Selitämme mitä sähkö on ja mistä tämä fyysinen ilmiö johtuu. Lisäksi sen tärkeys ja ominaisuudet.
Mitä sähkö on?
Sähkö sisältää sarjanfyysisiä ilmiöitä liittyvät sähkövarausten olemassaoloon ja siirtymiseen. On olemassa useita peruskäsitteitä, jotka liittyvät läheisesti sähköön:
- Sähkövaraus. Kaikki tunnettu aine koostuu atomeista, joissa on yhtä suuri määrä elektroneja (negatiivinen sähkövaraus) ja protonit (positiivisella sähkövarauksella). The atomeja ja molekyylejä Ne voivat varautua sähköisesti, ja tämä vaikuttaa tapaan, jolla ne houkuttelevat tai hylkivät toisiaan, ja niiden muodostaman aineen kokoonpanoon.
- Sähkövirta. The hiukkasia Sähköisesti varatut, yleensä elektronit, voivat virrata johtavan materiaalin, kuten langan, läpi. Tätä sähkövarausten siirtoa kutsutaan sähkövirraksi.
- Sähkökentät. Sähkökentät tuottavat voltteina mitattua työtä niihin upotettuihin liikkuviin hiukkasiin. Sähköpotentiaali jossakin avaruuden pisteessä on työ, joka on tehtävä varausyksikköä kohden tämän varauksen siirtämiseksi sähkökentän läpi vertailupisteestä tarkasteltavaan pisteeseen.
- Sähköinen potentiaali. Sähkökentät voivat tehdä erilaisia tehtäviä, voltteina mitattuna. Tätä kutsutaan sähköpotentiaaliksi.
- Magnetismi. Sähkölataukset sisään liikettä Ne synnyttävät magneettikenttiä, jotka vaikuttavat (vetävät puoleensa tai hylkivät) niissä esiintyviä magneettisia materiaaleja ja liikkuvia varauksia ja pystyvät tietyissä olosuhteissa kehittämään itse sähkövirtaa.
Sähkö edustaa ihmiskunta loputtomasti tunnettuja sovelluksia.
Tunnettujen materiaalien sähköiset ominaisuudet riippuvat niiden atomien elektronien konfiguraatiosta. Grafeeni, hopea ja kupari ovat tähän mennessä tehokkaimpia johtimia Sähkövoima saatavilla, kun taas muut materiaalit, kuten lasi, lusiitti tai kiille, ovat erinomaisia eristeitä.
Vaikka sähkö on ollut tiedossa muinaisista ajoista lähtien, erityisesti meripihkan, sähköisesti varautuvan materiaalin, löydön jälkeen, sen muodollinen tutkimus alkoi 1600- ja 1700-luvuilla, ja vasta 1800-luvun lopulla sitä pystyttiin kehittämään. käytetään teollisesti ja kotimaassa..
Sähkön alkuperä
Sähkö on ollut ympäri maailmaa ikuisuuden. Alkukantainen ihminen pystyi havaitsemaan sen näkyvien ilmiöiden, kuten salaman, kautta tai kokemaan sen sähkökalojen, kuten Niilin ukkosensaltojen kautta, joita muinaiset egyptiläiset kuvasivat.
Staattisen sähkön (joka syntyy esimerkiksi hieromalla meripihkaa villalla tai turkiksella) löysivät muinaiset kreikkalaiset noin vuonna 600 eaa. C.
Ensimmäiset vakavat sähkökokeet tapahtuivat noin 1600-luvulla. Ala kasvoi Cavendishin, Du Frayn, van Musschenbroekin ja Watsonin tutkimusten ja panosten myötä 1700-luvulla, ja 1800-luvulla kehitettiin yhdistävä teoria sähköstä ja tehosta. magnetismi: Maxwellin yhtälöt vuonna 1865.
Sähkön tuotanto teollisena toimintana alkoi melkein 1900-luvulla, kun Morse osoitti vuonna 1833, kuinka sähkö voi mullistaa etäviestinnän, ja mahdollisuus tuottaa valoa sähköjohdon kautta varmistettiin kaasulinjan tilalle.
Lopuksi Teslan ja Edisonin tutkimus nosti sähkön perusvaatimuksena innovaatio tieteen ja teknologian alalla toisen teollisen vallankumouksen puitteissa.
Sähkön merkitys
Sähkö on monipuolinen ja muuttuva lähde, jota voidaan käyttää eri tavoin:
- Tuottaa valoa. Lamput ja polttimot mahdollistavat sähkövirran hyödyntämisen tyhjiössä valon säteilemiseksi valaisemalla erilaisia ympäristöissä ja päiväsaikaan pidentäminen syksyn jälkeen Aurinko.
- Tuottaa lämpöä. Joule-ilmiö kuvaa kuinka elektronien kulkeminen johtimen läpi syntyy kalorienergiaa, jota voidaan käyttää vastusten avulla lämmitykseen, hitsaukseen tai jopa ruoanlaittoon.
- Tuottaa liikettä. Erityyppiset laitteet aktivoituvat sähköllä liikkeen tuottamiseksi, kuten moottoreita ja roottoreita, jotka muuntavat sähköenergian mekaniikka. Toisaalta sähköenergiaa voidaan varastoida esimerkiksi akkuihin tai paristot, ja sitä voidaan käyttää tarvittaessa esimerkiksi liikkeen synnyttämiseen.
- Lähettää tiedot. Elektroniikkajärjestelmien, sähköpiirien tai johdotusverkkojen kautta sähkö mahdollistaa erilaisten komponenttien aktivoinnin valtavien etäisyyksien päähän.
Sähkön ominaisuudet
Sähkö koostuu elektronien siirtymisestä atomien viimeisestä kerroksesta (kauimpana) seuraavan atomin kerrokseen, joka virtaa johtavaa ainetta pitkin ja muuttaa sen tiettyjä ominaisuuksia matkan varrella.
Toisaalta sähkö on kumulatiivista, jota varten paristot keksittiin tai paristot (akut), jotka kykenevät absorboimaan sähkövirtaa ja varastoimaan sen kemiallisessa sisällössään myöhemmin talteen otettavaksi.
Sähkövirta
Sähkövirta on sähkövarausten liikettä johtimen läpi. Nämä varaukset ovat elektroneja, subatomisia hiukkasia, jotka kiertävät atomin ydintä.
Sähkövirrat eivät ole vaarattomia ihmiskeholle, joka kestää noin 16 ampeerin virtoja. eli sähkö voi olla vaarallista. Lyhyt, kohtalainen kosketus sähkönlähteeseen voi turruttaa tai turruttaa lihaksia, kun taas vakavampi kosketus voi aiheuttaa palovammoja tai jopa kuoleman. kuolema.
Nikola Teslan tutkimusten ansiosta tunnetaan kaksi sähkövirran muotoa: DC ja vaihtovirta (joka vaihtelee syklisesti suuruudeltaan ja merkitykseltään).