Sähkö: käsite, kaavat, harjoitukset

Sähkö on nimi, joka annetaan joukolle ilmiöitä, jotka tapahtuvat sen ansiosta epätasapaino tai liike sähkömaksut, protoneille ja elektroneille sekä sähköisesti varautuneille kappaleille ominaista ominaisuus. Sähkössä on ilmiöitä sähköstaattinen ja sähködynaaminen, jotka liittyvät levossa ja liikkeessä oleviin varauksiin, vastaavasti.

Katso myös: Mikä on magneettinen voima?

sähkön käsite

Sähkön käsite on kattava, mutta ymmärrämme sen kuten kaiken Vaikutukset, joita sähkövaraukset aiheuttavat aineeseen. Sähkö yhdistetään yleisesti sähkövirta, kuorman liike, joka muodostuu, kun mihin tahansa kehoon kohdistuu a sähköpotentiaaliero.

Sähkö fysiikassa

Sähköilmiöiden alkuperä on elektroneja, jotka esittelevät pienin mahdollinen sähkövaraus, joka tunnetaan nimellä perusvaraus, jonka arvo on noin 1.6.10^-19 Ç. Kun innostunut tai toiminnan a sähkökenttä ulkoinen, elektroneja voidaan johtaa, mikä aiheuttaa sähkövirtoja ja kaikenlaisia ​​sähköön liittyviä ilmiöitä.

Sähkö on suuri joukko sähkövarauksiin liittyviä ilmiöitä.

Fysiikassa on hyvin yleistä, että termiä sähkö käytetään kulutetun energian määränä sähköpiirit. Tämä energia, joka tunnetaan myös nimellä sähköinen potentiaalienergia, voidaan laskea käyttämällä Sähkövoima – sähköenergian määrä, jonka laite kuluttaa sekunnissa.

Sähköinen potentiaalienergia mitataan joulea, tai sisään kWh, joka on yleisempi sähkönjakeluyhtiöiden parametrina käyttämä yksikkö. Yhden kWh: n sisältämällä energialla on taloudellista arvoa, joka voi vaihdella alueittain, energianjakelun teknisten vaikeuksien tai jopa paikallisen kysynnän mukaan. Sisältää energiaa 1 kWh on yhtä suuri kuin 3.6.10⁶ J.

Katso myös: Optiset ilmiöt - valon ja aineen vuorovaikutuksesta johtuvat tapahtumat

Sähkökaavat

Tässä osiossa esittelemme pääkaavat liittyen sähköä, Tarkista:

THE sähkövirta joka kulkee johtimen läpi, voidaan laskea seuraavalla lausekkeella:

i - sähkövirta (A)

ΔQ - sähkövaraus (C)

t - aikaväli(t)

THE sähköjännite tai sähköpotentiaali jonka varaus tuottaa etäisyydellä d mitattuna sen keskustasta, lasketaan kaavalla:

U - sähköpotentiaali (V)

k₀ – sähköstaattinen tyhjiövakio (9.10⁹ Nm²/C²)

K - sähkövaraus (C)

d – etäisyys (m)

O alasähköinen pistevarauksen tuottama on vektorisuure ja sen moduuli voidaan laskea seuraavalla kaavalla:

JA – sähkökenttä (N/C)

THE vahvuussähköinen kahden pistevarauksen välinen etäisyys d erotettuna lasketaan seuraavalla kaavalla:

Q ja q – sähkövaraukset

THE sähkökentän ja sähkövoiman välinen suhde Coulombin lain kuvaama on esitetty lausekkeessa:

THE sähköinen potentiaalienergia etäisyyden d erotettujen pistevarausten vuorovaikutuksesta lasketaan seuraavalla kaavalla:

O sähköinen potentiaali, joka on kirjoitettu sähköisenä potentiaalienergiana, määritellään seuraavalla kaavalla:

THE kulutettu sähkö joillekin laitteille, joiden sähköteho on P, se voidaan laskea alla olevalla kaavalla:

JA_EL – kulutettu sähköenergia

FOR – teho

t - aika

Katso myös: Sähkögeneraattori - laite, joka muuntaa erilaisia ​​energiatyyppejä sähköksi

sähkön historiaa

O ensimmäinen dokumentoitu raportti sähköilmiöiden havainnoinnin syynä on kreikkalainen filosofi Miletuksen tarinoita. Tales ymmärsi, että kun meripihka (fossiilinen kasvihartsi) hieroi nahkanauhoille, sillä oli kyky houkutella pieniä esineitä, kuten kuivia lehtiä. Meripihka, jota kreikaksi kutsutaan elektroninen, antoi nimen hiukkaselle, josta suurin osa sähköilmiöistä on peräisin, elektronille.

Tarkista lyhyt aikajana tärkeimmistä tapahtumista, jotka merkitsivät sähkön historiaa Thales of Miletoksen löytämisen jälkeen:

1660 – OttopakettiautoGuericke keksi koneen, joka tuottaa sähköstaattisia varauksia kitka.

1730 – CharlesFrancisDufay havaitsi, että kitkan tuottamalla sähköllä voi olla kaksi erillistä luokkaa: positiiviset ja negatiiviset varaukset, sellaisina kuin ne nykyään tunnemme.

1744 – BenjaminFranklin käytti sähkövarausten akkua, joka oli kiinnitetty johdinjohtoon, joka piti leijaa myrskyn aikana, mikä vahvisti, että salama oli sähköinen ilmiö.

1780 – LuigiGalvani havaitsi, että sähkö voi liikuttaa kuolleiden eläinten raajoja, mikä viittaa siihen, että lihakset supistuvat sähkövarauksen kautta.

1796 – Suuri määrä kupari- ja sinkkikiekkoja oli pinottu happoliuokseen kastetulle kankaalle. alessandroPalata oli keksinyt ensimmäisen akun.

1820 – HansChristinOersted havaitsi, että sähkövirta pystyy tuottamaan magneettikentän.

1831 - Michaelfaraday havaittiin sähkömagneettinen induktio.

1827 – GeorgeSimonVoi M löysi matemaattisen suhteen vastuksen välillä, Jännite ja sähkövirta, joka tunnetaan nyt nimellä Ohmin ensimmäinen laki.

1875 – Puhelimen keksi AleksanteriGrahamkello

1880 – ThomasEdison keksi hehkulampun.

1886 – GeorgeWestinghouse ensimmäinen sähkönjakelujärjestelmä vaihtovirtaNikola Teslan keksimä.

1890 – NikolaTesla kehitti kolmivaiheisen sähkövirranjakelujärjestelmän.

1905 – AlbertEinstein selitti kuinka valosähköinen ilmiö, joka mahdollisti aurinkopaneelien kehittämisen.

1911 – Kamerlinghonnes löysi suprajohtavuuden ilmiön, jolla on suuri merkitys nykyaikaisen sähköenergian tuotannossa.

Katso myös: Valon nopeus: kuinka kauan valo saavuttaa meidät?

miten sähkö syntyi

Kuten muissakin luonnonilmiöissä, sähköä on aina ollut, kauan ennen ihmiskunnan syntyä. Sinä säteetesimerkiksi ovat sähköilmiöitä, jotka tuottivat suurimman osan kaikesta otsoni Maan ilmakehästä. Sinä säteet ovat peräisin pilvistä, jotka sähköistyvät suuren määrän jää-, ilma- ja vesihöyrykiteiden välisestä kitkasta, jotka lopulta purkautuvat ja aiheuttavat suuri sähkövirta muodostuu ilmasta, joka tuottaa mahtavan välähdyksen ja pamauksen tuhansien asteiden luokkaa olevien lämpötilojen lisäksi.

klo kemialliset sidokset Esimerkiksi maapallolla ensimmäiset vesimolekyylit muodostivat tuotteet vetovoimasähköinenvälissäkuormiakuvailee matemaattisesti Coulombin laki. Tämä voima aiheutti eri elementtien yhdistämisen pelkästään sähkövarausten yhteensopivuuden vuoksi, mikä synnytti elämää.

Sähkö sellaisena kuin me sen tunnemme oli seurausta pitkiä hakuja ja lukuisten fyysikkojen, kemistien, insinöörien ja matemaatikoiden väsymätön työ, jotka mahdollistivat tuotannon, jakelu sekä koneiden ja tekniikoiden synty, joiden liikkeellepaneva voima oli sähkö, mikä teki siitä yhä suositumpaa ja saatavilla.

Sähköharjoituksia

Kysymys 1) Johtavan johdon läpi kulkee noin 2,10^-14 C mikrosekunnissa (10^-6 s). Määritä johtimen läpi kulkevan virran intensiteetti:

a) 3.10^-4 THE

b) 2.10^-8 THE

c) 5.10^-6 THE

d) 7.10^-8THE

e) 2.10^-5 THE

Palaute: Kirjain B

Resoluutio:

Harjoituksen ratkaisemiseksi laske vain sähkövirta, tarkkaile:

Päätöksen mukaan muodostuva sähkövirta on kirjain B.

Kysymys 2) Sähköpotentiaalin mittayksikkö SI-yksiköiden mukaan on voltti, joka voidaan kirjoittaa myös seuraavasti:

a) V/m

b) C/F

c) N/m

d) J/C

e) A/m

Palaute: Kirjain D

Koska sähköpotentiaali voidaan laskea sähköpotentiaalin energian ja varauksen suhteena sähköinen, sen yksikkö voidaan ilmaista myös jouleina kulonia kohti, joten oikea vaihtoehto on kirjain D.

Kysymys 3) Tarkista vaihtoehto, joka täyttää oikein lauseen aukot:

Sähkökenttä on ________ suuruinen, joka määritellään varausyksikköä kohden kohdistuvana __________. Sähköpotentiaali puolestaan ​​on määrä _________, joka määritellään __________ varausyksikköä kohti.

asteikko; sähkö-voima; vektori; sähköinen potentiaalienergia

b) vektori; sähkö-voima; kiivetä; sähköinen potentiaalienergia

c) mittakaava; sähköinen potentiaalienergia; kiivetä; sähköinen voima

d) fysiikka; sähkövirta; vektori; sähköinen voima

e) fysiikka; sähkövaraus; kiivetä; sähköinen voima

Palaute: B-kirjain

Resoluutio:

Sähkökenttä on suuruus vektori, määritelty nimellä sähköinen voima varausyksikköä kohti kohdistuva sähköpotentiaali puolestaan ​​on a kiivetä, määritellään nimellä energiaapotentiaaliasähköinen maksuyksikköä kohti.

Kirjailija: Rafael Hellerbrock
Fysiikan opettaja