Elektřina: pojem, vzorce, cvičení

Elektřina je název pro soubor jevů, ke kterým dochází díky nerovnováha nebo pohyb elektrické náboje, vlastnost vlastní protonů a elektronů, stejně jako v elektricky nabitých tělesech. V elektřině existují jevy elektrostatický a elektrodynamické, související s náboji v klidu a v pohybu.

Viz také: Co je magnetická síla?

koncept elektřiny

Pojem elektřina je obsáhlý, ale můžeme mu porozumět jako všem Účinky elektrických nábojů na hmotu. Elektřina je běžně spojována s elektrický proud, pohyb zátěže, ke kterému dochází, když je jakékoli těleso vystaveno a rozdíl elektrického potenciálu.

Elektřina ve fyzice

Původ elektrických jevů je v elektrony, které představují nejnižší možný elektrický náboj, známý jako základní náboj, který má hodnotu cca 1.6.10^-19 C. Při vzrušení nebo při působení a elektrické pole vnější, elektrony mohou být vedeny, čímž vznikají elektrické proudy a celá řada jevů souvisejících s elektřinou.

Elektřina je velký soubor jevů souvisejících s elektrickými náboji.

Ve fyzice je velmi běžné, že termín elektřina se používá jako množství energie spotřebované v

elektrické obvody. Tato energie, známá také jako elektrická potenciální energie, lze vypočítat pomocí elektrická energie – množství elektrické energie, které zařízení spotřebuje každou sekundu.

Elektrická potenciální energie se měří v jouly, nebo v kWh, což je běžnější jednotka používaná jako parametr distribučními společnostmi elektřiny. Energie obsažená v jedné kWh má ekonomickou hodnotu, která se může v každém regionu lišit podle technických potíží distribuce energie nebo dokonce podle místní poptávky. Energie obsažená v 1 kWh se rovná 3.6.10⁶ J.

Viz také: Optické jevy - děje vyplývající z interakce světla a hmoty

Vzorce elektřiny

V této sekci přinášíme hlavnívzorce související s elektřina, Překontrolovat:

THE elektrický proud který prochází vodičem, lze vypočítat pomocí následujícího výrazu:

i - elektrický proud (A)

ΔQ - elektrický náboj (C)

t – časový interval(y)

THE elektrické napětí nebo elektrický potenciál který náboj produkuje ve vzdálenosti d, měřeno od jeho středu, se vypočítá pomocí vzorce:

U – elektrický potenciál (V)

k₀ – elektrostatická vakuová konstanta (9.10⁹ Nm²/C²)

Q - elektrický náboj (C)

d - vzdálenost (m)

Ó poleelektrický produkovaný bodovým nábojem je vektorová veličina a její modul lze vypočítat podle následujícího vzorce:

A – elektrické pole (N/C)

THE sílaelektrický mezi dvěma bodovými náboji, oddělenými vzdáleností d, se vypočítá podle následujícího vzorce:

Q a q – elektrické náboje

THE vztah mezi elektrickým polem a elektrickou silou popsaný Coulombovým zákonem je znázorněn ve výrazu:

THE elektrická potenciální energie z interakce bodových nábojů oddělených vzdáleností d se vypočítá podle následujícího vzorce:

Ó elektrický potenciál, zapsaný jako elektrická potenciální energie, je definován pomocí následujícího vzorce:

THE spotřebovaná elektřina pro některé zařízení s elektrickým výkonem P jej lze vypočítat pomocí níže uvedeného vzorce:

A_EL – spotřebovaná elektrická energie

PRO - Napájení

t - čas

Viz také: Elektrický generátor – zařízení, které přeměňuje různé druhy energie na elektřinu

historie elektřiny

Ó první doložená zpráva pozorování elektrických jevů se připisuje řecký filozof Milétské příběhy. Tales si uvědomil, že při natírání na kožené proužky má jantar (fosilní rostlinná pryskyřice) schopnost přitahovat malé předměty, jako jsou suché listy. Jantar, který se v řečtině nazývá elektron, dal jméno částici, která je původcem většiny elektrických jevů, elektronu.

Podívejte se na stručnou časovou osu s hlavními událostmi, které poznamenaly historii elektřiny po objevu Thales of Miletus:

1660 – OttododávkaGuericke vynalezl stroj, který vytváří elektrostatický náboj prostřednictvím tření.

1730 – CharlesFrantiškaDufay zjistili, že elektřina generovaná třením může mít dvě odlišné třídy: kladné náboje a záporné náboje, jak je známe dnes.

1744 – BenjaminFranklin použil akumulátor elektrických nábojů připojený k vodiči, který držel draka během bouřky, čímž potvrdil, že blesk byl elektrický jev.

1780 – LuigiGalvani zjistili, že elektřina může pohybovat končetinami mrtvých zvířat, což naznačuje, že svaly se stahují díky průchodu elektrických nábojů.

1796 – Velké množství měděných a zinkových kotoučů bylo naskládáno na látku napuštěnou kyselým roztokem. alessandroVrátit se vynalezl první baterii.

1820 – HansiChristinOersted zjistili, že elektrický proud je schopen vytvořit magnetické pole.

1831 - Michaelefaraday objevil elektromagnetickou indukci.

1827 – JiříSimoneAch M objevil matematický vztah mezi odporem, Napětí a elektrický proud, nyní známý jako Ohmův první zákon.

1875 – Telefon vynalezl AlexanderGrahamzvonek

1880 – ThomasEdison vynalezl žárovku.

1886 – JiříWestinghouse první distribuční soustava elektřiny od střídavý proud, kterou vynalezl Nikola Tesla.

1890 – NikolaTesla vyvinula třífázový systém distribuce elektrického proudu.

1905 – AlbertEinstein vysvětlil, jak fotoelektrický efekt, která umožnila vývoj solárních panelů.

1911 – Kamerlinghonnes objevil fenomén supravodivosti, který má velký význam pro výrobu moderní elektrické energie.

Viz také: Rychlost světla: jak dlouho světlu trvá, než k nám dorazí?

jak vznikla elektřina

Stejně jako u jiných přírodních jevů elektřina vždy existovaladávno předtím, než se objevilo lidstvo. Vy paprsky, například, jsou elektrické jevy, které produkovaly většinu celku ozón zemské atmosféry. Vy paprsky pocházejí z mraků, které jsou elektrifikovány třením mezi velkým množstvím krystalů ledu, vzduchu a vodní páry, nakonec se vybijí a způsobí velký elektrický proud je tvořen vzduchem, který produkuje skvělý záblesk a třesk, navíc při teplotách v řádu tisíců stupňů.

Na chemické vazby které vytvořily první molekuly vody na planetě Zemi, jsou například produktem atrakceelektrickýmezizatížení, popsaný matematicky Coulombův zákon. Tato síla způsobila, že se různé prvky spojily, pouze kompatibilitou elektrických nábojů, a tak vznikl život.

Elektřina, jak ji známe, byla výsledkem dlouhé hledání a neúnavná práce velkého počtu fyziků, chemiků, inženýrů a matematiků, kteří umožnili výrobu, distribuce a vznik strojů a technologií, jejichž hnací silou byla elektřina, čímž se stala stále oblíbenější a přístupný.

Cvičení s elektřinou

Otázka 1) Vodivý drát je překročen o asi 2,10^-14 C každou mikrosekundu (10^-6 s). Určete intenzitu proudu procházejícího vodičem:

a) 3.10^-4 THE

b) 2.10^-8 THE

c) 5.10^-6 THE

d) 7.10^-8THE

e) 2.10^-5 THE

Zpětná vazba: Písmeno B

Řešení:

K vyřešení cvičení stačí vypočítat elektrický proud, pozorovat:

Podle rozlišení je vytvořený elektrický proud písmeno B.

Otázka 2) Jednotkou měření elektrického potenciálu podle jednotek SI je volt, který lze také napsat jako:

a) V/m

b) C/F

c) N/m

d) J/C

e) A/m

Zpětná vazba: Písmeno D

Protože elektrický potenciál lze vypočítat jako poměr elektrické potenciální energie k náboji elektrický, jeho jednotka může být také vyjádřena v joulech na coulomb, takže správnou alternativou je písmeno D.

otázka 3) Zkontrolujte alternativu, která správně doplňuje mezery ve větě:

Elektrické pole je ________ veličina definovaná jako __________ působící na jednotku náboje. Elektrický potenciál je zase veličina _________, definovaná jako __________ na jednotku náboje.

škála; elektrická síla; vektor; elektrická potenciální energie

b) vektor; elektrická síla; lézt; elektrická potenciální energie

c) měřítko; elektrická potenciální energie; lézt; elektrická síla

d) fyzika; elektrický proud; vektor; elektrická síla

e) fyzika; elektrický náboj; lézt; elektrická síla

Zpětná vazba: Písmeno B

Řešení:

Elektrické pole je velikost vektor, definovaný jako elektrická síla vyvíjený na jednotku náboje je elektrický potenciál a lézt, definovaný jako energiepotenciálelektrický za jednotku poplatku.

Autor: Rafael Hellerbrock
Učitel fyziky