Elektricitet är namnet på en uppsättning fenomen som uppstår tack vare obalans eller rörelse av elektriska laddningar, en egenskap som är inneboende i protoner och elektroner, såväl som i elektriskt laddade kroppar. Inom elektricitet finns det fenomen elektrostatisk och elektrodynamisk, relaterad till laddningar i vila respektive i rörelse.
Se också: Vad är magnetisk kraft?
el koncept
Begreppet el är heltäckande, men vi kan förstå det som alla andra Effekter som elektriska laddningar ger på materia. Elektricitet förknippas vanligtvis med elektrisk ström, en laströrelse som etableras när någon kropp utsätts för en elektrisk potentialskillnad.
Elektricitet i fysik
Ursprunget till elektriska fenomen är i elektroner, som presenterar lägsta möjliga elektriska laddning, känd som fundamental laddning, som är värd cirka 1.6.10-19 Ç. När upphetsad eller under verkan av en elektriskt fält yttre, den elektroner kan ledas, vilket ger upphov till elektriska strömmar och hela skalan av fenomen relaterade till elektricitet.
Inom fysik är det mycket vanligt att termen el används som mängden energi som förbrukas i elektriska kretsar. Denna energi, även känd som elektrisk potentiell energi, kan beräknas med hjälp av elkraft – mängden elektrisk energi en enhet förbrukar varje sekund.
Elektrisk potentiell energi mäts i joule, eller in kWh, vilket är en vanligare enhet som används som parameter av eldistributionsföretag. Energin i en kWh har ett ekonomiskt värde, som kan vara olika i varje region, beroende på de tekniska svårigheterna med energidistribution eller till och med, beroende på lokal efterfrågan. Energin som finns i 1 kWh är lika med 3.6.106 J.
Se också: Optiska fenomen - händelser som är ett resultat av samspelet mellan ljus och materia
Elformler
I det här avsnittet tar vi med huvudformler relaterat till elektricitet, kolla upp:
DE elektrisk ström som korsar en ledare kan beräknas med följande uttryck:
i – elektrisk ström (A)
ΔQ – elektrisk laddning (C)
t – tidsintervall(er)
DE elektrisk spänning eller elektrisk potential att en laddning producerar på ett avstånd d, mätt från dess centrum, beräknas med formeln:
U – elektrisk potential (V)
k0 – elektrostatisk vakuumkonstant (9.109 Nm²/C²)
F – elektrisk laddning (C)
d – avstånd (m)
O fältelektrisk producerad av en punktladdning är en vektorkvantitet och kan få sin modul beräknad med följande formel:
OCH – elektriskt fält (N/C)
DE styrkaelektrisk mellan två punktladdningar, åtskilda av ett avstånd d, beräknas med följande formel:
Q och q – elektriska laddningar
DE förhållandet mellan elektriskt fält och elektrisk kraft som beskrivs av Coulombs lag visas i uttrycket:
DE elektrisk potentiell energi från interaktionen av punktladdningar separerade med ett avstånd beräknas d med följande formel:
O elektrisk potential, skrivet i termer av elektrisk potentiell energi, definieras med följande formel:
DE förbrukad el för någon enhet, med elektrisk effekt P, kan den beräknas med hjälp av formeln nedan:
OCHEL – förbrukad elektrisk energi
FÖR - kraft
t - tid
Se också: Elektrisk generator - enhet som omvandlar olika typer av energi till elektricitet
elektricitetens historia
O första dokumenterade rapporten av en observation av elektriska fenomen hänförs till grekisk filosof Miletus berättelser. Tales insåg att när den gnides på läderremsor, hade bärnsten (ett fossilt växtharts) förmågan att locka till sig små föremål som torra löv. Amber, som på grekiska kallas elektron, gav namn åt partikeln som har sitt ursprung i de flesta elektriska fenomen, elektronen.
Se en kort tidslinje med de viktigaste händelserna som markerade elektricitetens historia, efter upptäckten av Thales of Miletus:
1660 – OttoSkåpbilGuericke uppfann en maskin som producerar elektrostatiska laddningar genom friktion.
1730 – CharlesFrancisDufay upptäckte att elektricitet som genereras av friktion kan ha två distinkta klasser: de positiva laddningarna och de negativa laddningarna, som vi känner dem idag.
1744 – BenjaminFranklin använde en ackumulator av elektriska laddningar kopplade till en ledartråd som höll en drake under en storm, vilket bekräftade att blixten var ett elektriskt fenomen.
1780 – LuigiGalvani fann att elektricitet kan flytta lemmar på döda djur, vilket tyder på att muskler drar ihop sig tack vare passage av elektriska laddningar.
1796 – Ett stort antal koppar- och zinkskivor staplades på en trasa indränkt i sur lösning. alessandroLämna tillbaka hade uppfunnit det första batteriet.
1820 – HansChristinOersted upptäckt att elektrisk ström kan alstra ett magnetfält.
1831 - Michaelfaraday upptäckt elektromagnetisk induktion.
1827 – GeorgeSimonÅh M upptäckte ett matematiskt samband mellan motstånd, Spänning och elektrisk ström, nu känd som Ohms första lag.
1875 – Telefonen uppfanns av AlexanderGrahamklocka
1880 – ThomasEdison uppfann glödlampan.
1886 – GeorgeWestinghouse det första eldistributionssystemet av växelström, uppfann av Nikola Tesla.
1890 – NikolaTesla utvecklat det trefasiga distributionssystemet för elektrisk ström.
1905 – AlbertEinstein förklarade hur fotoelektrisk effekt, vilket möjliggjorde utvecklingen av solpaneler.
1911 – Kamerlinghonnes upptäckte fenomenet supraledning, av stor betydelse för genereringen av modern elektrisk energi.
Se också: Ljushastighet: hur lång tid tar det att nå oss?
hur elektricitet kom till
Som med andra naturfenomen, elektricitet har alltid funnits, långt innan mänskligheten dök upp. Du strålar, till exempel, är de elektriska fenomen som producerade det mesta av det hela ozon av jordens atmosfär. Du strålar härstammar från moln som elektrifieras genom friktion mellan ett stort antal is-, luft- och vattenångkristaller, som så småningom urladdas och orsakar en stor elektrisk ström bildas av luft, vilket ger en stor blixt och smäll, förutom temperaturer i storleksordningen tusentals grader.
På kemiska bindningar som bildade de första vattenmolekylerna på planeten jorden, till exempel, är produkten av attraktionelektriskmellanmassor, som beskrivs matematiskt av Coulombs lag. Denna kraft fick olika element att kombineras, bara genom kompatibilitet mellan elektriska laddningar, vilket gav upphov till liv.
El som vi känner var resultatet av långa sökningar och det outtröttliga arbetet av ett stort antal fysiker, kemister, ingenjörer och matematiker som gjorde produktionen möjlig, distribution och framväxten av maskiner och teknologier vars drivkraft var elektricitet, vilket gör den alltmer populär och tillgänglig.
Elövningar
Fråga 1) En ledande tråd korsas med ca 2,10-14 C varje mikrosekund (10-6 s). Bestäm intensiteten av strömmen som flyter genom ledaren:
a) 3.10-4 DE
b) 2.10-8 DE
c) 5,10-6 DE
d) 7,10-8DE
e) 2.10-5 DE
Respons: Bokstaven B
Upplösning:
För att lösa övningen, beräkna bara den elektriska strömmen, observera:
Enligt resolutionen är den elektriska strömmen som bildas bokstaven B.
Fråga 2) Mätenheten för elektrisk potential, enligt SI-enheterna är volt, som också kan skrivas som:
av M
b) C/F
c) N/m
d) J/C
e) A/m
Respons: Bokstaven D
Eftersom elektrisk potential kan beräknas som förhållandet mellan elektrisk potentiell energi och laddning elektrisk, dess enhet kan också uttryckas i joule per coulomb, så det korrekta alternativet är bokstaven D.
Fråga 3) Kontrollera alternativet som korrekt kompletterar luckorna i meningen:
Det elektriska fältet är en ________ storhet, definierad som den __________ som utövas per laddningsenhet. Den elektriska potentialen är i sin tur en kvantitet _________, definierad som __________ per laddningsenhet.
en skala; elektrisk kraft; vektor; elektrisk potentiell energi
b) vektor; elektrisk kraft; klättra; elektrisk potentiell energi
c) skala; elektrisk potentiell energi; klättra; elektrisk kraft
d) fysik; elektrisk ström; vektor; elektrisk kraft
e) fysik; elektrisk laddning; klättra; elektrisk kraft
Respons: Bokstaven B
Upplösning:
Det elektriska fältet är en storhet vektor, definieras som elektrisk kraft utövas per laddningsenhet är den elektriska potentialen i sin tur en klättra, definierad som energipotentialelektrisk per avgiftsenhet.
Av Rafael Hellerbrock
Fysikalärare