Điện là một hiện tượng phổ biến và quan trọng đối với hầu hết mọi người. Và giống như bất kỳ thứ quen thuộc nào, nó hiếm khi được chú ý. Ít người tự hỏi nó đến từ đâu, nó hoạt động như thế nào, có thể làm gì với nó. Tuy nhiên, nghiên cứu của ông đã được thực hiện từ rất lâu trước thời đại của chúng ta, và cho đến nay, một số bí ẩn vẫn chưa được giải đáp.
Nội dung
Dòng điện có nghĩa là gì
Điện là một phức hợp các hiện tượng gắn liền với sự tồn tại của các điện tích. Từ này thường có nghĩa là dòng điện và tất cả các quá trình mà nó gây ra.
Dòng điện là chuyển động có hướng của các hạt mang điện tích dưới tác dụng của điện trường.
Ai phát minh ra điện - lịch sử
Các biểu hiện cụ thể của điện đã được nghiên cứu từ rất lâu trước thời đại của chúng ta.Nhưng việc kết hợp chúng thành một lý thuyết giải thích các tia chớp trên bầu trời, sức hút của các vật thể, khả năng gây ra hỏa hoạn và tê liệt các bộ phận cơ thể, hoặc thậm chí cái chết của một người, hóa ra lại là một nhiệm vụ khó khăn.
Từ thời cổ đại, các nhà khoa học đã nghiên cứu ba biểu hiện của điện:
- Cá tạo ra điện;
- Tĩnh điện;
- Từ tính.
Ở Ai Cập cổ đại, những người chữa bệnh biết về khả năng kỳ lạ của cá da trơn sông Nile và cố gắng chữa trị chứng đau đầu và các bệnh khác bằng nó. Các bác sĩ La Mã cổ đại đã sử dụng một đoạn đường nối điện cho các mục đích tương tự. Người Hy Lạp cổ đại đã nghiên cứu chi tiết những khả năng kỳ lạ của cá đuối gai độc và biết rằng một sinh vật có thể gây choáng váng cho một người mà không cần tiếp xúc trực tiếp thông qua đinh ba và lưới đánh cá.
Trước đó một chút, người ta phát hiện ra rằng nếu bạn chà hổ phách lên một miếng len, nó sẽ bắt đầu hút len và các vật thể nhỏ. Sau đó, một vật liệu khác có tính chất tương tự đã được phát hiện - tourmaline.
Khoảng năm 500 trước Công nguyên Các nhà khoa học Ấn Độ và Ả Rập đã biết về các chất có khả năng hút sắt và đã tích cực sử dụng khả năng này trong các lĩnh vực khác nhau. Khoảng 100 năm trước Công nguyên Các nhà khoa học Trung Quốc đã phát minh ra la bàn từ.
Năm 1600, William Gilbert, bác sĩ triều đình của Elizabeth I và James I, phát hiện ra rằng toàn bộ hành tinh là một la bàn khổng lồ và đưa ra khái niệm "điện" (từ tiếng Hy Lạp là "hổ phách"). Trong các bài viết của ông, các thí nghiệm cọ xát hổ phách vào len và khả năng của la bàn chỉ về phía bắc bắt đầu được kết hợp thành một lý thuyết. Trong hình dưới đây, anh ta cho thấy nam châm hút Elizabeth I.
Năm 1633, kỹ sư Otto von Guericke phát minh ra một cỗ máy tĩnh điện không chỉ có thể hút mà còn có thể đẩy lùi các vật thể, và vào năm 1745, Peter van Muschenbroek đã chế tạo thiết bị lưu trữ điện tích đầu tiên trên thế giới.
Năm 1800, Alessandro Volta người Ý phát minh ra chiếc nguồn hiện tại - pin điện sản xuất D.C.. Anh ta cũng có thể truyền dòng điện qua một khoảng cách xa. Vì vậy, năm nay được nhiều người coi là năm phát minh ra điện.
Năm 1831, Mike Faraday khám phá ra hiện tượng cảm ứng điện từ và mở đường cho việc phát minh ra các thiết bị khác nhau dựa trên dòng điện.
Vào đầu thế kỷ XIX-XX, một số lượng lớn các khám phá và thành tựu đã được thực hiện, nhờ vào các hoạt động của Nikola Tesla. Trong số những thứ khác, ông đã phát minh ra máy phát tần số cao và máy biến áp, động cơ điện, ăng ten cho tín hiệu vô tuyến.
Khoa học nghiên cứu về điện
Điện là một hiện tượng tự nhiên. Nó được nghiên cứu một phần trong sinh học, hóa học và vật lý. Các điện tích hoàn chỉnh nhất được coi là trong khuôn khổ của điện động lực học - một trong những nhánh của vật lý học.
Các lý thuyết và định luật về điện
Có một số định luật chi phối điện, nhưng chúng mô tả đầy đủ hiện tượng:
- Định luật bảo toàn cơ năng là định luật cơ bản mà các hiện tượng điện cũng tuân theo;
- Định luật Ôm là định luật cơ bản của dòng điện;
- Định luật cảm ứng điện từ - về điện từ trường và từ trường;
- Định luật Ampère - về sự tương tác của hai vật dẫn với dòng điện;
- Định luật Joule-Lenz - về tác dụng nhiệt của điện;
- Định luật Coulomb - về tĩnh điện;
- Quy tắc bàn tay phải và tay trái - xác định hướng của đường sức từ và lực Ampere tác dụng lên vật dẫn trong từ trường;
- Quy tắc Lenz - xác định chiều của dòng điện cảm ứng;
- Định luật Faraday nói về sự điện phân.
Thí nghiệm đầu tiên với điện
Các thí nghiệm đầu tiên với điện chủ yếu mang tính chất giải trí. Bản chất của chúng là trong các vật thể nhẹ bị hút và đẩy lùi dưới tác dụng của một lực chưa được hiểu rõ. Một trải nghiệm giải trí khác là truyền điện qua một chuỗi người nắm tay nhau. Tác dụng sinh lý của điện đã được nghiên cứu tích cực bởi Jean Nollet, người đã làm cho một điện tích đi qua 180 người.
Dòng điện được làm bằng gì?
Dòng điện là sự chuyển động có hướng hoặc có trật tự của các hạt mang điện (electron, ion). Các hạt như vậy được gọi là hạt mang điện. Để xuất hiện chuyển động thì trong chất đó phải có các hạt mang điện tự do. Khả năng chuyển động của các hạt mang điện trong một chất quyết định độ dẫn điện của chất đó. Theo độ dẫn điện, các chất được phân biệt thành chất dẫn điện, chất bán dẫn, chất điện môi và chất cách điện.
Trong kim loại, điện tích được di chuyển bởi các electron. Đồng thời, bản thân chất này không bị rò rỉ ở bất cứ đâu - các ion kim loại được cố định chắc chắn trong các nút của cấu trúc và chỉ dao động nhẹ.
Trong chất lỏng, điện tích được mang bởi các ion: cation mang điện tích dương và anion mang điện tích âm. Các hạt lao đến các điện cực có điện tích ngược lại, nơi chúng trở nên trung hòa và lắng xuống.
Plasma được hình thành ở dạng khí dưới tác dụng của các lực có thế năng khác nhau. Điện tích được mang bởi các electron và ion tự do của cả hai cực.
Trong chất bán dẫn, điện tích được di chuyển bởi các electron, di chuyển từ nguyên tử này sang nguyên tử khác và để lại những điểm gián đoạn được coi là tích điện dương.
Dòng điện bắt nguồn từ đâu
Điện đi qua các dây dẫn đến các ngôi nhà được tạo ra bởi một máy phát điện ở các nhà máy điện khác nhau. Trên chúng, máy phát điện được kết nối với một tuabin quay liên tục.
Trong thiết kế máy phát điện có rôto - cuộn dây nằm giữa các cực của nam châm. Khi tuabin quay cánh quạt này trong từ trường, theo quy luật vật lý sẽ xuất hiện hoặc cảm ứng dòng điện. Như vậy, mục đích của máy phát điện là biến đổi động năng quay thành điện năng.
Có nhiều cách để làm cho tuabin quay, sử dụng nhiều nguồn năng lượng khác nhau. Chúng được chia thành ba loại:
- Tái tạo - năng lượng lấy từ các nguồn tài nguyên vô tận: dòng nước, ánh sáng mặt trời, gió, nguồn địa nhiệt và nhiên liệu sinh học;
- Không tái tạo - năng lượng thu được từ các tài nguyên phát sinh rất chậm, không tương xứng với tốc độ tiêu thụ: than, dầu, than bùn, khí tự nhiên;
- Hạt nhân - năng lượng thu được từ quá trình phân chia tế bào hạt nhân.
Thông thường, điện được tạo ra thông qua công việc của:
- Các nhà máy thủy điện (HPP) - được xây dựng trên các con sông và sử dụng sức mạnh của dòng nước;
- Nhà máy nhiệt điện (TPP) - hoạt động bằng năng lượng nhiệt từ đốt nhiên liệu;
- Nhà máy điện hạt nhân (NPP) - hoạt động dựa trên năng lượng nhiệt thu được từ quá trình phản ứng hạt nhân.
Năng lượng chuyển đổi được cung cấp bằng dây dẫn đến các trạm biến áp và thiết bị đóng cắt và chỉ sau đó mới đến tay người tiêu dùng cuối cùng.
Hiện nay cái gọi là các dạng năng lượng thay thế đang tích cực phát triển. Chúng bao gồm tuabin gió, tấm pin mặt trời, việc sử dụng các nguồn địa nhiệt và bất kỳ cách nào khác để lấy điện thông qua các hiện tượng bất thường. Năng lượng thay thế kém hơn nhiều về năng suất và khả năng hoàn vốn so với các nguồn truyền thống, nhưng trong một số trường hợp nhất định, nó giúp tiết kiệm tiền và giảm tải cho lưới điện chính.
Cũng có một huyền thoại về sự tồn tại BTG - máy phát điện không nhiên liệu. Trên Internet có các video giới thiệu công việc của họ và việc bán hàng của họ được chào bán. Nhưng có rất nhiều tranh cãi về độ tin cậy của thông tin này.
Các dạng điện trong tự nhiên
Ví dụ đơn giản nhất về dòng điện tự nhiên là sét. Các hạt nước trong các đám mây liên tục va chạm với nhau, mang điện tích âm hoặc dương. Các hạt nhẹ hơn, mang điện tích dương kết thúc ở trên cùng của đám mây, trong khi các hạt nặng hơn, mang điện tích âm di chuyển xuống dưới. Khi hai đám mây giống nhau ở khoảng cách đủ gần, nhưng ở độ cao khác nhau, các điện tích dương của một đám mây bắt đầu bị các hạt âm của đám mây kia hút lẫn nhau. Đúng lúc này, sét xảy ra. Ngoài ra, hiện tượng này xảy ra giữa các đám mây và bề mặt trái đất.
Một biểu hiện khác của điện trong tự nhiên là các cơ quan đặc biệt ở cá, cá đuối và lươn. Với sự giúp đỡ của chúng, chúng có thể tạo ra điện tích để tự vệ khỏi những kẻ săn mồi hoặc làm con mồi bị choáng. Tiềm năng của chúng từ phóng điện rất yếu, không thể nhận thấy đối với con người, cho đến phóng điện gây chết người.Một số loài cá tạo ra một điện trường yếu xung quanh chúng, giúp chúng tìm kiếm con mồi và di chuyển trong vùng nước bùn. Bất kỳ đối tượng vật chất nào bằng cách nào đó đều làm biến dạng nó, giúp tái tạo không gian xung quanh và "nhìn thấy" mà không cần mắt.
Điện cũng được thể hiện trong công việc của hệ thống thần kinh của cơ thể sống. Xung thần kinh truyền thông tin từ tế bào này sang tế bào khác, cho phép bạn phản ứng với các kích thích bên ngoài và bên trong, suy nghĩ và kiểm soát các chuyển động của bạn.
Các bài tương tự:
