A eletricidade é um fenômeno comum e vital para a maioria das pessoas. E como qualquer coisa familiar, raramente é perceptível. Poucas pessoas se perguntam de onde vem, como funciona, o que pode ser feito com isso. No entanto, sua pesquisa foi realizada muito antes de nossa era e, até agora, alguns mistérios permanecem sem resposta.
Contente
O que se entende por corrente elétrica
A eletricidade é um complexo de fenômenos associados à existência de cargas elétricas. Esta palavra geralmente significa corrente elétrica e todos os processos que ela causa.
A corrente elétrica é o movimento direcionado de partículas carregando uma carga sob a influência de um campo elétrico.
Quem inventou a eletricidade - história
Manifestações particulares de eletricidade foram estudadas muito antes de nossa era.Mas combiná-los em uma teoria que explica os relâmpagos no céu, a atração de objetos, a capacidade de causar incêndios e dormência de partes do corpo, ou mesmo a morte de uma pessoa, acabou sendo uma tarefa difícil.
Desde os tempos antigos, os cientistas estudaram três manifestações da eletricidade:
- Peixes que geram eletricidade;
- Eletricidade estática;
- Magnetismo.
No antigo Egito, os curandeiros conheciam as estranhas habilidades do peixe-gato do Nilo e tentavam tratar dores de cabeça e outras doenças com ele. Os antigos médicos romanos usavam uma rampa elétrica para fins semelhantes. Os antigos gregos estudaram em detalhes as estranhas habilidades da arraia e sabiam que uma criatura poderia atordoar uma pessoa sem contato direto através de um tridente e redes de pesca.
Um pouco antes, descobriu-se que se você esfregar âmbar em um pedaço de lã, ele começará a atrair lã e pequenos objetos. Mais tarde, outro material com propriedades semelhantes foi descoberto - a turmalina.
Por volta de 500 a.C. Cientistas indianos e árabes conheciam substâncias capazes de atrair ferro e usaram ativamente essa capacidade em vários campos. Por volta de 100 a.C. Cientistas chineses inventaram a bússola magnética.
Em 1600, William Gilbert, o médico da corte de Elizabeth I e James I, descobriu que todo o planeta é uma grande bússola e introduziu o conceito de "eletricidade" (do grego "âmbar"). Em seus escritos, experimentos de esfregar âmbar em lã e a capacidade de uma bússola apontar para o norte começaram a ser combinados em uma teoria. Na foto abaixo, ele mostra o ímã para Elizabeth I.
Em 1633, o engenheiro Otto von Guericke inventa uma máquina eletrostática que pode não apenas atrair, mas também repelir objetos, e em 1745 Peter van Muschenbroek constrói o primeiro dispositivo de armazenamento de carga elétrica do mundo.
Em 1800, o italiano Alessandro Volta inventa o primeiro fonte atual - uma bateria elétrica que produz DC. Ele também foi capaz de transmitir corrente elétrica à distância. Portanto, este ano é considerado por muitos como o ano da invenção da eletricidade.
Em 1831, Mike Faraday descobre o fenômeno da indução eletromagnética e abre caminho para a invenção de vários dispositivos baseados em corrente elétrica.
Na virada dos séculos XIX-XX, um grande número de descobertas e conquistas foram feitas, graças às atividades de Nikola Tesla. Entre outras coisas, ele inventou o gerador de alta frequência e transformador, motor elétrico, antena para sinais de rádio.
A ciência que estuda a eletricidade
A eletricidade é um fenômeno natural. É parcialmente estudado em biologia, química e física. As cargas elétricas mais completas são consideradas no âmbito da eletrodinâmica - um dos ramos da física.
Teorias e leis da eletricidade
Existem poucas leis que regem a eletricidade, mas elas descrevem completamente o fenômeno:
- A lei da conservação da energia é uma lei fundamental à qual também obedecem os fenômenos elétricos;
- A lei de Ohm é a lei básica da corrente elétrica;
- A lei da indução eletromagnética - sobre campos eletromagnéticos e magnéticos;
- Lei de Ampère - sobre a interação de dois condutores com correntes;
- Lei de Joule-Lenz - sobre o efeito térmico da eletricidade;
- Lei de Coulomb - sobre eletrostática;
- As regras das mãos direita e esquerda - determinando as direções das linhas do campo magnético e a força de Ampère agindo em um condutor em um campo magnético;
- Regra de Lenz - determinando a direção da corrente de indução;
- As leis de Faraday são sobre eletrólise.
Primeiros experimentos com eletricidade
As primeiras experiências com eletricidade foram principalmente divertidas. Sua essência estava em objetos leves que eram atraídos e repelidos sob a influência de uma força mal compreendida. Outra experiência divertida é a transmissão de eletricidade através de uma cadeia de pessoas de mãos dadas. O efeito fisiológico da eletricidade foi ativamente estudado por Jean Nollet, que fez uma carga elétrica passar por 180 pessoas.
De que é feita a corrente elétrica?
Uma corrente elétrica é um movimento dirigido ou ordenado de partículas carregadas (elétrons, íons). Tais partículas são chamadas de portadores de carga elétrica. Para que o movimento apareça, deve haver partículas carregadas livres na substância. A capacidade das partículas carregadas de se moverem em uma substância determina a condutividade dessa substância. Por condutividade, as substâncias são distinguidas em condutores, semicondutores, dielétricos e isolantes.
Nos metais, a carga é movida por elétrons. Ao mesmo tempo, a substância em si não vaza em nenhum lugar - os íons metálicos são fixados com segurança nos nós da estrutura e oscilam apenas levemente.
Nos líquidos, a carga é transportada por íons: cátions carregados positivamente e ânions carregados negativamente. As partículas correm para os eletrodos com carga oposta, onde se tornam neutras e se acomodam.
O plasma é formado em gases sob a ação de forças com diferentes potenciais. A carga é transportada por elétrons e íons livres de ambos os pólos.
Nos semicondutores, a carga é movida por elétrons, movendo-se de átomo para átomo e deixando para trás descontinuidades que são consideradas carregadas positivamente.
De onde vem a corrente elétrica
A eletricidade que chega através dos fios até as casas é gerada por um gerador elétrico em várias usinas. Neles, o gerador é conectado a uma turbina em constante rotação.
Em design gerador existe um rotor - uma bobina localizada entre os pólos do ímã. Quando a turbina gira este rotor em um campo magnético, de acordo com as leis da física, uma corrente elétrica aparece ou é induzida. Assim, o objetivo do gerador é converter a força cinética de rotação em eletricidade.
Há muitas maneiras de fazer uma turbina girar, usando uma variedade de fontes de energia. Eles são divididos em três tipos:
- Renovável - energia derivada de recursos inesgotáveis: correntes de água, luz solar, vento, fontes geotérmicas e biocombustíveis;
- Não renovável - energia obtida a partir de recursos que surgem de forma muito lenta, incomensurável com a taxa de consumo: carvão, petróleo, turfa, gás natural;
- Nuclear - energia obtida a partir do processo de divisão celular nuclear.
Na maioria das vezes, a eletricidade é gerada através do trabalho de:
- Usinas Hidrelétricas (UHE) - construídas sobre rios e aproveitam a potência do fluxo de água;
- Usinas Termelétricas (UTEs) - operam com energia térmica proveniente da queima de combustíveis;
- Usinas Nucleares (NPPs) - operam com energia térmica obtida a partir do processo de reação nuclear.
A energia convertida é fornecida por fios às subestações transformadoras e quadros de distribuição e só então chega ao consumidor final.
Agora, os chamados tipos alternativos de energia estão se desenvolvendo ativamente. Estes incluem turbinas eólicas, painéis solares, o uso de fontes geotérmicas e quaisquer outras formas de obter eletricidade através de fenômenos incomuns. A energia alternativa é muito inferior em termos de produtividade e retorno às fontes tradicionais, mas em certas situações ajuda a economizar dinheiro e reduzir a carga nas principais redes elétricas.
Há também um mito sobre a existência BTG - geradores sem combustível. Na Internet há vídeos demonstrando seu trabalho e sua venda é oferecida. Mas há muita controvérsia sobre a confiabilidade dessas informações.
Tipos de eletricidade na natureza
O exemplo mais simples de eletricidade natural é o relâmpago. As partículas de água nas nuvens colidem constantemente umas com as outras, adquirindo uma carga positiva ou negativa. As partículas mais leves e carregadas positivamente acabam no topo da nuvem, enquanto as mais pesadas e negativas descem. Quando duas nuvens semelhantes estão a uma distância suficientemente próxima, mas em alturas diferentes, as cargas positivas de uma começam a ser mutuamente atraídas pelas partículas negativas da outra. Neste momento, ocorre um relâmpago. Além disso, esse fenômeno ocorre entre as nuvens e a própria superfície da Terra.
Outra manifestação de eletricidade na natureza são os órgãos especiais em peixes, raias e enguias. Com a ajuda deles, eles podem criar cargas elétricas para se defender de predadores ou atordoar suas presas. Seu potencial varia de descargas muito fracas, imperceptíveis para humanos, até descargas mortais.Alguns peixes criam um campo elétrico fraco ao seu redor, o que os ajuda a procurar presas e navegar em águas lamacentas. Qualquer objeto físico o distorce de alguma forma, o que ajuda a recriar o espaço circundante e a “ver” sem olhos.
A eletricidade também se manifesta no trabalho do sistema nervoso dos organismos vivos. Um impulso nervoso transmite informações de uma célula para outra, permitindo que você responda a estímulos externos e internos, pense e controle seus movimentos.
Artigos semelhantes:
