Electricitate este denumirea dată unui ansamblu de fenomene care au loc datorită dezechilibru sau deplasare a sarcini electrice, o proprietate inerentă protonilor și electronilor, precum și corpurilor încărcate electric. În electricitate, există fenomene electrostatic și electrodinamice, legate de sarcinile în repaus și, respectiv, în mișcare.
Vezi si: Ce este forța magnetică?
conceptul de electricitate
Conceptul de electricitate este cuprinzător, dar îl putem înțelege ca toți Efectele pe care le produc sarcinile electrice asupra materiei. Electricitatea este de obicei asociată cu curent electric, o mișcare de sarcină care se stabilește atunci când orice corp este supus a diferenta de potential electric.
Electricitate în fizică
Originea fenomenelor electrice se află în electroni, care prezintă sarcina electrica cea mai mica posibila, cunoscut sub numele de sarcină fundamentală, care valorează aproximativ 1.6.10-19 Ç. Când sunt emoționați sau sub acțiunea unui câmp electric extern, cel electroni
pot fi conduse, dând naștere curenților electrici și a întregii game de fenomene legate de electricitate.
În fizică, este foarte comun ca termenul de electricitate să fie folosit ca cantitate de energie consumată circuite electrice. Această energie, cunoscută și ca energie potenţială electrică, poate fi calculat folosind energie electrică – cantitatea de energie electrică consumată de un dispozitiv în fiecare secundă.
Energia potenţială electrică se măsoară în jouli, sau în kWh, care este o unitate mai comună folosită ca parametru de companiile de distribuție a energiei electrice. Energia conținută într-un kWh are o valoare economică, care poate fi diferită în fiecare regiune, în funcție de dificultățile tehnice de distribuție a energiei sau chiar, în funcție de cererea locală. Energia conținută în 1 kWh este egal cu 3.6.106 J.
Vezi si: Fenomene optice – evenimente rezultate din interacțiunea dintre lumină și materie
Formule electrice
În această secțiune, aducem principalformule în legătură cu electricitate, verifică:
THE curent electric care traversează un conductor poate fi calculat folosind următoarea expresie:
i – curent electric (A)
ΔQ - sarcina electrica (C)
t – interval(e) de timp
THE tensiune electrică sau potenţial electric pe care o produce o sarcină la distanța d, măsurată de centrul ei, se calculează folosind formula:
U – potential electric (V)
k0 – constanta de vid electrostatic (9.109 Nm²/C²)
Q - sarcina electrica (C)
d - distanta (m)
O campelectric produs de o sarcină punctiformă este o mărime vectorială și poate avea modulul calculat prin următoarea formulă:
ȘI – câmp electric (N/C)
THE putereelectric între două sarcini punctiforme, separate printr-o distanță d, se calculează prin următoarea formulă:
Q și q – sarcini electrice
THE relația dintre câmpul electric și forța electrică descrisă de Legea lui Coulomb este prezentată în expresia:
THE energie potenţială electrică din interacțiunea sarcinilor punctiforme separate printr-o distanță d se calculează prin următoarea formulă:
O potential electric, scris în termeni de energie potențială electrică, se definește folosind următoarea formulă:
THE energie electrică consumată pentru un dispozitiv, de putere electrică P, se poate calcula folosind formula de mai jos:
ȘIEL – energia electrică consumată
PENTRU – putere
t - timp
Vezi si: Generator electric - dispozitiv care transformă diferite tipuri de energie în energie electrică
istoria energiei electrice
O primul raport documentat a unei observări a fenomenelor electrice este atribuită celui filosof grec Poveștile lui Milet. Tales și-a dat seama că, atunci când este frecat pe benzi de piele, chihlimbarul (o rășină de plante fosile) avea capacitatea de a atrage obiecte mici, cum ar fi frunzele uscate. Chihlimbar, care în greacă se numește elektron, a dat nume particulei care dă la originea majorității fenomenelor electrice, electronul.
Consultați o scurtă cronologie cu principalele evenimente care au marcat istoria electricității, după descoperirea lui Thales din Milet:
1660 – OttoVanGuericke a inventat o mașină care produce sarcini electrostatice prin intermediul frecare.
1730 – CharlesFranciscDufay a descoperit că electricitatea generată prin frecare poate avea două clase distincte: sarcinile pozitive și sarcinile negative, așa cum le cunoaștem astăzi.
1744 – BenjaminFranklin a folosit un acumulator de sarcini electrice atașat la un fir conductor care ținea un zmeu în timpul unei furtuni, confirmând astfel că fulgerul era un fenomen electric.
1780 – LuigiGalvani a descoperit că electricitatea poate mișca membrele animalelor moarte, sugerând că mușchii se contractă datorită trecerii sarcinilor electrice.
1796 – Un număr mare de discuri de cupru și zinc au fost stivuite pe o cârpă înmuiată în soluție acidă. alessandroÎntoarcere inventase prima baterie.
1820 – HansChristinOersted a descoperit că curentul electric este capabil să producă un câmp magnetic.
1831 - Mihaifaraday a descoperit inducția electromagnetică.
1827 – GeorgeSimonOh M a descoperit o relație matematică între rezistență, Voltaj și curentul electric, cunoscut acum sub numele de Prima lege a lui Ohm.
1875 – Telefonul a fost inventat de AlexandruGrahamclopot
1880 – ThomasEdison a inventat becul.
1886 – GeorgeWestinghouse primul sistem de distribuție a energiei electrice prin curent alternativ, inventat de Nikola Tesla.
1890 – NikolaTesla a dezvoltat sistemul de distribuție a curentului electric trifazat.
1905 – AlbertEinstein a explicat cum efect fotoelectric, care a permis dezvoltarea panourilor solare.
1911 – Kamerlinghcele a descoperit fenomenul de supraconductivitate, de mare importanță pentru generarea energiei electrice moderne.
Vezi si: Viteza luminii: cât durează lumina să ajungă la noi?
cum a apărut electricitatea
Ca și în cazul altor fenomene naturale, electricitatea a existat dintotdeauna, cu mult înainte ca omenirea să apară. Tu razele, de exemplu, sunt fenomenele electrice care au produs cea mai mare parte a întregului ozon a atmosferei Pământului. Tu razele provin din nori care sunt electrificați prin frecarea dintre un număr mare de cristale de gheață, aer și vapori de apă, descarcând în cele din urmă și provocând o curent electric mare este format din aer, care produce un flash și bang grozav, pe lângă temperaturi de ordinul a mii de grade.
La legături chimice care au format primele molecule de apă de pe planeta Pământ, de exemplu, sunt produsul atracţieelectricintreîncărcături, descris matematic de către Legea lui Coulomb. Această forță a făcut ca diferite elemente să se combine, doar prin compatibilitatea sarcinilor electrice, dând astfel naștere la viață.
Electricitatea așa cum o știm noi a fost rezultatul căutări lungi și munca neobosită a unui număr mare de fizicieni, chimiști, ingineri și matematicieni care au făcut posibilă producția, distribuția și apariția mașinilor și tehnologiilor a căror forță motrice a fost electricitatea, făcând-o astfel din ce în ce mai populară și accesibil.
Exerciții de electricitate
Intrebarea 1) Un fir conductor este străbătut de aproximativ 2,10-14 C la fiecare microsecundă (10-6 s). Determinați intensitatea curentului care trece prin conductor:
a) 3.10-4 THE
b) 2.10-8 THE
c) 5.10-6 THE
d) 7.10-8THE
e) 2.10-5 THE
Părere: Litera B
Rezoluţie:
Pentru a rezolva exercițiul, calculați doar curentul electric, observați:
Conform rezoluției, curentul electric format este litera B.
Intrebarea 2) Unitatea de măsură a potențialului electric, conform unităților SI este voltul, care poate fi scris și ca:
a) V/m
b) C/F
c) N/m
d) J/C
e) A/m
Părere: Litera D
Deoarece potențialul electric poate fi calculat ca raportul dintre energia potențială electrică și sarcina electric, unitatea sa poate fi exprimată și în jouli pe coulomb, deci alternativa corectă este litera D.
Întrebarea 3) Verificați alternativa care completează corect golurile din propoziție:
Câmpul electric este o mărime ________, definită ca __________ exercitată pe unitatea de sarcină. Potențialul electric, la rândul său, este o cantitate _________, definită ca __________ pe unitatea de sarcină.
o scală; forță electrică; vector; energie potenţială electrică
b) vector; forță electrică; a urca; energie potenţială electrică
c) scara; energie potenţială electrică; a urca; forta electrica
d) fizica; curent electric; vector; forta electrica
e) fizica; incarcare electrica; a urca; forta electrica
Părere: litera B
Rezoluţie:
Câmpul electric este o măreție vector, definit ca fiind forta electrica exercitat pe unitate de sarcină, potențialul electric, la rândul său, este a a urca, definit ca fiind energiepotenţialelectric pe unitate de încărcare.
De Rafael Hellerbrock
Profesor de fizică