科学

什么是电?»其定义和含义

目录:

Anonim

电力是一个物质的物理性质。它由质子和物质电子之间的负或正相互作用组成。该术语是指琥珀色,因为它呈现的是通用色和发光色。然而,该术语最早是由英国科学家威廉·吉尔伯特(William Gilbert,1544-1603)在16世纪引入科学社会的,用以描述粒子之间的能量相互作用现象。

什么是电

目录

物理电被理解为通过存在于体内的电荷而表现出来现象,因为它们是由分子和原子组成的,它们的子粒子之间的相互作用会产生电脉冲。原子上的正电荷和负电荷是静电,而电子的运动及其从原子中的释放会产生电流。

这是电磁学的一部分,电磁学与重力,弱核力和强核力相符,是自然界的基本相互作用。

其词源来自拉丁琥珀金,也从希腊ELEKTRON,意为“琥珀色”。希腊哲学家米勒图斯(Thales of Miletus)(公元前624-546年)观察到摩擦是如何用静电将琥珀磁化的。几个世纪后,科学家查尔斯·弗朗索瓦·德·西纳奈·杜·费伊(1698-1739)注意到正电荷是如何产生的摩擦玻璃时会显示出来,反之,摩擦琥珀等树脂时会显示负片。

流动能量的移动或静电荷是所谓电力,或电子从一个原子转移到另一个,并且将所得的电力被测量伏特或瓦特,电力使用在英国的一个术语,并且它以蒸汽机詹姆斯·瓦特(James Watt,1736-1819)的发明者的名字命名。

但是,有可能在自然界中找到电,例如在大气事件,生物电(某些动物中存在电)和磁层中。

动物产生电能的最著名的案例之一是电鳗,其体内具有细胞(该动物的器官产生电场),该细胞遍布人体,其功能类似于神经元,并可以产生高达500伏的放电。

由于元素的多样性,它们的原子是不同的。这就是为什么某些材料是电和其他绝缘体的载体。最好的导体是金属,因为它们的原子中电子很少,因此这些亚原子分子从一个原子跳到另一个原子并不需要更多的能量。

电特性

根据其产生的动力学,起源,性能和现象,它具有使其脱颖而出的特征。主要的有:

  • 累积的。有一些设备可以将电能存储在蓄电池内的化学物质中,从而可以将其保留以备后用(电池)。
  • 它的获取方式。就电池而言,它是化学获得的。当导体在磁场中移动时,例如交流发电机,也通过电磁感应产生;以及从阳光中射出的某些类型的金属(当太阳光照射到它们上时)释放电子。
  • 其影响。这些可以是物理的,机械的或动力学的,热的,化学的,磁性的和发光的。
  • 其表现。它们可以是闪电,静电,电流等形式。
  • 危险性。通过产生热量,它可能导致严重的灼伤,并在更强的暴露力下导致死亡。
  • 电阻率和电导率。它分别是某些类型的物质在其通过之前和其易于流动的对立面。

电力种类

电力有几种类型,最重要的是:

静态的

静电是由多余的电荷产生的,电荷会积聚在导电或绝缘材料中。

众所周知,原子由原子核中的一定数量的质子(正电荷)和围绕原子轨道运行的相同数量的电子(负电荷)组成,这使该原子处于电中性或平衡状态。但是当在两个物体或物质之间产生摩擦时,可能在所述物体中产生电荷。

这是因为两种材料的电子都将接触,从而使原子的电荷失衡,从而导致静电。之所以这样称呼,是因为它是在静止的原子中产生的,其电荷不会移动,而是保持静止。这方面的一个例子是,当我们将刷子穿过头发,而其中的一些刷子由于其材料与头发之间的摩擦力而被抬起。像打印机一样的人工制品使用静电将纸张上的碳粉或墨水露出。

动态

这种类型是由运动中的负载或其流动产生的。为此,需要使电子流过导电材料的电子源(可以是化学的,例如电池;也可以是机电的,例如发电机),这些电荷可以通过这些导电材料循环。

在其中,电子从一个原子移动到另一个原子,依此类推。这种循环称为电流。此类电源的一个示例是电源插座,它是设备和其他需要用电的设备的动态电源。

重要的是要强调其他类型的电的存在,其中包括:

  • 基本:此类型是指正电荷和负电荷吸引力,物体将在此处充电。它是由两个极产生的,两个极不一定必须相互接触而是相互吸引。在日常用品中都可以找到这种类型的电。
  • 行为的:它被视为动力学的一部分,因为它是通过导体传输的,这就是为什么它不断在电路中运动的原因。有各种导体,例如金属(尤其是铜),铝,金,碳等。
  • 电磁:它是由磁场产生的,可以存储并作为辐射发射,因此建议不要长时间暴露在这种类型的磁场中。物理学家汉斯·克里斯蒂安·厄斯特(Hans ChristianØrsted)(1777-1851)发现了电流与磁场之间的关系,观察到电流会产生磁场。

    在这种类型的电的应用中,它在医学上尤其突出,例如用于X射线机或进行磁共振成像。

  • 工业:这是用于大规模生产产品的大型机械必须产生的功率,因为​​它们具有高功率,因此需要大量能量。

    它是在科学证明可以由人类引导和使用自然能源资源(例如闪电)之后发展起来的,它成为强大的电能来源,可以满足工业需求。

电气表现

电荷

一些子原子粒子(电子,中子和质子)必须相互吸引和排斥,这是一种特性,它定义了它们的电磁相互作用。这是在原子中产生的,原子会将其转移到另一个物体的分子中,或通过导电材料。它也指粒子交换光子(光或电磁能粒子)的能力。

这例如存在于静电中,该静电是固定在体内的电荷。同样,电荷会产生电磁力,因为它会在其他物体上产生力。电荷可能是负电荷,而其他电荷可能是正电荷,相同类型的电荷将被排斥,相反的电荷将被吸引。

电荷通过库仑或库仑单位测量,用字母C表示,表示在一秒钟的时间内通过某个导体的一部分的电荷量。物质和反物质对它们相应的粒子都具有相等且相反的电荷。

电流

这是电荷通过电子或其他某种类型的电荷运动而通过材料的流动。它将产生磁场,这是可以利用的电现象之一,在这种情况下可以被电磁铁利用。

该流将循环通过的材料可以是固体,液体或气体。在固体材料中,电子移动。离子(非电中性的原子或分子)在液体中移动;气态的可以是电子,也可以是离子。

单位时间内的电荷量称为电流强度,由字母I表示,表示为每秒的库仑或安培数

电流可以是:

  • 连续或直接电荷是在恒定路径中循环的电荷流,它不受任何真空周期的干扰,因为它仅在一个方向上。
  • Alterna可以向两个方向移动,它可以修改其路线和强度。
  • 三相,是三个交流电的组合,具有相同的幅度,频率和有效值(用于研究周期波的概念),相与相之间相差120º。

电场

它是由电荷产生的电磁场(即使它不移动),并且会影响周围或其中的电荷。这些字段不可测量,但是可以观察到放置在它们上面的电荷。

电场是不同物体的电荷相互作用的物理空间,并且定义了电场强度的集中。在该区域中,性质由于电荷的存在而改变。

电位

它是指电气体容量或移动负载或做功所需的能量,以伏特为单位。这个概念与电位差有关,电位差定义为将电荷从一个点移动到另一个点所需的能量。

这只能在静态场的有限空间区域中定义,因为对于移动电荷,使用Liénard-Wiechert势(它们描述了移动电荷分布的电磁场)。

电磁学

这指的是磁场被产生由于运动中的电荷,以及产生朝是这些领域,它可以产生电流内的材料的吸引或排斥。

电路图

它是指至少两个电气组件连接,以便出于某些特定目的电荷可以在闭合路径中流动。它们由诸如零件,节点,分支,网格,源和导体之类的元素组成。

有些电路带有接收器,例如灯泡或铃铛。串联电路,例如圣诞灯;并联电路,例如用同一开关同时打开灯的情况;混合电路(它们结合了串联和并联);和开关,例如,它们允许从一个以上的不同点打开一个或多个灯。

电力史

电力的起源可以追溯到远古时代,甚至比基督还差三千年。在那儿,人类虽然不知道它们的产生方式或动力学,但仍观察到自然界中的某些电气现象。同样,他们是自然界中某些类型的物质(例如磁铁矿)或动物体内存在的某种物质所产生的某些磁性现象的见证。

大约在公元前2750年,埃及文明写下了在尼罗河中发现的电鱼,称其为其中其他动物的保护者。公元前600年左右,迈勒图斯(Thales of Miletus)是第一个发现琥珀色与特定材料摩擦后具有电和磁性能的人。但是,作为一门科学的电力可以追溯到17世纪和18世纪,即科学革命的中期,当时,这一研究领域的出现是工业革命开始的完美背景,并且它在整个现代世界中的发展呈上升趋势,这对人类的发展至关重要。

在此之前,在16世纪,哲学家和医生威廉·吉尔伯特(William Gilbert,1544-1603年)对电现象的研究做出了重要贡献,特别注意了电和磁。术语“电”和“电”最早出现在1646年英国人托马斯·布朗(Thomas Browne)(1605-1682)的著作中。归功于物理学界知识分子的众多贡献,后来出现了各种电现象的测量单位。

科学家,政治家和发明家本杰明·富兰克林Benjamin Franklin,1706-1790年)于1752年成功地将风筝中包含的电能通过风筝引导,这导致了避雷针的发明。一种用于将雷电传导到地面的设备。后来,意大利物理学家亚历山德罗·伏打(Alessandro Volta,1745-1827年)于1800年发明了电压电池,利用化学反应产生的电能来存储能量。 1831年,物理学家迈克尔·法拉第(Michael Faraday,1791-1867年)开发了第一台发电机,该发电机可以连续发送电流。

工业革命的第一阶段不涉及电力的发展,因为它利用了蒸汽产生能量。早在19世纪第二次工业革命中,电力和石油就已用于发电,这使科学家托马斯·阿尔瓦·爱迪生(Thomas Alva Edison(1847-1931))在1879年点亮了第一个灯丝灯泡。

在19世纪末和20世纪初,直流的捍卫者爱迪生以及交流之父的发明家和工程师尼古拉·特斯拉Nikola Tesla(1856-1943))对电力的未来提出了质疑。

直流电在美国已普及用于家庭和工业用途。但是,很快发现它在长距离和需要更高电压时效率低下,并散发出大量热量。

特斯拉开发了一些实验,这些实验导致人们发现了更有效地传输电能的替代方法,从而发现了交流电。

美国商人乔治·威斯汀豪斯(George Westinghouse,1846-1914年)支持并购买了特斯拉的发明,该发明最终赢得了电力之战,因为它是一种更便宜的电流,并且能量损失更少。

电力的重要性

它的重要性对于现代生活至关重要,因为现代生活是当今社会的基本支柱之一,因为人类使用的所有东西基本上都涉及到电力的功能:电器,机械,通讯,某种形式的运输,生产医药,科学等领域的商品和服务

它可以由人创造,也可以直接从自然中利用。人造电力是由涡轮,冷凝器和依靠自然力起作用的机械(例如水坝)产生的,水坝利用大量的水来产生向大城市供电的水流。

地球还能够发电,在暴风雨中我们在天空中看到的那些射线,闪光和闪电是由巨大的物质和能量簇碰撞产生的放电。这被称为自然电流,它可以与带有避雷针和超强导体的人一起使用,这种导体能够吸收这种大小的放电冲击。

用电的10个例子

电力在人类活动中有多种用途。最突出的例子包括:

  • 在具有汽车用电的车辆中,汽车通过电路循环,该电路到达汽车的一部分,并且需要电才能起作用,例如电灯,喇叭,发动机等,并由电池产生。
  • 对于照明,即用于打开家庭,公共和工业照明。
  • 用于点火电器和电子产品。
  • 为了产生热量在温带气候,例如通过加热。
  • 用于运输,例如飞机,因为它们需要电力才能起飞。
  • 在医学领域,用于分析和研究的设备中。
  • 在工业中,生产消费类产品需要大量电荷。
  • 为了生成运动通过驱动电功率,电能转换成机械能的电动机。
  • 对于通信,用于转发器天线,发射器等设备中。
  • 用于通过电磁阀输送和控制诸如水之类的流体,以帮助调节流量。

有关电力的常见问题

什么是电,什么用?

电能代表通过导体的电荷运动捕获的能量来源。它的主要功能是喂食人类使用的所有设备,以保证食物,安全,通讯,运输,娱乐等诸多方面。

电力的特点是什么?

电力的主要特征是,它是累积性的,在高温下产生光度,具有改变物质组成的能力,存在于生物中,可以自然获得或人工产生,并可以通过管道输送。

怎么发电?

在微观上,这是由原子中的电子损失或电子交换产生的。它存在于自然界中,例如存在于射线,磁层和一些动物中。它可以通过利用自然资源的过程来生成,这些自然资源可以是风,化石燃料,太阳,水的力量等等。

儿童用电是什么?

它是微小颗粒通过电缆的运动,成千上万的颗粒通过该运动从一个点移动到另一个点。同样,来自粒子的能量可以存储在称为电池的设备中。这种运动使使用电池的设备(例如视频游戏,计算机,电视或玩具)能够正常工作和移动。

谁发明了电?

电的发明不能归因于任何特定的特征。但是,有些学者,例如米勒图斯(Thales of Miletus),进行了实验以观察这种力量的行为和表现,实际上,他是这一领域的先驱。在科学领域,它是由威廉·吉尔伯特和托马斯·布朗定义的。第一个研究电和磁,第二个将术语定义为一个概念。