Tenaga elektrik adalah harta benda fizikal. Ia terdiri daripada interaksi negatif atau positif antara proton dan elektron jirim. Istilah ini merujuk kepada warna ambar, kerana warna serba boleh dan bercahaya yang ditunjukkannya. Walau bagaimanapun, istilah ini pertama kali diperkenalkan ke dalam masyarakat saintifik oleh saintis Inggeris William Gilbert (1544-1603) pada abad ke-16 untuk menggambarkan fenomena interaksi tenaga antara zarah.
Apa itu elektrik
Isi kandungan
Elektrik fizikal difahami sebagai fenomena yang dimanifestasikan oleh adanya cas elektrik yang terdapat di dalam badan, kerana ia terdiri daripada molekul dan atom, yang interaksi sub-partikelnya menghasilkan impuls elektrik. Cas positif dan negatif pada atom adalah elektrik statik, sementara pergerakan elektron dan pembebasannya dari atom menghasilkan arus elektrik.
Ini adalah sebahagian daripada elektromagnetisme, yang membentuk, dengan graviti dan kekuatan nuklear yang lemah dan kekuatan nuklear yang kuat, interaksi asas alam.
Etimologi berasal dari bahasa Latin elektrum, juga dari ELEKTRON Yunani, yang bermaksud "ambar". Ahli falsafah Yunani, Thales of Miletus (624-546 SM) mengamati bagaimana geseran menguatkan ambar dengan elektrik statik, dan berabad-abad kemudian saintis Charles François de Cisternay du Fay (1698-1739), memperhatikan bagaimana cas positif elektrik mereka terungkap ketika kaca digosok, dan, pada gilirannya, negatif ditunjukkan ketika resin, seperti ambar, digosok.
The aliran tenaga daripada bergerak atau caj statik adalah apa yang dipanggil elektrik, atau pemindahan elektron dari satu atom yang lain, dan kuasa elektrik yang terhasil diukur dalam volt atau watt, istilah yang digunakan dalam elektrik dalam bahasa Inggeris, dan Ia dinamakan sempena pencipta mesin wap James Watt (1736-1819).
Walau bagaimanapun, adalah mungkin untuk mencari elektrik di alam, seperti dalam kejadian atmosfera, bioelektrik (listrik yang terdapat pada beberapa haiwan) dan magnetosfera.
Salah satu kes haiwan yang paling terkenal yang menghasilkan elektrik, adalah dari belut elektrik, yang mempunyai elektrokit di badannya (organ haiwan ini yang menghasilkan medan elektrik), yang terdapat di seluruh tubuhnya, berfungsi dengan cara yang serupa dengan neuron dan boleh menghasilkan pelepasan sehingga 500 volt.
Oleh kerana terdapat kepelbagaian unsur, atomnya berbeza; sebab itulah sebilangan bahan adalah pembawa elektrik dan penebat lain. Pengalir terbaik adalah logam, kerana mereka mempunyai sedikit elektron dalam atomnya, jadi tidak ada jumlah tenaga yang lebih besar untuk molekul sub-atom ini melompat dari satu atom ke atom yang lain.
Ciri elektrik
Mengikut dinamika, asal usul, prestasi dan fenomena yang dihasilkannya, ia mempunyai ciri-ciri yang membuatnya menonjol. Antara yang utama adalah:
- Kumulatif. Terdapat alat dengan kemampuan untuk menyimpan elektrik dalam bahan kimia di dalam akumulator, yang memungkinkannya disimpan untuk digunakan kemudian (bateri).
- Cara mendapatkannya. Sekiranya bateri atau sel, ia diperoleh secara kimia; juga dengan aruhan elektromagnetik ketika menggerakkan konduktor di medan magnet, seperti alternator; dan dari cahaya, apabila jenis logam tertentu melepaskan elektron ketika cahaya matahari jatuh ke atasnya (panel solar).
- Kesannya. Ini boleh berbentuk fizikal, mekanikal atau kinetik, termal, kimia, magnetik dan bercahaya.
- Manifestasinya. Mereka boleh berupa kilat, elektrik statik, arus, antara lain.
- Bahaya. Dengan menghasilkan haba, ia boleh menyebabkan luka bakar yang teruk dan sekiranya berlaku pendedahan yang lebih kuat, kematian.
- Ketahanan dan kekonduksian. Ini adalah penentangan dari beberapa jenis perkara di hadapan bahagiannya dan alirannya yang mudah, masing-masing.
Jenis elektrik
Terdapat beberapa jenis elektrik, yang paling penting adalah:
Statik
Statik timbul daripada cas elektrik berlebihan, yang terkumpul dalam bahan konduktif atau penebat.
Telah diketahui bahawa atom terdiri daripada sebilangan proton (muatan positif) dalam nukleus mereka dan bilangan elektron (muatan negatif) yang sama mengorbit di sekelilingnya, yang menjadikan atom tersebut netral atau dalam keseimbangan; tetapi apabila geseran dihasilkan antara dua badan atau bahan, cas mungkin dihasilkan pada objek tersebut.
Ini kerana elektron kedua-dua bahan akan bersentuhan, menghasilkan ketidakseimbangan pada cas atom, yang menyebabkan statik. Ia dipanggil kerana dihasilkan dalam atom yang berada dalam keadaan rehat dan casnya tidak bergerak tetapi tetap tidak bergerak. Contohnya ialah apabila kita menyikat rambut melalui rambut dan beberapa diangkat oleh keadaan geseran antara bahan yang sama dan rambut. Artifak seperti pencetak menggunakan statik untuk menampakkan toner atau dakwat di atas kertas.
Dinamik
Jenis ini dihasilkan oleh beban yang bergerak, atau alirannya. Untuk melakukan ini, anda memerlukan sumber elektrik (yang boleh menjadi bahan kimia, seperti bateri, atau elektromekanik, seperti dinamo) yang membuat elektron mengalir melalui bahan konduktif di mana cas elektrik ini dapat beredar.
Di dalamnya, elektron bergerak dari satu atom ke atom yang lain dan seterusnya. Peredaran ini dikenali sebagai arus elektrik. Contoh elektrik jenis ini adalah saluran elektrik, yang merupakan sumber elektrik yang dinamik untuk perkakas dan peralatan lain yang memerlukan elektrik.
Penting untuk menyoroti kewujudan jenis elektrik lain, antaranya adalah:
- Asas: Jenis ini adalah jenis yang merujuk kepada daya tarikan positif dan negatif, di mana objek akan dikenakan. Ia dihasilkan dari dua tiang, yang tidak semestinya saling menyentuh tetapi menarik antara satu sama lain. Tenaga elektrik jenis ini terdapat pada objek sehari-hari.
- Tingkah laku: Ini dianggap sebagai bagian dari dinamika, kerana itu adalah salah satu yang diangkut melalui konduktor, itulah sebabnya ia terus bergerak melalui litar. Terdapat pelbagai konduktor, seperti logam (terutamanya tembaga), aluminium, emas, karbon, antara lain.
- Elektromagnetik: Ia dihasilkan oleh medan magnet, yang dapat disimpan dan dipancarkan sebagai radiasi, jadi disarankan untuk tidak mendedahkan diri anda pada medan jenis ini untuk waktu yang lama. Ahli fizik Hans Christian Ørsted (1777-1851) menemui hubungan antara magnet dan elektrik, dengan memerhatikan bahawa arus elektrik mencipta medan magnet.
Antara penggunaan elektrik jenis ini menonjol dalam perubatan, misalnya, untuk mesin sinar-X atau untuk melakukan pengimejan resonans magnetik.
- Perindustrian: Inilah yang mesti dihasilkan untuk mesin besar yang digunakan dalam pengeluaran besar-besaran produk, yang memerlukan sejumlah besar tenaga kerana mereka mempunyai daya tinggi.
Ini dikembangkan setelah sains membuktikan bahawa sumber tenaga semula jadi seperti kilat, dapat disalurkan dan digunakan oleh manusia, menjadi sumber tenaga elektrik yang kuat, yang memungkinkan memenuhi kebutuhan industri.
Manifestasi elektrik
Cas elektrik
Ini adalah sifat bahawa beberapa zarah subatom (elektron, neutron dan proton) harus menarik dan menghalau satu sama lain, dan juga menentukan interaksi elektromagnetik mereka. Ini dihasilkan dalam atom, yang akan memindahkannya ke molekul badan yang berlainan, atau melalui bahan konduktif. Ini juga merujuk kepada kemampuan zarah untuk menukar foton (zarah cahaya atau tenaga elektromagnetik).
Ini berlaku, misalnya, dalam elektrik statik, yang merupakan cas pegun dalam badan. Juga, cas menimbulkan daya elektromagnetik, kerana menghasilkan daya pada orang lain. Caj mungkin negatif dan lain-lain positif, dan caj jenis yang sama akan ditolak, sementara caj yang berlawanan akan menarik.
Caj diukur melalui unit coulomb atau coulomb dan diwakili oleh huruf C, dan bermaksud jumlah cas yang melewati bahagian beberapa konduktor dalam jangka masa satu saat. Kedua-dua bahan dan antimateri mempunyai caj yang sama dan berlawanan dengan zarahnya.
Arus elektrik
Ini adalah aliran cas elektrik melalui bahan, dihasilkan oleh pergerakan elektron atau jenis cas lain. Ia akan menghasilkan medan magnet, salah satu fenomena elektrik yang dapat dieksploitasi, dalam hal ini oleh elektromagnet.
Bahan-bahan di mana aliran ini akan beredar boleh menjadi pepejal, cair atau gas. Dalam bahan pepejal, elektron bergerak; ion (atom atau molekul yang tidak neutral elektrik) bergerak dalam cecair; dan gas, elektron dan ion.
Jumlah cas semasa untuk satuan masa dikenali sebagai intensiti arus elektrik, yang dilambangkan dengan huruf I dan dinyatakan sebagai coulombs per saat atau ampere.
Arus elektrik boleh:
- Berterusan atau langsung, yang merupakan aliran muatan yang beredar di jalan yang tetap, ia tidak terganggu oleh tempoh vakum, kerana hanya dalam satu arah.
- Alterna, yang bergerak dalam dua arah, mengubah laluan dan intensitinya.
- Triphasic, yang merupakan pengelompokan tiga arus bergantian dengan amplitud, frekuensi dan nilai efektif yang sama (konsep yang digunakan untuk mengkaji gelombang berkala), menunjukkan perbezaan 120º antara fasa dan fasa.
medan elektrik
Ia adalah medan elektromagnetik yang dihasilkan oleh cas elektrik (walaupun tidak bergerak) dan yang mempengaruhi cas yang mengelilinginya atau berada di dalamnya. Medan tidak dapat diukur, tetapi caj yang diletakkan di atasnya dapat diperhatikan.
Medan elektrik adalah ruang fizikal di mana cas elektrik dari badan yang berlainan berinteraksi, dan kepekatan intensiti daya elektrik ditentukan. Di wilayah ini harta tanah telah dimodifikasi dengan adanya caj.
Potensi elektrik
Ini merujuk pada kapasiti badan elektrik, atau tenaga yang diperlukannya untuk memindahkan beban atau melakukan kerja dan diukur dalam volt. Konsep ini berkaitan dengan perbezaan potensi, yang ditakrifkan sebagai tenaga yang diperlukan untuk memindahkan cas dari satu titik ke titik yang lain.
Ini hanya dapat didefinisikan di kawasan ruang yang terbatas untuk medan statik, kerana untuk caj bergerak, potensi Liénard-Wiechert digunakan (mereka menggambarkan medan elektromagnetik sebaran cas bergerak).
Elektromagnetisme
Ini merujuk kepada medan magnet yang dihasilkan kerana cas elektrik yang bergerak, dan yang menghasilkan daya tarikan atau tolakan ke arah bahan yang berada di dalam medan ini, yang dapat menghasilkan arus elektrik.
Litar elektrik
Ini merujuk pada sambungan sekurang-kurangnya dua komponen elektrik, sehingga muatan elektrik dapat mengalir di jalan tertutup untuk tujuan tertentu. Ini terdiri daripada unsur-unsur seperti komponen, nod, cabang, mesh, sumber, dan konduktor.
Terdapat litar dengan penerima, seperti lampu atau loceng; litar siri, seperti lampu Krismas; litar selari, seperti dalam keadaan lampu yang menyala dengan suis yang sama secara serentak; litar campuran (mereka menggabungkan siri dan selari); dan dihidupkan, yang membolehkan, misalnya, menyalakan satu atau lebih lampu dari lebih dari satu titik yang berbeza.
Sejarah elektrik
Anteseden elektrik kembali ke zaman kuno, bahkan hampir tiga ribu tahun sebelum Kristus, di mana manusia mengamati fenomena elektrik tertentu di alam, walaupun tidak mengetahui bagaimana ia dihasilkan atau dinamika mereka. Demikian juga, mereka menyaksikan fenomena magnet tertentu yang dihasilkan oleh beberapa jenis bahan yang diperoleh di alam, seperti magnetit, atau kehadirannya pada haiwan.
Pada sekitar 2.750 SM, peradaban Mesir menulis tentang ikan elektrik yang terdapat di Sungai Nil, merujuk kepada mereka sebagai pelindung dari fauna lain di dalamnya. Sekitar tahun 600 SM, Thales of Miletus adalah orang pertama yang mengetahui bahawa ambar memperoleh sifat elektrik dan magnet apabila digosok dengan bahan tertentu. Tetapi elektrik sebagai sains berasal dari abad ketujuh belas dan kelapan belas, di tengah-tengah revolusi ilmiah, ketika munculnya bidang pengajian ini adalah konteks yang sempurna untuk permulaan revolusi industri, dan pengembangannya ke seluruh dunia moden yang sedang meningkat sangat penting untuk pembangunan umat manusia.
Sebelum ini, pada abad ke-16, ahli falsafah dan doktor William Gilbert (1544-1603) memberikan sumbangan penting dalam kajian fenomena elektrik, dengan memberi perhatian khusus kepada elektrik dan daya tarikan. Istilah "elektrik" dan "elektrik" pertama kali muncul pada tahun 1646 dalam karya orang Inggeris Thomas Browne (1605-1682). Unit pengukuran untuk fenomena elektrik yang berbeza muncul kemudian berkat banyak sumbangan dari intelektual dalam fizik.
Saintis, ahli politik dan penemu Benjamin Franklin (1706-1790), pada tahun 1752 berjaya menyalurkan tenaga elektrik yang terdapat dalam bolt kilat melalui layang-layang, yang menyebabkan penemuan tongkat kilat; alat yang digunakan untuk mengalirkan elektrik dari kilat ke tanah. Kemudian, ahli fizik Itali Alessandro Volta (1745-1827), mencipta bateri voltan pada tahun 1800 yang membolehkan menyimpan tenaga, memanfaatkan penggunaan elektrik yang dihasilkan oleh tindak balas kimia; dan pada tahun 1831 ahli fizik Michael Faraday (1791-1867), mengembangkan penjana elektrik pertama, yang memungkinkan untuk menghantar arus elektrik secara berterusan.
Tahap pertama revolusi industri tidak melibatkan elektrik untuk pengembangannya, kerana ia menggunakan tenaga yang dihasilkan oleh wap. Sudah menjelang revolusi industri kedua pada abad ke-19, elektrik dan minyak digunakan untuk menghasilkan tenaga, yang memungkinkan saintis Thomas Alva Edison (1847-1931) menyalakan bola lampu filamen pertama pada tahun 1879.
Pada akhir abad ke-19 dan awal abad ke-20, Edison, pembela arus terus, dan pencipta dan jurutera Nikola Tesla (1856-1943), bapa arus bolak-balik, mempertikaikan masa depan elektrik.
Arus terus dipopularkan di Amerika Syarikat untuk kegunaan domestik dan industri; namun, segera diketahui bahawa ia tidak cekap dalam jarak jauh dan ketika voltan lebih tinggi diperlukan, dan mengeluarkan sejumlah besar haba.
Tesla mengembangkan eksperimen yang membawa kepada menemui kaedah alternatif untuk mengangkut tenaga elektrik dengan cara yang lebih cekap, yang mengakibatkan penemuan arus bolak.
George Westinghouse (1846-1914), seorang ahli perniagaan Amerika, menyokong dan membeli ciptaan Tesla, yang akhirnya memenangi pertempuran untuk elektrik kerana ia adalah jenis arus yang lebih murah dengan kehilangan tenaga yang lebih sedikit.
Kepentingan elektrik
Kepentingannya sangat penting untuk kehidupan moden, menjadi salah satu tonggak asas masyarakat masa kini, kerana pada dasarnya segala yang digunakan manusia melibatkan elektrik untuk berfungsi: peralatan elektrik, mesin, komunikasi, beberapa bentuk pengangkutan, pengeluaran barang dan perkhidmatan, untuk bidang perubatan, sains, antara lain.
Ia boleh diciptakan oleh manusia atau dimanfaatkan secara langsung dari alam. Tenaga elektrik buatan manusia dihasilkan oleh turbin, kondensor, dan mesin yang bergantung pada daya alam untuk berfungsi, seperti empangan, yang menggunakan kekuatan air dalam jumlah besar untuk menghasilkan arus yang membekalkan bandar-bandar besar.
Planet Bumi juga mampu menghasilkan elektrik, sinar, kilat dan kilat yang kita lihat di langit di tengah-tengah ribut adalah pelepasan elektrik yang dihasilkan oleh perlanggaran sekumpulan jirim dan tenaga yang besar. Ini disebut arus elektrik semula jadi dan dapat digunakan oleh manusia dengan batang kilat dan konduktor tahan super yang mampu menyerap kesan pelepasan sebesar itu.
10 contoh penggunaan elektrik
Tenaga elektrik mempunyai pelbagai kegunaan dalam aktiviti manusia. Antara contoh yang paling ketara adalah:
- Dalam kenderaan dengan elektrik automotif, yang beredar melalui litar yang mencapai bahagiannya dan yang memerlukan elektrik berfungsi, seperti lampu, tanduk, mesin, antara lain, dan dihasilkan dari bateri.
- Untuk pencahayaan, iaitu untuk menghidupkan lampu domestik, awam dan industri.
- Untuk pencucuhan peralatan elektrik dan elektronik.
- Untuk menghasilkan haba di iklim sederhana, seperti melalui pemanasan.
- Untuk pengangkutan, seperti kapal terbang, kerana mereka memerlukan elektrik untuk berlepas.
- Untuk bidang perubatan, digunakan dalam alat yang digunakan untuk analisis dan kajian.
- Dalam industri, yang memerlukan sejumlah besar cas elektrik untuk mengeluarkan produk pengguna.
- Untuk menjana pergerakan melalui motor yang mendorong tenaga elektrik, menukar tenaga elektrik menjadi tenaga mekanikal.
- Untuk komunikasi, digunakan dalam peranti seperti antena pengulang, pemancar, antara lain.
- Untuk pengangkutan dan kawalan cecair, seperti air, melalui injap solenoid yang membantu menyederhanakan aliran.
