Elektriciteit is de naam die wordt gegeven aan een reeks verschijnselen die optreden dankzij de onbalans of beweging van elektrische ladingen, een eigenschap die inherent is aan protonen en elektronen, maar ook aan elektrisch geladen lichamen. In elektriciteit zijn er verschijnselen elektrostatisch en elektrodynamisch, gerelateerd aan respectievelijk ladingen in rust en in beweging.
Zie ook: Wat is magnetische kracht?
elektriciteitsconcept
Het concept van elektriciteit is veelomvattend, maar we kunnen het zoals iedereen begrijpen Effecten die elektrische ladingen produceren op materie. Elektriciteit wordt vaak geassocieerd met: elektrische stroom, een lastbeweging die tot stand wordt gebracht wanneer een lichaam wordt onderworpen aan een elektrisch potentiaalverschil.
Elektriciteit in de natuurkunde
De oorsprong van elektrische verschijnselen ligt in de elektronen, die de presenteren laagst mogelijke elektrische lading, bekend als fundamentele lading, die ongeveer 1.6.10. waard is-19 C. Wanneer opgewonden of onder de actie van a
elektrisch veld extern, de elektronen geleid kunnen worden, wat aanleiding geeft tot elektrische stromen en het hele scala van verschijnselen die verband houden met elektriciteit.
In de natuurkunde is het heel gebruikelijk dat de term elektriciteit wordt gebruikt als de hoeveelheid energie die wordt verbruikt in Elektrische circuits. Deze energie, ook wel bekend als elektrische potentiële energie, kan worden berekend met behulp van de elektrische energie – de hoeveelheid elektrische energie die een apparaat per seconde verbruikt.
Elektrische potentiële energie wordt gemeten in joules, of in kWh, wat een meer gebruikelijke eenheid is die door elektriciteitsdistributiebedrijven als parameter wordt gebruikt. De energie in één kWh heeft een economische waarde, die in elke regio kan verschillen, afhankelijk van de technische problemen van de energiedistributie of zelfs, afhankelijk van de lokale vraag. De energie die erin zit 1 kWh is gelijk aan 3.6.106 J.
Zie ook: Optische verschijnselen - gebeurtenissen die het gevolg zijn van de interactie tussen licht en materie
Elektriciteit formules
In deze sectie brengen we de hoofdformules gerelateerd aan elektriciteit, uitchecken:
DE elektrische stroom die een geleider doorloopt, kan worden berekend met behulp van de volgende uitdrukking:
l – elektrische stroom (A)
Q – elektrische lading (C)
t - tijd-intervallen)
DE elektrische spanning of elektrisch potentiaal die een lading produceert op een afstand d, gemeten vanaf het middelpunt, wordt berekend met de formule:
U – elektrisch potentiaal (V)
k0 – elektrostatische vacuümconstante (9,109 Nm²/C²)
Q – elektrische lading (C)
NS – afstand (m)
O veldelektrisch geproduceerd door een puntlading is een vectorgrootheid waarvan de modulus kan worden berekend met de volgende formule:
EN – elektrisch veld (N/C)
DE krachtelektrisch tussen twee puntladingen, gescheiden door een afstand d, wordt berekend met de volgende formule:
Q en q – elektrische ladingen
DE relatie tussen elektrisch veld en elektrische kracht beschreven door de wet van Coulomb wordt weergegeven in de uitdrukking:
DE elektrische potentiële energie uit de interactie van puntladingen gescheiden door een afstand d wordt berekend met de volgende formule:
O elektrisch potentieel, geschreven in termen van elektrische potentiële energie, wordt gedefinieerd met behulp van de volgende formule:
DE verbruikte elektriciteit voor sommige apparaten, met elektrisch vermogen P, kan dit worden berekend met behulp van de onderstaande formule:
ENEL – verbruikte elektrische energie
VOOR - stroom
t - tijd
Zie ook: Elektrische generator - apparaat dat verschillende soorten energie omzet in elektriciteit
geschiedenis van elektriciteit
O eerste gedocumenteerde rapport van een waarneming van elektrische verschijnselen wordt toegeschreven aan de Griekse filosoof Milete Tales. Tales realiseerde zich dat barnsteen (een fossiele plantenhars) wanneer het op leren stroken werd gewreven het vermogen had om kleine voorwerpen zoals droge bladeren aan te trekken. Amber, wat in het Grieks wordt genoemd elektron, gaf naam aan het deeltje dat de meeste elektrische verschijnselen veroorzaakt, het elektron.
Bekijk een korte tijdlijn met de belangrijkste gebeurtenissen die de geschiedenis van elektriciteit markeerden, na de ontdekking van Thales van Miletus:
1660 – OttobestelwagenGuericke een machine uitgevonden die elektrostatische ladingen produceert via de wrijving.
1730 – CharlesFranciscusDufay ontdekte dat elektriciteit opgewekt door wrijving twee verschillende klassen kan hebben: de positieve ladingen en de negatieve ladingen, zoals we die nu kennen.
1744 – BenjaminFranklin gebruikte een accumulator van elektrische ladingen bevestigd aan een geleiderdraad die een vlieger vasthield tijdens een storm, waarmee werd bevestigd dat bliksem een elektrisch fenomeen was.
1780 – LuigiGalvani ontdekte dat elektriciteit de ledematen van dode dieren kan bewegen, wat suggereert dat spieren samentrekken dankzij de doorgang van elektrische ladingen.
1796 – Een groot aantal schijven van koper en zink werden gestapeld op een in zuuroplossing gedrenkte doek. alessandroOpbrengst de eerste batterij had uitgevonden.
1820 – HansChristinOersted ontdekte dat elektrische stroom een magnetisch veld kan opwekken.
1831 - MichaelFaraday elektromagnetische inductie ontdekt.
1827 – GeorgeSimonOh M ontdekte een wiskundige relatie tussen weerstand, Spanning en elektrische stroom, nu bekend als de eerste wet van Ohm.
1875 – De telefoon is uitgevonden door AlexanderGrahamklok
1880 – ThomasEdison de gloeilamp uitgevonden.
1886 – GeorgeWestinghouse het eerste elektriciteitsdistributiesysteem van wisselstroom, uitgevonden door Nikola Tesla.
1890 – NikolaTesla ontwikkelde het driefasige elektrische stroomdistributiesysteem.
1905 – AlbertEinstein legde uit hoe de fotoëlektrisch effect, die de ontwikkeling van zonnepanelen mogelijk maakte.
1911 – Kamerlinghonnes ontdekte het fenomeen supergeleiding, van groot belang voor de opwekking van moderne elektrische energie.
Zie ook: Lichtsnelheid: hoe lang duurt het voordat het licht ons bereikt?
hoe elektriciteit is ontstaan
Net als bij andere natuurverschijnselen, elektriciteit heeft altijd bestaan, lang voordat de mensheid ontstond. Jij stralenzijn bijvoorbeeld de elektrische verschijnselen die het grootste deel van de ozon van de atmosfeer van de aarde. Jij stralen afkomstig zijn van wolken die worden geëlektrificeerd door wrijving tussen een groot aantal ijs-, lucht- en waterdampkristallen, die uiteindelijk worden ontladen en een grote elektrische stroom wordt gevormd door lucht, die een geweldige flits en knal produceert, naast temperaturen in de orde van duizenden graden.
Bij chemische bindingen die bijvoorbeeld de eerste watermoleculen op planeet Aarde vormden, zijn het product van aantrekkingskrachtelektrischtusseninladingen, wiskundig beschreven door de Wet van Coulomb. Deze kracht zorgde ervoor dat verschillende elementen zich combineerden, louter door compatibiliteit van elektrische ladingen, waardoor leven ontstond.
Elektriciteit zoals we die kennen was het resultaat van lange zoekopdrachten en het onvermoeibare werk van een groot aantal natuurkundigen, scheikundigen, ingenieurs en wiskundigen die de productie mogelijk hebben gemaakt, distributie en de opkomst van machines en technologieën waarvan elektriciteit de drijvende kracht was, waardoor het steeds populairder werd en toegankelijk.
Elektriciteit oefeningen
Vraag 1) Een geleidende draad wordt ongeveer 2,10. doorlopen-14 C elke microseconde (10-6 s). Bepaal de intensiteit van de stroom die door de geleider vloeit:
a) 3.10-4 DE
b) 2.10-8 DE
c) 5.10-6 DE
d) 7.10-8DE
e) 2.10-5 DE
Feedback: Letter B
Oplossing:
Om de oefening op te lossen, berekent u gewoon de elektrische stroom, let op:
Volgens de resolutie is de gevormde elektrische stroom de letter B.
Vraag 2) De meeteenheid van elektrisch potentieel, volgens de SI-eenheden, is de volt, die ook kan worden geschreven als:
a) V/m
b) C/F
c) N/m
d) J/C
e) A/m
Feedback: Letter D
Aangezien elektrisch potentieel kan worden berekend als de verhouding van elektrische potentiële energie tot lading, elektrisch, kan de eenheid ervan ook worden uitgedrukt in joule per coulomb, dus het juiste alternatief is de letter D.
Vraag 3) Vink het alternatief aan dat de gaten in de zin correct aanvult:
Het elektrische veld is een _________ grootheid, gedefinieerd als de __________ uitgeoefend per eenheid lading. De elektrische potentiaal is op zijn beurt een hoeveelheid _________, gedefinieerd als __________ per ladingseenheid.
een weegschaal; elektrische kracht; vector; elektrische potentiële energie
b) vectoren; elektrische kracht; beklimmen; elektrische potentiële energie
c) schaal; elektrische potentiële energie; beklimmen; elektrische kracht
d) natuurkunde; elektrische stroom; vector; elektrische kracht
e) natuurkunde; elektrische lading; beklimmen; elektrische kracht
Feedback: Letter B
Oplossing:
Het elektrische veld is een grootheid vector, gedefinieerd als de elektrische kracht uitgeoefend per eenheid lading, is de elektrische potentiaal op zijn beurt a beklimmen, gedefinieerd als de energiepotentieelelektrisch per eenheid van lading.
Door Rafael Hellerbrock
Natuurkunde leraar