лягушек резко сокращались под действием электрических стимуляторов. Вольта собирал цепь из цинкового и серебряного электродов, погружал их в раствор электролита и получал постоянное напряжение. В качестве электролита он использовал воду из Адриатического моря. Кстати это служит прекрасной иллюстрацией условий, в которых работали в ту пору ученые. В результате исследований Гальвани и Вольты стало возможным создание гальванических и аккумуляторных элементов. Элемент — это емкость («стакан») из цинка, в центре которого находится угольный стержень. Стакан заполнен электролитом (раствором нашатыря) в консистенции густого желе. Благодаря этому электролит не выливается, а элемент называют «сухим». Напряжение в таком элементе равняется 1,5 В (1,5 вольта). Из элементов собирают батареи, используемые в различных целях: для питания портативных радиоприемников, малогабаритных калькуляторов или лампочек в карманных фонариках.
Каждому из нас хоть раз в жизни доводилось открыть фонарик и «разобрать» батарейку, к примеру, плоскую. Она состоит из трех последовательно соединенных элементов (рис. 2). Стакан одного элемента соединяется проводником с центральным стержнем другого. В результате последовательного соединения напряжение всех элементов суммируется. Именно поэтому на корпусе батареи пишется 4,5 В (1,5 В + 1,5 В + 1,5 В). К такой батарейке, как правило, подключают лампочку, рассчитанную на напряжение 3,5 В. Не 4,5 В, а 3,5 В, так как практически напряжение батарейки несколько ниже номинального.
В честь знаменитого итальянца Алессандро Вольты, который около двухсот лет тому назад собрал первый действующий электрический элемент, единица электрического напряжения названа вольтом и обозначается прописной буквой «В».

Источник

Электрический ток вокруг нас

В учебной исследовательской работе по начальной школе на тему «Электричество вокруг нас» автором была поставлена цель, узнать, из чего можно получить электричество. Учащийся 2 класса дал развернутое определение понятия «электричество» и «электрическая батарейка» и изучил историю его открытия, а также посмотрел, какие способы получения электроэнергии существуют.

Подробнее о проекте:

В ученической исследовательской работе (проекте) на тему «Электричество вокруг нас» описана проведенная учеником 2 класса практическая работа, в рамках которой были изучены особенности получения электричества из фруктов и овощей. В рамках эксперимента ученик произвел добычу электроэнергии их картофеля, яблок, лимона, а также из фруктов и соленой воды.

Оглавление

Введение
1. История изобретения электрической батарейки.
2. Состав батарейки.
3. Практическая часть.
3.1 Опыт с картофелем.
3.2 Опыт с яблоком.
3.4 Опыт с лимоном.
3.5 Опыт с несколькими фруктами и соленой водой.
Заключение
Список литературы

Введение

Электричество – это энергия, которая переносится крошечными частицами – электронами.

Электричество — это такая невидимая сила, которая заставляет работать электрические приборы принося нам свет и тепло, на нем работают разные машины.

Мы привыкли, что электричество приходит к нам в дом по проводам от электростанций, но как же оно появляется в фонарике или телефоне из батарейки?

Меня интересовало что же внутри батарейки если она дает нам электричество. Можно ли получить электричество не только из батарейки.

Цель исследования: узнать из чего можно получить электричество.

  1. Изучить способы получения электричества
  2. Научиться опытным путем выявлять продукты и вещества из которых можно получить электричество
  3. Собрать и изучить информацию об электричестве
  4. Исследовать полученные результаты.

Объект исследования: овощи, фрукты, вода

Предмет исследования: электричество

Гипотеза: я предполагаю, что из некоторых продуктов или веществ можно получить электричество.

История изобретения электрической батарейки

Электрические батарейка – это простейшее устройство для получения электричества.

До того, как появилась батарея, предшествовал долгий путь научных экспериментов

Изобретателем первой электрической батареи считается ученый Алессандро Вольта.

Первая в мире химическая батарея была изобретена в 1800 году. Более 220 лет.

электричество 1

Она состояла из медных и цинковых пластин и войлока проложенного между ними пропитанного кислотой.

1896г. – Национальная углеродная компания впервые в США выпустила в продажу сухую батарею Колумбия.

Спустя 2 года в 1898 г. основателем компании был изобретен электрический фонарик.

В наши дни – это известный на весь мир компания выпускающая батарейки энерджайзер (Energizer).

Состав батарейки

За многие годы устройство батареек изменялось, но принцип работы остался неизменным.

электричество 2

Мне стало интересно, а можно ли получить электричество из яблока и других продуктов, заменив ими кислоту как в опыте Вольта

Практическая часть

Музыка из устройства зазвучит, только если по нему пойдет электричество.

Я взял медную и магниевую пластины и соединил их проводами с музыкальным устройством.

Получилось вот так:

электричество 3

Для проведения эксперимента мне нужен наполнитель (вещество) в который нужно опускать пластины и для этого я приготовил:

Соленую воду

электричество 4

Первым я попробовал сделать батарейку из картофеля

Я втыкаю медную и магниевую пластины в картофель и из моего музыкального устройства зазвучала музыка – значит, мы получили электричество которое и заставило музыкальное устройство работать.

электричество 5

Вторым я пробую сделать батарейку из яблока

Втыкаю медную и магниевую пластины в кусочек яблока и из моего музыкального устройства снова зазвучала музыка – значит, я снова получил электричество, которое заставило работать музыкальное устройство.

Третьим я попробую получить электричество из лимона

Втыкаю медную и магниевую пластины в кусочек лимона и из моего музыкального устройства снова зазвучала музыка – значит снова электричество получено.

электричество 6

Используя несколько фруктов я собрал одну большую батарею

Для этого я воткнул по одной медной и одной магниевой пластине в кусочек картофеля, кусочек яблока, кусочек лимона, опустил две пластины в кружку с соленой водой, а проводки соединил друг за дружкой, так что получилось как бусы. Подключил это к музыкальному устройству и вновь заиграла музыка только теперь громче.

Заключение

В соответствии с поставленной целью и задачами мною была изучена литература по истории изобретения батареек и их устройства.

Проведя опыты я выяснил что электричество можно получать не только на электростанции или из батареек которые продаются в магазине, но и из фруктов, овощей, соленой воды.

Так же я понял, что чем больше сока в овоще или фрукте, тем больше электричества из них можно получить.

Моя гипотеза, что из некоторых продуктов или веществ можно получить электричество, подтверждена.

Для написания этой работы были использованы ресурсы сети Интернет.

Источник

Дожили! Учёные открыто говорят, что наука не может объяснить, что такое электричество!

Вот тому наглядный и живой пример:

Игорь Петрович Копылов, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедры электромеханики Московского энергетического института: «Сейчас физика переживает глубокий кризис. Мы можем строить различные машины, аппараты, но сказать, что такое электричество в двух абзацах или в двух словах мы не можем. Электричество обычно определяется как движение зарядов. А что такое заряд, это очень широкое понятие, ибо заряд может быть электрона, заряд может быть молекулы, может быть заряд частиц, даже звёздного вещества, в этом смысле эти фундаментальные понятия трудно поддаются чёткому определению. Мы, например, не можем сказать, как в турбогенераторе разделяются заряды. Поэтому определить чётко, что такое электричество, мы не можем. Итак, если сделать вывод, то сегодня чёткое определение (понятие) электричества мы дать не можем!».

Читайте также:  Нет пускающий электрический ток

Когда физики говорят, что их фундаментальная наука «переживает глубокий кризис», это надо понимать так, что они все дружно зашли в тупик, свято веруя в те постулаты и концептуальные установки, которые составляют парадигму современной физики, принятую в начале ХХ века.

Можно сказать и по другому: современная физика начала строиться на фундаменте, в котором среди разных фундаментальных истин оказалась и одна мнимая истина. Будучи мнимой истиной, она то и привела учёных к глубокому кризису.

Как же выбираться из него?

Очевидно, чтобы выйти из тупика, или кризиса по-научному, надо вернуться назад, к тем постулатам и концептуальным установкам, которые были (случайно или злонамеренно) отвергнуты более века назад, когда формировалась парадигма нынешней современной физики.

Помните вот это заявление А.Эйншейна: «введение светоносного эфира в науку. является излишним»?! (Собр. науч. тр. М.: Наука. 1965. Т.1. С. 7–8. Zur Elektrodynamik der bewegter Korper. Ann. Phys., 1905, 17, 891-921). Автор «Теории Относительности» сделал такое заявление в 1905 году. А ведь именно под влиянием этого заявления Эйнштейна как раз и была сформирована безэфирная парадигма всей так называемой современной физики, толкающая современных российских учёных делать заявления о том, что наука о природе сегодня находится в глубоком кризисе!

Итак, если возвращаться назад, в прошлое, в поисках утраченных истин, нам надо прежде всего вспомнить определение электричества, которое дал миру гениальный Бенджамин Франклин, (тот самый, чей портрет изображён на банкноте США достоинством 100$).

С 1745 по 1750 годы испытателями природы разных стран и народов был предложен ряд теорий электричества, объединяемых одной общей чертой: наличием некоторого характерного флюида (от лат. fluidus — текучий), которому учёные приписывали самые необыкновенные свойства и качества, стараясь объяснить все электрические явления механическими процессами.

Теория, которую предложил Франклин в 1747 году, если оценивать её с позиции сегодняшнего дня, была самой правильной. Но тогда многие физики не считали её таковой! Исходила теория Франклина из следующего явления: если человек стоит на изолирующей скамеечке и натирает голой сухой рукой стеклянную трубку, то другой человек, стоящий на полу, может извлечь электрическую искру, приблизив свой палец либо к стеклянной трубке, либо к человеку, натиравшему трубку. Это явление можно варьировать, и оно прекрасно объясняется, если, согласно Франклину, принять, что существует лишь один-единственный электрический флюид, содержащийся во всех телах.

Франклин утверждал, что каждый процесс электризации состоит в извлечении из одного тела некоторой части находящегося в нём электрического флюида и его переходе в другое тело. Получающийся при этом недостаток или избыток электрического флюида в теле проявляется в характерных электрических явлениях.

Таким образом, тело наэлектризовано либо потому, что у него имеется избыток электрического флюида по сравнению с нормальным состоянием, либо потому, что у него оказывается меньше электрического флюида, нежели в нормальном состоянии.

В первом случае Франклин называл тело положительно (плюс) электризованным, во втором — отрицательно (минус) электризованным. Эта терминология сохранилась до наших дней.

Для объяснения электрических явлений Франклин приписывал электрическому флюиду три основных свойства: чрезвычайную тонкость, взаимное отталкивание его частей и сильное притяжение электрической материи к обычной (атомарной) материи.

Чрезвычайная тонкость у электрического флюида, согласно Франклину, имеется оттого, что его образует «особая форма материи», значительно более тонкая, чем обычная материя (атомы вещества).

Если тело заряжено положительно, то избыток электрического флюида размещается на его поверхности и образует «электрическую атмосферу» (сейчас это называется «электрическим полем»).

Это выражение «электрическая атмосфера» применялось в физике почти до середины XIX века подчас в строго физическом смысле. Часто говорили о «толщине» электрической атмосферы в геометрическом смысле. Через такое словоупотребление уже в XVIII веке пробило себе дорогу понятие плотности электрического флюида (с некоторых пор это называют «напряжённостью электрического поля»).

Сейчас я хочу объяснить, почему я считаю Бенджамина Франклина гением, к мыслям которого следует отнестись очень внимательно.

Им было дано совершенно правильное объяснение происхождения разных электрических зарядов, положительных и отрицательных, и в то время надо было быть своего рода ясновидящим, чтобы вот так смело заявить о том, что нет в природе двух видов электричества, а есть только одно электричество!

Я не знаю, почему мировое учёное сообщество после этого продолжило считать верной ранее возникшую теорию о существовании двух разных электрических флюидов, положительного и отрицательного, но факт остаётся фактом, эта теория о двух видах электричества господствовала в физике и в 18, и в 19 веках. И вот тому два свидетельства:

Когда в 1820 году голландский химик Ганс Эрстед открыл влияние электрического тока на магнитную стрелку (а фактически он открыл взаимодействие электрического тока с так называемым магнитным полем), то при описании этого открытия вместо определения «электрический ток» он использовал определение «электрический конфликт». По Эрстеду, «электрический конфликт» возникает всякий раз в том случае, когда положительный полюс химической батареи замыкается металлической проволокой с отрицательным полюсом этой же батареи, при этом разные по свойствам электрические флюиды с этих полюсов устремляются навстречу друг другу.

Вот фрагмент его объяснения:

«…Электрический конфликт действует только на магнитные частицы вещества. Все немаг­нитные тела проницаемы для электрического конфликта. Од­нако магнитные тела или, лучше сказать, магнитные частицы этих тел, сопротивляются прохождению этого конфликта, так что они оказываются увлечёнными столкновением проти­воположных действий. Согласно изложенным фактам, элек­трический конфликт, по-видимому, не ограничен проводящей проволокой, но имеет довольно обширную сферу активности во­круг этой проволоки. Кроме того, из сделанных наблюдений можно заключить, что этот конфликт образует вихрь вокруг проволоки. Иначе было бы непонятно, как один и тот же уча­сток проволоки, будучи помещён под магнитным полюсом [стрелки] относит его к востоку, а, находясь над полюсом увле­кает его к западу. Именно вихрям свойственно действовать в противоположных направлениях на двух концах одного диа­метра. Вращательное движение вокруг оси, сочетающееся с по­ступательным движением вдоль этой оси, обязательно даёт винтовое движение…» (Книга Г. М. Голина и С. Р. Филонович «Классики физической науки», Москва, издательство «Высшая школа», 1989, с. 308).

Мне одному кажется, что в этом описании Эрстеда говорится не об одном открытии, а сразу о двух?! Ведь описанный учёным вихрь вокруг проволоки с током, это хорошо известное нам так называемое магнитное поле, вихревую природу которого современная физика в рамках своей парадигмы не способна объяснить!

А это уже слова Николы Теслы, сказанные им во время лекции «Эксперименты с переменными токами очень высокой частоты и их применение к методам искусственного освещения», проходившей в колледже Колумбия, в Нью-Йорке, 20 мая 1891 года (это уже конец 19 века!):

«Я должен признаться, что не могу поверить в два электричества. И ещё меньше я верю в существование «двойного» эфира. Загадочность поведения эфира, когда он ведёт себя как твёрдое тело по отношению к волнам света и тепла, и как жидкость по отношению к движению тел сквозь него, конечно, наиболее понятно и удовлетворительно объясняется, по предложению сэра Уильяма Томсона, тем, что он, эфир, находится в движении. Тем не менее, невзирая на это, не существует оснований, которые позволили бы нам уверенно заключить, что хотя жидкость не может передавать поперечные вибрации в нескольких сот или тысяч раз в секунду, она не сможет передавать подобные вибрации, если они будут в диапазоне сотен миллионов колебаний в секунду. Также никто не может доказать, что существуют поперечные волны эфира, испускаемые машиной переменного тока, дающей небольшое количество изменений направления тока в секунду. Для таких медленных вибраций, эфир, если он находился в состоянии покоя, может вести себя как истинная жидкость. Возвращаясь к нашему предмету, и не забывая о том, что существование двух электричеств, по меньшей мере, крайне маловероятно, мы должны помнить о том, что у нас вообще нет никаких доказательств существования электричества, и мы не можем надеяться получить их, если в рассмотрении нет «грубой материи».

Таким образом, электричество не может быть названо эфиром в широком смысле этого понятия, однако, ничто не может воспрепятствовать тому, чтобы назвать электричество эфиром, соединённым с материей, или связанным эфиром. Говоря другими словами, так называемый статический заряд молекулы – это эфир, определённым образом соединённый с молекулой… Вращение молекул и их эфира вызывает напряжения эфира или электростатические деформации. Уравнивание напряжений эфира вызывает движения эфира или электрические токи, а орбитальные движения молекул производят действия электромагнетизма и постоянного магнетизма. ». Источник.

Справка: «Молекула — (новолат. molecula, уменьшительное от лат. moles — масса) наименьшая частица вещества, обладающая его химическими свойствами».

Повторюсь, это было сказано Николой Тесла 20 мая 1891 года. Тогда атомы вещества считались учёными неделимыми, и о сложной структуре атомов ещё не было никакого представления.

Когда английский физик Джозеф Джон Томсон в ходе изучения так называемых катодных лучей нашёл доказательство, что все образующие их частицы тождественны друг другу и входят в состав вещества, об этом было рассказано им группе учёных на вечернем заседании Королевского общества 29 апреля 1897 года, тогда стало ясно, что высказанная американцем Бенджамином Франклиным ещё в 1747 году (за 150 лет до этого!) гипотеза об одном виде электричества получила убедительное экспериментальное подтверждение.

Читайте также:  Охлаждение машин переменного тока

У меня сейчас в этой связи созрел вопрос: сколько ещё лет учёные будут говорить о кризисе современной науки, чтобы потом признать, что:

1) Г.Х.Эрстед был прав относительно наблюдения: «электрический ток образует вихрь вокруг проволоки» (вихрь, а не какое-то абстрактное «поле», вызывающее магнитные эффекты);

2) Н.Тесла был прав в своём предположении: «ничто не может воспрепятствовать тому, чтобы назвать электричество эфиром, соединённым с материей, или связанным эфиром».

Ах, да. Для того, чтобы такое признание стало возможным, необходимо сначала огласить вердикт, что Альберт Эйнштейн сильно погорячился в 1905 году, когда заявил, что «введение светоносного эфира в науку. является излишним»!

И да, ещё надо признать, что эксперименты по поиску так называемого «эфирного ветра» у поверхности нашей планеты, которые проводились в Альбертом Майкельсоном в 1880 году и позже, были если не мошенническими, то глубоко ошибочными!

Почему эта затея с измерением «эфирного ветра» была бесперспективной и, скорее всего, мошеннической, я рассказал в отдельной статье: «Верхи категорически против правды, а низы уже не хотят жить во лжи!» — это про современную физику. »

В заключение выскажу ещё одну мысль, что Игорь Петрович Копылов, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедры электромеханики Московского энергетического института, не просто так сказал на камеру о том, что современная наука с её теперешней парадигмой не может объяснить природу электричества. Похоже, что тем самым он подаёт всему нашему обществу сигнал SOS, мол, нашу науку надо спасать, выводить из концептуального тупика! А сами учёные без поддержки народа этого не могут сделать.

Наверное, потому они не могут, что всё находится под контролем. Под чужим контролем! Недаром же ещё в 1928 году личный биограф банкирской семьи Ротшильдов Марк Эли Раваж заявил: «Мы положили стоп-кран на ваш прогресс!». Так вот, видимо, пришло время снять этот стоп-кран с науки о природе, которая к тому же ответственна за то, чтобы формировать у людей правильное мировоззрение!

Чтобы это произошло, надо об этом открыто заговорить. Прежде всего в СМИ. Если проблема есть, её надо решить, а не замалчивать!

11 августа 2020 г. Мурманск. Антон Благин

Источник

Электричество

В современном мире человек просто не может представить свою жизнь без электричества. Так сильно оно вошло в его работу и быт. В тёмное время суток электричество даёт освещение домов и улиц населённых пунктов. У себя дома каждый человек постоянно видит бытовые электроприборы, помогающие ему в повседневной жизни и создающие комфортное проживание. К ним можно отнести: электроплиту, холодильник, микроволновую печь, миксер, телевизор, компьютер, сотовый телефон и многое другое. Люди, проживающие выше третьего этажа многоквартирных домов, не представляют свою жизнь без лифта. Если спуститься вниз ещё можно по лестнице, то подниматься вверх с сумками на десятый этаж выдержит далеко не каждый человек. Всем известная мировая информационная сеть интернет без электричества просто существовать не будет, как наверно и любой другой современный вид связи. На электричестве полностью работает часть городского транспорта (трамвай, троллейбус, метро и т.п.). Даже в обычном автомобиле электричество играет огромную роль, без которой он с места не сдвинется. Можно приводить ещё множество примеров, но и этого уже вполне достаточно, чтобы понять – без электричества современный человек существовать просто не сможет. Удивительно, но в жизнь человека электричество вошло практически не так давно, каких-нибудь полторы сотни лет назад, хотя известно о нём было намного раньше.

История электричества

Давным-давно, в VII веке до нашей эры, греческий философ Фалес Милетский (624 – 545 гг. до н.э.) заметил, что потёртый о шерсть янтарь приобретает свойство притягивать лёгкие предметы. Что интересно, греки называли янтарь электроном, по имени звезды Электра из созвездия Тельца. С тех давних пор прошло больше двух тысячелетий и только в 1600 году английский физик Уильям Гилберт (1544 – 1603 гг.) издаёт книгу, в которой описывает свои опыты над магнитами и электрическими свойствами тел. Он заметил, что не только янтарь, но и ряд других тел после натирания обладают способностью притягивать мелкие лёгкие предметы. Отдавая честь янтарю, Уильям Гилберт назвал это явление электрическим (от латинского слова electricus – янтарный) и впервые ввёл термин «электричество». Под ним подразумевается совокупность явлений, обусловленных существованием, взаимодействием и движением электрических зарядов.

В последующие годы многие учёные занимались исследованием электричества. Они сделали большое количество открытий в этой области, благодаря которым человечество использует данный вид энергии. В память о заслугах отдельных учёных их фамилиями были названы некоторые единицы измерений. Среди них: итальянский физик, химик и физиолог Александро Вольта (1745 – 1827 гг.), французский физик, математик и естествоиспытатель Андре-Мари Ампер (1775 – 1836 гг.), немецкий физик Георг Симон Ом (1789 – 1854 гг.) и ряд других учёных. Благодаря таким людям, сейчас мы используем электричество для своего блага и удобства.

Не всем известно, что к изучению электричества имел отношение Бенджамин Франклин (1706 – 1790 гг.). Большинство людей знают его как великую историческую личность, внёсшую огромный вклад в становление США (Соединённых Штатов Америки) как независимого государства. В память о политических заслугах Бенджамина Франклина установлены памятники, а на стодолларовых купюрах с 1914 года печатают его портрет. Как говорят: «Талантливый человек талантлив во всём». Оказывается, он был не только политиком, но ещё исследователем и изобретателем. Бенджамин Франклин ввёл понятие положительного и отрицательного заряда. Вот те самые «+» (плюсы) и «-» (минусы), которые в наше время можно увидеть на любой простой батарейке. Ещё он проводил исследования грозовых явлений и обнаружил присутствие электричества в воздухе, так называемое атмосферное электричество. В 1752 году Бенджамин Франклин изобрёл молниеотвод (в быту его чаще называют громоотвод, хотя к грому это устройство отношения не имеет). Металлический штырь, соединённый толстой проволокой с заземлителем, снимал во время грозы напряжённость электрического поля. В редких случаях удара молнии пропускал её через себя в землю. Это изобретение имело большое практическое значение. Теперь высокие здания, колокольни и т.п., оборудованные такими устройствами, могли больше не бояться молнии.

Электрический ток

Электрический ток – упорядоченное движение заряженных частиц под действием электрического поля. В зависимости от среды материи (вещества) частицы могут быть разные: в металлах – электроны, в электролитах – ионы, в полупроводниках – электроны или дырки (электронно-дырочная проводимость).

Если говорить сильно упрощённо, то вся окружающая нас материя (всё, что мы видим вокруг) состоит из молекул. В свою очередь молекулы состоят из атомов. Сами атомы представляют из себя ядро (протоны и нейтроны) и вращающиеся вокруг него электроны. Для более наглядного понимания электрического тока возьмём обычную батарейку. Внутри неё протекает химическая реакция. В результате этого электроны переходят от одних атомов к другим. Поэтому получается, что атомы одного вещества (клемма «плюс») испытывают недостаток электронов, а атомы другого вещества (клемма «минус») избыток. То есть вещества клемм батарейки имеют разноимённые заряды. Если соединить их (клеммы) между собой проводником с нагрузкой, то электроны будут стремиться перейти из одного вещества в другое (от отрицательной клеммы к положительной). Это перемещение электронов и есть электрический ток. Он будет течь пока заряды веществ не уровняются.

В качестве проводника для передачи электрического тока сейчас в основном используют медные или алюминиевые провода. Возьмём, например, медную проволоку. В атоме меди вокруг ядра по четырём орбитам вращаются 29 электронов. Электроны, находящиеся на крайних орбитах, испытывают меньшую силу притяжения, чем их собратья, расположенные ближе к ядру. Поскольку атомы меди находятся очень плотно друг к другу, то дальние электроны испытывают силу притяжения не только своего, но и соседнего ядра. Они могут покинуть свой атом и перейти к другому. Такие электроны называют свободными. При подключении к проводнику внешнего электрического поля (например, батарейки) движение свободных электронов становится упорядоченным и направленным от «-» к «+» батарейки. В результате по цепи начинает течь постоянный электрический ток.

При рассмотрении принципа работы различных электронных схем принято использовать направление постоянного тока от плюса к минусу. Этот выбор изначально был сделан не очень корректно, так как в то время о движении свободных электронов ещё не знали. За направление тока условно приняли то направление, по которому могли бы двигаться в проводнике положительные заряды. В последующем этот выбор менять никто не стал.

В любом веществе атомы располагаются на расстоянии друг от друга. В меди, алюминии и других металлах эти расстояния очень малы. Электронные оболочки соседних атомов практически соприкасаются друг с другом. Это даёт возможность электронам переходить от одного атома к другому. Поэтому металлы и ряд других веществ называют «проводниками» электрического тока. Существуют вещества, где атомы располагаются на значительном расстоянии друг от друга. Их электроны не могут преодолеть силу притяжения ядра своего атома, а сила ядра соседнего атома (куда электрон может перейти) очень мала из-за относительно большого расстояния. Даже если к такому веществу подключить электрическое поле, то электрон всё равно останется у своего атома (электрический ток не потечёт). Подобные вещества называют «диэлектриками». Они не пропускают электрический ток.

Читайте также:  Энергия магнитного поля в дросселе при силе тока 2а равна 8 дж какую индуктивность имеет

Сила тока

Если взять в качестве проводника электрического тока медную проволоку и под прямым углом перерезать её, то размер среза будет представлять собой поперечное сечение данного проводника. Количество заряженных частиц (в нашем случае электронов), протекающих через поперечное сечение проводника, называется силой тока. Для её измерения существует специальный прибор – амперметр. За единицу величины силы тока принят один ампер (А). Это довольно большой ток. В различных электронных приборах и схемах протекают более маленькие токи. Для удобства работы применяются следующие величины измерения: микроампер (мкА, 0,000001 А), миллиампер (мА, 0,001А), ампер (А, 1А). На схемах и в формулах электрический ток обозначается буквой «I» (и).

Напряжение

Разность потенциалов двух точек внутри электрического поля называется напряжением. Чем больше будет величина различия, тем сильнее электроны будут стремиться перейти к веществу с противоположным зарядом. Если сказать проще, то напряжение – это сила, которая перемещает электроны от одного атома к другому. Напряжение измеряется вольтметром. За единицу измерения напряжения принят один «вольт» (В). Для удобства работы применяются следующие величины измерения: микровольт (мкВ, 0,000001 В), милливольт (мВ, 0,001 В), вольт (В, 1В), киловольт (кВ, 1000 В), мегавольт (МВ, 1000000 В). На схемах и в формулах напряжение обозначается буквой «U» (у).

Сопротивление

Свойство материала проводника препятствовать прохождению электрического тока, называется электрическим сопротивлением. При движении по проводнику свободные электроны взаимодействуют на своём пути с атомами и другими электронами. Это приводит к потере ими части своей энергии. Можно сказать, что электрон испытывает сопротивление своему движению. Различные материалы имеют различное атомное строение. Соответственно, они оказывают различное сопротивление электрическому току. Сопротивление измеряется омметром. За единицу измерения сопротивления принят один «ом» (Ом). Это очень маленькое сопротивление. Для удобства работы применяются следующие величины измерения: ом (Ом, 1Ом), килоом (кОм, 1000 Ом), мегаом (Мом, 1000000 Ом). На схемах и в формулах сопротивление обозначается буквой «R» (эр).

Сила тока, напряжение и сопротивление – взаимосвязанные величины, которые влияют друг на друга. Такую зависимость хорошо показывает закон Ома для участка цепи. Он гласит: ток прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению. Его можно записать в виде формулы I = U/R.

Прямая пропорция показывает, что если увеличить в несколько раз напряжение, то ток увеличится во столько же раз. Обратная пропорция показывает, что если увеличить в несколько раз сопротивление, то ток уменьшится во столько же раз.

Мощность

Мощность электрического тока — количество работы, совершаемое током за одну секунду времени. Тем больше будет совершаться работы, чем больше разность потенциалов и чем большее количество электричества ежесекундно проходит через поперечное сечение проводника. За единицу измерения мощности принят один «ватт» (Вт). Такое название единица получила в честь шотландского инженера и изобретателя Джеймса Уатта (1736 — 1819 гг.). На схемах и в формулах мощность обозначается буквой «P» (п). Определение мощности можно записать в виде формулы P = I x U. Если известна мощность электроприбора (обычно указывается на специальной бирочке, прикреплённой к корпусу), то всегда можно узнать протекаемый по цепи ток, к которой будет подключено это устройство. Он рассчитывается по формуле I = P/U.

Электричество вокруг нас

Скорость электрического тока

Скорость движения свободных электронов в проводнике довольно маленькая. Однако, если взять электрическую лампочку, удалённую от источника на несколько километров, и соединить её такими же длинными проводниками с ним (источником), то электрический ток возникнет практически мгновенно после создания цепи. То есть, лампочка загорится сразу же при подключении к источнику питания. Дело в том, что через лампочку начинают идти электроны не от источника питания, а те свободные электроны, которые находятся в самом проводнике. На место ушедшего электрона приходит электрон от соседнего атома проводника, на его место от следующего атома. Получается своеобразная цепочка из электронов. А электроны из источника питания постепенно приходят на их место. В качестве пояснения можно привести пример с поливочным шлангом на даче. Если его наполнить водой и один конец подключить к водопроводу, то при открытии крана вода на другом конце начнёт сразу же вытекать из шланга. Молекулы воды, которыми в первый момент осуществляется полив, будут не из водопровода, а из шланга. Потом на их место придут молекулы воды из водопровода.

Переменный ток

В начале электрической эры все потребители пользовались постоянным электрическим током. Большой вклад в развитие и распространение сетей с постоянным током внёс американский изобретатель и предприниматель Томас Алва Эдисон (1847 – 1931 гг.). Человек удивительной работоспособности. Только в США он получил 1093 патента. Если брать другие страны мира, то это ещё около трёх тысяч запатентованных изобретения. Томас Эдисон стоял у истоков широкомасштабного применения электричества. Его вариант электрической лампы накаливания с прочной нитью в колбе с вакуумом имел большой коммерческий успех. Не без влияния Томаса Эдисона на промышленных предприятиях стали заменять паровые машины на электродвигатели постоянного тока (на переменном токе электродвигателей ещё не было). Одним словом, в конце XIX века электричество начало семимильными шагами входить в жизнь людей.

К сожалению, у электрического тока в то время был обнаружен один существенный недостаток. Его очень сложно передавать на большие расстояния. Как мы знаем любой проводник оказывает сопротивление прохождению электрического тока. На маленьких расстояниях это практически незаметно, а на больших сопротивление прибавляется и потери становятся сильно ощутимы. Единственным приемлемым выходом из этой ситуации является передача электроэнергии на повышенном напряжении (десятки и сотни тысяч вольт). Чтобы на передающей стороне повысить, а на принимающей стороне опять понизить напряжение нужны специальные трансформаторы. С постоянным током трансформаторы не работают. Соответствующее решение предложил Никола Тесла (1856 – 1943 гг.). Именно он разработал системы передачи электроэнергии посредством многофазного переменного тока, в которую входили генераторы, повышающие и понижающие трансформаторы, а также в качестве потребителей были представлены электрические машины (в том числе, изобретённый им асинхронный электродвигатель переменного тока).

Опора высоковольтной линии электропередачи

Переменный ток – электрический ток, который с течением времени изменяется по величине и направлению. Например, в обычной домашней розетке плюс с минусом на правой и левой клеммах меняются местами 50 раз в течение одной секунды. Человеческий глаз не может различать такую частоту. Поэтому, при включении дома обычной лампы накаливания мы видим ровное (без морганий) освещение. Количество изменений за 1 сек. называется частотой переменного тока и обозначается буквой F (эф). За единицу измерения частоты принят один «герц» (Гц). Такое название единица получила в честь немецкого физика Генриха Рудольфа Герца (1857 – 1894 гг.). В России, как и во многих странах мира, стандарт частоты переменного тока равен 50 Гц.

Переменный электрический ток вырабатывается на электростанциях (гидроэлектростанции, теплоэлектростанции и атомные электростанции). Принцип везде одинаков – механическое движение турбины передаётся ротору генератора, вращение которого приводит к возникновению напряжения в обмотках статора. На гидроэлектростанциях (ГЭС) турбину вращает поток воды. На теплоэлектростанциях (ТЭЦ) энергия сжигаемого топлива (бензин, керосин, дизельное топливо, газ и т.п.) нагревает в котлах воду до состояния пара, который вращает паровую турбину. На атомных электростанциях (АЭС) энергия ядерной реакции нагревает теплоноситель первого контура. Затем этим теплом до состояния пара нагревается вода второго контура, которая опять же вращает паровую турбину.

Электробезопасность

Нет такого человека, который в настоящее время не использовал бы различные электроприборы. При всей пользе электрического тока существует опасность его воздействия на организм людей. Ещё в XVIII веке итальянский врач, физиолог и физик Луиджи Гальвани (1737 – 1798 гг.) открыл феномен сокращения мышц мёртвой лягушки от воздействия электрического тока. Он предположил, что любой живой организм для управления мышцами сам вырабатывает «животное электричество». Заслуги учёного не остались без внимания. Его называют отцом современной электрофизиологии. В последующем учёные доказали, что мозг является генератором электрической активности (были открыты биотоки мозга). Если сказать проще, то мозг использует свои импульсы для управления мышцами, передавая их по нервам.

Естественно, что любой внешний электрический ток, протекая через организм человека, нарушает работу биотоков мозга. Ток как бы блокирует импульсы мозга и не даёт сокращаться мышцам. Это очень чревато для живого организма. Например, из-за остановки мышц лёгких человек прекращает дышать (наступает асфиксия), а при несокращающихся мышцах сердца останавливается кровообращение. Иногда бывает, что человек попадает под действие электрического тока и сам освободиться от него не может. Рукой взялся за оголённый электрический провод, а бросить не получается. То есть, посылаемый мозгом к мышце руки соответствующий импульс, не может превысить действие внешнего источника электрического тока.

Для защиты людей на производстве есть целый раздел техники безопасности – электробезопасность. Специальные люди должны проводить соответствующие инструктажи, где подробно указаны меры электробезопасности на конкретном рабочем месте. В домашних условиях такого нет, но все бытовые электроприборы выпускаются с соответствующим классом защиты от поражения электрическим током. Бояться нечего, нужно просто пользоваться исправными бытовыми электроприборами и применять их только по назначению. При соблюдении мер безопасности электричество всегда будет хорошим помощником в вашей жизни.

Источник