Elektrība ir izplatīta un svarīga parādība lielākajai daļai cilvēku. Un tāpat kā jebkura pazīstama lieta, tā ir reti pamanāma. Tikai daži cilvēki brīnās, no kurienes tas nāk, kā tas darbojas, ko ar to var izdarīt. Tomēr viņa pētījumi tika veikti ilgi pirms mūsu ēras, un līdz šim daži noslēpumi paliek neatbildēti.
Saturs
Ko nozīmē elektriskā strāva
Elektrība ir parādību komplekss, kas saistīts ar elektrisko lādiņu esamību. Šis vārds visbiežāk nozīmē elektrisko strāvu un visus tās izraisītos procesus.
Elektriskā strāva ir virzīta daļiņu kustība, kas nes lādiņu elektriskā lauka ietekmē.
Kas izgudroja elektrību - vēsture
Konkrētas elektrības izpausmes tika pētītas ilgi pirms mūsu ēras.Taču to apvienošana vienā teorijā, kas izskaidro zibens uzliesmojumus debesīs, objektu pievilcību, spēju izraisīt ugunsgrēkus un ķermeņa daļu nejutīgumu vai pat cilvēka nāvi, izrādījās grūts uzdevums.
Kopš seniem laikiem zinātnieki ir pētījuši trīs elektrības izpausmes:
- Zivis, kas ražo elektrību;
- Statiskā elektrība;
- Magnētisms.
Senajā Ēģiptē dziednieki zināja par Nīlas sams dīvainajām spējām un mēģināja ar to ārstēt galvassāpes un citas slimības. Senās Romas ārsti līdzīgiem nolūkiem izmantoja elektrisko rampu. Senie grieķi sīki pētīja dzeloņraju dīvainās spējas un zināja, ka radījums var apdullināt cilvēku bez tieša kontakta ar trijzobu un zvejas tīkliem.
Nedaudz agrāk tika atklāts, ka, ierīvējot dzintaru uz vilnas gabala, tas sāks piesaistīt vilnu un mazus priekšmetus. Vēlāk tika atklāts cits materiāls ar līdzīgām īpašībām - turmalīns.
Apmēram 500. gadu p.m.ē. Indijas un arābu zinātnieki zināja par vielām, kas spēj piesaistīt dzelzi, un aktīvi izmantoja šo spēju dažādās jomās. Aptuveni 100. gadu p.m.ē. Ķīniešu zinātnieki izgudroja magnētisko kompasu.
1600. gadā Viljams Gilberts, Elizabetes I un Džeimsa I galma ārsts, atklāja, ka visa planēta ir viens milzīgs kompass, un ieviesa jēdzienu "elektrība" (no grieķu "dzintars"). Viņa rakstos eksperimenti ar dzintara berzēšanu uz vilnas un kompasa spēju norādīt uz ziemeļiem sāka apvienot vienā teorijā. Zemāk esošajā attēlā viņš rāda magnētu Elizabetei I.
1633. gadā inženieris Otto fon Gēriks izgudro elektrostatisko iekārtu, kas spēj ne tikai piesaistīt, bet arī atvairīt priekšmetus, un 1745. gadā Pīters van Mušenbruks uzbūvēja pasaulē pirmo elektriskā lādiņa uzglabāšanas ierīci.
1800. gadā itālis Alesandro Volta izgudro pirmo pašreizējais avots - elektriskais akumulators, kas ražo D.C.. Viņš arī spēja pārraidīt elektrisko strāvu attālumā. Tāpēc šo gadu daudzi uzskata par elektrības izgudrošanas gadu.
1831. gadā Maiks Faradejs atklāj elektromagnētiskās indukcijas fenomenu un paver ceļu dažādu ierīču izgudrošanai, kuru pamatā ir elektriskā strāva.
XIX-XX gadsimtu mijā, pateicoties Nikolas Teslas aktivitātēm, tika veikts milzīgs atklājumu un sasniegumu skaits. Cita starpā viņš izgudroja augstfrekvences ģeneratoru un transformators, elektromotors, radiosignālu antena.
Zinātne, kas pēta elektrību
Elektrība ir dabiska parādība. Tas ir daļēji pētīts bioloģijā, ķīmijā un fizikā. Vispilnīgākie elektriskie lādiņi tiek aplūkoti elektrodinamikas – vienas no fizikas nozarēm – ietvaros.
Elektrības teorijas un likumi
Ir daži likumi, kas regulē elektrību, taču tie pilnībā apraksta šo parādību:
- Enerģijas nezūdamības likums ir pamatlikums, kuram pakļaujas arī elektriskās parādības;
- Oma likums ir elektriskās strāvas pamatlikums;
- Elektromagnētiskās indukcijas likums - par elektromagnētiskajiem un magnētiskajiem laukiem;
- Ampēra likums - par divu vadītāju mijiedarbību ar strāvām;
- Džoula-Lenca likums - par elektrības termisko efektu;
- Kulona likums - par elektrostatiku;
- Labās un kreisās rokas noteikumi - magnētiskā lauka līniju virzienu un ampēra spēka, kas iedarbojas uz vadītāju magnētiskajā laukā, noteikšana;
- Lenca noteikums - indukcijas strāvas virziena noteikšana;
- Faradeja likumi attiecas uz elektrolīzi.
Pirmie eksperimenti ar elektrību
Pirmie eksperimenti ar elektrību galvenokārt bija izklaidējoši. To būtība bija vieglos objektos, kas tika piesaistīti un atbaidīti slikti saprotama spēka ietekmē. Vēl viena izklaidējoša pieredze ir elektroenerģijas pārvade caur cilvēku ķēdi, kas sadevušies rokās. Elektrības fizioloģisko efektu aktīvi pētīja Žans Nolē, kurš lika elektriskajam lādiņam iziet cauri 180 cilvēkiem.
No kā sastāv elektriskā strāva?
Elektriskā strāva ir lādētu daļiņu (elektronu, jonu) virzīta vai sakārtota kustība. Šādas daļiņas sauc par elektriskā lādiņa nesējiem. Lai kustība parādītos, vielā ir jābūt brīvi lādētām daļiņām. Lādētu daļiņu spēja kustēties vielā nosaka šīs vielas vadītspēju. Pēc vadītspējas vielas iedala vadītājos, pusvadītājos, dielektriķos un izolatoros.
Metālos lādiņu pārvieto elektroni. Tajā pašā laikā pati viela nekur neizplūst - metāla joni ir droši nostiprināti struktūras mezglos un tikai nedaudz svārstās.
Šķidrumos lādiņu nes joni: pozitīvi lādēti katjoni un negatīvi lādēti anjoni. Daļiņas ar pretēju lādiņu steidzas uz elektrodiem, kur tās kļūst neitrālas un nosēžas.
Plazma veidojas gāzēs dažādu potenciālu spēku iedarbībā. Lādiņu nes abu polu brīvie elektroni un joni.
Pusvadītājos lādiņu pārvieto elektroni, pārvietojoties no atoma uz atomu un atstājot aiz sevis pārtraukumus, kas tiek uzskatīti par pozitīvi lādētiem.
No kurienes nāk elektriskā strāva
Elektroenerģiju, kas pa vadiem nāk uz mājām, ģenerē elektriskais ģenerators dažādās elektrostacijās. Uz tiem ģenerators ir savienots ar pastāvīgi rotējošu turbīnu.
Dizainā ģenerators ir rotors - spole, kas atrodas starp magnēta poliem. Kad turbīna griež šo rotoru magnētiskajā laukā, saskaņā ar fizikas likumiem parādās vai tiek inducēta elektriskā strāva. Tādējādi ģeneratora mērķis ir pārvērst griešanās kinētisko spēku elektroenerģijā.
Ir daudzi veidi, kā panākt, lai turbīna grieztos, izmantojot dažādus enerģijas avotus. Tie ir sadalīti trīs veidos:
- Atjaunojamie - enerģija, kas iegūta no neizsīkstošiem resursiem: ūdens straumēm, saules gaisma, vējš, ģeotermālie avoti un biodegviela;
- Neatjaunojamā - enerģija, kas iegūta no resursiem, kas rodas ļoti lēni, nesamērojami ar patēriņa ātrumu: ogles, nafta, kūdra, dabasgāze;
- Kodolenerģija - enerģija, kas iegūta kodolšūnu dalīšanās procesā.
Visbiežāk elektroenerģiju ražo, strādājot:
- Hidroelektrostacijas (HES) - būvētas uz upēm un izmanto ūdens plūsmas jaudu;
- Termoelektrostacijas (TPP) - darbojas ar siltumenerģiju no kurināmā sadedzināšanas;
- Atomelektrostacijas (AES) - darbojas ar siltumenerģiju, kas iegūta kodolreakcijas procesā.
Pārveidotā enerģija pa vadiem tiek piegādāta transformatoru apakšstacijām un sadales iekārtām un tikai tad nonāk līdz gala patērētājam.
Tagad aktīvi attīstās tā sauktie alternatīvie enerģijas veidi. Tie ietver vēja turbīnas, saules paneļus, ģeotermālo avotu izmantošanu un citus veidus, kā iegūt elektrību neparastu parādību rezultātā. Alternatīvā enerģija produktivitātes un atmaksāšanās ziņā ir daudz zemāka par tradicionālajiem avotiem, taču noteiktās situācijās tā palīdz ietaupīt naudu un samazināt galveno elektrotīklu slodzi.
Ir arī mīts par eksistenci BTG - bezdegvielas ģeneratori. Internetā ir video, kas demonstrē viņu darbu un tiek piedāvāta to tirdzniecība. Taču par šīs informācijas ticamību ir daudz strīdu.
Elektrības veidi dabā
Vienkāršākais dabā sastopamās elektrības piemērs ir zibens. Ūdens daļiņas mākoņos pastāvīgi saduras viena ar otru, iegūstot pozitīvu vai negatīvu lādiņu. Vieglākās, pozitīvi lādētās daļiņas nonāk mākoņa augšpusē, bet smagākās, negatīvās - lejup. Kad divi līdzīgi mākoņi atrodas pietiekami tuvu, bet dažādos augstumos, viena pozitīvos lādiņus sāk savstarpēji piesaistīt otra negatīvās daļiņas. Šajā brīdī notiek zibens. Arī šī parādība notiek starp mākoņiem un pašu zemes virsmu.
Vēl viena elektrības izpausme dabā ir īpašie orgāni zivīm, rajām un zušiem. Ar viņu palīdzību viņi var radīt elektriskos lādiņus, lai pasargātu sevi no plēsējiem vai apdullinātu savu upuri. To potenciāls svārstās no ļoti vājām, cilvēkiem nepamanāmām, līdz nāvējošām izlādēm.Dažas zivis ap tām rada vāju elektrisko lauku, kas palīdz tām meklēt laupījumu un orientēties dubļainā ūdenī. Jebkurš fizisks objekts to kaut kā izkropļo, kas palīdz atjaunot apkārtējo telpu un “redzēt” bez acīm.
Elektrība izpaužas arī dzīvo organismu nervu sistēmas darbā. Nervu impulss pārraida informāciju no vienas šūnas uz otru, ļaujot reaģēt uz ārējiem un iekšējiem stimuliem, domāt un kontrolēt savas kustības.
Līdzīgi raksti:
