Кто изобрел электричество первым в мире и когда оно появилось, в каком году

Электричество – обыденное и жизненно необходимое для большинства людей явление. И как любая привычная вещь, оно редко заметно. Мало кто задаётся вопросом откуда оно появляется, как работает, что с его помощью можно сделать. Однако, его исследованием занимались задолго до нашей эры и до сих пор некоторые загадки остаются без ответа.

Что понимают под электрическим током

Электричество – это комплекс явлений, связанный с существованием электрических зарядов. Под этим словом чаще всего подразумевается электрический ток и все процессы, которые он вызывает.

Электрический ток – это направленное движение частиц, несущих заряд, под воздействием электрического поля.

Кто придумал электричество — история

Частные проявления электричества изучались ещё задолго до нашей эры. Но соединить их в одну теорию, объясняющую вспышки молний в небе, притяжение предметов, способность вызывать пожары и онемение частей тела или даже смерть человека, оказалось непростой задачей.

Учёные издревле изучали три проявления электричества:

В Древнем Египте целители знали о странных способностях нильского сома и пытались с его помощью лечить головную боль и другие заболевания. Древнеримские врачи использовали в сходных целях электрического ската. Древние греки подробно изучали странные способности ската и знали, что оглушить человека существо могло без прямого контакта через трезубец и рыболовные сети.

Несколько раньше было обнаружено, что если потереть янтарь о кусок шерсти, то он начнёт притягивать шерстинки и небольшие предметы. Позже был открыт и другой материал со сходными свойствами – турмалин.

Примерно в 500-х годах до н.э. индийские и арабские учёные знали о веществах, способных притягивать железо и активно использовали эту способность в разных областях. Около 100-го года до н.э. китайские учёные изобрели магнитный компас.

В 1600 году Уильям Гилберт, придворный врач Елизаветы I и Якова I, обнаружил, что вся планета – это один огромный компас и ввел понятие «электричество» (с греческого «янтарность»). В его трудах эксперименты с натиранием янтаря о шерсть и способность компаса указывать на север начали объединяться в одну теорию. На картине ниже он демонстрирует магнит Елизавете I.

В 1633 год инженер Отто фон Герике изобретает электростатическую машину, которая может не только притягивать, но и отталкивать предметы, а в 1745 году Питер ван Мушенбрук сооружает первый в мире накопитель электрического заряда.

В 1800 году итальянец Алессандро Вольта изобретает первый источник тока – электрическую батарею, вырабатывающую постоянный ток. Также он смог передать электрический ток на расстояние. Поэтому именно этот год многие считают годом изобретения электричества.

В 1831 году Майк Фарадей открывает явление электромагнитной индукции и открывает направление для изобретения различных устройств на основе электрического тока.

На рубеже XIX-XX веков совершается огромное количество открытий и достижений, благодаря деятельности Николы Тесла. Среди прочего, он изобрёл высокочастотный генератор и трансформатор, электродвигатель, антенну для радиосигналов.

Наука, изучающая электричество

Электричество – природное явление. Оно частично изучается в биологии, химии и физике. Наиболее полно электрические заряды рассматриваются в рамках электродинамики – одного из разделов физики.

Теории и законы электричества

Законов, которым подчиняется электричество немного, но они полностью описывают явление:

• Закон сохранения энергии – фундаментальный закон, которому подчиняются и электрические явления;
• Закон Ома – основной закон электрического тока;
• Закон электромагнитной индукции – о электромагнитном и магнитном полях;
• Закон Ампера – о взаимодействии двух проводников с токами;
• Закон Джоуля-Ленца – о тепловом эффекте электричества;
• Закон Кулон – об электростатике;
• Правила правой и левой руки – определяющие направления силовых линий магнитного поля и силы Ампера, действующей на проводник в магнитном поле;
• Правило Ленца – определяющее направление индукционного тока;
• Законы Фарадея – об электролизе.

Первые опыты с электричеством

Первые опыты с электричеством носили, в основном, развлекательный характер. Их суть была в лёгких предметах, которые притягивались и отталкивались под действием плохо изученной силы. Другой занимательный опыт – передача электричества через цепочку людей, взявшихся за руки. Физиологическое действие электричества активно изучал Жан Нолле, заставивший пройти электрический заряд через 180 человек.

Из чего состоит электрический ток

Электрический ток – это направленное или упорядоченное движение заряженных частиц (электронов,  ионов). Такие частицы называют носителями электрического заряда. Для того чтобы движение появилось, в веществе должны быть свободные заряженные частицы. Способность заряженных частиц перемещаться в веществе определяет проводимость этого вещества. По проводимости вещества различают на проводники, полупроводники, диэлектрики и изоляторы.

В металлах заряд перемещают электроны. Само вещество при этом никуда не утекает – ионы металла надёжно закреплены в узлах структуры и лишь слегка колеблются.

В жидкостях заряд переносят ионы: положительно заряженные катионы и отрицательно заряженные анионы. Частицы устремляются к электродам с противоположным зарядом, где становятся нейтральными и оседают.

В газах под действием сил с разными потенциалами образуется плазма. Заряд переносится свободными электронами и ионами обоих полюсов.

В полупроводниках, заряд перемещают электроны, перемещаясь от атома к атому и оставляя после себя разрывы, считающиеся положительно заряженными.

Откуда берется электрический ток

Электричество, поступающее по проводам в дома, вырабатывается электрическим генератором на различных электростанциях. На них генератор соединён с постоянно вращающейся турбиной.

В конструкции генератора есть ротор – катушка, которая располагается между полюсами магнита. При вращении турбиной этого ротора в магнитном поле по законам физики появляется или наводится электрический ток. Таким образом назначение генератора – преобразовывать кинетическую силу вращения в электричество.

Заставить турбину крутиться можно многими способами, используя разнообразные источники энергии. Они разделяются на три вида:

• Возобновляемые – энергия, получаемая из неисчерпаемых ресурсов: потоков воды, солнечного света, ветра, геотермальных источников и биотоплива;
• Невозобновляемые – энергия, получаемая из ресурсов, которые возникают очень медленно, несоизмеримо с темпами расходования: уголь, нефть, торф, природный газ;
• Ядерные – энергия, получаемая из процесса ядерного деления клеток.

Чаще всего электроэнергия возникает благодаря работе:

• Гидроэлектростанций (ГЭС) – строятся на реках и используют силу водного потока;
• Тепловых электростанций (ТЭС) – работают на тепловой энергии от сжигания топлива;
• Атомные электростанции (АЭС) – работают на тепловой энергии, получаемой от процесса ядерной реакции.

Преобразованная энергия по проводам поступает в трансформаторные подстанции и распределительные устройства и уже потом доходит до конечного потребителя.

Сейчас активно развиваются так называемые альтернативные виды энергии. К ним относят ветрогенераторы, солнечные батареи, использование геотермальных источников и любые другие способы получить электроэнергию через необычные явления. Альтернативная энергетика сильно уступает по производительности и окупаемости традиционным источникам, но в определённых ситуациях помогают сэкономить и снизить нагрузку на основные электросети.

Также есть миф о существовании БТГ — бестопливных генераторов. В интернете есть ролики демонстрирующие их работу и предлагается их продажа. Но о достоверности этой информации идут большие споры.

Виды электричества в природе

Самый простой пример электричества, возникающего естественным путём – это молнии. Частицы воды в облаках постоянно сталкиваются друг с другом, приобретая положительный или отрицательный заряд. Более лёгкие, положительно заряженные частицы оказываются в верхней части облака, а тяжёлые отрицательные перемещаются вниз. Когда два подобных облака оказываются на достаточно близком расстоянии, но на разной высоте, положительные заряды одного начинают взаимно притягиваться отрицательными частицами другого. В этот момент и возникает молния. Также это явление возникает между облаками и самой земной поверхностью.

Другое проявление электричества в природе – это специальные органы у рыб, скатов и угрей. С их помощью они могут создавать электрические заряды, чтобы обороняться от хищников или оглушать своих жертв. Их потенциал – от совсем слабых разрядов, незаметных для человека, до смертельно опасных. Некоторые рыбы создают вокруг себя слабое электрическое поле, помогающее искать добычу и ориентироваться в мутной воде. Любой физический объект так или иначе искажает его, что помогает воссоздавать окружающее пространство и «видеть» без глаз.

Также электричество проявляется и в работе нервной системы живых организмов. Нервный импульс передаёт информацию от одной клетки к другой, позволяя реагировать на внешние и внутренние раздражители, мыслить и управлять своими движениями.

ток или напряжение, и почему это происходит?

Опасность электричества не миф, хуже того, несмотря на всеобщую осведомленность об этом факте, практически каждый человек может сказать, что ему доводилось при каких-то обстоятельствах ощутить на собственной шкуре электрический удар. Исход подобного воздействия не обязательно плачевен, однако, опасность летального исхода – это неотъемлемый спутник халатного обращения с электричеством.

Именно поэтому на электроустановках устанавливают предупреждающие плакаты, например, «Высокое напряжение! Опасно для жизни!» или «Не влезай! Убьет!». В связи с чем у многих возникает путаница, что убивает ток или напряжение, чего же им стоит опасаться.

В чем отличие между током и напряжением?

Если рассмотреть физический процесс, то электрическая энергия имеет множество различных характеристик, среди которых наиболее часто рассматриваются напряжение и ток. Сразу заметим, что это не одно и то же, но обе они взаимосвязаны.

В каждом веществе присутствует несчетное количество мельчайших атомов, в которых происходит электромагнитное взаимодействие между положительно заряженным ядром и отрицательно заряженными электронами, вращающимися вокруг ядра. В нормальном состоянии элементарные частицы находятся в балансе – заряд ядра полностью скомпенсирован зарядами электронов. Но, воздействие электромагнитного поля на атомы приводит наиболее удаленные электроны в движение, и атомы выходят из равновесия – получают определенный заряд.

Рис. 1. Строение атома

Под напряжением следует понимать разницу между двумя зарядами – в одной точке энергии больше, а в другой меньше. Можно провести аналогию с сообщающимися сосудами, если воды в одной трубке больше, а во второй меньше, то при их соединении вода из первой будет перетекать во вторую. Так же и с напряжением – потенциально в каждой точке имеется определенный заряд энергии, созданный электромагнитным полем, но до тех пор, пока эти точки не соединятся электрической цепью, заряженные частицы не начнут направленного движения.

Рис. 2. Что такое напряжение

Но, с появлением связующей цепи, напряжение между двумя точками приведет к направленному движению заряженных частиц. Это явление получило название электрического тока.

В зависимости от особенностей источника электрической энергии напряжение и ток могут носить:

• постоянный характер – не зависимо от наличия или отсутствия нагрузки, величина напряжения не меняется, относится к источникам неограниченной мощности;
• изменяться в зависимости от величины нагрузки – относятся к источника с ограниченной мощностью, где величина питающего напряжения снижается при замыкании цепи;
• временный – при подключении нагрузки к источнику питания заряд полностью рассеивается через короткий промежуток времени, это конденсаторы, в некоторых ситуациях наведенное напряжение.

Поэтому ток не может протекать без наличия напряжения на участке цепи, но именно ток определяет интенсивность воздействия электрической энергии на человека.

Воздействие тока и напряжения на организм

Чтобы определить степень воздействия на человека, следует отметить, что тело представляет собой проводник электрической энергии, через который может свободно протекать электрический ток. Однако, согласно закону Ома, сила тока на любом участке электрической цепи  прямо пропорциональна напряжению, приложенному к этому участку и обратно пропорциональна сопротивлению:

I = U/R;

где

• I – сила тока;  
• U – величина приложенного напряжения;
• R – сопротивление тела человека.

Рис. 3: от чего зависит сила тока

Как можно судить из вышеприведенного выражения, чем больше омическое сопротивление, тем меньше ток, протекающий через человека. Напряжение электрической сети – величина постоянная и мало зависящая от того, что к ней подключено.

А вот на сопротивление человека влияют многие факторы:

• состояние кожных покровов в местах прикосновения к токоведущим частям;
• увлажненность кожи;
• общее физиологическое состояние организма;
• состав крови.

Помимо этого прохождение тока будет зависеть и от состава напольного покрытия, если цепь замкнется через ноги. В среднем, сопротивление человека принимается равным 1000 Ом, сухая кожа может иметь сопротивление в 100 000 Ом, но рассчитывать на такой показатель не стоит. Если рассмотреть ситуацию, когда 220 вольт приложено к человеку с сопротивлением 1000 Ом, то удар током достигнет 0,22А  или 220 мА, а это опасная величина.

Чтобы представлять себе всю картину, нужно знать следующее:

• при 1 – 10 мА удар электрическим током не ощущается, человек свободно отпустит токоведущий элемент без угрозы для собственной жизни;
• от 15 – 50 мА воздействие электричества вызывает сокращения мышц и болезненные ощущения, самостоятельное освобождение человека может оказаться затруднительным;
• от 50 – 100 мА воздействие электрического тока затрагивает сердце, поэтому становится опасным для жизни;
• от 100 – 200 мА поражение электрической энергией может нанести летальный урон организму.

Вышеприведенные данные справедливы для переменного тока частотой 50 Гц, это обуславливается наличием амплитудных составляющих и пикового значения, как в положительную, так и в отрицательную сторону.  При постоянном токе опасное для жизни значение считается от 300 мА и выше.

Более детально о воздействии электрического тока на организм человека было изложено в нашей статье: https://www.asutpp.ru/dejstvie-elektricheskogo-toka-na-organizm-cheloveka.html

Подводя итоги

Как видите, токовая составляющая, воздействующая на человека, и определяет, какие ситуации считаются опасными, а какие нет. Но, в то же время, без разности потенциалов электрический ток вообще протекать через человека не будет. Прямой тому пример – выполнение работ под напряжением, когда человек свободно касается проводов, а смертельно опасное электричество его не бьет. Проблема решается изолирующей вставкой между землей и ногами человека, которая разрывает электрическую цепь.

Рис. 4. Работа под напряжением с изолированной вышки

Помимо этого существует целый разряд электроустановок, которые относятся к безопасным за счет питания низким напряжением. Так, потенциально безопасными можно назвать уровни не более 42 В переменного и 100 В постоянного, а все остальные относятся к опасному или высокому напряжению.  Но не испытывайте судьбу, лучше перестраховаться и воспользоваться средствами индивидуальной защиты, а в любой непонятной ситуации воздержаться от взаимодействия с электроустановкой, оборванными проводами или корпусом поломанного бытового прибора, включенного в сеть.

Видео пояснение

Что бьёт и убивает? Ток или напряжение? Выясним раз и навсегда

Watch this video on YouTube

Ответы на вопросы ‘электрическим током’

Электролит	Вещества, расплавы или растворы которых проводят электрический ток вследствие диссоциации на ионы, однако сами вещества не проводят электрический ток. Примерами электролитов могут служить растворы кислот, солей и оснований. Электролиты 10 букв
Электрогитара	Разновидность гитары с электрическими звукоснимателями, преобразующими колебания металлических струн в колебания электрического тока. Сигнал со звукоснимателей может быть обработан для получения различных звуковых эффектов и затем усилен для воспроизведения через динамики. Само слово «электрогитара» возникло от словосочетания «электрическая гитара», но многие об этом забывают, ошибочно 13 букв
Электродинамика	Раздел физики, изучающий электромагнитное поле в наиболее общем случае и его взаимодействие с телами, имеющими электрический заряд. Предмет электродинамики включает связь электрических и магнитных явлений, электромагнитное излучение, электрический ток и его взаимодействие с электромагнитным полем 15 букв
Соленоид	Свернутый в спираль электрический проводник, по которому течет электрический ток 8 букв
Троллейбус	Безрельсовое механическое транспортное средство контактного типа с электрическим приводом, получающее электрический ток от внешнего источника питания через двухпроводную контактную сеть с помощью штангового токоприёмника и сочетающий в себе преимущества трамвая и автобуса 10 букв
Диэлектрик	Вещество, плохо проводящее или совсем не проводящее электрический ток. Концентрация свободных носителей заряда в диэлектрике не превышает 108 см3. Основное свойство диэлектрика состоит в способности поляризоваться во внешнем электрическом поле. С точки зрения зонной теории твёрдого тела диэлектрик 10 букв
Электротерапия	Применение электрического тока, электрических и магнитных полей в лечебных целях; электролечение 14 букв
Электроток	Электрический ток, электрическая энергия 10 букв
Электромагнит	Устройство, создающее магнитное поле при прохождении электрического тока. Обычно электромагнит состоит из обмотки и ферромагнитного сердечника, который приобретает свойства магнита при прохождении по обмотке тока. В электромагнитах, предназначенных, прежде всего, для создания механического усилия также присутствует якорь, передающий усилие 13 букв
Ампер	Единица силы электрического тока 5 букв

Первая помощь при поражении электрическим током: правила и запреты

В современном мире каждому важно знать технику безопасности при работе с электрическим оборудованием и бытовой техникой. При небрежном и неаккуратном пользовании жизни человека грозит электротравматизм. Первая помощь при поражении электрическим током — действия, которые помогут спасти жизнь. Расскажу об этом детальнее.

Первая помощь при поражении электрическим током. Фото: nur.kz: Original

Первая помощь при ударе электрическим током: правила и запреты

Оказание первой помощи при поражении электрическим током — оперативные действия, которые уберегут пострадавшего от длительного лечения и серьезных осложнений, а часто спасают жизнь.

Несчастные случаи, связанные с электричеством, занимают лидирующие места по смертности. Электротравматизм имеет характерные признаки: ожоги, электрические метки. Ожоговые поражения образовываются на участках, куда был нанесен удар током, либо возникают в других местах. Важно учитывать их степень. Ожоги опасны тем, что образуют обугливание.

Читайте также

Первая помощь при ожогах: как оказать?

Первая помощь при ударе током характеризуется определенными правилами:

1. Первым делом изолируйте пострадавшего от тока: перетащите тело или отключите все электрические источники. Только после этого необходима помощь при поражении током.
2. Не медлите, окажите доврачебную помощь оперативно. Мои коллеги подробно описали воздействие электрического тока на организм. Манипуляции необходимо произвести в течение 4-х минут после инцидента, иначе увеличивается шанс летального исхода!
3. Не волнуйтесь, если вам показалось, что потерпевший умер. Поражение электрическим током часто сопровождается клинической смертью. Первая помощь не будет лишней даже при отсутствии пульса или дыхания. Летальный исход может зафиксировать только врач!
4. Потерпевшему после контакта с электричеством строго-настрого запрещается продолжать какую-либо активность. Ему необходимо сесть и успокоиться, потому что ухудшение наступит не сразу.
5. Не важно, какое у пострадавшего состояние, — в любом случае вызовите скорую!

Читайте также

Кашель у грудничка: причины и лечение

Электричество повсюду, поэтому даже в самых неожиданных местах может произойти поражение электрическим током. Первая помощь в обязательном порядке должна сопровождаться обеспечением собственной безопасности. Всегда пользуйтесь диэлектриками: ковриками, перчатками, обувью, мебелью, деревом. При инциденте возле работающих установок от 1 кВ пользуйтесь изолирующими клещами или шлангами. Источники обрубите топором или режущими инструментами с изолирующими ручками. Любые работающие установки и прочее электрическое оборудование предварительно выключите.

Владимир Королев описал воздействие электричества на организм человека. Представленная информация указывает на высокую опасность для людей, поэтому есть некоторые запреты:

1. Сразу не подходите к пострадавшему. Осмотрите участок земли вокруг пациента, убедитесь, что в радиусе 8 метров нет ни единого провода.
2. Не оказывайте первую помощь, пока не устраните электрические источники.

Читайте также

Как вытянуть глубокую занозу самостоятельно

Читайте также: Первая помощь при инсульте, как распознать

Первая помощь при поражении электрическим током пошагово

Неотложная помощь при электротравме — необходимость, которая может спасти жизнь человеку. Ожоги от электричества способны лишить конечностей (вероятность ампутации высока). Электричество вызывает большое количество болезней, которые требуют длительного лечения либо вовсе неизлечимы.

Первая помощь при ударе электрическим током:

1. Изолируйте пострадавшего от источников тока. Отключите электричество везде, где возможно. Если это сделать нельзя, тогда воспользуйтесь деревянной доской или стулом, газетами, резиновым ковриком, книгами, стеклом — всем, что не проводит ток, чтобы оградить себя от воздействия электричества. Используя диэлектрик, отодвиньте тело в безопасное место.
2. Первая помощь при электротравме — доврачебный алгоритм действий, пока не приедут врачи. Поэтому первым делом вызывайте скорую помощь.
3. Уложите пострадавшего или дайте ему согреться. Поражение электрическим током бывает разной степени. Если человек остался в сознании, тогда положите его на спину в удобном месте. В противном случае лучше этого не делать, поскольку неизвестны повреждения. Накройте потерпевшего теплыми вещами.
4. Закройте ожоги стерильной марлей или чистой гладкой тканью. Одеяла, полотенца и прочая волокнистая ткань не подойдет.
5. Помогите справиться с шоком. У человека появилась сильная бледность, слабость или рвота — приподнимите ноги и подложите вещи под них.
6. Сделайте искусственное дыхание рот в рот. Это необходимо делать при слабом дыхании или полном его отсутствии.
7. Выполните непрямой массаж сердца при отсутствии пульса или сердцебиения. Запрещается его делать, если пульс обнаружен!

Читайте также

У ребенка болит ухо: инструкция для родителей

Непрямой массаж сердца необходим только при отсутствии сердцебиения или пульса! Фото: pixabay.com.: UGC

Первая помощь при поражении током — алгоритм действий, позволяющий вытащить пострадавшего с того света. Ее следует оказать потерпевшему до приезда врачей. Следуйте представленным правилам и запретам, чтобы спасти человека и не оказаться на его месте.

Читайте также: Первая помощь при ожогах: что делать?

Внимание! Материал носит ознакомительный характер. Не следует прибегать к описанным в нем методам без предварительной консультации с врачом.

Источники:

1. Алексеев В.М., Алексеева М.С., Халяпин А.А. Действие электрического тока на организм // Проблемы современной науки и образования. — 2016. — №3. — С. 34–36. — Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/deystvie-elektricheskogo-toka-na-organizm/viewer
2. Королев В.В. Воздействие электрического тока на организм человека. Предупреждение поражения человека электрическим током. Защита от воздействия электрического тока // Технические науки — от теории к практике. — 2013. — №4. — С. 13–19. — Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/vozdeystvie-elektricheskogo-toka-na-organizm-cheloveka-preduprezhdenie-porazheniya-cheloveka-elektricheskim-tokom-zaschita-ot/viewer
3. Kathleen Doheny. Electric shock drowning: a silent killer // WebMD. — 2019. — 22 July. — Режим доступа: https://www.webmd.com/first-aid/news/20190722/electric-shock-drowning-silent-killer
4. Y.M.Shen, F.J.Qin, W.L.Du, C.Wang, C.Zhang, H.Chen, C.X.Ma, X.H.Hu. Limb salvage strategies for patients with high voltage electric burns of extremities on the verge of amputation // Zhonghua Shao Shang Za Zhi. — 2019. — 20 November. — №35(11). — P. 776–783. — Режим доступа: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31775465/

Читайте также

Что делать, если продуло ухо

Автор: кандидат медицинских наук Анна Ивановна Тихомирова

Рецензент: кандидат медицинских наук, профессор Иван Георгиевич Максаков

Электрический ток — Как генерируется электрический ток | Определение

Как правило, ток означает поток чего-либо из одного места в другое. Для Например, вода падает с холма, речная вода движется с одно место в другое место, и океанская вода движется из одного место в другое место известны как потоки воды. В реке и океан, молекулы воды движутся из одного места в другое. другое место будет проводить ток.

В а подобным образом переносчики электрического заряда движутся из одного указать на другую точку в проводнике или полупроводнике. проводит электрический ток.

Электрический ток определение

поток носителей электрического заряда в проводнике или полупроводнике называется электрический ток.

В проводники или полупроводники, электрический ток проводится крошечными частицы. Эти крошечные частицы известны как электрический заряд. перевозчики.

Носителями электрического заряда могут быть электроны, дырки, протоны, ионы и т. д. Однако электрический ток часто проводятся электронами и дырками.

В проводники, отверстия незначительны.Так электроны проводят электрический ток. В полупроводниках присутствуют как электроны, так и дырки. Так и электроны, и дырки проводят электрический ток.

Электрический ток — важная величина в электронных схемах. когда напряжение наносится поперек проводника или полупроводника, электрический ток начинает течь.Электрический ток часто бывает именуется «текущим» для простоты.

Электрический ток символ

Электрический ток представлен символом ɪ. В символ ɪ был использовался французским физиком Андре-Мари Ампер. В единица электрического тока (ампер) названа его именем.

Что такое электрический заряд?

Электрический заряд — это фундаментальное свойство таких частиц, как электроны и протоны. Электрический заряд не может быть создан ни уничтожен. Это означает, что если есть электрон или протон тогда есть заряд.

электронов имеют отрицательный заряд, а протоны — положительный.Протоны намного тяжелее электронов. Однако обвинение протона равен заряду электрона.

ср знайте, что если два противоположных заряда помещены рядом с каждым другие они привлекаются. С другой стороны, если два одинаковых или как заряды помещаются близко друг к другу, они отталкиваются.

Когда протон помещается ближе к электрону, они притягиваются.С другой стороны, когда два протона или два электрона размещенные близко друг к другу, они отталкиваются.

Электрический обвинение измеряется в кулонах (C). Один кулон — это количество заряд переносится током в 1 ампер за 1 секунду. Для Например, если 4 кулонов (Кл) заряда проходят за 2 секунды, ток = 4 ÷ 2 = 2 ампера (А).

Как электрический ток генерируется?

Атомов являются основными строительными блоками материи. Каждый объект в Вселенная состоит из атомов. Атомы крошечные частицы. Их размер указан в нанометрах.

Каждый атом состоит из субатомных частицы, такие как электроны, протоны и нейтроны. Эти субатомные частицы меньше атома.

электронов отрицательно заряжены частицы, протоны — положительно заряженные частицы, и нейтроны — нейтральные частицы (без заряда).

Протоны и нейтроны намного тяжелее чем электроны. Таким образом, протоны и нейтроны всегда находятся в центр атома. В сильный ядерная сила между протонами и нейтронами заставляет их всегда держитесь вместе.

Протонов имеют положительный заряд и нейтроны не имеют заряда. Итак, общий заряд ядра положительный.

Электроны всегда вращаются вокруг ядро из-за электростатической силы притяжения между ними.

Электроны вращаются вокруг ядро на разных орбитах. Каждая орбита имеет уровень энергии связанные с ним.

Электроны, вращающиеся при закрытии расстояние от ядра имеют очень низкую энергию. С другой стороны, электроны вращаются на большем расстоянии от ядра обладают очень высокой энергией.

Электроны на внешней орбите атом называют валентным электроны. Эти электроны очень слабо прикреплены к родительский атом.Итак, приложив небольшое количество энергии достаточно, чтобы освободить их от родительского атома.

Когда небольшое количество энергии в форма тепла, света или электричества поле передается валентным электронам, они получают достаточной энергии, а затем отделяется от родительского атома.

Электроны, отделенные от родительский атом известен как свободный электроны.Эти электроны свободно перемещаются из одного места в другое. другое место.

Мы знаем, что электроны имеют отрицательное обвинение. Таким образом, свободные электроны несут отрицательный заряд от одного место в другое место.

Мы знаем, что электрический ток означает поток заряда. Итак, электроны свободно перемещаются из одного места в другое место будет проводить электрический ток.

В полупроводниках оба свободных электрона и дырки присутствуют. Свободные электроны отрицательно заряженные частицы. Таким образом, они несут отрицательный заряд (электрический ток). Дырки — это положительно заряженные частицы. Поэтому они несут положительный заряд (электрический ток).

Таким образом, и свободные электроны, и дырки проводить электрический ток в полупроводниках.

В проводниках отверстия незначительны. Так свободные электроны проводят электрический ток.

Протоны также обладают способностью проводить электрический ток. Однако протоны не могут свободно перемещаться из одного места в другое, как электроны. Они всегда удерживается в фиксированном положении. Итак, протоны не проводят электрический ток.

SI единица электрического тока

Единица измерения электрического тока в системе СИ — ампер, названный в честь французского физика Андре-Мари Ампер. Электрический ток, протекающий в проводнике или полупроводник измеряется в амперах. Ампер тоже иногда называются усилителями или A.

Ток, протекающий через электронный компонент (например, диод) в цепи измеряется с помощью устройства, называемого амперметром.

Текущий направление

Когда напряжение подается на проводник или полупроводник, начинает течь электрический ток.

В проводниках, положительно заряженных протоны удерживаются в фиксированном положении, а отрицательно заряженные электроны перемещаются из одного места в другое за счет несущий заряд. Таким образом, электроны проводят электрический ток в проводниках.

В полупроводниках оба свободных электрона а дыры переносят заряд из одного места в другое. Таким образом, электроны и дырки проводят электрический ток в полупроводники.

При подаче напряжения электроны (отрицательные заряды) перемещаются от отрицательного конца батареи к положительный конец батареи. Итак, электроны (отрицательные зарядов) направление тока от отрицательного к положительному.

С другой стороны, отверстия (положительный заряды) перемещаются с положительного конца батареи на отрицательный конец батареи. Так дыры (положительные заряды) ток направление от положительного к отрицательному.

Обычный текущее направление от положительного к отрицательному (то же, что и текущее направление положительных зарядов).

Заряд положительно заряженного частица (дырка) равна заряду отрицательно заряженной частица (свободный электрон), но противоположной полярности.

Поток отрицательных зарядов в цепи будет производить ток такой же, как поток положительных зарядов производить. Так что не имеет значения, течет ли ток от положительного к отрицательному или от отрицательного к положительному, генерируемый ток будет таким же.

.

Производство электрического тока, Рон Куртус

SfC Home> Физика> Электричество>

Рона Куртуса (редакция 24 июня 2018 г.)

Электрический ток может быть генерирован за счет перемещения металлической проволоки через магнитное поле. Это относится как к электричеству переменного тока (AC), так и постоянного тока (DC). Этот метод отличается от метода, в котором постоянный ток создается батареей, в которой используются химические реакции.Это также отличается от статического электричества, которое представляет собой накопление зарядов на поверхности.

Электрические генераторы вращают моток проводов через магнитное поле. Разница между генератором переменного и постоянного тока заключается в том, что генератор переменного тока использует контактные кольца для передачи тока в электрическую цепь, в то время как генератор постоянного тока использует коммутатор с разъемным кольцом. Генераторы могут быть очень маленькими или довольно большими. Очень большие производят электричество для сообщества. Электродвигатель очень похож на генератор, за исключением того, что он вращает роторы.

Вопросы, которые могут у вас возникнуть:

• Что происходит, когда провод проходит через магнитное поле?
• Как используется проволочная петля в электрогенераторе?
• Как выглядят коммерческие генераторы?

Этот урок ответит на эти вопросы. Полезный инструмент: Конвертация единиц

---

---

Перемещение проволоки через магнитное поле

Когда провод, сделанный из проводящего материала, прорезает магнитное поле, в проводе создается электрический ток.

Провод должен быть частью цепи

Обратите внимание, что провод должен быть частью электрической цепи. Иначе электронам некуда деться. Другими словами, в проводе с открытыми концами отсутствует электрический ток. Но если концы присоединить к лампочке, электросчетчику или даже друг к другу, цепь замыкается и создается электрический ток.

Перемещение провода через магнитное поле создает электрический ток,
измеряется измерителем, прикрепленным к концам провода

Направление тока

Направление магнитного поля и направление провода определяют направление тока через провод.По условию направление магнитного поля от N до S.

Несколько лет назад Бенджамин Франклин определил направление электрического тока как идущее от плюса (+) к минусу (-). В то время ученые не знали о существовании отрицательно заряженных электронов и их роли в электрическом токе.

Таким образом, по соглашению, ток идет от плюса (+) к минусу (-). Но обратите внимание, что на самом деле отрицательно заряженные электрона движутся в направлении, противоположном току .Электроны движутся от (-) к (+).

Вам просто нужно помнить, что электроны движутся в противоположном направлении, чем принято для направления тока.

Другие конфигурации

Помимо перемещения провода через магнитное поле, вы также можете создать электрический ток в проводе, перемещая магниты и удерживая провод в неподвижном состоянии.

Другой способ создания тока — удерживать их в неподвижном состоянии, но изменять магнитное поле. Этот метод используется для изменения напряжения переменного тока в электрических трансформаторах.

(дополнительную информацию см. В разделе «Трансформаторы переменного тока»).

Петля закручена

Если проволока сделана в виде петли, которую затем скручивают или вращают в магнитном поле, у вас может быть постоянный ток. Поскольку каждая сторона петли движется в различном направлении в магнитном поле, ток течет по петле, в зависимости от того, в каком направлении она вращается.

Ток передачи

Также должен быть способ передачи тока на остальную цепь.В генераторе переменного тока это делает кольцо на каждом конце провода. Металлический контакт или щетка трется или скользят по каждому кольцу, позволяя электричеству течь по цепи. В генераторе постоянного тока это делается с помощью одного разъемного кольца, называемого коммутатором. В генераторе переменного тока используются два контактных кольца.

Сравнение контуров и колец постоянного и переменного тока

Генератор в действии

На следующей анимации показан генератор переменного тока в действии. Когда одна сторона петли перемещается к другому полюсу магнитного поля, ток в ней меняет направление.Два контактных кольца генератора переменного тока позволяют току менять направление и становиться переменным током.

Простой генератор переменного тока

(Изображение из серии PBS American Experience: внутри генератора переменного тока)

В генераторе постоянного тока коммутатор с разъемным кольцом учитывает изменение направления тока в контуре, создавая таким образом постоянный ток, проходящий через щетки и выходящий в цепь.

Обратите внимание, что постоянный ток не является постоянным значением.Скорее это «неровный» сигнал с нулевым напряжением на обрыве в кольце. Сила тока может быть математически описана как квадрат синусоидальной волны. Поскольку большинство генераторов постоянного тока имеют более одного контура, «неровности» сглаживаются и не замечаются.

Чем быстрее провод проходит через магнитное поле, тем больше ток.

Генераторы полноразмерные

Вместо одного контура генераторы, используемые для электроснабжения домов и предприятий, имеют несколько магнитов и контуров, состоящих из проводов, намотанных на железный сердечник, подобно электромагниту.Чем больше витков провода проходит через магнитное поле, тем выше создается напряжение.

Большой генератор с множеством обмоток

Генераторы, используемые для электроснабжения населения, огромны. Ротор может быть более 10 футов в диаметре.

Может использоваться как двигатель

Обратите внимание, что когда генератор имеет проволоку, намотанную на железный сердечник, его также можно использовать в качестве электродвигателя. Вместо того, чтобы вращать петли через магнитное поле для создания электричества, по проводам пропускается ток, создавая электромагниты.Затем внешние магниты отталкивают электромагниты и вращают вал как электродвигатель.

Если используется постоянный ток, для создания двигателя постоянного тока требуются коммутаторы с разъемным кольцом. Если ток переменный, для создания двигателя переменного тока необходимы два контактных кольца.

Осмотрите отключенный электродвигатель, чтобы увидеть, как двигатель и генератор выглядят внутри.

Сводка

При движении проволоки в магнитном поле генерируется электрический ток. Электрические генераторы вращают катушку проводов через магнитное поле.Разница между генератором переменного и постоянного тока заключается в том, что генератор переменного тока использует контактные кольца для передачи тока в электрическую цепь, в то время как генератор постоянного тока использует коммутатор с разъемным кольцом. Очень большие генераторы производят электричество для сообщества. Электродвигатель очень похож на генератор, за исключением того, что он вращает роторы.

---

Зная, что вы сделали все возможное, вы чувствуете себя хорошо

---

Ресурсы и ссылки

Полномочия Рона Куртуса

Сайтов

Электроэнергетические ресурсы постоянного и переменного тока

Физические ресурсы

Книги

Книги по выработке электроэнергии с самым высоким рейтингом

---

Вопросы и комментарии

Есть ли у вас какие-либо вопросы, комментарии или мнения по этой теме? Если это так, отправьте свой отзыв по электронной почте.Я постараюсь вернуться к вам как можно скорее.

---

Поделиться страницей

Нажмите кнопку, чтобы добавить эту страницу в закладки или поделиться ею через Twitter, Facebook, электронную почту или другие службы:

---

Студенты и исследователи

Веб-адрес этой страницы:
www.school-for-champions.com/science/
electric_current_generation.htm

Пожалуйста, включите его в качестве ссылки на свой веб-сайт или в качестве ссылки в своем отчете, документе или диссертации.

Авторские права © Ограничения

---

Где ты сейчас?

Школа чемпионов

Физические темы

Производство электрического тока

---

.

Как производится электричество — Управление энергетической информации США (EIA)

Как вырабатывается электроэнергия

В 1831 году ученый Майкл Фарадей обнаружил, что когда магнит перемещается внутри катушки с проволокой, в ней течет электрический ток. Генератор электричества — это устройство, преобразующее форму энергии в электричество. Генераторы работают благодаря взаимосвязи между магнетизмом и электричеством. Генераторы, преобразующие кинетическую (механическую) энергию в электрическую, производят почти всю электроэнергию, которую используют потребители.

Обычный метод производства электричества — это генератор с электромагнитом — магнит, производимый электричеством, а не традиционный магнит. Генератор имеет серию изолированных витков провода, образующих неподвижный цилиндр. Этот цилиндр окружает вращающийся электромагнитный вал. Когда электромагнитный вал вращается, он индуцирует небольшой электрический ток в каждой секции катушки с проволокой. Каждая секция проволочной катушки становится небольшим отдельным электрическим проводником.Небольшие токи отдельных секций объединяются в один большой ток. Этот ток представляет собой электричество, которое перемещается по линиям электропередач от генераторов к потребителям.

Электрогенератор

Источник: по материалам Energy for Keeps (общественное достояние)

Большая часть электроэнергии в США вырабатывается электростанциями, которые используют турбину или аналогичную машину для привода генераторов электроэнергии.

Турбина преобразует потенциальную и кинетическую энергию движущейся жидкости (жидкости или газа) в механическую энергию. В турбогенераторе движущаяся жидкость, такая как вода, пар, газообразные продукты сгорания или воздух, толкает ряд лопастей, установленных на валу, который вращает вал, соединенный с генератором. Генератор, в свою очередь, преобразует механическую энергию в электрическую на основе взаимосвязи между магнетизмом и электричеством.

Различные типы турбин включают паровые турбины, турбины внутреннего сгорания (газовые), водяные (гидроэлектрические) турбины и ветряные турбины.В паровых турбинах горячая вода и пар производятся путем сжигания топлива в котле или использования теплообменника для улавливания тепла от жидкости, нагретой, например, солнечной или геотермальной энергией. Пар приводит в движение турбину, которая приводит в действие генератор. Топливо или источники энергии, используемые для паровых турбин, включают биомассу, уголь, геотермальную энергию, нефтяное топливо, природный газ, ядерную энергию и солнечную тепловую энергию. Большинство крупнейших электростанций США имеют паровые турбины.

Газовые турбины внутреннего сгорания, аналогичные реактивным двигателям, сжигают газообразное или жидкое топливо для получения горячих газов для вращения лопаток турбины.

Двигатели внутреннего сгорания, такие как дизельные двигатели, также используются для производства механической энергии для работы генераторов электроэнергии. Дизель-генераторы используются во многих отдаленных деревнях на Аляске и широко используются для электроснабжения на строительных площадках, а также для аварийного или резервного электроснабжения зданий и электростанций. Дизель-генераторы могут использовать различные виды топлива, включая нефтяное дизельное топливо, биодизель, природный газ, биогаз и пропан. Небольшие генераторы с двигателями внутреннего сгорания, работающие на бензине, природном газе или пропане, обычно используются строительными бригадами и торговцами, а также для аварийного электроснабжения домов.

ТЭЦ, иногда называемые когенераторами , используют тепло, которое не преобразуется напрямую в электричество в паровой турбине, турбине внутреннего сгорания или генераторе с двигателем внутреннего сгорания, для других целей, например для космоса. отопление или промышленное тепло. Некоторые электростанции используют неиспользованное тепло или газы сгорания от одной турбины, такой как газовая турбина, для выработки большего количества электроэнергии в другой турбине, такой как паровая турбина. Эта система из двух отдельных генераторов, использующих один источник топлива, называется комбинированным циклом.ТЭЦ и электростанции комбинированного цикла — одни из наиболее эффективных способов преобразования топлива в полезную энергию.

Гидроэлектрические турбины используют воду для вращения лопастей турбин, а ветряные турбины используют ветер.

Электрогенераторы, в которых не используются турбины, включают солнечные фотоэлектрические элементы, которые преобразуют солнечный свет непосредственно в электричество, и топливные элементы, которые преобразуют топливо, такое как водород, в электричество с помощью химического процесса.

• паровые турбины61%
• турбины внутреннего сгорания 24%
• гидроэлектрические турбины 7%
• ветряные турбины 7%
• солнечные фотоэлектрические системы1%
• двигатели внутреннего сгорания <1%

Последнее обновление: 5 ноября 2019 г.

.

Электрический ток — Викиверситет

Добро пожаловать на этот урок по электрическому току.

В этом уроке поток электронов, электрический ток, описывается и характеризуется в контексте напряжения, сопротивления и простых полезных электрических компонентов.

Определение электрического тока [править | править источник]

Электрический ток — это поток электрического заряда. В электрических цепях этот заряд часто переносится перемещением электронов по проводу.Электрический ток обозначается как I , измеряется в амперах A

движение электронов в проводнике

Электрический ток (или ток) — это движение электронов в проводнике. Поскольку электроны не обязательно должны быть связаны с атомами, важно исключить атомы, проводники, резисторы, то есть то, что вы имеете в нашем определении тока.

я знак равно Q т {\ displaystyle I = {\ frac {Q} {t}}} где Q — заряд (единицы кулонов), t — время.Ампер равен одному кулону в секунду.

напряжение движение электронов

Напряжение или электромагнитная сила вызывает движение электронов в проводнике.

Закон Ома E знак равно я р {\ displaystyle E = IR}

Следовательно, я знак равно E р {\ displaystyle I = {\ frac {E} {R}}} где E — напряжение (Вольт), I — ток (Амперы), R — сопротивление (Ом).

движение электронов в проводнике катушки

Электрический ток (или ток) — это движение электронов в проводнике.Поскольку электроны не обязательно должны быть связаны с атомами, важно исключить атомы, проводники, резисторы, то есть то, что вы имеете в нашем определении тока.

B знак равно L я {\ displaystyle B = LI}

Следовательно,

я знак равно B L {\ displaystyle I = {\ frac {B} {L}}} . ϕ знак равно — B L {\ displaystyle \ phi = — {\ frac {B} {L}}}

ПРИМЕЧАНИЕ: Один кулон равен 6.18 электрон-вольт. Каждый электрон имеет заряд в 1 электрон-вольт (1 эВ).

Итак, когда электроны проходят через материал, они вызывают образование чего угодно — от незначительного количества до катастрофического количества колебательной энергии или тепла.

Текущие носители [править | править источник]

 Изоляторы обычно не пропускают поток электронов.
 

Чтобы преодолеть этот эффект, необходимо было поднять напряжение до невероятно высокого уровня. Чтобы искра прошла через изолирующий воздушный зазор между его пальцем и дверью офиса, кубический фермер должен был создать тысячи вольт статического потенциала.Однако есть только воздух, который нужно нагреть, и поэтому в нем просто слишком мало частиц вещества, чтобы поддерживать нагрев. В вакууме, как вы уже догадались, есть только сами электроны и только в процессе их прохождения.

 Полупроводники начнут проводить ток после того, как небольшое напряжение «подтолкнет» поток.
 

Раньше он действовал как изолятор. После он действует как дирижер. Резисторы предназначены для сопротивления потоку электронов. Они могут быть из многих материалов, и даже проводники обладают такими же характеристиками, но в гораздо меньшей степени.Резисторы производятся как компоненты, указанные в схемах. Неудивительно, что нити в электрических лампах, змеевиках электроплит, элементах сушилки и змеевиках также являются резисторами.

 Проводники позволяют электронам свободно течь.
 

Однако они оказывают некоторое сопротивление току. Таким образом, вы можете заставить их нагреваться, 1) пропуская ток, превышающий проектный, или 2) изолируя их, так что крошечному теплу, которое обычно генерируется, некуда деваться и накапливается до потенциально катастрофической температуры.

 Сверхпроводники - это проводники с характеристикой прохождения электронов с незначительным нагревом и сопротивлением.
 

Современное состояние технологий требует охлаждения до очень низкой температуры. Если когда-либо будут созданы сверхпроводники комнатной температуры, не будет потерь энергии на (в настоящее время резистивных) линиях электропередач между нашими электростанциями и нашими городами и поселками. Это могло бы значительно сократить выбросы углерода.

В лампочке это тепло становится настолько сильным, что вольфрамовая нить накаливания становится раскаленной добела.Элементы плиты и сушилки могут раскалиться докрасна. Обогреватель может не светиться, но он все равно может выжечь из вас все члены, если вы не будете осторожны. Генерируемый свет напрямую зависит от температуры. Если два объекта излучают одинаковый цвет света, они имеют одинаковую температуру.

Количество тепловой энергии, рассеиваемой в окружающую среду, считается потерей тепловой энергии, может быть рассчитано как

п р знак равно я 2 р ( Т ) {\ Displaystyle P_ {R} = I ^ {2} R (T)}

р ( Т ) знак равно р о + п Т {\ Displaystyle R (T) = R_ {o} + nT} Для проводника

р ( Т ) знак равно р о е п Т {\ Displaystyle R (T) = R_ {o} e ^ {nT}} Для полупроводника

Эксперименты с носителями тока [править | править источник]

Экспериментирование используется для определения характеристик сопротивления вещества относительно протекания тока.Экспериментальные результаты показывают, что увеличение размера проводника пропорционально снижает его сопротивление. Итак, удвоите поперечное сечение провода, и вы уменьшите его сопротивление вдвое.

Единицей измерения тока является ампер или, для краткости, ампер. Он определяется как определенное количество электронов, проходящих через определенную точку в единицу времени.

Уравнения тока, мощности и математические уравнения [править | править источник]

Мы потратили много времени, говоря о токе и его тепловых эффектах.Давайте посмотрим, что мы знаем. Когда в цепи повышается напряжение, возрастает и ток. Если я удваиваю напряжение, а сопротивление остается постоянным, я удваиваю ток. Я также удваиваю вызываемые мной вибрации, поэтому я удваиваю количество тепла, которое добавляю.

Другими словами, удвоение напряжения удваивает мощность, генерируемую в виде тепла. Это приводит нас к уравнению. Мощность равна току, умноженному на напряжение. Символ мощности — P, символ тока — I, а символ напряжения — E.У нас есть

п V знак равно W Q Q т знак равно я V {\ displaystyle P_ {V} = {\ frac {W} {Q}} {\ frac {Q} {t}} = IV}

Поскольку я удваиваю сопротивление, я уменьшаю вдвое ток при приложении постоянного напряжения. Сопротивление и ток обратно связаны.Когда я удваиваю напряжение, удваивается и ток. Фактически, напряжение равно току, умноженному на сопротивление, или E = I * R.

Найдите определение усилителя. Рассчитайте значение 50 ампер в найденных вами условиях. Дайте как минимум три правильных ответа. В качестве дополнительной награды напишите статью о Tesla (изобретателе, а не о группе). Если вы будете заниматься плагиатом вики, вас узнают.

.