Mikä on sähkö
Laajassa merkityksessä sähkö on koko joukko sähkömagneettisia ilmiöitä, jotka ovat erilaisia sähkömagneettisen kentän ilmentymiä ja sen vuorovaikutusta aineen kanssa; suppeassa merkityksessä sitä käytetään ilmaisussa "sähkön määrä", joka on synonyymi sanalle "sähkövaraus" jälkimmäisen määrityksessä.
Mitä tulee mieleen, kun kuulet sanan "sähkö" tai "sähkö"? Toinen kuvittelee pistorasian, toinen - sähköjohdon, muuntajan tai hitsauskoneen, kalastaja ajattelee salamaa, kotiäiti ajattelee akkua sormellaan tai matkapuhelimen laturia, kääntäjä ajattelee sähkömoottori, ja joku jopa kuvittelee Nikola Teslaistuu laboratoriossa lähellä resonoivaa induktiokelaa, joka räjäyttää salaman.
Tavalla tai toisella nykymaailmassa on monia sähkön ilmentymiä. Nykypäivän sivilisaatiota kokonaisuutena on mahdoton kuvitella ilman sähköä. Mutta mitä me tiedämme hänestä? Selvennetään tätä tietoa.
Voimalaitoksesta sähkölaitteeseen
Kun kytkemme kotona pistorasian, laitamme vedenkeittimen päälle tai painamme kytkintä, periaatteessa haluten sytyttää lampun, niin suljemme sillä hetkellä piirin lähde ja sähkön vastaanotintarjota reitti sähkövaraukselle, esimerkiksi vedenkeittimen spiraalin läpi.
Kotimme sähkönlähde on yleensä pistorasia. Johdon läpi liikkuva sähkövaraus (joka esimerkissämme on vedenkeittimen nikromikela) on sähköä… Johdin yhdistää pistorasian käyttäjään kahdella johdolla: yhtä johtoa pitkin lataus siirtyy pistorasiasta käyttäjälle, toista johtoa pitkin samalla - käyttäjältä - pistorasiaan. Jos virta on vaihtuva, johdot vaihtavat rooliaan 50 kertaa sekunnissa.
Sähkövarausten liikkeen (tai yksinkertaisemmin sähkön lähteen) energialähde kaupunkiverkossa on ensisijaisesti voimalaitos. Voimalaitoksessa sähköä tuottaa voimakas generaattori, jonka roottorin saa pyörimään ydinlaitos tai muuntyyppinen voimalaitos (esimerkiksi vesiturbiini).
Generaattorin sisällä magnetoitu roottori ylittää staattorin johdot aiheuttaen sähkömotorinen voima (EMF)generaattorin napojen välistä jännitettä. Ja se on aina vaihtojännite taajuudella 50 Hz, koska generaattorin roottorissa on 2 magneettinapaa ja se pyörii taajuudella 3000 rpm, tai siinä on 4 napaa ja nopeus 1500 rpm.
Se on kontaktissamme oleva jännitys, jota käytämme päivittäin edes ajattelematta. sähkön pitkästä matkasta voimalaitokselta pistorasiaan valon nopeudella (299 792 458 metriä sekunnissa - sähkökentän etenemisnopeus johtoja pitkin, mikä työntää elektroneja niiden sisällä luoden virran).
AC jännite 220 volttia lähdössä
Lähtöjä varten generoitu jännite on vaihteleva, koska: Ensinnäkin se voidaan helposti muuntaa (vähentää tai lisätä), ja toiseksi se generoidaan helpommin ja siirretään pienemmällä häviöllä johtimissa kuin vakiojännite.
Syöttämällä virtaa johtoihin, joihin se on kytketty muuntaja, vaihtojännite, saamme vaihtovirta, joka muuttaa suuntaaan harmonisesti 50 kertaa sekunnissa, pystyy synnyttämään muuntajan magneettipiiriin vaihtomagneettikentän, joka puolestaan pystyy jälleen virittämään sähkövirran toisiokäämien johtimissa, jotka kiertävät magneettinen piiri...
Jos magneettikenttä olisi vakio kelan peittämässä tilassa, kelojen virtaa ei yksinkertaisesti suunnata (vrt. sähkömagneettisen induktion laki).
Virran saamiseksi on tarpeen muuttaa magneettivuo avaruudessa, jonka jälkeen se päätyy noin sähkökenttä, se vaikuttaa sähkövaraukseen, joka voi esimerkiksi sijaita kuparilangan sisällä (vapaita elektroneja), joka sijaitsee tämän tilan ympärillä muuttuvalla magneettivuolla.
Sekä generaattoreiden että muuntajien toiminta perustuu tähän periaatteeseen, sillä ainoalla erolla, että muuntajassa ei ole liikkuvia työosia: vaihtomagneettivuon lähde muuntajassa on ensiökäämin vaihtovirta ja generaattorissa. on pyörivä roottori, jossa on pysyvä magneettikenttä.
Ja siellä täällä muuttuva magneettikenttä synnyttää sähkömagneettisen induktion lain mukaan pyörteisen sähkökentän, joka vaikuttaa johtojen sisällä oleviin vapaisiin elektroneihin ja saa nämä elektronit liikkeelle. Jos piiri on suljettu kuluttajalta, virta kulkee kuluttajan läpi.
Sähkövarasto ja tasavirta
On kätevintä kerätä sähköä jokapäiväisessä elämässä kemiallisen energian muodossa, nimittäin paristoissa… Kemiallinen reaktio elektrodien kanssa pystyy muodostamaan virran, kun ulkoinen piiri on suljettu käyttäjältä, ja mitä suurempi akkuelektrodien pinta-ala, sitä enemmän virtaa siitä voidaan saada ja riippuen akun materiaalista. elektrodeja ja akussa sarjaan kytkettyjen kennojen lukumäärää, akun tuottama jännite voi olla erilainen.
Joten litiumioniakulle yhden kennon standardijännite on 3,7 volttia ja voi nousta 4,2 volttiin. Purkauksen aikana positiivisesti varautuneet litiumionit liikkuvat elektrolyytissä kupari- ja grafiittipohjaiselta anodilta (-) alumiinipohjaiselle katodille (+) ja latauksen aikana katodista anodille, jossa EMF:n vaikutuksesta laturissa muodostuu grafiitti-litiumyhdiste, jonka seurauksena energiaa kertyy kemiallisen yhdisteen muodossa.
Elektrolyyttikondensaattorit toimivat samalla tavalla eroten akuista, joilla on pienempi sähkökapasiteetti, mutta useilla lataus-purkausjaksoilla.
Litiumioniakun täysi käyttöikä on rajoitettu enintään 1000 lataus-purkausjaksoon, ja ominaisenergiasisältö on 250 Wh / kg. Mitä tulee elektrolyyttikondensaattoreihin, niiden korjattu virrankäyttöikä on arvioitu kymmeniksi tuhansiksi tunteiksi, mutta energiankulutus on yleensä alle 0,25 Wh/kg.
Staattinen sähkö
Jos laitat silkkilakanan villahuovan päälle, painat ne hyvin yhteen ja yrität sitten levittää ne erilleen, niin sähköistys... Tämä tapahtuu, koska eri dielektrisyysvakioiden omaavien kappaleiden kitkaolosuhteissa niiden pinnoilla tapahtuu varausten erottumista: materiaali, jolla on korkeampi dielektrisyysvakio, varautuu positiivisesti ja materiaali, jolla on pienempi dielektrisyysvakio - negatiivisesti .
Mitä suurempi ero näissä parametreissä on, sitä voimakkaampi sähköistys.Kun hieroat jalkojasi villamatolla, latautuu negatiivisesti ja matto positiivisesti. Potentiaalitasot voivat nousta täällä kymmeniin tuhansiin voltteihin, ja koskettamalla esimerkiksi maadoitettuun vesihanaan saat sähköiskun. Mutta koska sähkökapasiteetti on niukka, tämä epämiellyttävä tapahtuma ei aiheuta suurta uhkaa hengellesi.
Toinen asia on elektroforeettinen kone, jossa kitkan synnyttämä staattinen varaus kerääntyy kondensaattoriin. Leyden Bankiin kertynyt maksu on jo hengenvaarallinen.
Tärkeimmät termit ja määritelmät
Mikä on sähkömagneettinen kenttä
Sähkömagneettinen kenttä on erityinen ainetyyppi, jolle on tunnusomaista jatkuva jakautuminen avaruudessa (sähkömagneettiset aallot) ja joka paljastaa rakenteen diskreettisyyden (fotonit), jolle on ominaista kyky levitä tyhjiössä (voimakkaiden gravitaatiokenttien puuttuessa), kohdistamalla voimavaikutuksen varautuneisiin hiukkasiin niiden nopeudesta riippuen.
Mikä on sähkövaraus
Sähkövaraus on ainehiukkasten tai kappaleiden ominaisuus, joka kuvaa niiden suhdetta omaan sähkömagneettiseen kenttään ja niiden vuorovaikutusta ulkoisen sähkömagneettisen kentän kanssa. Sillä on kaksi tyyppiä, jotka tunnetaan nimellä positiivinen varaus (protonin varaus, positronin varaus jne.) ja negatiivinen varaus (elektronin varaus jne.). Määränä se määräytyy yhden varautuneen kappaleen vahvalla vuorovaikutuksella toisen varautuneen kappaleen kanssa.
Mikä on varautunut hiukkanen
Varautunut hiukkanen on aineen hiukkanen, jolla on sähkövaraus.
Mikä on sähkökenttä
Sähkökenttä on toinen sähkömagneettisen kentän kahdesta sivusta, jonka aiheuttavat sähkövaraukset ja magneettikentän muutokset, jotka vaikuttavat varautuneisiin hiukkasiin ja kappaleisiin ja paljastuvat voimavaikutuksena paikallaan oleviin varautuneisiin kappaleisiin ja hiukkasiin.
Mikä on magneettikenttä
Magneettikenttä on toinen sähkömagneettisen kentän kahdesta puolelta, jotka aiheutuvat liikkuvien varautuneiden hiukkasten ja kappaleiden sähkövaraukset sekä liikkuviin varautuneisiin hiukkasiin kohdistuvan voiman muutoksesta sähkökentässä, joka paljastuu yleisesti suunnatun voiman vaikutuksesta. suhteessa näiden hiukkasten liikesuuntaan ja verrannollinen niiden nopeuteen.
Mikä on sähkövirta
Sähkövirta on ilmiö varautuneiden hiukkasten liikkeestä ja sähkökentän muutosten ilmiö ajan myötä, johon liittyy magneettikenttä.
Mikä on sähkökentän energia
Sähkökentän energia – sähkökenttään liittyvä energia, joka muuttuu muuksi energiaksi, kun sähkökenttä muuttuu.
Mikä on magneettikentän energia
Magneettikentän energia – Energia, joka liittyy magneettikenttään ja muunnetaan muiksi energiamuodoiksi kolmen magneettikentän muutoksen seurauksena.
Mikä on sähkömagneettinen energia (sähköenergia)
Sähköenergia - sähkömagneettisen kentän energia, joka koostuu sähkökentän energiasta ja magneettikentän energiasta.
Katso myös:
Edellytykset sähkövirran olemassaololle