Одним из самых величайших открытий человечества стало электричество, с самого начала своего появления оно помогало нашей цивилизации активно развиваться. Электричество – это, пожалуй, самый экологический вид энергии. И не исключено, что в скором времени оно станет основным видом энергии, если на планете не останется сырьевых ресурсов.
Итак, кто изобрел электричество?
Электричество обнаружил ещё в прошлой эре греческий философ Фалес (VII век до нашей эры). Он увидел, что при трении янтаря о шерсть, камень начинает притягивать к себе лёгкие предметы. Кстати, электрон в греческом значит «янтарь», а электричество - «янтарность». Данные термины появились лишь в 1600 году, т.к. наблюдения Фалеса так и ни к чему не привели.
В 1650 году Магдебургским бургомистром Отто фоном Герике была построена электростатическая установка. Выглядела она как металлический стержень с шаром из серы. Это устройство помогало наблюдать свойства притягивания и отталкивания.
В 1729 году англичанин Стивен Грей проводил опыты по передаче электричества на расстояние. Эти опыты показали, что не каждому материалу свойственно проводить электричество, т.е. все материалы можно разделить на электрики и диэлектрики.
В 1733 году Шарль Дюфе открыл 2 вида электричества, получившие названия: стеклянное и смоляное. Обнаружить их удалось во время трения смолы о шерсть и стекол о шёлк.
В 1745 году появился первый электрический конденсатор с названием – Лейденская банка. Автором данного изобретения стал голландец Питер ван Мушенбрук.
В 1747 году американец Бенджамин Франклин написал очерк «Эксперименты и наблюдения над электричеством». Эта работа, по сути, является первой теорией электричества, где Франклином применяется к электричеству термин «нематериальная жидкость». В ней также была выдвинута теория о существовании положительных и отрицательных зарядов. Ещё Бенджамин Франклин придумал громоотвод и с его помощью наглядно доказал, что молния имеет именно электрическую природу.
1785 год стал переломным, исследование электричества попало в научную плоскость. Это открытие Закона Кулона.
В 1800 год – время ещё одного ключевого изобретения, когда удалось исследовать электричество более досконально, поставив много важных опытов. Итальянец Вольт придумал первый источник постоянного тока. Это изобретение было первым гальваническим элементом, состоящим из серебряных и цинковых кружков; между ними помещали бумагу, смоченную в соленой воде.
1820 году датским физиком Эрстедом было открыто электромагнитное взаимодействие, обнаружил которое он практически случайно, заметив колебания стрелки компаса, лежащего рядом с проводником. Электрический ток на проводник подавался циклично, при этом стрелка компаса колебалась в такт с включениями проводника в электрическую цепь.
Уже в 1821 году французский физик Ампер сделал открытие – магнетизм вокруг проводника образуется во время подачи на него электрического тока, в то время как при статическом электричестве магнетизма нет.
Также немалый вклад в изучение электричества был внесён учеными Джоулем, Ленцем, Омом и Гауссом. Гаусс в 1830 году уже описал главную теорию электростатического поля.
Вышеперечисленные открытия в области исследования электричества помогли Майклу Фарадею в 1831 году открыть электромагнитную индукцию. Это был важнейший момент в изучении электричества и его свойств. Благодаря этому открытию Фарадей создал первый электрогенератор. Он задвигал катушку в намагниченный сердечник, в результате на обмотке катушки появлялся электрический ток. Чуть позже, в 1834 году Фарадеем были открыты законы электролиза. После чего он описал новые термины: электрическое и магнитное поля.
Фарадей также придумал самый первый электродвигатель – проводник с электрическим током, способный вращаться вокруг постоянного магнита.
Как видите, появлению электричества поспособствовали многие учёные, но кого именно стоит считать его изобретателем, ответить крайне сложно.
Вместе со статьёй «Кто изобрел электричество?» читают:
При определении даты появления электричества в Российской империи можно пользоваться различными критериями. Если брать во внимание общественный резонанс, то такой датой следует считать 1879 год, когда в Петербурге был освещен электрическими лампами Литейный мост. История с электрификацией этого моста имеет несколько курьезный оттенок. Дело в том, что он был построен после того, как частные компании выкупили монополию у властей города на освещение улиц и мостов через Неву масляными и газовыми фонарями. Как следствие, оказался единственным местом, где на тот исторический момент можно было применить электрическое освещение.
Справедливости ради стоит упомянуть о том, что годом ранее в Киеве для освещения одного из цехов железнодорожных мастерских были задействованы несколько электрических фонарей, однако это событие осталось без внимания широкой публики.
Многие придерживаются мнения, что с юридической точки зрения эра электричества началась 30 января 1880 года, когда в Русском техническом обществе был создан электротехнический отдел. Именно этой вновь созданной структуре и вменялось в обязанности курировать вопросы, связанные с развитием и внедрением электричества в жизнь державы.
К знаковым датам в истории возникновения электричества в России можно отнести и 15 мая 1883 года, когда по случаю вступления на престол Александра ІІІ была выполнена иллюминация Кремля, для чего даже построили на Софийской набережной специальную электростанцию. В этом же году электрифицируется главная улица Петербурга, а через несколько месяцев и Зимний дворец.
В июле 1886 года по Указу императора создается «Общество электрического освещения», которое разрабатывает генеральный план электрификации Москвы и Петербурга.
С 1888 года начинается целенаправленная работа по строительству первых электростанций.
Интересные факты из истории появления электричества в России
При изучении вопроса об электрификации страны можно столкнуться с рядом интересных и любопытных фактов. Так, первым европейским городом, полностью освещенным электрическими фонарями, стало в 1881 году Царское село.
В июле 1892 года был запущен первый в империи электрический трамвай. Это произошло в Киеве. В 1895 году построена первая в России ГЭС на реке Большая Охта в Петербурге. Уже в 1897 году была пущена первая электростанция на Раушской набережной в Москве, которая вырабатывала трехфазный переменный ток, что позволяло передавать его без потери мощности на достаточно большие расстояния.
С начала 20 века электростанции стали строиться и в других городах Российской империи (Курск, Ярославль, Чита, Владивосток). По состоянию на 1913 год электростанции страны суммарно вырабатывали около 2 млн МВт/ч в год электроэнергии.
Электричество, совокупность явлений, обусловленных существованием, движением и взаимодействием электрически заряженных тел или частиц. Взаимодействие электрических зарядов осуществляется с помощью электромагнитного поля (в случае неподвижных электрических зарядов - электростатического поля).
Движущиеся заряды (электрический ток) наряду с электрическим возбуждают и магнитное поле, т. е. порождают электромагнитное поле, посредством которого осуществляется электромагнитное взаимодействие (учение о магнетизме является составной частью общего учения об электричестве). Электромагнитные явления описываются классической электродинамикой, в основе которой лежат Максвелла уравнения
Законы классической теории электричества охватывают огромную совокупность электромагнитных процессов. Среди 4 типов взаимодействий (электромагнитных, гравитационных, сильных и слабых), существующих в природе, электромагнитные занимают первое место по широте и разнообразию проявлений. Это связано с тем, что все тела построены из электрически заряженных частиц противоположных знаков, взаимодействия между которыми, с одной стороны, на много порядков интенсивнее гравитационных и слабых, а с другой - являются дальнодействующими в отличие от сильных взаимодействий. Строение атомных оболочек, сцепление атомов в молекулы (химические силы) и образование конденсированного вещества определяются электромагнитным взаимодействием.
Простейшие электрические и магнитные явления известны ещё с глубокой древности. Были найдены минералы, притягивающие кусочки железа, а также обнаружено, что янтарь (греч. электрон, elektron, отсюда термин электричество), потёртый о шерсть, притягивает лёгкие предметы (электризация трением). Однако лишь в 1600 У. Гильберт впервые установил различие между электрическими и магнитными явлениями. Он открыл существование магнитных полюсов и неотделимость их друг от друга, а также установил, что земной шар - гигантский магнит.
В XVII - 1-й половине XVIII вв. проводились многочисленные опыты с наэлектризованными телами, были построены первые электростатические машины, основанные на электризации трением, установлено существование электрических зарядов двух родов (Ш. Дюфе), обнаружена электропроводность металлов (английский учёный С. Грей). С изобретением первого конденсатора - лейденской банки (1745) - появилась возможность накапливать большие электрические заряды. В 1747-53 Франклин изложил первую последовательную теорию электрических явлений, окончательно установил электрическую природу молнии и изобрёл молниеотвод.
Во 2-й половине XVIII в. началось количественное изучение электрических и магнитных явлений. Появились первые измерительные приборы - электроскопы различных конструкций, электрометры. Г. Кавендиш (1773) и Ш.Кулон (1785) экспериментально установили закон взаимодействия неподвижных точечных электрических зарядов (работы Кавендиша были опубликованы лишь в 1879).
Этот основной закон электростатики (Кулона закон) впервые позволил создать метод измерения электрических зарядов по силам взаимодействия между ними. Кулон установил также закон взаимодействия между полюсами длинных магнитов и ввёл понятие о магнитных зарядах, сосредоточенных на концах магнитов.
Следующий этап в развитии науки об электричестве связан с открытием в конце XVIII в. Л.Гальвани "животного электричества" и работами А.Вольты , который изобрёл первый источник электрического тока - гальванический элемент (т. н. вольтов столб, 1800), создающий непрерывный (постоянный) ток в течение длительного времени. В 1802 В.В.Петров, построив гальванический элемент значительно большей мощности, открыл электрическую дугу, исследовал её свойства и указал на возможность применений её для освещения, а также для плавления и сварки металлов. Г. Дэви электролизом водных растворов щелочей получил (1807) неизвестные ранее металлы - натрий и калий. Дж,П.Джоуль установил (1841), что количество теплоты, выделяемой в проводнике электрическим током, пропорционально квадрату силы тока; этот закон был обоснован (1842) точными экспериментами Э.Х.Ленца (закон Джоуля - Ленца).
Г.Ом установил (1826) количественную зависимость электрического тока от напряжения в цепи. К.Ф.Гаусс сформулировал (1830) основную теорему электростатики.
Наиболее фундаментальное открытие было сделано Х.Эрстедом в 1820; он обнаружил действие электрического тока на магнитную стрелку - явление, свидетельствовавшее о связи между электричеством и магнетизмом. Вслед за этим в том же году А.М.Ампер установил закон взаимодействия электрических токов (Ампера закон). Он показал также, что свойства постоянных магнитов могут быть объяснены на основе предположения о том, что в молекулах намагниченных тел циркулируют постоянные электрические токи (молекулярные токи). Т. о., согласно Амперу, все магнитные явления сводятся к взаимодействиям токов, магнитных же зарядов не существует. Со времени открытий Эрстеда и Ампера учение о магнетизме сделалось составной частью учения об электричестве.
Со 2-й четверти XIX в. началось быстрое проникновение электричества в технику. В 20-х гг. появились первые электромагниты. Одним из первых применений электричества был телеграфный аппарат, в 30-40-х гг. построены электродвигатели и генераторы тока, а в 40-х гг.- электрические осветительные устройства и т. д. Практическое применение электричества в дальнейшем всё более возрастало, что в свою очередь оказало существенное, влияние на учение об электричестве.
В 30-40-х гг. XIX в. в развитие науки об электричестве внёс большой вклад М.Фарадей - творец общего учения об электромагнитных явлениях, в котором все электрические и магнитные явления рассматриваются с единой точки зрения. С помощью опытов он доказал, что действия электрических зарядов и токов не зависят от способа их получения [до Фарадея различали "обыкновенное" (полученное при электризации трением), атмосферное, "гальваническое", магнитное, термоэлектрическое, "животное" и другие виды Э.].
Опыт Араго ("магнетизм вращения").
В 1831 Фарадей открыл индукцию электромагнитную - возбуждение электрического тока в контуре, находящемся в переменном магнитном поле. Это явление (наблюдавшееся в 1832 также Дж. Генри) составляет фундамент электротехники. В 1833-34 Фарадей установил законы электролиза; эти его работы положили начало электрохимии. В дальнейшем он, пытаясь найти взаимосвязь электрических и магнитных явлений с оптическими, открыл поляризацию диэлектриков (1837), явления парамагнетизма и диамагнетизма (1845), магнитное вращение плоскости поляризации света (1845) и др.
Фарадей впервые ввёл представление об электрическом и магнитном полях. Он отрицал концепцию дальнодействия, сторонники которой считали, что тела непосредственно (через пустоту) на расстоянии действуют друг на друга.
Согласно идеям Фарадея, взаимодействие между зарядами и токами осуществляется посредством промежуточных агентов: заряды и токи создают в окружающем пространстве электрическое или (соответственно) магнитное поля, с помощью которых взаимодействие передаётся от точки к точке (концепция близкодействия). В основе его представлений об электрическом и магнитном полях лежало понятие силовых линий, которые он рассматривал как механические образования в гипотетической среде - эфире, подобные растянутым упругим нитям или шнурам.
Идеи Фарадея о реальности электромагнитного поля не сразу получили признание. Первая математическая формулировка законов электромагнитной индукции была дана ф. Нейманом в 1845 на языке концепции дальнодействия.
Им же были введены важные понятия коэффициентов само- и взаимоиндукции токов. Значение этих понятий полностью раскрылось позднее, когда У. Томсон (лорд Кельвин) развил (1853) теорию электрических колебаний в контуре, состоящем из конденсатора (электроёмкость) и катушки (индуктивность).
Большое значение для развития учения об электричестве имело создание новых приборов и методов электрических измерений, а также единая система электрических и магнитных единиц измерений, созданная Гауссом и В.Вебером.
В 1846 Вебер указал на связь силы тока с плотностью электрических зарядов в проводнике и скоростью их упорядоченного перемещения. Он установил также закон взаимодействия движущихся точечных зарядов, который содержал новую универсальную электродинамическую постоянную, представляющую собой отношение электростатических и электромагнитных единиц заряда и имеющую размерность скорости.
При экспериментальном определении (Вебер и ф. Кольрауш, 1856) этой постоянной было получено значение, близкое к скорости света; это явилось определённым указанием на связь электромагнитных явлений с оптическими.
В 1861-73 учение об электричестве получило своё развитие и завершение в работах Дж. К. Максвелла. Опираясь на эмпирические законы электромагнитных явлений и введя гипотезу о порождении магнитного поля переменным электрическим полем, Максвелл сформулировал фундаментальные уравнения классической электродинамики, названные его именем. При этом он, подобно Фарадею, рассматривал электромагнитные явления как некоторую форму механических процессов в эфире.
Главное новое следствие, вытекающее из этих уравнений, - существование электромагнитных волн, распространяющихся со скоростью света. Уравнения Максвелла легли в основу электромагнитной теории света. Решающее подтверждение теория Максвелла нашла в 1886-89, когда Г.Герц экспериментально установил существование электромагнитных волн. После его открытия были предприняты попытки установить связь с помощью электромагнитных волн, завершившиеся созданием радио, и начались интенсивные исследования в области радиотехники.
В конце XIX - начале XX вв. начался новый этап в развитии теории электричества. Исследования электрических разрядов увенчались открытием Дж. Дж. Томсоном дискретности электрических зарядов. В 1897 он измерил отношение заряда электрона к его массе, а в 1898 определил абсолютную величину заряда электрона. Х. Лоренц, опираясь на открытие Томсона и выводы молекулярно-кинетической теории, заложил основы электронной теории строения вещества. В классической электронной теории вещество рассматривается как совокупность электрически заряженных частиц, движение которых подчинено законам классической механики. Уравнения Максвелла получаются из уравнений электронной теории статистическим усреднением.
Попытки применения законов классической электродинамики к исследованию электромагнитных процессов в движущихся средах натолкнулись на существенные трудности. Стремясь разрешить их, А. Эйнштейн пришёл (1905) к относительности теории. Эта теория окончательно опровергла идею существования эфира, наделённого механическими свойствами. После создания теории относительности стало очевидно, что законы электродинамики не могут быть сведены к законам классической механики.
На малых пространственно-временных интервалах становятся существенными квантовые свойства электромагнитного поля, не учитываемые классической теорией электричества. Квантовая теория электромагнитных процессов - квантовая электродинамика - была создана во 2-й четверти XX в. Квантовая теория вещества и поля уже выходит за пределы учения об электричестве, изучает более фундаментальные проблемы, касающиеся законов движения элементарных частиц и их строения.
С открытием новых фактов и созданием новых теорий значение классического учения об электричестве не уменьшилось, были определены лишь границы применимости классической электродинамики. В этих пределах уравнения Максвелла и классическая электронная теория сохраняют силу, являясь фундаментом современной теории электричества.
Классическая электродинамика составляет основу большинства разделов электротехники, радиотехники, электроники и оптики (исключение составляет квантовая электроника). С помощью её уравнений было решено огромное число задач теоретического и прикладного характера. В частности, многочисленные проблемы поведения плазмы в лабораторных условиях и в космосе решаются с помощью уравнений Максвелла.
Среди жителей планеты найти таких, которые не имеют понятия об электричестве, трудно. Но вот тех, кто знает, когда и кто открыл электричество, из чего оно состоит, кто сделал важное и полезное для человечества открытие, мало. Потому стоит разобраться, что представляют собой электрические явления и кому мы обязаны их открытием.
Когда и как было открыто
История открытия этого явления была очень длительной. Само слово придумал греческий ученый Фалес. Оно стало производным от понятия «электрон», которое переводится как «янтарь». Появился этот термин до нашей эры, благодаря Фалесу, заметившему свойство янтаря после того, как его потереть, притягивать легкие предметы.
Произошло это за семь столетий до н.э. Фалес проводил много опытов, изучая увиденное. Это были первые опыты с зарядами в мире. На этом его наблюдения и закончились. Далее он не смог продвинуться, но именно этот ученый считается основоположником теории электроэнергии , ее первооткрывателем, хотя как наука это явление не получило развития. Его наблюдения были надолго забыты, не вызвав интереса у ученых.
Первые опыты
В середине XVII столетия Отто Герике занялся научным исследованием наблюдений Фалеса. Немецкий ученый сконструировал первый прибор в форме вращающегося шара, который он зафиксировал на железном штифте.
После его смерти исследования продолжили другие ученые:
- немецкие физики Бозе и Винклер;
- англичанин Хоксби.
Они усовершенствовали прибор, изобретенный Генрике, и открыли некоторые другие свойства явления. Первые опыты, проводимые с помощью этого аппарата, послужили толчком для новых изобретений.
История открытия
Дальнейшее развитие теория электричества получила несколько столетий спустя. Создал теорию У. Гильберт, который заинтересовался подобными явлениями.
В начале 18века было доказано, что получаемое при трении разных материалов электричество бывает разное. А в 1729 г. голландец Мушенбрук обнаружил, что если стеклянную банку залепить с обеих сторон листиками станиоля, там будут накапливаться электроэнергия.
Это явление получило название лейденской банки .
Важно! УченыйБ. Франклин первым предположил, что существуют положительные и отрицательные заряды.
Он смог пояснить процесс лейденской банки, доказав, что обкладку банки можно «заставить» электризоваться разными по знаку зарядами. Франклин занимался изучением атмосферных электрических явлений. Почти одновременно с ним подобные исследования вели русский физик Г. Рихман и ученый М.В. Ломоносов. Тогда же был изобретен громоотвод , действие которого пояснялось возникновением разности напряжений.
А. Вольт (1800 год) создал гальваническую батарею, составив ее из круглых серебряных пластин, между которыми он расположил размоченные соленой водой бумажные кусочки. Химическая реакция внутри батареи вырабатывала электрический заряд.
Начало 1831 г. ознаменовалось тем, что Фарадей создал электрический генератор, действие которого основано было на открытом этим ученым .
Немало электрических приборов создал известный ученый Никола Тесла в XX тысячелетии. Основные события в развитии электричества можно изложить в таком хронологическом порядке:
- 1791 г. - ученый Л. Гальвани открыл зарядов по проводникам, т.е. электрический ток;
- 1800 г. – представлен генератор тока А. Вольтом;
- 1802 г. - Петров открыл электродугу;
- 1827 г. - Дж. Генри сконструировал изоляцию проводов;
- 1832 г. - член академии Петербурга Шиллинг показал электрический телеграф;
- 1834 г. - академик Якоби создал электродвигатель;
- 1836 год - С. Морзе запатентовал телеграф;
- 1847 г. - Сименс предложил резиновый материал для изоляции проводов;
- 1850 год - Якоби изобрел буквопечатающий телеграф;
- 1866 г. - Сименс предложил динамо-машину;
- 1872 г. - А.Н. Лодыгин создал лампу накаливания, где использовал угольную нить;
- 1876 г - изобретен телефон;
- 1879 год - Эдисон разработал систему электроосвещения, используемую до сих пор;
- 1890 год - стал стартовым относительно широкого применения электроприборов в быту;
- 1892 г. - появились первые бытовые приборы, используемые хозяйками на кухне;
Перечень открытий можно продолжить. Но все они были уже основаны на предыдущих.
Первые опыты с электричеством
Впервые опыты с зарядами были проведены в 1729 г. англичанином С. Греем. Во время этих опытов ученый установил: не все предметы передают электрический заряд . С середины 1833 г. серьёзными исследованиями этой области науки занялся француз Ш. Дюфе. Повторив опыты Фалеса и Гильберта, он подтвердил существование двух видов заряда.
Важно! С конца 18 столетия началась новая эра достижений науки. Россиянин В. Петров открыл «Вольтову дугу». Жан А. Нолле сконструировал первый электроскоп, который послужил впоследствии прообразом электрокардиографа. А 1809 год ознаменовался важным открытием: английский ученый Деларю изобрел первую лампочку накаливания, давшую толчок в промышленном применении открытых законов физики.
Явления в природе, связанные с электричеством
Природа богата явлениями электрической природы. Примерами таких явлений, которые связаны с электричеством, служат северное сияние, молния и др.
Северное сияние
Верхние слои воздушной оболочки часто накапливают мелкие частички, прилетающие из космоса. Их столкновение с атмосферой и пылью вызывает свечение на небе, которое сопровождают сполохи. Такое явление наблюдают жители полярных районов. Назвали это явление полярным сиянием
. Северное свечение длится порой несколько суток, переливаясь разными цветами.
Молния
Перемещаясь с атмосферными потоками, кучевые облака вызывают трение капель и ледяных кристаллов. В результате трения в облаках накапливаются заряды. Это приводит к образованию между облаками и землей гигантских искр. Это и есть молнии. Они сопровождаются раскатами грома.
Накопление электрических зарядов в воздухе иногда вызывает образование небольших светящихся шариков или крупных искр. Эти шары и искры названы шаровым молниями. Они перемещаются с воздухом, взрываясь от контакта с отдельными предметами. Такие молнии нередко вызывают ожоги и гибель живых существ и людей, возгорание предметов. Точно объяснить причины появления молний ученые пока не могут.
Огни святого Эльма
Так называют явление, знакомое плававшим на парусниках морякам с древности. Они радовались, когда видели свечение мачт в непогоду. Моряки считали, что огни свидетельствуют о покровительстве святого Эльма.
Свечение можно наблюдать в грозу на высоких шпилях. Огоньки выглядят как свечи и кисти голубого или светло-фиолетового оттенка. Длина этих огней иногда достигает метра. Сияние порой сопровождает шипение или негромкий свист.
Моряки пытались отломить часть мачты вместе с огнем. Но это никогда не удавалось, поскольку огонь «перетекал» на мачту и поднимался по ней вверх. Пламя это холодное, от него не происходит возгорания, оно не обжигает руки. И гореть может несколько минут, иногда около часа. Современные ученые установили, что эти огни имеют электрическую природу.
Когда появилось электричество в России
Даты, когда в России началась эра использования электроэнергии, называют разные. Все зависит от критерия, по которому ее устанавливают.
Многие соотносят это событие с 1879 годом. В Петербурге тогда были установлены электрические фонари на Литейном мосту . Но есть люди, которые считают датой появления в России электричества начало 1880 года – дату создания электрического отдела в Российском техническом обществе.
Знаковой датой также можно полагать май 1883 г., время, когда рабочие выполнили иллюминацию кремлевского двора к церемонии коронования Александра ІІІ. Для этого на Софийскую набережную установили электростанцию. А чуть позже электрифицировали главную улицу в Петербурге и Зимний.
Через три года в Российской империи создали «Общество электроосвещения», которое занялось разработкой плана установки фонарей на улицах Москвы и Санкт-Петербурга. А еще через пару лет начинается всюду по империи строительство и оснащение электростанций.
Из чего состоит электроэнергия
Все, что окружает нас, в том числе и люди, состоит из атомов. Атом же состоит из положительно заряженного ядра. Вокруг этого ядра вращаются отрицательно заряженные частицы, которые называются электронами. Эти частицы нейтрализуют положительный заряд ядра. Потому атом имеет нейтральный заряд. Образуется электричество направленным перемещением электронов из одного атома на другой. Такое действие можно осуществить с помощью генератора, трения или химической реакции.
Внимание! Процесс основан на свойстве притяжения частиц, имеющих разные заряды, и отталкивания одинаковых зарядов. В результате возникает ток, который может передаваться через проводники (чаще всего металлы). Материалы, которые не способны передавать ток, называются изоляторами. Хорошие изоляторы – это дерево, пластмассовые и эбонитовые предметы.
Как образуется разное электричество
Электроэнергия бывает разной природы: . Кроме того, есть еще статическое электричество. Оно образуется при нарушении равновесия зарядов внутри атомов, как уже было сказано ранее.
В быту человеку постоянно приходится сталкиваться с ним, поскольку одежда синтетической природы есть в каждом доме. А она во время трения накапливает заряд. Некоторые предметы одежды при раздевании или одевании дают такой эффект.
Об этом сигнализируют искры и треск. Источники статического электричества находятся в каждой квартире. Это бытовые электроприборы и компьютеры, электризующие мельчайшую пыль, которая оседает на полу, поверхностях мебели и одежде. Она оказывает отрицательное действие на здоровье людей.
Важно! Для получения электроэнергии создают магнитное поле. Оно притягивает электроны, заставляя их двигаться по проводнику. Этот процесс перемещения частиц называется электрическим током. При стационарном магнитном поле ток течет по проводнику постоянный.
Наука электродинамика
Теория электричества содержит законы, охватывающие огромное количество электромагнитных явлений и законов взаимодействий.
Это связано с тем, что все тела состоят из заряженных частиц . Взаимодействие между ними намного сильнее гравитационных. И в настоящее время эта наука является наиболее полезной для человечества.
Основателем науки признан ученый Гильберт. До 1600 г. наука эта была на уровне знаний Фалеса. Гильберт попытался построить теорию электричества.
До него замеченные греческим ученым свойства притяжения считались только забавным фактом. Гильберт свои наблюдения проводил, используя электроскоп. Его исследования и научные основания стали основополагающим этапом в науке. А само название стало применяться с 1650 г.
Современная наука об электрических явлениях и законах называется электродинамикой . Сейчас трудно себе представить жизнь без электроэнергии. С помощью электрического тока созданы многие приборы, помогающие передавать информацию на огромные расстояния, даже в . Технический прогресс позволил поставить его на службу всему человечеству, все больше открывая тайны этого природного явления. Но все же в этой области науки еще содержится много неизведанного.
Откуда появилось электричество
Кто изобрел электричество
ἤλεκτρον : электрон ) приобретает свойства притягивать лёгкие предметы . Однако, долгое время знание об электричестве не шло дальше этого представления. В 1600 году Уильям Гилберт ввёл в обращение сам термин электричество («янтарность»), а в 1663 году магдебургский бургомистр Отто фон Герике создал электростатическую машину в виде насаженного на металлический стержень серного шара, которая позволила наблюдать не только эффект притягивания, но и эффект отталкивания . В 1729 году англичанин Стивен Грей провёл опыты по передаче электричества на расстояние, обнаружив, что не все материалы одинаково передают электричество . В 1733 году француз Шарль Дюфе установил существование двух типов электричества стеклянного и смоляного , которые выявлялись при трении стекла о шёлк и смолы о шерсть . В 1745 г. голландец Питер ван Мушенбрук создаёт первый электрический конденсатор - Лейденскую банку . Примерно в эти же годы работы по изучению атмосферного электричества вели и русские учёные - Г. В. Рихман и М. В. Ломоносов .
Первую теорию электричества создаёт американец Бенджамин Франклин , который рассматривает электричество как «нематериальную жидкость», флюид («Опыты и наблюдения с электричеством», 1747 год). Он также вводит понятие положительного и отрицательного заряда, изобретает молниеотвод и с его помощью доказывает электрическую природу молний . Изучение электричества переходит в категорию точной науки после открытия в 1785 году закона Кулона .
Теория
Производство и практическое использование
Генерирование и передача
Обычно для её порождения применяются электромеханические генераторы, приводимые в действие либо за счёт сжигания ископаемого топлива , либо с использованием энергии от ядерных реакций , либо посредством силы воздушных или водных течений. Современная паровая турбина , изобретённая Ч. Парсонсом в 1884 году , в настоящее время генерирует примерно 80 % всего электричества в мире, используя те или иные источники нагрева. Эти устройства более не напоминают униполярный дисковый генератор Фарадея , созданный им в 1831 году , однако в их основе по-прежнему лежит открытый им принцип электромагнитной индукции - возникновения электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, проходящего через него . Ближе к концу XIX века был изобретён трансформатор , что позволило более эффективно передавать электроэнергию при более высоком напряжении и меньшей силе тока . В свою очередь, эффективность передачи энергии обусловливала возможность генерировать электричество на централизованных электростанциях с выгодой для последних и затем перенаправлять его на довольно протяжённые дистанции к конечным потребителям .
Получение электричества из кинетической энергии ветра набирает популярность во многих странах мира
Поскольку электроэнергию затруднительно хранить в таких количествах, которые были бы достаточны в масштабах государства, необходимо соблюдать баланс: генерировать ровно столько электричества, сколько потребляется пользователями. Для этого энергетическим компаниям необходимо тщательно прогнозировать нагрузку и постоянно координировать производственный процесс со своими электростанциями. Некоторое количество мощностей при этом держится в резерве, чтобы в случае возникновения тех или иных проблем или потерь энергии подстраховывать электросети .
Применение
Лампа накаливания
Использование электричества обеспечивает довольно удобный [ ] способ передачи энергии, и в силу этого оно было адаптировано для существенного и по сей день растущего спектра практических приложений . Одним из первых общедоступных способов применения электричества было освещение; условия для этого оказались созданы после изобретения лампы накаливания в 1870-х годах . Создателем лампы накаливания является русский электротехник А.Н. Лодыгин . Первая лампа накаливания представляла собой замкнутый сосуд без воздуха с угольным стержнем. . Хотя с электрификацией были сопряжены свои риски, замена открытого огня на электрическое освещение в значительной степени сократила количество возгораний в быту и на производстве .
В целях получения электричества созданы оснащённые электрогенераторами электростанции , а для его хранения - аккумуляторы и электрические батареи .
Сегодня также электричество используют для получения материалов (электролиз), для их обработки (сварка, сверление, резка) и создания музыки (электрогитара).
Хронология основных открытий и изобретений
Примечания
- Спиридонов О. П. «Универсальные физические постоянные», М., «Просвещение», 1984, с. 52, ББК 22.3 С72
- Электричество до Франклина
- Электростатическая машина Герике
- Первые опыты по передаче электричества на расстояние
- История электричества
- Открытие электричества
- Это не единственное свойство заряженных тел; например, заряженные тела при движении способны создавать ещё и магнитное поле , а также подвергаются воздействию последнего (также в случае своего движения).
- , с. 178.
- , с. 66.
- Богданов К. Ю. Физик в гостях у биолога. - М.: «Наука», Гл. ред. физ.-мат. лит., 1986, 144 с. (Б-чка «Квант», Вып. 49) тир. 135000 экз., ББК 22.3 + 28 Гл. 1. Живое электричество.
- Dell, Ronald & Rand, David (2001), "Understanding Batteries", Unknown (Royal Society of Chemistry) . - Т. 86: 2–4, ISBN 0-85404-605-4
- McLaren, Peter G. (1984), Elementary Electric Power and Machines , Ellis Horwood, сс. 182–183, ISBN 0-85312-269-5
- Patterson, Walter C. (1999), Transforming Electricity: The Coming Generation of Change , Earthscan, сс. 44–48, ISBN 1-85383-341-X
- Edison Electric Institute, History of the Electric Power Industry
,
- Edison Electric Institute, History of the U.S. Electric Power Industry, 1882-1991
,
- Carbon Sequestration Leadership Forum,