«Что такое электричество?» – Яндекс.Кью
Включаешь прибор в розетку — он работает. От электричества. Но почему? Смотри.
Все началось в древности, когда люди узнали об электрических зарядах. Какой-нибудь древний грек случайно взял янтарную палочку и потёр ею о шерстяную тряпочку. Возникли искры. Вот это и есть электрические заряды. Кстати, янтарь по-гречески — «электрон». Но откуда в янтаре или шерсти электричество? Потому что все вокруг состоит из атомов (это, кстати, тоже греческое слово) — это как мелкие кубики Лего, из которых построено все в мире, включая тебя самого.
В атомах есть такие мелкие частицы, которые называются электроны. Их назвали так в честь янтаря, как ты теперь понимаешь. Когда ты трёшь янтарь о шерсть или, например, пластиковую расческу о свои волосы, ты выбиваешь электроны из атомов. Они вылетают из своих привычных мест в атоме и создают те самые искры.
Потом выяснилось, что заряд бывает двух видов: отрицательный и положительный. Это просто для удобства их так назвали. Это не значит, что один из них плохой, а другой хороший. Так вот, разные заряды притягиваются друг к другу, а одинаковые — отталкиваются. Именно поэтому волосы липнут к расческе, если ею сначала хорошенько потереть их. Потому что у расчески заряд отрицательный, а у волос — положительный. Они притягиваются.
А потом люди поняли, что заряды могут не только забавные искры создавать и волосы прилеплять к расческе. Оказалось, что заряды могут двигаться. Только не просто так, а по металлическим проводам. Если в одной части провода будет положительный заряд, а в другой — отрицательный, то в проводе побежит электрический ток. От одного конца провода к другому. Примерно так же вода в ручье течет из более высокого места в более низкое.
Так что же такое электричество? Это и есть электрический ток в проводах. Заряженные электроны бегут по проводу, попадают в какой-то прибор — телевизор или пылесос — и выполняют там какую-то полезную работу. Например, заставляют мотор пылесоса крутиться, а экран телевизора показывать мультики.
Электроника – это замечательная прикладная и теоретическая наука, которая с каждым днем набирает обороты, распространяется и внедряется во все отрасли. Изучение ее следует начинать с самых общих понятий и физических процессов. Знание которых, в дальнейшем упростит понимание принципов работы различных электронных приборов и устройств. И первое понятие, которое нам нужно усвоить – это, что такое электричество?
Открытие электричества
Впервые свойства электричества были обнаружены более 2,5 тысяч лет назад древним философом Фалесом Милетским, когда он протирал шерстью янтарь.
Внимательный философ заметил, что к уже натертому драгоценному камню притягиваются мелкие предметы. Хотя по логике, сформированной на уровне знаний того времени, все предметы должны были притягиваться к земле, т.е. падать на землю под действием сил притяжения. Однако натертый шерстью янтарь приобретал некоторое загадочное свойство, впоследствии названое зарядом, который создавал силу по величине превосходящую силу земного притяжения. И эта сила получила название «электричество». Так как слово «электрон» с греческого переводится «янтарь», то электричество дословно можно перевести янтаричество.
В те давние времена считалось, что только янтарь обладает неким загадочным свойством, способным после натирания шерстью притягивать легкие предметы, преодолевая силу земного притяжения. Однако сейчас подобный опыт довольно просто повторить, если вместо этого камня взять пластмассовую палочку и потереть ее об одежду, содержащую в своем составе шерсть. Затем, при поднесении натертой палочки к мелким кусочкам бумаги под действием электрических сил кусочки бумаги притянутся к палочке.
Из выше сказанного давайте выделим два важнейших момента:
- Только после натирания о шерсть пластмассовая палочка приобретает некие свойства.
- Приобретенные свойства порождают некую силу, под действие которой к палочке притягиваются кусочки бумаги.
Теперь мы четко знаем, на какие вопросы на нужно найти ответ, чтобы понять, что такое электричество.
Давайте рассмотрим физику происходящего процесса. И первым делом, чтобы анализировать, что происходит с веществом (в данном случае с пластмассой и шерстью) нам понадобятся знания о строении любого вещества. Заранее скажем, что в дальнейшем рассказе будем принимать обобщения и упрощения, однако они не исказят суть данной темы.
Строение атома
И так, начнем. Любое вещество, будь то дерево, камень, стекло или вода, состоит из более мелких элементов, которые называются молекулами. Например, капля воды состоит из множества отдельных молекул, имеющих знакомую нам химическую формулу H
Одно время считалось, что атом является наименьшей частичкой, существующей в природе и на более мелкие элементы разделить его уже невозможно. Поэтому слово «атом» переводится з древнегреческого «неделимый».
Сейчас известны всего лишь более ста различных атомов, однако они могут образовать миллионы разных молекул и соответственно столько же разных веществ. Например, молекулу воды H2O образуют два атома водорода H и один кислорода O.
Со временем, проделав множество кропотливых опытов, ученые пришли к выводу о существовании еще гораздо меньших частичек.
Планетарная модель атома
Центральный и наиболее тяжелым элементом атома считается ядро. Вокруг него на некотором расстоянии по разным орбитам перемещаются электроны. Ядро не является цельным элементом, его составляют протоны и нейтроны.
Электроны обладает отрицательным зарядом, а протоны – положительным. Нейтрон не проявляет свойств ни тех, ни других зарядов, т.е. он нейтрален, отсюда и получил свое название.
Для упрощения некоторых процессов применяется планетарная модель атома. По аналогии с Солнцем, вокруг которого по орбитам движутся планеты, в атоме вокруг ядра движутся электроны. Но электрон – это не какая-то плотная частичка, а размазанный в пространстве сгусток энергии, наподобие расплюснутой шаровой молнии.
Масса протона приблизительно в 2000 раз превышает массу электрона. Но суммарный положительный электрический заряд всех протонов равен суммарному отрицательному заряду всех электронов. Поэтому при нормальных условиях (по умолчанию) атом электрически нейтрален и за его пределами не ощущаются никакие силы. Положительные и отрицательные заряды как бы нейтрализуют друг друга.
В периодической системе химических элементов, известной нам, как таблица Менделеева, все атомы расположены в строгой последовательности: от наиболее легкого до наиболее тяжелого – по величине относительной атомной массе, основную долю которой составляют протоны. Нейтроны также имею массу, но о них мы говорить не будем, поскольку они не обладают выраженным электрическим зарядом.
Наиболее легким химическим элементом является водород, поэтому он первый размещен в таблице Менделеева. Атом водород имеет один протон и один электрон. Другие химические элементы содержат несколько протонов в ядре. А вокруг ядра по нескольким орбитам перемещаются электроны. Чем ближе электрон находится к ядру, тем сильнее, с большей силой он притянут к протону. Электроны, расположенные на наиболее отдаленных орбитах, имеют самую слабую электрическую связь с протонами. И если атому придать некоторой энергии из вне, например нагреть его, то под действием избыточной энергии электрон может покинуть свою орбиту, и соответственно свой атом.
Однако он может не только покинуть совой атом, но и занять место на орбите другого атома. Именно те электроны, которые расположены на самых удаленных от ядра орбитах, в электронике имеют практическое применение, поскольку при наличии дополнительной энергии они легко покидают свои орбиты и становятся свободными. А свободный электрон при перемещении уже может выполнять некоторую полезную работу.
Положительный и отрицательный ионы
Как мы уже ранее заметили, по умолчанию атом электрически нейтрален: положительный и отрицательный заряды равны и компенсируют другу друга. Но как только хотя-бы один электрон покинет сове место в атоме, то суммарный положительный электрический заряд протонов преобладает отрицательный заряд всех оставшихся электронов, поэтому такой атом вцелом имеет свойства положительного заряда и называется
Если атом получил дополнительный электрон, то в нем будет преобладать отрицательный заряд. В этом случае атом называется отрицательный ион.
Следует заметить, что не только атом будет иметь положительный или отрицательный заряд, но и молекула, а соответственно и вещество, которое содержит данный атом.
Электризация
Процесс получения дополнительного электрона или, наоборот потеря электрона, называется электризация. Если какое-либо тело имеет избыток или нехватку электронов, т.е. явно выраженный заряд какого либо знака, то говорят, что тело наэлектризовано.
Опытным путем установлено, что заряды одного знака отталкиваются, а разных знаков притягиваются. Подобный опыт можно повторить следующим очень известным образом: подвесить на нити два металлических шарика, которые изначально имеют нейтральный заряд. Далее придать одному шарику положительный заряд, а второму отрицательный. В результате шарики притянутся друг к другу. Если двум шарикам сообщить заряд одного знака, то они будут отталкиваться.
Теперь настало время вернуться к нашему опыту с натиранием шерстью пластмассовой палочки. При натирании пластмассы за счет сил трения, электронам, находящимся в атомах шерсти сообщается некоторая энергия, под действие которой они покидают свои атомы и занимают место на орбитах атомов пластмассы. В результате этого пластмассовая палочка приобретает отрицательный заряд за счет избытка электронов, поступивших из шерсти.
При натирании стеклянной палочки шелком, все происходит наоборот. Электроны поверхностного слоя стекла покидают палочку. В этом случае стеклянная палочка приобретает положительный заряд за счет перевеса суммарного заряда протонов.
Таким образом, изменение количества электронов в верхних слоях рассматриваемых материалов во время их трения, называют электризация трением.
Здесь следует заметить, что вследствие трения лишь очень мизерная часть атомов отдает свои электроны. Даже если сказать, что одна миллиардная часть атомов остается без электронов на внешней орбите, то это все еще будет слишком большим преувеличением, поэтому массы наэлектризованных тел остаются практически неизменными.
Также нужно заметить, что в результате электризации электроны ни откуда не возникают и никуда не деваются, а лишь переходят с атомов одного тела к атомам другого тела.
В нашем опыте мы использовали стекло, пластмассу, шерсть, шелк. По этим материалам очень плохо перемещаются электроны, поэтому они относятся к хорошим диэлектрикам – материалам, которые в отличие от проводников, имеют очень плохую проводимость.
В диэлектриках заряд остается на месте его возникновения и не может перейти по поверхности через все тело на другие, соприкасающиеся с ним предметы. Поэтому, когда мы натираем шерстью пластмассовую палочку, то образовавшиеся свободные заряды остаются на своих местах: электроны, покинув шерсть находят новые места на поверхности пластмассовой палочки.
Электризация металла
Если мы возьмем хорошо проводящий материал, например кусок металла, то при натирании его о диэлектрик, образовавшийся на поверхности металла заряд, мгновенно уйдет в землю через наше тело и другие предметы. Поскольку в отличии от рассматриваемых диэлектриков наше тело обладает относительно хорошей проводимостью и по нему сравнительно легко перемещаются заряды.
Опыт электризации трением не получится оценить и в том случае, когда мы возьмём два металлических предмета даже с хорошо изолированными рукоятками. При взаимном трении металл об металл, как и в предыдущих опытах возникнут свободные электроны. Однако вследствие наличия неизбежной шероховатости поверхностей не получится одновременно по всей поверхности отделить оба металлические предмета, и в последней точке соприкосновения двух поверхностей электроны перетекут через так называемый «мостик» пока их количество снова не станет таким же, как и до натирания.
Статическое электричество
И так, с первым пунктом мы разобрались и теперь знаем, что при натирании рассмотренных предметов, некоторые электроны получают избыточную энергию и покидают атомы одного тело, которое становится положительно заряженным и занимают места на орбитах атомов другого вещества, которое приобретает свойства отрицательного заряда. При этом заряды одного знака отталкиваются друг от друга, а разных знаков – притягиваются. Силы, порождаемые зарядами, называются электрическими. А сам факт наличия электрических зарядов и их взаимодействие называют электричество.
В рассмотренных примерах получают так называемое статическое электричество.
Электрическая сила
Теперь рассмотрим второй пункт нашего опыта. Что же происходит с кусочком бумаги? Почему она притягивается к заряженной пластмассовой палочке?
Сущность физического процесса здесь заключается в следующем. При поднесении заряженного тела к незаряженному телу под действием электрических сил происходит перемещение электронов к одному из краев тела. И этот край тела ввиду избытка электронов становится отрицательно заряженным, а противоположный край соответственно положительно заряженным. Средняя часть тела будет нейтрально заряженной. Таким образом, заряды смещаются по краям данного тела.
Ближе к поднесенному заряженному телу будут стремиться заряды противоположного знака. Например, если палочка заряжена положительно, то к ней притянется бумага, той поверхностью, на которой скопились отрицательные заряды. И наоборот.
Такое воздействие заряженным телом на другие тела, находящиеся на расстоянии, называют индуцированным воздействием.
Перемещение зарядов в проводниках при воздействии на него заряженным телом, происходит под воздействием силы электрического поля, свойства которого мы рассмотрим отдельно.
Здесь же мы еще заметим, что сила, с которой притягиваются либо отталкиваются тела, определяется величиной заряда, расстоянием между телами и средой, в которой находятся заряженные тела. Эта зависимость была установлена известным ученым Кулоном, и получила название закон Кулона.
Подытожим выше сказанное. Что такое электричество? Электричество – это наличие и взаимодействие зарядов разного знака. В дальнейшем вы увидим, что заряды образуются не только путем электризации трением, но и другими способами, например под действием протекания химических реакций. Именно так появляются электричество в батарейке, которую правильно называть гальванический элемент.
Еще статьи по данной теме
Начните с того, что в мире существует многое, что мы не видим глазами. Мир несёт в себе множество невидимых вещей. Например, мы не видим ветер, но зато видим и чувствуем то, что этот ветер делает. Мы понимаем, что если вот тут и вон там колышутся ветви деревьев, то значит, что и где-то по середине ветер тоже есть, потому что он движется с определённой скоростью в определённом направлении, то есть дует.
Вот и электричество состоит из невидимых частиц. Они настолько малы, что могут просачиваться внутри металлических предметов. Или накапливаться на разных других поверхностях. (Наэлектризуйте расчёску и поднесите близко к тонкой струйке воды из крана. Будет видно, что на расчёске что-то такое есть, и это что-то можно, например, снять рукой. Это эффектный фокус, и он позвоялет почти прикоснуться к невидимому.)
Итак, электричество — это невидимые частицы. Через воздух, пластмассу, резину, дерево они не текут, а через металлы текут вполне хорошо. Наблюдаем мы их только косвенно (как ветер по ветям деревьев), главным образом в двух проявлениях:
- Когда эти частицы никуда не текут — это статическое элекстричество. На одном предмете этих частиц много, и им тесно — этот тпредмет заряжен. А на другом предмете их мало — он не заряжен. Если близко поднести друг к другу эти предметы, то возникает притяжение, потому что частицы хотят течь туда, где свободно, чтобы заряд выровнялся. (Наэлектризованная расчёска может притягивать и поднимать мелкие кусочки бумаги.) Иногда, если заряд сильный, то частицы могут даже преодолеть воздух, тогда мы видим искру и слышим щелчок.
- Когда частицы текут по проводам — это уже электрический ток. Он работает не так как, например, ток (течение) воды, но с оговоркой эту аналогию можно привлечь. Например, вода может крутить мельницу, и ток может крутить электромотор. Только элекстричество делает это с помощью магнитного поля, а оно очень дружит с магнитным полем. Также электрический ток может что-нибудь нагревать, заставлять светиться, а такдже совершать и невидимую работу внутри компьютеров и других электроных устройств, переключая там полупроводниковые приборы из одного состояния в другое.
одно из величайших открытий человечества
В современном мире человек просто не может представить свою жизнь без электричества. Так сильно оно вошло в его работу и быт. В тёмное время суток электричество даёт освещение домов и улиц населённых пунктов. У себя дома каждый человек постоянно видит бытовые электроприборы, помогающие ему в повседневной жизни и создающие комфортное проживание. К ним можно отнести: электроплиту, холодильник, микроволновую печь, миксер, телевизор, компьютер, сотовый телефон и многое другое. Люди, проживающие выше третьего этажа многоквартирных домов, не представляют свою жизнь без лифта. Если спуститься вниз ещё можно по лестнице, то подниматься вверх с сумками на десятый этаж выдержит далеко не каждый человек. Всем известная мировая информационная сеть интернет без электричества просто существовать не будет, как наверно и любой другой современный вид связи. На электричестве полностью работает часть городского транспорта (трамвай, троллейбус, метро и т.п.). Даже в обычном автомобиле электричество играет огромную роль, без которой он с места не сдвинется. Можно приводить ещё множество примеров, но и этого уже вполне достаточно, чтобы понять – без электричества современный человек существовать просто не сможет. Удивительно, но в жизнь человека электричество вошло практически не так давно, каких-нибудь полторы сотни лет назад, хотя известно о нём было намного раньше.
История электричества
Давным-давно, в VII веке до нашей эры, греческий философ Фалес Милетский (624 – 545 гг. до н.э.) заметил, что потёртый о шерсть янтарь приобретает свойство притягивать лёгкие предметы. Что интересно, греки называли янтарь электроном, по имени звезды Электра из созвездия Тельца. С тех давних пор прошло больше двух тысячелетий и только в 1600 году английский физик Уильям Гилберт (1544 – 1603 гг.) издаёт книгу, в которой описывает свои опыты над магнитами и электрическими свойствами тел. Он заметил, что не только янтарь, но и ряд других тел после натирания обладают способностью притягивать мелкие лёгкие предметы. Отдавая честь янтарю, Уильям Гилберт назвал это явление электрическим (от латинского слова electricus – янтарный) и впервые ввёл термин «электричество». Под ним подразумевается совокупность явлений, обусловленных существованием, взаимодействием и движением электрических зарядов.
В последующие годы многие учёные занимались исследованием электричества. Они сделали большое количество открытий в этой области, благодаря которым человечество использует данный вид энергии. В память о заслугах отдельных учёных их фамилиями были названы некоторые единицы измерений. Среди них: итальянский физик, химик и физиолог Александро Вольта (1745 – 1827 гг.), французский физик, математик и естествоиспытатель Андре-Мари Ампер (1775 – 1836 гг.), немецкий физик Георг Симон Ом (1789 – 1854 гг.) и ряд других учёных. Благодаря таким людям, сейчас мы используем электричество для своего блага и удобства.
Не всем известно, что к изучению электричества имел отношение Бенджамин Франклин (1706 – 1790 гг.). Большинство людей знают его как великую историческую личность, внёсшую огромный вклад в становление США (Соединённых Штатов Америки) как независимого государства. В память о политических заслугах Бенджамина Франклина установлены памятники, а на стодолларовых купюрах с 1914 года печатают его портрет. Как говорят: «Талантливый человек талантлив во всём». Оказывается, он был не только политиком, но ещё исследователем и изобретателем. Бенджамин Франклин ввёл понятие положительного и отрицательного заряда. Вот те самые «+» (плюсы) и «-» (минусы), которые в наше время можно увидеть на любой простой батарейке. Ещё он проводил исследования грозовых явлений и обнаружил присутствие электричества в воздухе, так называемое атмосферное электричество. В 1752 году Бенджамин Франклин изобрёл молниеотвод (в быту его чаще называют громоотвод, хотя к грому это устройство отношения не имеет). Металлический штырь, соединённый толстой проволокой с заземлителем, снимал во время грозы напряжённость электрического поля. В редких случаях удара молнии пропускал её через себя в землю. Это изобретение имело большое практическое значение. Теперь высокие здания, колокольни и т.п., оборудованные такими устройствами, могли больше не бояться молнии.
Электрический ток
Электрический ток – упорядоченное движение заряженных частиц под действием электрического поля. В зависимости от среды материи (вещества) частицы могут быть разные: в металлах – электроны, в электролитах – ионы, в полупроводниках – электроны или дырки (электронно-дырочная проводимость).
Если говорить сильно упрощённо, то вся окружающая нас материя (всё, что мы видим вокруг) состоит из молекул. В свою очередь молекулы состоят из атомов. Сами атомы представляют из себя ядро (протоны и нейтроны) и вращающиеся вокруг него электроны. Для более наглядного понимания электрического тока возьмём обычную батарейку. Внутри неё протекает химическая реакция. В результате этого электроны переходят от одних атомов к другим. Поэтому получается, что атомы одного вещества (клемма «плюс») испытывают недостаток электронов, а атомы другого вещества (клемма «минус») избыток. То есть, вещества клемм батарейки имеют разноимённые заряды. Если соединить их (клеммы) проводником с нагрузкой, то электроны будут стремиться перейти из одного вещества в другое (от отрицательной клеммы к положительной). Это перемещение электронов и есть электрический ток. Он будет течь пока заряды веществ не уровняются.
В качестве проводника для передачи электрического тока сейчас в основном используют медные или алюминиевые провода. Возьмём, например, медную проволоку. В атоме меди вокруг ядра по четырём орбитам вращаются 29 электронов. Электроны, находящиеся на крайних орбитах, испытывают меньшую силу притяжения, чем их собратья, расположенные ближе к ядру. Поскольку атомы меди находятся очень плотно друг к другу, то дальние электроны испытывают силу притяжения не только своего, но и соседнего ядра. Они могут покинуть свой атом и перейти к другому. Такие электроны называют свободными. При подключении к проводнику внешнего электрического поля (например, батарейки) движение свободных электронов становится упорядоченным и направленным от «-» к «+» батарейки. В результате, в цепи начинает течь постоянный электрический ток.
При рассмотрении принципа работы различных электронных схем принято использовать направление постоянного тока от плюса к минусу. Этот выбор изначально был сделан не очень корректно, так как в то время о движении свободных электронов ещё не знали. За направление тока условно приняли то направление, по которому могли бы двигаться в проводнике положительные заряды. В последующем этот выбор менять никто не стал.
В любом веществе атомы располагаются на расстоянии друг от друга. В меди, алюминии и других металлах эти расстояния очень малы. Электронные оболочки соседних атомов практически соприкасаются друг с другом. Это даёт возможность электронам переходить от одного атома к другому. Поэтому металлы и ряд других веществ называют «проводниками» электрического тока. Существуют вещества, где атомы располагаются на значительном расстоянии друг от друга. Их электроны не могут преодолеть силу притяжения ядра своего атома, а сила ядра соседнего атома (куда электрон может перейти) очень мала из-за относительно большого расстояния. Даже если к такому веществу подключить электрическое поле, то электрон всё равно останется у своего атома (электрический ток не потечёт). Подобные вещества называют «диэлектриками». Они не пропускают электрический ток.
Сила тока
Если взять в качестве проводника электрического тока медную проволоку и под прямым углом перерезать её, то размер среза будет представлять собой поперечное сечение данного проводника. Количество заряженных частиц (в нашем случае электронов), протекающих через поперечное сечение проводника, называется силой тока. Для её измерения существует специальный прибор – амперметр. За единицу величины силы тока принят один ампер (А). Это довольно большой ток. В различных электронных приборах и схемах протекают более маленькие токи. Для удобства работы применяются следующие величины измерения: микроампер (мкА, 0,000001 А), миллиампер (мА, 0,001А), ампер (А, 1А). На схемах и в формулах электрический ток обозначается буквой «I» (и).
Напряжение
Разность потенциалов двух точек внутри электрического поля называется напряжением. Чем больше будет величина различия, тем сильнее электроны будут стремиться перейти к веществу с противоположным зарядом. Если сказать проще, то напряжение – это сила, которая перемещает электроны от одного атома к другому. Напряжение измеряется вольтметром. За единицу измерения напряжения принят один «вольт» (В). Для удобства работы применяются следующие величины измерения: микровольт (мкВ, 0,000001 В), милливольт (мВ, 0,001 В), вольт (В, 1В), киловольт (кВ, 1000 В), мегавольт (МВ, 1000000 В). На схемах и в формулах напряжение обозначается буквой «U» (у).
Сопротивление
Свойство материала проводника препятствовать прохождению электрического тока, называется электрическим сопротивлением. При движении по проводнику свободные электроны взаимодействуют на своём пути с атомами и другими электронами. Это приводит к потере ими части своей энергии. Можно сказать, что электрон испытывает сопротивление своему движению. Различные материалы имеют различное атомное строение. Соответственно, они оказывают различное сопротивление электрическому току. Сопротивление измеряется омметром. За единицу измерения сопротивления принят один «ом» (Ом). Это очень маленькое сопротивление. Для удобства работы применяются следующие величины измерения: ом (Ом, 1Ом), килоом (кОм, 1000 Ом), мегаом (Мом, 1000000 Ом). На схемах и в формулах сопротивление обозначается буквой «R» (эр).
Сила тока, напряжение и сопротивление – взаимосвязанные величины, которые влияют друг на друга. Такую зависимость хорошо показывает закон Ома для участка цепи. Он гласит: ток прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению. Его можно записать в виде формулы I = U/R.
Прямая пропорция показывает, что если увеличить в несколько раз напряжение, то ток увеличится во столько же раз. Обратная пропорция показывает, что если увеличить в несколько раз сопротивление, то ток уменьшится во столько же раз.
Мощность
Мощность электрического тока — количество работы, совершаемое током за одну секунду времени. Тем больше будет совершаться работы, чем больше разность потенциалов и чем большее количество электричества ежесекундно проходит через поперечное сечение проводника. За единицу измерения мощности принят один «ватт» (Вт). Такое название единица получила в честь шотландского инженера и изобретателя Джеймса Уатта (1736 — 1819 гг.). На схемах и в формулах мощность обозначается буквой «P» (п). Определение мощности можно записать в виде формулы P = I x U. Если известна мощность электроприбора (обычно указывается на специальной бирочке, прикреплённой к корпусу), то всегда можно узнать протекаемый по цепи ток, к которой будет подключено это устройство. Он рассчитывается по формуле I = P/U.
Электричество вокруг нас
Скорость электрического тока
Скорость движения свободных электронов в проводнике довольно маленькая. Однако, если взять электрическую лампочку, удалённую от источника на несколько километров, и соединить её такими же длинными проводниками с ним (источником), то электрический ток возникнет практически мгновенно после создания цепи. То есть, лампочка загорится сразу же при подключении к источнику питания. Дело в том, что через лампочку начинают идти электроны не от источника питания, а те свободные электроны, которые находятся в самом проводнике. На место ушедшего электрона приходит электрон от соседнего атома проводника, на его место от следующего атома. Получается своеобразная цепочка из электронов. А электроны из источника питания постепенно приходят на их место. В качестве пояснения можно привести пример с поливочным шлангом на даче. Если его наполнить водой и один конец подключить к водопроводу, то при открытии крана вода на другом конце начнёт сразу же вытекать из шланга. Молекулы воды, которыми в первый момент осуществляется полив, будут не из водопровода, а из шланга. Потом на их место придут молекулы воды из водопровода.
Переменный ток
В начале электрической эры все потребители пользовались постоянным электрическим током. Большой вклад в развитие и распространение сетей с постоянным током внёс американский изобретатель и предприниматель Томас Алва Эдисон (1847 – 1931 гг.). Человек удивительной работоспособности. Только в США он получил 1093 патента. Если брать другие страны мира, то это ещё около трёх тысяч запатентованных изобретения. Томас Эдисон стоял у истоков широкомасштабного применения электричества. Его вариант электрической лампы накаливания с прочной нитью в колбе с вакуумом имел большой коммерческий успех. Не без влияния Томаса Эдисона на промышленных предприятиях стали заменять паровые машины на электродвигатели постоянного тока (на переменном токе электродвигателей ещё не было). Одним словом, в конце XIX века электричество начало семимильными шагами входить в жизнь людей.
К сожалению, у электрического тока в то время был обнаружен один существенный недостаток. Его очень сложно передавать на большие расстояния. Как мы знаем любой проводник оказывает сопротивление прохождению электрического тока. На маленьких расстояниях это практически незаметно, а на больших сопротивление прибавляется и потери становятся сильно ощутимы. Единственным приемлемым выходом из этой ситуации является передача электроэнергии на повышенном напряжении (десятки и сотни тысяч вольт). Чтобы на передающей стороне повысить, а на принимающей стороне опять понизить напряжение нужны специальные трансформаторы. С постоянным током трансформаторы не работают. Соответствующее решение предложил Никола Тесла (1856 – 1943 гг.). Именно он разработал системы передачи электроэнергии посредством многофазного переменного тока, в которую входили генераторы, повышающие и понижающие трансформаторы, а также в качестве потребителей были представлены электрические машины (в том числе, изобретённый им асинхронный электродвигатель переменного тока).
Опора высоковольтной линии электропередачи
Переменный ток – электрический ток, который с течением времени изменяется по величине и направлению. Например, в обычной домашней розетке плюс с минусом на правой и левой клеммах меняются местами 50 раз в течение одной секунды. Человеческий глаз не может различать такую частоту. Поэтому, при включении дома обычной лампы накаливания мы видим ровное (без морганий) освещение. Количество изменений за 1 сек. называется частотой переменного тока и обозначается буквой F (эф). За единицу измерения частоты принят один «герц» (Гц). Такое название единица получила в честь немецкого физика Генриха Рудольфа Герца (1857 – 1894 гг.). В России, как и во многих странах мира, стандарт частоты переменного тока равен 50 Гц.
Переменный электрический ток вырабатывается на электростанциях (гидроэлектростанции, теплоэлектростанции и атомные электростанции). Принцип везде одинаков – механическое движение турбины передаётся ротору генератора, вращение которого приводит к возникновению напряжения в обмотках статора. На гидроэлектростанциях (ГЭС) турбину вращает поток воды. На теплоэлектростанциях (ТЭЦ) энергия сжигаемого топлива (бензин, керосин, дизельное топливо, газ и т.п.) нагревает в котлах воду до состояния пара, который вращает паровую турбину. На атомных электростанциях (АЭС) энергия ядерной реакции нагревает теплоноситель первого контура. Затем этим теплом до состояния пара нагревается вода второго контура, которая опять же вращает паровую турбину.
Электробезопасность
Нет такого человека, который в настоящее время не использовал бы различные электроприборы. При всей пользе электрического тока существует опасность его воздействия на организм людей. Ещё в XVIII веке итальянский врач, физиолог и физик Луиджи Гальвани (1737 – 1798 гг.) открыл феномен сокращения мышц мёртвой лягушки от воздействия электрического тока. Он предположил, что любой живой организм для управления мышцами сам вырабатывает «животное электричество». Заслуги учёного не остались без внимания. Его называют отцом современной электрофизиологии. В последующем учёные доказали, что мозг является генератором электрической активности (были открыты биотоки мозга). Если сказать проще, то мозг использует свои импульсы для управления мышцами, передавая их по нервам.
Естественно, что любой внешний электрический ток, протекая через организм человека, нарушает работу биотоков мозга. Ток как бы блокирует импульсы мозга и не даёт сокращаться мышцам. Это очень чревато для живого организма. Например, из-за остановки мышц лёгких человек прекращает дышать (наступает асфиксия), а при несокращающихся мышцах сердца останавливается кровообращение. Иногда бывает, что человек попадает под действие электрического тока и сам освободиться от него не может. Рукой взялся за оголённый электрический провод, а бросить не получается. То есть, посылаемый мозгом к мышце руки соответствующий импульс, не может превысить действие внешнего источника электрического тока.
Для защиты людей на производстве есть целый раздел техники безопасности – электробезопасность. Специальные люди должны проводить соответствующие инструктажи, где подробно указаны меры электробезопасности на конкретном рабочем месте. В домашних условиях такого нет, но все бытовые электроприборы выпускаются с соответствующим классом защиты от поражения электрическим током. Бояться нечего, нужно просто пользоваться исправными бытовыми электроприборами и применять их только по назначению. При соблюдении мер безопасности электричество всегда будет хорошим помощником в вашей жизни.
Электричество для «чайников». Школа для электрика
Предлагаем небольшой материал по теме: «Электричество для начинающих». Он даст первоначальное представление о терминах и явлениях, связанных с движением электронов в металлах.
Особенности термина
Электричество представляет собой энергию маленьких заряженных частиц, движущихся в проводниках в определенном направлении.
При постоянном токе не наблюдается изменения его величины, а также направления движения за определенный промежуток времени. Если в качестве источника тока выбирается гальванический элемент (батарейка), в таком случае заряд движется упорядоченно: от отрицательного полюса к положительному концу. Процесс продолжается до тех пор, пока он полностью не исчезнет.
Переменный ток периодически изменяет величину, а также направление движения.
Схема передачи переменного тока
Попробуем понять, что такое фаза в электричестве. Это слово слышали все, но далеко не всем понятен его истинный смысл. Не будем углубляться в детали и подробности, выберем только тот материал, который необходим домашнему мастеру. Трехфазная сеть является способом передачи электрического тока, при котором по трем разным проводам протекает ток, а по одному идет его возврат. Например, в электрической цепи есть два провода.
По первому проводу к потребителю, например, к чайнику, идет ток. Второй провод используется для его возвращения. При размыкании такой цепи, прохождения электрического заряда внутри проводника не будет. Данная схема описывает однофазную цепь. Что такое фаза в электричестве? Фазой считают провод, по которому протекает электрический ток. Нулевым называют провод, по которому осуществляется возврат. В трехфазной цепи присутствует сразу три фазных провода.
Электрический щиток в квартире необходим для распределения электрического тока по всем помещениям. Трехфазные сети считают экономически целесообразными, поскольку для них не нужны два нулевых провода. При подходе к потребителю, идет разделение тока на три фазы, причем в каждой есть по нолю. Заземлитель, который используется в однофазной сети, не несет рабочей нагрузки. Он является предохранителем.
К примеру, при возникновении короткого замыкания появляется угроза удара током, пожара. Для предотвращения такой ситуации, величина тока не должна превышать безопасный уровень, избыток уходит в землю.
Пособие «Школа для электрика» поможет начинающих мастерам справляться с некоторыми поломками бытовых приборов. Например, если возникли проблемы при функционировании электрического двигателя стиральной машины, ток будет попадать на внешний металлический корпус.
При отсутствии заземления заряд будет распределяться по машине. При прикосновении к ней руками, в роли заземлителя выступит человек, получив удар электрическим током. При наличии провода заземления такой ситуации не возникнет.
Особенности электротехники
Пособие «Электричество для чайников» пользуется популярностью у тех, кто далек от физики, но планирует использовать эту науку в практических целях.
Датой появления электротехники считают начало девятнадцатого века. Именно в это время был создан первый источник тока. Открытия, сделанные в области магнетизма и электричества, сумели обогатить науку новыми понятиями и фактами, обладающими важным практическим значением.
Пособие «Школа для электрика» предполагает знакомство с основными терминами, касающимися электричества.
Советы начинающим
Во многих сборниках по физике есть сложные электрические схемы, а также разнообразные непонятные термины. Для того чтобы новички могли разобраться во всех тонкостях данного раздела физики, было разработано специальное пособие «Электричество для чайников». Экскурсию в мир электрона необходимо начинать с рассмотрения теоретических законов и понятий. Наглядные примеры, исторические факты, используемые в книге «Электричество для чайников», помогут начинающим электрикам усваивать знания. Для проверки успеваемости можно использовать задания, тесты, упражнения, связанные с электричеством.
Если вы понимаете, что у вас недостаточно теоретических знаний для того, чтобы самостоятельно справиться с подключением электрической проводки, обратитесь к справочникам для «чайников».
Безопасность и практика
Для начала нужно внимательно изучить раздел, касающийся техники безопасности. В таком случае во время работ, связанных с электричеством, не будет возникать чрезвычайных ситуаций, опасных для здоровья.
Для того чтобы на практике реализовать теоретические знания, полученные после самостоятельного изучения основ электротехники, можно начать со старой бытовой техники. До начала ремонта обязательно ознакомьтесь с инструкцией, прилагаемой к прибору. Не забывайте, что с электричеством шутить не нужно.
Электрический ток связан с передвижением электронов в проводниках. Если вещество не способно проводить ток, его называют диэлектриком (изолятором).
Для движения свободных электронов от одного полюса к другому между ними должна существовать определенная разность потенциалов.
Интенсивность тока, проходящего через проводник, связана с количеством электронов, проходящих через поперечное сечение проводника.
На скорость прохождения тока влияет материал, длина, площадь сечения проводника. При увеличении длины провода, увеличивается его сопротивление.
Заключение
Электричество является важным и сложным разделом физики. Пособие «Электричество для чайников» рассматривает основные величины, характеризующие эффективность работы электрических двигателей. Единицами измерения напряжения являются вольты, ток определяется в амперах.
У любого источника электрической энергии существует определенная мощность. Она подразумевает количество электричества, вырабатываемое прибором за определенный промежуток времени. Потребители энергии (холодильники, стиральные машины, чайники, утюги) также имеют мощность, расходуя электричество во время работы. При желании можно провести математические расчеты, определить примерную плату за каждый бытовой прибор.
90000 Electricity 90001 90002 Electricity is all around us, and is vital to our modern world. 90003 90002 90003 90002 It powers our houses, lights our world and runs our computers. 90003 90002 But what is it? 90003 90010 Force 90011 90002 Electricity is a force. 90003 90002 It is one of the 4 basic forces of the Universe. 90003 90002 The idea behind all of electricity is: 90003 90002 90003 90002 Fundamental particles can have +1 or -1 electric 90021 charge 90022: 90003 90024 90025 + pushes + away 90026 90025 — pushes — away 90026 90025 + and — are 90021 pulled 90022 towards each other 90026 90033 90002 We sum it up by saying: 90003 90002 90021 Like charges repel 90022, and 90021 opposites attract 90022.90003 90002 90003 90002 90003 90002 90003 90002 Electric charge can be felt 90021 far away 90022 (called an electric field). 90003 90002 In fact there is no limit, but it does get weaker the further we go. 90003 90002 Now let’s find out more about these fundamental particles 90003 90010 Atoms 90011 90002 An atom looks like this: 90003 90002 90061 Quantum Microscope Image of a Hydrogen Atom 90061 90063 https://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.110.213001 90064 90003 90002 To understand it better let’s have a simple 90021 illustration 90022 (but atoms are not really this neat): 90003 90002 90003 90002 In the center are 90021 protons 90022 and 90021 neutrons 90022, and around them dance the 90021 electrons 90022: 90003 90024 90025 protons have an 90021 electric charge of +1 90022 90026 90025 neutrons have zero charge 90026 90025 electrons have an 90021 electric charge of -1 90022 90026 90033 90002 90003 90002 Using 90021 + for protons 90022 is just history from when Benjamin Franklin studied electricity in glass jars.90061 We could swap over + and — everywhere and it would still work out fine! 90003 90002 90003 90002 An atom naturally has the same number of 90021 protons 90022 and 90021 electrons 90022, and is in balance. 90003 90002 But 90021 electrons 90022 can be knocked off! 90003 90002 90061 Our atom loses an electron and is now 90021 positively charged 90022 90061 (Try adding up the + and — left behind) 90003 90002 So we now have a positively charged atom, and a negatively charged electron.90003 90002 We can make that happen ourselves: 90003 90002 90003 90123 Example: Rub a balloon on your hair 90124 90002 • Rubbing the balloon makes it pick up lots of electrons, and it becomes negatively charged. 90003 90002 • The hair loses electrons so becomes positively charged. 90003 90002 The balloon now has a lot of negative charge. And your hair has lots of positive charge. 90003 90002 90021 Opposites attract 90022, so the + is pulled towards the — and your hair stands on end! 90003 90002 90003 90002 90003 90002 I tried this on Arrow the Dog.90003 90002 The invisible force of electric charge really did pull his hair and the balloon together. 90003 90002 And he seemed happy about it, too! 90003 90002 You may have seen or felt this yourself when a sweater clings to a T-shirt, etc. 90003 90002 We call this 90021 «Static Electricity» 90022 because most of the time it just sits around (static meaning not moving). 90003 90010 Static Discharge 90011 90002 90003 90002 But be careful! 90003 90002 If you build up a 90021 big difference in charge 90022 it can suddenly bring itself back in balance with a 90021 spark 90022.90003 90002 The sudden release is called 90021 electrostatic discharge 90022, or simply 90021 static discharge 90022. 90003 90002 A dramatic example is 90063 90021 lightning 90022 90064. 90003 90002 90003 90002 In storm clouds the charges get separated when water droplets and ice crystals are pushed around by strong winds (updrafts, downdrafts, etc). Negative charges tend to be near the bottom of the cloud: 90003 90002 90003 90002 Each little charge has its little electric field, and they all add up to make 90021 massive electric fields 90022, which can concentrate charges on the ground.90003 90002 90063 Have you ever noticed during a thunderstorm that the air feels different? 90064 90003 90002 Eventually the charge difference gets large enough and 90021 90063 * kapow * 90064 90022 lightning! 90003 90002 Lightning happens between cloud and ground, but also 90021 within 90022 the cloud and 90021 between 90022 clouds: 90003 90002 90003 90002 Lightning is bright because the air gets heated up to around 50,000 ° C (it becomes a plasma), and the resulting shock wave causes the thunder.90003 90002 If you are within a few meters the thunder goes 90063 90021 «crack» 90022 90064 (I have heard it twice) because it breaks the sound barrier. Further away it makes the classical bang and rumble. 90003 90010 Current 90011 90002 Static discharge (such as lightning) is violent and not very useful. 90003 90002 What we want is a 90021 continuous flow 90022 of electricity called a 90021 current 90022. 90003 90002 It is called 90021 current 90022 because it is 90021 similar to 90022 a current of water: 90003 90002 But how? 90003 90002 Using 90021 magnets 90022! 90003 90002 Electricity and magnetism are linked, and are together called electromagnetism: 90003 90002 90061 A changing 90021 magnetic 90022 field produces an 90021 electric 90022 field.90061 (and a changing 90021 electric 90022 field produces a 90021 magnetic 90022 field, too) 90003 90002 90003 90002 Simply 90021 moving a magnet 90022 past a wire makes electrons move along the wire (press «90021 Move 90022»): 90003 90002 90003 90002 90003 90002 Notes for the curious: 90003 90024 90025 there are really 90063 many 90064 more atoms: a short length of wire has over 10 90265 22 90266 (10,000,000,000,000,000,000,000) atoms 90026 90025 electric current moves through wire at about half the speed of light, 90026 90025 each electron does not travel far as it gets captured by another atom… which may then send out another electron … etc. 90026 90025 so each electron spends most of its time in one atom or another, and can take many hours to travel just one meter 90026 90025 And yes electrons tend to jump around randomly anyway, as shown 90026 90033 90002 90003 90002 So moving a magnet past wire makes current. 90021 We have our flow of electricity! 90022 90003 90002 But when the magnet stops moving, so does the current. 90003 90002 So how do we keep the current flowing? 90021 Rotating 90022 the wire in between magnets is a good solution: 90003 90002 90003 90002 To make even more current flow we can have lots of loops of wire (called 90063 winding 90064), and make everything huge, like this: 90003 90002 90061 90021 Part of a large generator 90022 90061 From Wikipedia user 90063 Astronomyinertia 90064 90003 90002 And that is how we get large flows of electricity to power our homes and industry.90003 90010 Conclusion 90011 90024 90025 Electricity is a basic force 90026 90025 Static electricity is just waiting to be released 90026 90025 Current electricity flows 90026 90033 90002 90003 90002 NOW I suggest you go back to the start and read this again so it makes more sense. 90003 90002 90003 90002 90003 .90000 Just a moment … 90001 90002 Please enable Cookies and reload the page. 90003 90004 This process is automatic. Your browser will redirect to your requested content shortly. 90003 90006 Please allow up to 5 seconds … 90003 90008 + ((! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + []) + (! + [] + (!! []) — []) + (! + [] — (!! [])) + (! + [] + (!! []) +! ! [] + !! []) + (+ !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) — []) + (! + [] + (!! []) + !! [])) / + ( (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + []) + (! + [] + (!! []) + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! []) + (! + [] — (!! [ ])) + (! + [] + (!! []) — []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] +! ! [] + !! [] + !! [] + !! []) + (+ !! []) + (! + [] + (!! []) — []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [])) 90003 90008 + ((! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [ ]) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] +! ! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] — (!! [])) + (! + [] + (!! []) + !! [])) / + ((! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] +! ! [] + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] +! ! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) — []) + (! + [] + (!! []) — []) + (! + [] + (!! []) + !! [])) 90003 90008 + ((! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + []) + (! + [] + (!! []) + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] — (!! [])) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! []) + ( + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! []) + (+ !! [])) / + ((! + [] + (!! []) — [] + []) + (! + [ ] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) — [] ) + (! + [] — (!! [])) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] +! ! [] + !! [] + !! []) + (! + [] — (!! [])) + (! + [] + (!! []) + !! []) + (! + [] — (!! [])) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [])) 90003 90008 + ((! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) +! ! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] — (!! [])) + (! + [] — (!! [] )) + (! + [] + (!! []) + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! []) + (! + [ ] + (!! []) + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [])) / + ((! + [] + (!! []) — [] + []) + (+ !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [ ] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) — []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [ ] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] +! ! [])) 90003 90008 + ((! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [ ] + []) + (+ !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [ ]) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] — (!! [])) + (! + [ ] + (!! []) + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) —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—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— []) + (+ !! []) + (! + [] + (!! []) — [])) 90003 90008 + ( (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + []) + (! + [] + (!! []) + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] +! ! [] + !! []) + (! + [] — (!! [])) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! []) + (+ !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! [ ]) + !! [] + !! []) + (+ !! [])) / + ((+ !! [] + []) + (! + [] + (!! []) — [ ]) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! []) + (! + [] + (!! [ ]) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [ ] + !! [] + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) — [])) 90003 90008 + ((! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + []) + (! + [] + (!! []) + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [ ] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] — (!! [])) + (! + [] + (! ! []) + !! [] + !! []) + (+ !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [ ] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [])) / + ((! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [ ] + !! [] + []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] +! ! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] — (!! [])) + (! + [] — (! ! [])) + (+ !! []) + (+ !! []) + (! + [] + (!! []) + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [])) 90003 90008 + ((! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [ ] + !! [] + []) + (+ !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [ ] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] — (!! [])) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) — []) + (! + [] + (! ! []) + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [])) / + ((! + [] + ( !! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + []) + (! + [] + (!! []) — [] ) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! []) + (! + [] + (!! []) — []) + (! + [] — (!! [])) + (+ !! []) + (! + [] + (!! []) + !! []) + (! + [] + (!! [] ) + !! []) + (! + [] + (!! []) + !! [] + !! [] + !! [] + !! [] + !! [])) 90003 .90000 Uses of Static Electricity | HubPages 90001 90002 We’ve all have experienced static electricity in one way or another. Those unexpected little shocks we get when we touch a doorknob or some other metalic object, the balloons that stick to the wall after being rubbed in the head, or hair itself standing straight when it comes close, all are produced by static electricity. 90003 90002 All those are common in our everyday lives, and at most they are fun to watch but, is there any practical uses of static electricity? or is it just a fun but useless electronic phenomenon? 90005 90003 90007 What is Static Electricity? 90008 90002 Static electricity is generated when any material gains or loses electrons and becomes positively (when it loses electrons) or negatively charged (when it gains electrons).The acumulated charges are what’s called static electricity. 90003 90002 It is called static because the charges do not move from where they where generated, unlike the electricity used to power electronic devices that flows from one pole of a battery or power source to the other. Most of the time it is produced when two objects come in contact or are rubbed together. 90003 90002 For a static charge to remain in an object, it must have a high resistance to the flow of electricity. That is why plastic balloons and hair remain charged, they are poor electric conductors.Other materials like aluminum can get a static charge, but it will dissipate very quickly because of its low resistance to the flow of electrons. 90005 90003 90007 Practical Uses of Static Charges 90008 90002 The ability of opposite charges in static electricity is what’s used when designing applications for it. 90003 90020 90021 90022 Dust removal: 90023 There are some appliances that can eliminate dust from the air, like air purifiers. They use static electricity to alter the charges in the dust particles so that they stick to a plate or filter of the purifier that has an opposite charge as that of the dust (opposite charges attract each other).90002 This effect is also used in industrial smokestacks to reduce the pollution that they generate, altough they work in a very large scale, the effect is basically the same as the home air purifier. 90003 90026 90021 90022 Photocopy: 90023 Copy machines use static to make ink get attracted to the areas where we need the information copied. It uses the charges to apply the ink only in the areas where the paper to be copied is darker (usually this means text or other information) and not where the paper is white, this process is called xerography.90026 90021 90022 Car painting: 90023 To make sure a car’s paint is uniform and that it will resist the high speeds and weather to protect the car’s metal interior, it is applied with a static charge. The metal body of the car is submerged in a substance that charges it positively, and the paint is charged negatively with the paint sprayer. 90002 This process ensures a uniform layer of paint, since when there is enough negative paint in the car the extra will be repelled by the paint already in the car.90003 90002 It also ensures that the paint will not fall off, since the electrical attraction between the paint and the car is stronger than if it was just sprayed. 90003 90026 90039 90002 All of these processes use electronic circuits to generate and control the static charges generated. If you are interested in electricity and electronics, check out my electronic circuits for beginners site, where you will find simple circuits to get you started, When you have learned enough you can build your own practical static electricity circuits for your own use! 90005 90003 90007 Power from Static Electricity? 90008 90002 Many people have wondered if static electricity can be used as a source of power for homes and industries.Despite the extremely high voltages that can be generated with static electricity (tens of thousands of volts, compared that to the 110v of a common power outlet) the amount current it can generate is very low, from microAmperes to a few miliAmperes (Ampere is the unit of electric current) and only for very short times. 90003 90002 Lightning can produce a considerable amount of energy, but the high voltages, current, temperature and speed of the discharge make it extremely difficult and inefficient to use or store.90003 90002 Storing electricity is so inefficient that power plants will just sell the extra energy at a lower price or let it unused and lost instead of storing it because of the cost and also the amount of energy that can be stored is not significant enough to offset the expenses. 90005 90003 .90000 Simple English Wikipedia, the free encyclopedia 90001 90002 90003 Electricity 90004 is the presence and flow of electric charge. Using electricity we can transfer energy in ways that allow us to do simple chores. 90005 [1] 90006 Its best-known form is the flow of electrons through conductors such as copper wires. 90007 90002 The word «electricity» is sometimes used to mean «electrical energy». They are not the same thing: electricity is a transmission medium for electrical energy, like sea water is a transmission medium for wave energy.An item which allows electricity to move through it is called a conductor. Copper wires and other metal items are good conductors, allowing electricity to move through them and transmit electrical energy. Plastic is a bad conductor (also called an insulator) and does not allow much electricity to move through it so it will stop the transmission of electrical energy. 90007 90002 Transmission of electrical energy can happen naturally (such as lightning), or be made by people (such as in a generator).It can be used to power machines and electrical devices. When electrical charges are not moving, electricity is called static electricity. When the charges are moving they are an electric current, sometimes called ‘dynamic electricity’ [Lightning is the most known — and dangerous — kind of electric current in nature, but sometimes static electricity causes things to stick together in nature as well. 90007 90002 Electricity can be dangerous, especially around water because water is a form of good conductor as it has impurities like salt in it.Salt can help electricity flow. Since the nineteenth century, electricity has been used in every part of our lives. Until then, it was just a curiosity seen in the lightning of a thunderstorm. 90007 90002 Electrical energy can be created if a magnet passes close to a metal wire. This is the method used by a generator. The biggest generators are in power stations. Electrical energy can also be released by combining chemicals in a jar with two different kinds of metal rods. This is the method used in a battery.Static electricity can be created through the friction between two materials — for instance a wool cap and a plastic ruler. This may make a spark. Electrical energy can also be created using energy from the sun, as in photovoltaic cells. 90007 90002 Electrical energy arrives at homes through wires from the places where it is made. It is used by electric lamps, electric heaters, etc. Many appliances such as washing machines and electric cookers use electricity. In factories, electrical energy powers machines.People who deal with electricity and electrical devices in our homes and factories are called «electricians». 90007 90002 There are two types of electric charges that push and pull on each other: positive charges and negative charges. Electric charges push or pull on each other if they are not touching. This is possible because each charge makes an 90003 electric field 90004 around itself. An electric field is an area that surrounds a charge. At each point near a charge, the electric field points in a certain direction.If a positive charge is put at that point, it will be pushed in that direction. If a negative charge is put at that point, it will be pushed in the exact opposite direction. 90007 90002 It works like magnets, and in fact, electricity creates a magnetic field, in which similar charges repel each other and opposite charges attract. This means that if you put two negatives close together and let them go, they would move apart. The same is true for two positive charges. But if you put a positive charge and a negative charge close together, they would pull towards each other.A short way to remember this is the phrase 90003 opposites attract likes repel. 90004 90007 90002 All the matter in the universe is made of tiny particles with positive, negative or neutral charges. The positive charges are called protons, and the negative charges are called electrons. Protons are much heavier than electrons, but they both have the same amount of electric charge, except that protons are positive and electrons are negative. Because «opposites attract,» protons and electrons stick together.A few protons and electrons can form bigger particles called atoms and molecules. Atoms and molecules are still very tiny. They are too small to see. Any big object, like your finger, has more atoms and molecules in it than anyone can count. We can only estimate how many there are. 90007 90002 Because negative electrons and positive protons stick together to make big objects, all big objects that we can see and feel are electrically neutral. 90029 Electrically 90030 is a word meaning «describing electricity», and 90029 neutral 90030 is a word meaning «balanced.»That is why we do not feel objects pushing and pulling on us from a distance, as they would if everything was electrically charged. All big objects are electrically neutral because there is the same amount of positive and negative charge in the world. We could say that the world is exactly balanced, or neutral. Scientists still do not know why this is so. 90007 90034 A drawing of an electrical circuit: the current (I) flows from + round the circuit back to — Electricity is sent on wires.90002 The electrons can move all around the material. Protons never move around a solid object because they are so heavy, at least compared to the electrons. A material that lets electrons move around is called a 90003 conductor. 90004 A material that keeps each electron tightly in place is called an 90003 insulator. 90004 Examples of conductors are copper, aluminum, silver, and gold. Examples of insulators are rubber, plastic, and wood. Copper is used very often as a conductor because it is a very good conductor and there is so much of it in the world.Copper is found in electrical wires. But sometimes, other materials are used. 90007 90002 Inside a conductor, electrons bounce around, but they do not keep going in one direction for long. If an electric field is set up inside the conductor, the electrons will all start to move in the direction opposite to the direction the field is pointing (because electrons are negatively charged). A battery can make an electric field inside a conductor. If both ends of a piece of wire are connected to the two ends of a battery (called the 90029 electrodes 90030), the loop that was made is called an 90003 electrical circuit.90004 Electrons will flow around and around the circuit as long as the battery is making an electric field inside the wire. This flow of electrons around the circuit is called 90003 electric current. 90004 90007 90002 A conducting wire used to carry electric current is often wrapped in an insulator such as rubber. This is because wires that carry current are very dangerous. If a person or an animal touched a bare wire carrying current, they could get hurt or even die depending on how strong the current was and how much electrical energy the current is transmitting.You should be careful around electrical sockets and bare wires that might be carrying current. 90007 90002 It is possible to connect an electrical device to a circuit so that electrical current will flow through a device. This current will transmit electrical energy to make the device do something that we want it to do. Electrical devices can be very simple. For example, in a light bulb, current carries energy through a special wire called a filament, which makes it glow. Electrical devices can also be very complicated.Electrical energy can be used to drive an electric motor inside a tool like a drill or a pencil sharpener. Electrical energy is also used to power modern electronic devices, including telephones, computers, and televisions. 90007 90053 Some terms related to electricity [change | change source] 90054 90002 Here are a few terms that a person can come across when studying how electricity works. The study of electricity and how it makes electrical circuits possible is called electronics. There is a field of engineering called electrical engineering, where people come up with new things using electricity.All of these terms are important for them to know. 90007 90057 90058 Current is the amount of electric charge that flows. When 1 coulomb of electricity moves past somewhere in 1 second, the current is 1 ampere. To measure current at one point, we use an ammeter. 90059 90060 90057 90058 Voltage, also called «potential difference», is the «push» behind the current. It is the amount of work per electric charge that an electric source can do. When 1 coulomb of electricity has 1 joule of energy, it will have 1 volt of electric potential.To measure voltage between two points, we use a voltmeter. 90059 90060 90057 90058 Resistance is the ability of a substance to «slow» the flow of the current, that is, to reduce the rate at which the charge flows through the substance. If an electric voltage of 1 volt maintains a current of 1 ampere through a wire, the resistance of the wire is 1 ohm — this is called Ohm’s law. When the flow of current is opposed, energy gets «used up» which means it is converted to other forms (such as light, heat, sound or movement) 90059 90060 90057 90058 Electrical energy is the ability to do work by means of electric devices.Electric energy is a «conserved» property, meaning that it behaves like a substance and can be moved from place to place (for example, along a transmission medium or in a battery). Electric energy is measured in joules or kilowatt-hours (kWh). 90059 90060 90057 90058 Electric power is the rate at which electric energy is being used, stored, or transferred. Flow of electrical energy along power lines are measured in watts. If the electric energy is being converted to another form of energy, it is measured in watts.If some of it is converted and some of it is stored, it is measured in volt-amperes, or if it is stored (as in electric or magnetic fields), it is measured in volt-ampere reactive. 90059 90060 90077 Electrical energy is made in power stations. 90002 Electrical energy is mostly generated in places called power stations. Most power stations use heat to boil water into steam which turns a steam engine. The steam engine’s turbine turns a machine called a ‘generator’. Coiled wires inside the generator are made to spin in a magnetic field.This causes electricity to flow through the wires, carrying electrical energy. This process is called electromagnetic induction. Michael Faraday discovered how to do this. 90007 90002 There are many sources of heat which can be used to generate electrical energy. Heat sources can be classified into two types: renewable energy resources in which the supply of heat energy never runs out and non-renewable energy resources in which the supply will be eventually used up. 90007 90002 Sometimes a natural flow, such as wind power or water power, can be used directly to turn a generator so no heat is needed.90007 .