Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Електрика


Solenoid.svg

План:


Введення

Ця стаття про фізичну понятті. Існує також стаття про музичний альбом " Електрика ".


Електрика - сукупність явищ, зумовлених існуванням, взаємодією і рухом електричних зарядів [1]. Термін введений англійським натуралістом Вільямом Гілбертом в його творі "Про магніті, магнітних тілах і про великий магніті - Землі" ( 1600), в якому пояснюється дія магнітного компаса і описуються деякі досліди з наелектризованими тілами. Він встановив, що властивістю наелектризовувати володіють і інші речовини [2].


1. Історія

Одним з перших електрику привернуло увагу грецького філософа Фалеса в VII столітті до н. е.., який виявив, що потертий про шерсть бурштин ( др.-греч. ἤλεκτρον : Електрон) набуває властивості притягати легкі предмети [3]. Однак довгий час знання про електрику не йшло далі цього подання. У 1600 році з'явився сам термін електрику ("Янтарна"), а в 1650 магдебурзький бургомістр Отто фон Геріке створив електростатичну машину у вигляді насадженого на металевий стрижень сірчаного кулі, яка дозволила спостерігати не тільки ефект притягання, але й ефект відштовхування [4]. В 1729 англієць Стівен Грей провів досліди з передачі електрики на відстань, виявивши, що не всі матеріали однаково передають електрику [5]. В 1733 француз Шарль Дюфе встановив існування двох типів електрики скляного й смоляного, які виявлялися при терті скла об шовк і смоли про шерсть [6]. В 1745 голландець Пітер ван Мушенбрук створює перший електричний конденсатор - Лейденська банку.

Першу теорію електрики створює американець Б. Франклін, який розглядає електрику як "нематеріальну рідина", флюїд ("Досліди і спостереження над електрикою", 1747). Він також вводить поняття позитивного і негативного заряду, винаходить громовідвід і з його допомогою доводить електричну природу блискавки [7]. Вивчення електрики переходить в площину точної науки після відкриття в 1785 Закону Кулона.

Далі, в 1791 році, італієць Гальвані публікує "Трактат про сили електрики при м'язовому русі", в якому описує наявність електричного струму в м'язах тварин. Інший італієць Вольта в 1800 винаходить перше джерело постійного струму - гальванічний елемент, який представляє собою стовп з цинкових і срібних кружечків, розділених змоченою в підсоленій воді папером [2]. В 1802 Василь Петров виявив вольтову дугу.

Майкл Фарадей - основоположник вчення про електромагнітне поле

В 1820 датський фізик Ерстед на досвіді виявив електромагнітна взаємодія. Замикаючи і розмикаючи ланцюг зі струмом, він побачив коливання стрілки компаса, розташованої поблизу провідника. Французький фізик Ампер в 1821 встановив, що зв'язок електрики і магнетизму спостерігається тільки у випадку електричного струму і відсутній в разі статичної електрики. Роботи Джоуля, Ленца, Ома розширюють розуміння електрики. Гаусс формулює основну теорему теорії електростатичного поля ( 1830).

Спираючись на дослідження Ерстеда і Ампера, Фарадей відкриває явище електромагнітної індукції в 1831 і створює на його основі перший в світі генератор електроенергії, всуваючи в котушку намагнічений сердечник і фіксуючи виникнення струму в витках котушки. Фарадей відкриває електромагнітну індукцію ( 1831) і закони електролізу ( 1834), вводить поняття електричного і магнітного полів. Аналіз явища електролізу привів Фарадея до думки, що носієм електричних сил є не будь-які електричні рідини, а атоми - частки матерії. "Атоми матерії якимось чином обдаровані електричними силами", - стверджує він. Фарадеевскіе дослідження електролізу зіграли принципову роль у становленні електронної теорії. Фарадей створив і перший у світі електродвигун - зволікання зі струмом, що обертається навколо магніту. Вінцем досліджень електромагнетизму є розробка англійським фізиком Д. К. Максвеллом теорії електромагнітних явищ. Він вивів рівняння, що зв'язують воєдино електричні й магнітні характеристики поля в 1873.

В 1880 П'єр Кюрі відкриває п'єзоелектрика. У тому ж році Д. А. Лачинов показав умови передачі електроенергії на великі відстані. Герц експериментально реєструє електромагнітні хвилі ( 1888).

В 1897 Джозеф Томсон відкриває матеріальний носій електрики - електрон, місце якого в структурі атома вказав згодом Ернест Резерфорд.

В XX столітті була створена теорія Квантової електродинаміки. У 1967 рік був зроблений черговий крок на шляху вивчення електрики. С. Вайнберг, А. Салам і Ш. Глешоу створили об'єднану теорію електрослабкої взаємодій.


2. Теорія

Електричний заряд - це властивість тіл (кількісно характеризується фізичною величиною того ж назви), що виявляється насамперед у здатності створювати навколо себе електричне поле і за допомогою нього впливати на інші заряджені (тобто володіють електричним зарядом) тіла [8]. Електричні заряди поділяють на позитивні і негативні (вибір, який саме заряд назвати позитивним, а який негативним, вважається в науці чисто умовним, однак цей вибір уже історично зроблений і тепер - хоч і умовно - за кожним із зарядів закріплений цілком певний знак). Тіла, заряджені зарядом одного знака, відштовхуються, а протилежно заряджені - притягуються. При русі заряджених тіл (як макроскопічних тіл, так і мікроскопічних заряджених частинок, що переносять електричний струм в провідниках) виникає магнітне поле і мають, таким чином, місце явища, що дозволяють встановити спорідненість електрики і магнетизму ( електромагнетизм) ( Ерстед, Фарадей, Максвелл). У структурі матерії електричний заряд як властивість тел сходить до заряджених елементарних частинок, наприклад, електрон має негативний заряд, а протон і позитрон - позитивний.

Найбільш загальна фундаментальна наука, яка має предметом електричні заряди, їх взаємодія і поля, ними породжувані і діють на них (тобто практично повністю покриває тему електрики, за винятком таких деталей, як електричні властивості конкретних речовин, як то електропровідність ітп) - це електродинаміка. Квантові властивості електромагнітних полів, заряджених частинок ітп вивчаються найбільш глибоко квантової електродинаміки, хоча частина з них може бути пояснена більш простими квантовими теоріями.


3. Електрика в природі

Блискавка вночі в Денвері.

Яскравим проявом електрики в природі служать блискавки, електрична природа яких була встановлена ​​в XVIII столітті. Блискавки здавна викликали лісові пожежі. За однією з версій саме блискавки привели до первісного синтезу амінокислот і появі життя на землі ( Експеримент Міллера - Юрі і Теорія Опаріна - Холдейна).

Для процесів в нервовій системі людини і тварин вирішальне значення має залежність пропускної здатності клітинної мембрани для іонів натрію від потенціалу внутрішньоклітинного середовища. Після підвищення напруги на клітинній мембрані натрієвий канал відкривається на час порядку 0,1 - 1,0 мс., що призводить до стрибкоподібного зростання напруги, потім різниця потенціалів на мембрані знову повертається до свого початкового значення. Описаний процес коротко називається нервовим імпульсом. В нервовій системі тварин і людини інформацію від однієї клітини до іншої передають нервові імпульси збудження тривалістю близько 1 мс. Нервове волокно являє собою циліндр, наповнений електролітом. Сигнал збудження передається без зменшення амплітуди внаслідок ефекту короткочасного збільшення проникності мембрани для іонів натрію.

Багато риби використовують електрику для захисту і пошуку видобутку під водою. Розряди напруги південноамериканського електричного вугра можуть досягати величини напруги в 500 Вольт. Потужність розрядів електричного ската може досягати 0,5 кВт. Акули, міноги, деякі сомообразние використовують електрику для пошуку здобичі. Електричний орган риб працює з частотою кілька сотень герц і створює напругу в декілька вольт. Електричне поле вловлюється електрорецептори. Знаходяться у воді предмети спотворюють електричне поле. За цим спотворень риби легко орієнтуються в каламутній воді [9].


4. Образ електрики в культурі

Однією з перших спробувала осмислити образ електрики Мері Шеллі у драмі Франкенштейн, де воно постає силою, з допомогою якої можна оживляти трупи. У диснеївському мультфільмі Чорний Плащ існує повелевающий електрикою антигерой Мегавольт, а в японській анімації - електричний покемон ( Пікачу).


5. Практичне використання

Електрична лампа

Починаючи з XIX століття електрику щільно входить в життя сучасної цивілізації. Електрика використовують для освітлення [10] ( електрична лампа) і передачі інформації ( телеграф, телефон, радіо, телебачення), а також для приведення механізмів в рух ( електродвигун), що активно використовується на транспорті [11] ( трамвай, метро, тролейбус, електричка) і в побутовій техніці ( праска, кухонний комбайн, пральна машина, посудомийна машина).

З метою отримання електрики створені оснащені електрогенераторами електростанції, а для його зберігання - акумулятори та електричні батареї.

Сьогодні також електрику використовують для отримання матеріалів ( електроліз), для їх обробки (зварювання, свердління, різка), умертвіння злочинців ( електричний стілець) і створення музики ( електрогітара).


6. Хронологія основних відкриттів і винаходів

Примітки

  1. Електрика - poiskslov.com / word / електрика /
  2. 1 2 Спиридонов О. П. "Універсальні фізичні постійні", М., "Просвещение", 1984, с. 52, ББК 22.3 С72
  3. Електрика до Франкліна - www.initeh.ru/txt/1franklin3.shtml
  4. Електростатична машина Геріке - jelektrotexnika.ru/elektro/36 # more-36
  5. Перші досліди з передачі електрики на відстань - www.aworld.ru/mc/207.html
  6. Історія електрики - www.energoportal.ru/articles/istoriya-elektrichestva-226.html
  7. Відкриття електрики - www.interelectro.com.ua / htm / hist / elektro.html
  8. Це не єдине властивість заряджених тіл; наприклад, заряджені тіла при русі здатні створювати ще й магнітне поле, а також піддаються впливу останнього (також у разі свого руху).
  9. Богданов К. Ю. Фізик в гостях у біолога. - М.: "Наука", Гл. ред. фіз.-мат. лит., 1986, 144 с. (Б-чка "Квант", Вип. 49) тир. 135000 екз., ББК 22.3 + 28 Гол. 1. Живе електрику.
  10. Жителям Підмосков'я електрику не світить - www.ng.ru/economics/2011-01-13/4_light.html
  11. Через відключення електрики в Санкт-Петербурзі встав електротранспорт - www.vesti.ru/doc.html?id=387181

Література

  • Калашников С. Г. Електрика. - М., Наука, 1985. - 576 с.
  • Максвелл Дж. К. Трактат про електрику і магнетизм / пер. з англ. - М.: Наука, 1989.
  • Матвєєв А. Н. Електрика і магнетизм. - М., Вища школа, 1983. - 463 с.
  • Поль Р. В. Вчення про електрику / пер. з нім. - М.: ГІФМЛ, 1962.
  • Тамм І. Е. Основи теорії електрики. - М.: Наука, 1989. - 504 с.
  • Томілін А. М. Розповіді про електрику. - М., ДЛ, 1984.
  • Фарадей М. Експериментальні дослідження з електрики / пер. з англ. - М.: Видавництво АН СРСР, 1947
  • Франклін В. Досліди і спостереження над електрикою / пер. з англ. - М.: Видавництво АН СРСР, 1956
  • Ейхенвальд А. А. Електрика. - М., Державне техніко-теоретичне видавництво, 1933


Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru