نفسر ما هي الكهرباء وما هو أصل هذه الظاهرة الفيزيائية. بالإضافة إلى أهميتها وخصائصها.
ما هي الكهرباء؟
تشمل الكهرباء مجموعة منالظواهر الفيزيائية مرتبطة بوجود ونقل شحنات كهربائية. هناك العديد من المفاهيم الأساسية التي ترتبط ارتباطًا وثيقًا بالكهرباء:
- الشحنة الكهربائية. تتكون كل المواد المعروفة من ذرات لها نفس المقدار من الإلكترونات (بشحنة كهربائية سالبة) و البروتونات (بشحنة كهربائية موجبة). ال ذرات و ال الجزيئات يمكن أن تصبح مشحونة كهربائيًا وهذا يؤثر على طريقة جذبها أو تنافرها وتكوين المادة التي تتكون منها.
- التيار الكهربائي. ال حبيبات يمكن للإلكترونات المشحونة كهربائيًا أن تتدفق عبر مادة موصلة ، مثل الأسلاك. هذا النقل للشحنات الكهربائية هو ما يسمى بالتيار الكهربائي.
- المجالات الكهربائية. تنتج الحقول الكهربائية شغلاً ، يقاس بالفولت ، على الجسيمات المتحركة المضمنة فيها. الجهد الكهربي عند نقطة في الفضاء هو الشغل الذي يجب القيام به لكل وحدة شحنة لتحريك هذه الشحنة عبر مجال كهربائي من نقطة مرجعية إلى النقطة المعتبرة.
- الجهد الكهربائي. يمكن للمجالات الكهربائية القيام بوظائف مختلفة ، مقاسة بالفولت. وهذا ما يسمى بالجهد الكهربائي.
- المغناطيسية. الشحنات الكهربائية في حركة إنها تولد مجالات مغناطيسية ، تؤثر (تجذب أو تنفر) المواد المغناطيسية وتتحرك الشحنات الموجودة فيها وتكون قادرة ، في ظل ظروف معينة ، على توليد تيار كهربائي بأنفسهم.
تمثل الكهرباء ل إنسانية التطبيقات المعروفة التي لا نهاية لها.
تعتمد الخواص الكهربائية للمواد المعروفة على تكوين الإلكترونات في ذراتها. يعتبر الجرافين والفضة والنحاس أقوى الموصلات حتى الآن الطاقة الكهربائية متوفر ، في حين أن المواد الأخرى مثل الزجاج أو اللوسيت أو الميكا هي عوازل كبيرة.
على الرغم من أن الكهرباء كانت معروفة منذ العصور القديمة ، وخاصة من اكتشاف مادة الكهرمان ، وهي مادة يمكن شحنها كهربائيًا ، إلا أن دراستها الرسمية بدأت في القرنين السابع عشر والثامن عشر ، ولم يكن من الممكن أن تصبح كذلك إلا في نهاية القرن التاسع عشر. تستخدم صناعيا ومحليا.
أصل الكهرباء
كانت الكهرباء في جميع أنحاء العالم إلى الأبد. كان الإنسان البدائي قادرًا على إدراكه من خلال الظواهر المرئية مثل البرق ، أو تجربته من خلال الأسماك الكهربائية مثل نهر النيل الصواعق ، التي وصفها المصريون القدماء.
تم اكتشاف الكهرباء الساكنة (التي تنشأ ، على سبيل المثال ، عن طريق فرك عصا العنبر بالصوف أو الفراء) من قبل الإغريق حوالي 600 قبل الميلاد. ج.
حدثت أولى التجارب الجادة مع الكهرباء في القرن السابع عشر تقريبًا. نما المجال مع دراسات ومساهمات كافنديش ودو فراي وفان موشنبروك وواتسون خلال القرن الثامن عشر ، وخلال القرن التاسع عشر تم تطوير نظرية موحدة للكهرباء والطاقة. المغناطيسية: معادلات ماكسويل عام 1865.
بدأ توليد الكهرباء كنشاط صناعي تقريبًا في القرن العشرين ، بعد أن أوضح مورس في عام 1833 كيف يمكن للكهرباء أن تحدث ثورة في مجال الاتصالات عن بُعد ، وتم التحقق من إمكانية توليد الضوء عبر خط كهربائي ، لتحل محل الغاز الغازي.
أخيرًا ، دفع بحث Tesla و Edison الكهرباء كشرط أساسي لـ التعاون العلمية والتكنولوجية في إطار الثورة الصناعية الثانية.
أهمية الكهرباء
تعد الكهرباء مصدرًا متعدد الاستخدامات وتحويليًا ، ويمكن استخدامها بطرق مختلفة:
- انشاء خفيفة. المصابيح والمصابيح تجعل من الممكن الاستفادة من التدفق الكهربائي في الفراغ لإشعاع الضوء وإضاءة مختلفة البيئات وإطالة عمر النهار إلى ما بعد سقوط شمس.
- انشاء الحرارة. يصف تأثير جول كيف يولد مرور الإلكترونات عبر موصل طاقة السعرات الحرارية، والتي يمكن استخدامها عن طريق المقاومات للتسخين أو اللحام أو حتى الطهي.
- انشاء حركة. يتم تنشيط أنواع مختلفة من الأجهزة بواسطة الكهرباء لتوليد الحركة ، مثل المحركات والدوارات ، التي تحول الطاقة الكهربائية إلى علم الميكانيكا. من ناحية أخرى ، يمكن تخزين الطاقة الكهربائية ، على سبيل المثال ، عن طريق البطاريات أو البطاريات، ويتم استخدامها عند الحاجة لتوليد الحركة ، على سبيل المثال.
- للإرسال البيانات. من خلال الأنظمة الإلكترونية أو الدوائر الكهربائية أو شبكات الأسلاك ، تمكّن الكهرباء مكونات من أنواع مختلفة ليتم تفعيلها عبر مسافات شاسعة.
خصائص الكهرباء
تتكون الكهرباء من انتقال الإلكترونات من الطبقة الأخيرة من الذرات (الأبعد) إلى تلك الموجودة في الذرة التالية ، والتي تتدفق على طول المادة الموصلة وتغير خصائص معينة لها على طول الطريق.
من ناحية أخرى ، الكهرباء متراكمة ، حيث تم اختراع البطاريات أو البطاريات (مراكم) ، قادرة على امتصاص التيار الكهربائي وتخزينه في محتواه الكيميائي ، ليتم استرجاعه لاحقًا.
التيار الكهربائي
التيار الكهربائي هو حركة الشحنات الكهربائية من خلال موصل. هذه الشحنات عبارة عن إلكترونات ، وهي جسيمات دون ذرية تدور حول النواة الذرية.
التيارات الكهربائية ليست ضارة بجسم الإنسان ، حيث يمكنه تحمل تيارات تبلغ حوالي 16 أمبير. وهذا يعني أن الكهرباء يمكن أن تكون خطيرة. يمكن أن يؤدي التلامس القصير والمتوسط مع مصدر للكهرباء إلى تخدير العضلات أو تخديرها ، في حين أن الاتصال الأكثر خطورة يمكن أن يتسبب في حروق أو حتى الموت. الموت.
بفضل دراسات نيكولا تيسلا ، هناك نوعان من التيار الكهربائي معروفان: العاصمة و ال التيار المتناوب (التي تختلف دوريًا في حجمها ومعناها).