Elektrika je pogost in vitalen pojav za večino ljudi. In kot katera koli znana stvar je le redko opazna. Malo ljudi se sprašuje, od kod prihaja, kako deluje, kaj je z njim mogoče narediti. Vendar so bile njegove raziskave opravljene že dolgo pred našo dobo in do zdaj ostajajo nekatere skrivnosti neodgovorjene.
Vsebina
Kaj je mišljeno z električnim tokom
Elektrika je kompleks pojavov, povezanih z obstojem električnih nabojev. Ta beseda najpogosteje pomeni električni tok in vse procese, ki jih povzroča.
Električni tok je usmerjeno gibanje delcev, ki nosijo naboj pod vplivom električnega polja.
Kdo je izumil elektriko - zgodovina
Posebne manifestacije elektrike so preučevali že dolgo pred našo dobo.Toda združiti jih v eno teorijo, ki pojasnjuje bliske strele na nebu, privlačnost predmetov, zmožnost povzročanja požarov in otrplosti delov telesa ali celo smrti osebe, se je izkazalo za težko nalogo.
Že od antičnih časov so znanstveniki preučevali tri manifestacije elektrike:
- Ribe, ki proizvajajo električno energijo;
- Statična elektrika;
- Magnetizem.
V starem Egiptu so zdravilci vedeli za nenavadne sposobnosti nilskega soma in so z njim poskušali zdraviti glavobole in druge bolezni. Stari rimski zdravniki so za podobne namene uporabljali električno rampo. Stari Grki so podrobno preučevali nenavadne sposobnosti raža in vedeli, da lahko bitje omami človeka brez neposrednega stika s trizobcem in ribiškimi mrežami.
Nekoliko prej je bilo ugotovljeno, da če jantar drgnete na kos volne, bo ta začel privlačiti volno in majhne predmete. Kasneje je bil odkrit še en material s podobnimi lastnostmi - turmalin.
Okoli 500 pr.n.št. Indijski in arabski znanstveniki so poznali snovi, ki lahko pritegnejo železo, in so to sposobnost aktivno uporabljale na različnih področjih. Okoli 100 pr.n.št. Kitajski znanstveniki so izumili magnetni kompas.
Leta 1600 je William Gilbert, dvorni zdravnik Elizabete I. in Jakoba I., odkril, da je celoten planet en ogromen kompas, in uvedel koncept "elektrike" (iz grškega "jantarja"). V njegovih spisih so se poskusi z drgnjenjem jantarja na volno in zmožnostjo kompasa, da usmeri proti severu, začeli združevati v eno teorijo. Na spodnji sliki prikazuje magnet Elizabeti I.
Leta 1633 je inženir Otto von Guericke izumil elektrostatični stroj, ki lahko ne le privlači, temveč tudi odbija predmete, leta 1745 pa Peter van Muschenbroek zgradi prvo napravo za shranjevanje električnega naboja na svetu.
Leta 1800 je Italijan Alessandro Volta izumil prvega trenutni vir - električna baterija, ki proizvaja D.C.. Bil je tudi sposoben prenašati električni tok na daljavo. Zato to leto mnogi štejejo za leto izuma elektrike.
Leta 1831 Mike Faraday odkrije pojav elektromagnetne indukcije in odpre pot za izum različnih naprav, ki temeljijo na električnem toku.
Na prelomu XIX-XX stoletja je bilo zaradi dejavnosti Nikole Tesle doseženo ogromno odkritij in dosežkov. Med drugim je izumil visokofrekvenčni generator in transformator, elektromotor, antena za radijske signale.
Znanost, ki preučuje elektriko
Elektrika je naravni pojav. Delno se preučuje v biologiji, kemiji in fiziki. Najbolj popolni električni naboji se obravnavajo v okviru elektrodinamike - ene od vej fizike.
Teorije in zakoni elektrike
Obstaja nekaj zakonov, ki urejajo elektriko, vendar popolnoma opisujejo pojav:
- Zakon o ohranjanju energije je temeljni zakon, ki se mu podrejajo tudi električni pojavi;
- Ohmov zakon je osnovni zakon električnega toka;
- Zakon elektromagnetne indukcije - o elektromagnetnih in magnetnih poljih;
- Amperov zakon - o interakciji dveh prevodnikov s tokovi;
- Joule-Lenzov zakon - o toplotnem učinku električne energije;
- Coulombov zakon - o elektrostatiki;
- Pravila desne in leve roke - določanje smeri črt magnetnega polja in Amperove sile, ki deluje na prevodnik v magnetnem polju;
- Lenzovo pravilo - določanje smeri indukcijskega toka;
- Faradayjevi zakoni se nanašajo na elektrolizo.
Prvi poskusi z elektriko
Prvi poskusi z elektriko so bili predvsem zabavni. Njihovo bistvo je bilo v svetlobnih predmetih, ki so se pod vplivom slabo razumljene sile privlačili in odbijali. Druga zabavna izkušnja je prenos električne energije skozi verigo ljudi, ki se držijo za roke. Fiziološki učinek električne energije je aktivno preučeval Jean Nollet, ki je naredil električni naboj skozi 180 ljudi.
Iz česa je sestavljen električni tok?
Električni tok je usmerjeno ali urejeno gibanje nabitih delcev (elektronov, ionov). Takšne delce imenujemo nosilci električnega naboja. Da se pojavi gibanje, morajo biti v snovi prosti nabiti delci. Sposobnost nabitih delcev, da se premikajo v snovi, določa prevodnost te snovi. Glede na prevodnost snovi delimo na prevodnike, polprevodnike, dielektrike in izolatorje.
V kovinah naboj premikajo elektroni. Hkrati snov sama ne pušča nikjer - kovinski ioni so varno pritrjeni v vozliščih strukture in le rahlo nihajo.
V tekočinah naboj nosijo ioni: pozitivno nabiti kationi in negativno nabiti anioni. Delci hitijo na elektrode z nasprotnim nabojem, kjer postanejo nevtralni in se usedejo.
Plazma nastane v plinih pod delovanjem sil z različnimi potenciali. Naboj nosijo prosti elektroni in ioni obeh polov.
V polprevodnikih naboj premikajo elektroni, ki se premikajo od atoma do atoma in za seboj puščajo diskontinuitete, ki veljajo za pozitivno nabite.
Od kod prihaja električni tok
Elektriko, ki prihaja po žicah do hiš, proizvaja električni generator na različnih elektrarnah. Na njih je generator povezan s stalno vrtečo se turbino.
V oblikovanju generator obstaja rotor - tuljava, ki se nahaja med poloma magneta. Ko turbina ta rotor vrti v magnetnem polju, se po zakonih fizike pojavi ali inducira električni tok. Tako je namen generatorja pretvoriti kinetično silo vrtenja v električno energijo.
Obstaja veliko načinov za vrtenje turbine z uporabo različnih virov energije. Razdeljeni so na tri vrste:
- Obnovljivi viri - energija, pridobljena iz neizčrpnih virov: tokov vode, sončne svetlobe, vetra, geotermalnih virov in biogoriv;
- Neobnovljivi - energija, pridobljena iz virov, ki nastajajo zelo počasi, nesorazmerno s stopnjo porabe: premog, nafta, šota, zemeljski plin;
- Jedrska - energija, pridobljena s procesom delitve jedrskih celic.
Najpogosteje se električna energija proizvaja z delom:
- Hidroelektrarne (HE) - zgrajene na rekah in uporabljajo moč vodnega toka;
- Termoelektrarne (TE) - delujejo na toplotno energijo iz zgorevanja goriva;
- Jedrske elektrarne (NPP) - delujejo na toplotno energijo, pridobljeno iz procesa jedrske reakcije.
Pretvorjena energija se po žicah dovaja do transformatorskih postaj in stikalnih naprav in šele nato doseže končnega porabnika.
Zdaj se aktivno razvijajo tako imenovane alternativne vrste energije. Sem spadajo vetrne turbine, sončne celice, uporaba geotermalnih virov in kakršni koli drugi načini pridobivanja električne energije z nenavadnimi pojavi. Alternativna energija je v smislu produktivnosti in povračilnosti precej slabša od tradicionalnih virov, vendar v določenih situacijah pomaga prihraniti denar in zmanjšati obremenitev glavnih električnih omrežij.
Obstaja tudi mit o obstoju BTG - generatorji brez goriva. Na internetu so videi, ki prikazujejo njihovo delo in ponujajo njihovo prodajo. Toda o zanesljivosti teh informacij je veliko polemik.
Vrste električne energije v naravi
Najpreprostejši primer naravne električne energije je strela. Vodni delci v oblakih nenehno trčijo drug ob drugega in pridobijo pozitiven ali negativen naboj. Lažji, pozitivno nabiti delci končajo na vrhu oblaka, medtem ko se težji, negativni premaknejo navzdol. Ko sta dva podobna oblaka na dovolj blizu razdalji, vendar na različnih višinah, se pozitivni naboji enega začnejo medsebojno privlačiti z negativnimi delci drugega. V tem trenutku se pojavi strela. Prav tako se ta pojav pojavlja med oblaki in samo zemeljsko površino.
Druga manifestacija elektrike v naravi so posebni organi v ribah, žarkih in jeguljah. Z njihovo pomočjo lahko ustvarijo električne naboje za obrambo pred plenilci ali omamljanje plena. Njihov potencial sega od zelo šibkih izpustov, za ljudi neopaznih, do smrtonosnih.Nekatere ribe okoli sebe ustvarijo šibko električno polje, ki jim pomaga pri iskanju plena in krmarjenju v blatni vodi. Vsak fizični predmet ga nekako izkrivlja, kar pomaga poustvariti okoliški prostor in "videti" brez oči.
Elektrika se kaže tudi v delu živčnega sistema živih organizmov. Živčni impulz prenaša informacije iz ene celice v drugo, kar vam omogoča, da se odzovete na zunanje in notranje dražljaje, razmišljate in nadzirate svoja gibanja.
Podobni članki:
