Електричне енергије је физичка особина материје. Састоји се од оне негативне или позитивне интеракције између протона и електрона материје. Израз се односи на јантарну боју због свестране и блиставе боје коју је представио. Међутим, тај термин је у научно друштво први увео енглески научник Виллиам Гилберт (1544-1603) у 16. веку да би описао феномен енергетске интеракције између честица.
Шта је електрична енергија
Преглед садржаја
Под физичким електрицитетом подразумевају се појаве које се манифестују присуством електричних наелектрисања присутних у телима, јер се састоје од молекула и атома, чија интеракција њихових подчестица генерише електричне импулсе. Позитивни и негативни набој на атомима је статички електрицитет, док кретање електрона и њихово ослобађање од атома производе електричне струје.
Ово је део електромагнетизма, који усклађује са гравитацијом и слабом нуклеарном силом и јаком нуклеарном силом основне интеракције природе.
Његова етимологија потиче од латинског елецтрум, такође од грчког електрон, што значи „јантар“. Грчки филозоф Талес из Милета (624. - 546. п. Н. Е.) Приметио је како трење магнетизује јантар са статичким електрицитетом, а вековима касније научник Цхарлес Францоис де Цистернаи ду Фаи (1698-1739) приметио је како позитивни набоји електричне енергије откривени су када се трљало стакло, а заузврат су се показивали негативи када се трљају смоле, попут јантара.
Ток енергије од покретних или статичких оптужби је оно што се зове струја, или трансфер електрона са једног атома на други, а резултат електрична снага се мери у волти или В, термин који се користи електричне енергије на енглеском, и Име је добио по проналазачу парне машине Јамес Ватт (1736-1819).
Међутим, могуће је пронаћи електричну енергију у природи, као у случају атмосферских догађаја, биоелектричности (електрична енергија присутна код неких животиња) и магнетосфере.
Један од најпознатијих случајева животиња које производе електричну енергију је случај електричне јегуље која у свом телу има електроците (орган ове животиње који генеришу електрична поља), а који се налазе у целом телу и функционишу на сличан начин као неурона и могу генерисати пражњења до 500 волти.
Како постоји разноликост елемената, њихови атоми су различити; зато су неки материјали носачи електричне енергије и други изолатори. Најбољи проводници су метали, јер у својим атомима имају мало електрона, па није потребна већа количина енергије да би ови субатомски молекули прескакали са једног атома на други.
Карактеристике електричне енергије
Према динамици, пореклу, перформансама и појавама које производи, има карактеристике по којима се истиче. Међу главним су:
- Кумулативно. Постоје уређаји са способношћу складиштења електричне енергије у хемијским супстанцама унутар акумулатора, што омогућава задржавање за каснију употребу (батерије).
- Његов начин добијања. У случају батерија или ћелија, добија се хемијски; такође електромагнетном индукцијом при померању проводника у магнетном пољу, попут алтернатора; и од светлости, када одређене врсте метала ослобађају електроне када на њих падне сунчева светлост (соларни панели).
- Његови ефекти. То могу бити физичке, механичке или кинетичке, термичке, хемијске, магнетне и светлеће.
- Његове манифестације. Они могу бити у облику грома, статичког електрицитета, протока струје, између осталог.
- Опасност. Генерисањем топлоте може проузроковати озбиљне опекотине и, у случају већег излагања, смрт.
- Отпорност и проводљивост. То је супротност неких врста материје испред њеног проласка, односно њеног лаког протока.
Врсте електричне енергије
Постоји неколико врста електричне енергије, а најважније су:
Статички
Статички произилази из вишка електричног наелектрисања, који се акумулира у проводном или изолационом материјалу.
Познато је да су атоми састављени од одређеног броја протона (позитивно наелектрисање) у свом језгру и истог броја електрона (негативног наелектрисања) који круже око њега, што поменути атом чини електрично неутралним или у равнотежи; али када се ствара трење између два тела или супстанце, на наведеним објектима могу настати набоји.
То је зато што ће електрони оба материјала доћи у контакт, стварајући неравнотежу у наелектрисањима атома, што доводи до статичности. Тако се назива јер се генерише у атомима који мирују, а његово наелектрисање се не помера већ остаје непомично. Пример за то је када четком прођемо кроз косу, а неке подигне статичко трење између истог материјала и косе. Артефакти попут штампача користе статику да би открили тонер или мастило на папиру.
Динамиц
Ова врста настаје оптерећењем у покрету или његовим протоком. Да бисте то урадили, потребан вам је електрични извор (који може бити хемијски, попут батерије или електромеханички, као што је динамо) који чини да електрони пролазе кроз проводни материјал кроз који ови електрични набоји могу да циркулишу.
У њему се електрони крећу од једног атома до другог и тако даље. Ова циркулација је позната као електрична струја. Пример ове врсте електричне енергије су електричне утичнице, које су динамички извор електричне енергије за уређаје и друге уређаје којима је потребна електрична енергија.
Важно је нагласити постојање других врста електричне енергије, међу којима су:
- Основно: Овај тип се односи на привлачење позитивних и негативних наелектрисања, где ће се предмети наелектрисати. Настаје из два пола, која се не морају нужно додиривати, већ привлачити. Ова врста електричне енергије се налази у свакодневним предметима.
- Понашање: Сматра се делом динамике, јер се превози помоћу проводника, због чега се непрестано креће кроз кола. Постоје различити проводници, попут метала (нарочито бакра), алуминијума, злата, угљеника, између осталих.
- Електромагнетно: Генерише га магнетно поље, које се може чувати и емитовати као зрачење, па се препоручује да се дуго не излажете овој врсти поља. Физичар Ханс Цхристиан Øрстед (1777-1851) открио је везу између магнетизма и електрицитета, посматрајући да електрична струја ствара магнетно поље.
Међу примјенама ове врсте електричне енергије издваја се у медицини, на пример, за рендгенске апарате или за извођење магнетне резонанце.
- Индустријски: То је оно што се мора произвести за велике машине које се користе у масовној производњи производа, којима су потребне велике количине енергије јер су велике снаге.
Развијен је након што је наука доказала да човек може да каналише и користи природне изворе енергије попут муње, постајући моћан извор електричне енергије, што је омогућило задовољавање потреба индустрије.
Електричне манифестације
Наелектрисање
Особина је да неке субатомске честице (електрони, неутрони и протони) морају да се привлаче и одбијају, као и да дефинише њихову електромагнетну интеракцију. Ово се производи у атомима који ће га пренети у молекуле другог тела или кроз проводни материјал. Такође се односи на способност честице да размењује фотоне (честице светлости или електромагнетне енергије).
Ово је присутно, на пример, код статичког електрицитета, који је набој стационаран у телу. Такође, наелектрисање доводи до електромагнетне силе, јер производи силу на друге. Накнаде могу бити негативне, а друге позитивне, а оптужбе исте врсте биће одбијене, док ће се привући супротне оптужбе.
Наелектрисања се мере кроз јединицу цоуломб или цоуломб и представљена су словом Ц, а означавају количину наелектрисања која пролази кроз део неког проводника у периоду од једне секунде. И материја и антиматерија имају једнаке и супротне наелектрисања одговарајућим честицама.
Електрична струја
Ово је проток електричног наелектрисања кроз материјал, настао кретањем електрона или неке друге врсте наелектрисања. Произвешће магнетно поље, један од електричних феномена који се може искористити, у овом случају електромагнетом.
Материјали кроз које ће тај ток циркулирати могу бити чврсти, течни или гасовити. У чврстим материјалима електрони се крећу; јони (атоми или молекули који нису електрично неутрални) крећу се у течностима; а гасовити, могу бити и електрони и јони.
Количина тренутног наелектрисања у јединици времена позната је као интензитет електричне струје, који је означен словом И и наведен је као кулони у секунди или амперу.
Електрична струја може бити:
- Непрекидни или директни, а то су они токови наелектрисања који циркулишу константном путањом, није прекинут ниједним вакуумским периодом, јер је само у једном смеру.
- Алтерна, која се креће у два правца, модификује своју руту и свој интензитет.
- Трифазна, која представља групу три наизменичне струје са истом амплитудом, фреквенцијом и ефективном вредношћу (концепт који се користи за проучавање периодичних таласа), представљајући разлику од 120 ° између фазе и фазе.
електрично поље
То је електромагнетно поље које је генерисано електричним набојем (чак и када се не креће) и које утиче на наелектрисања која га окружују или су у њему. Поља нису мерљива, али набоји који су на њих постављени могу се посматрати.
Електрично поље је физички простор у коме електрични набоји различитих тела међусобно делују и дефинише се концентрација интензитета електричне силе. У овом региону својства су измењена присуством наелектрисања.
Електрични потенцијал
Односи се на капацитет који има електрично тело или енергију потребну за померање терета или обављање посла и мери се у волтима. Овај концепт је повезан са концептом разлике која се дефинише као енергија потребна за премештање наелектрисања из једне тачке у другу.
Ово се може дефинисати само у ограниченом простору простора за статичко поље, јер се за покретне наелектрисање користе Лиенард-Виецхерт-ови потенцијали (они описују електромагнетна поља расподеле покретних наелектрисања).
Електромагнетизам
То се односи на магнетна поља која настају услед електричних наелектрисања која су у покрету и која производе привлачност или одбојност према материјалима који се налазе у тим пољима, а који могу створити електричну струју.
Електрични кругови
Односи се на повезивање најмање две електричне компоненте, тако да електрични набој може тећи затвореним путем за неку одређену сврху. Они се састоје од елемената као што су компоненте, чворови, гране, мреже, извори и проводници.
Постоје склопови са пријемником, као у случају сијалица или звона; серијска кола, попут божићних лампица; паралелна кола, као што су светла која се истовремено укључују истим прекидачем; мешани кругови (комбинују серију и паралелу); и преклопљени, а то су они који омогућавају, на пример, да пали једно или више светла са више различитих тачака.
Историја електричне енергије
Претходници електричне енергије сежу у древна времена, чак скоро три хиљаде година пре Христа, где су људи посматрали одређене електричне појаве у природи, упркос томе што нису знали како су произведени или њихова динамика. Такође, били су сведоци одређених магнетних појава које производе неке врсте материјала добијених у природи, попут магнетита или његовог присуства у животињама.
Отприлике 2.750 пне, египатска цивилизација је писала о електричним рибама пронађеним у реци Нил, позивајући се на њих као на заштитнике друге фауне у њој. Око 600. пре Христа, Талес из Милета је прва особа која је открила да је ћилибар стекао електрична и магнетна својства када се трља одређеним материјалом. Али електрична енергија као наука датира из седамнаестог и осамнаестог века, усред научне револуције, када је појава овог поља проучавања била савршен контекст за почетак индустријске револуције и њеног ширења у савременом свету који се дизао, био је пресудан за развој човечанства.
Пре тога, у 16. веку, филозоф и лекар Виллиам Гилберт (1544-1603) дао је важан допринос проучавању електричног феномена, обраћајући посебну пажњу на електрицитет и магнетизам. Појмови „електрична енергија“ и „електрични“ први пут се појављују 1646. године у делу Енглеза Томаса Брауна (1605-1682). Јединице мере за различите електричне појаве појавиле су се касније захваљујући вишеструким доприносима интелектуалаца у физици.
Научник, политичар и проналазач Бењамин Франклин (1706-1790), 1752. године успео је да усмери електричну енергију коју садржи муња кроз змај, што је довело до проналаска громобрана; уређај који се користи за спровођење струје од грома до земље. Касније је италијански физичар Алессандро Волта (1745-1827) изумио напонску батерију 1800. године која је омогућавала складиштење енергије, искоришћавајући употребу електричне енергије генерисане хемијским реакцијама; а 1831. године физичар Мицхаел Фарадаи (1791-1867) развио је први електрични генератор, који је омогућавао непрекидно слање електричне струје.
Прва фаза индустријске револуције није укључивала електричну енергију за свој развој, јер је користила енергију генерисану паром. Већ према другој индустријској револуцији у 19. веку, електрична енергија и нафта коришћени су за производњу енергије, што је омогућило научнику Тхомасу Алви Едисону (1847-1931) да запали прву жаруљу са жарном нити 1879. године.
Крајем 19. и почетком 20. века Едисон, бранилац једносмерне струје и проналазач и инжењер Никола Тесла (1856-1943), отац наизменичне струје, оспоравао је будућност електричне енергије.
Једносмерна струја је популарисана у Сједињеним Државама за кућну и индустријску употребу; међутим, убрзо је откривено да је неефикасан на великим удаљеностима и када је потребан већи напон, а емитује огромне количине топлоте.
Тесла је развио експерименте који су довели до откривања алтернативних начина преноса електричне енергије на ефикаснији начин, што је резултирало открићем наизменичне струје.
Џорџ Вестингхаус (1846-1914), амерички бизнисмен, подржао је и купио Теслин изум, који је на крају добио битку за електричну енергију, јер је то била јефтинија врста струје са мањим губицима енергије.
Значај електричне енергије
Његова важност је од виталног значаја за савремени живот, будући да је један од темељних стубова данашњег друштва, јер у основи све што људи користе укључује електричну енергију да би функционисала: електрични уређаји, машине, комуникације, неки облици транспорта, производња роба и услуга, за област медицине, науке, између осталог.
Може га створити човек или искористити директно из природе. Вештачку електричну енергију стварају турбине, кондензатори и машине које се ослањају на природну силу да функционише, попут брана, које снагом великих количина воде стварају струју која снабдева велике градове.
Планета Земља је такође способна да производи електричну енергију, они зраци, блицеви и муње које видимо на небу усред олује су електрична пражњења генерисана сударом огромних кластера материје и енергије. То се назива природна електрична струја и човек може да је користи са громобранима и супер отпорним проводницима способним да апсорбују удар пражњења такве величине.
10 примера употребе електричне енергије
Електрична енергија има вишеструку употребу у људским активностима. Међу најистакнутијим примерима су:
- У возилима са аутомобилском електричном енергијом која кружи кроз кола која допиру до његових делова и којима је потребна електрична енергија да би функционисала, попут светла, сирене, мотора, између осталог, а генерише се из батерије.
- За осветљење, односно за укључивање кућног, јавног и индустријског осветљења.
- За паљење електричних уређаја и електронике.
- Да би се генерисала топлота у умереној клими, на пример грејањем.
- За транспорт, попут авиона, јер им је потребна струја за полетање.
- За медицинску област, користи се у уређајима који се користе за анализе и студије.
- У индустрији која захтева велике количине електричног набоја за производњу производа широке потрошње.
- Да генерише кретање кроз моторе који покрећу електричну снагу, претварајући електричну енергију у механичку.
- За комуникацију, између осталог користи се у уређајима као што су репетиторске антене, предајници.
- За транспорт и контролу течности, као што је вода, кроз магнетне вентиле који помажу у ублажавању протока.
