Các điện là một tài sản vật chất của vật chất. Nó bao gồm tương tác âm hoặc dương giữa các proton và các electron của vật chất. Thuật ngữ này đề cập đến màu hổ phách, cho màu sắc linh hoạt và sáng mà nó trình bày. Tuy nhiên, thuật ngữ này lần đầu tiên được đưa vào xã hội khoa học bởi nhà khoa học người Anh William Gilbert (1544-1603) vào thế kỷ 16 để mô tả hiện tượng năng lượng tương tác giữa các hạt.
Điện là gì
Mục lục
Điện vật lý được hiểu là những hiện tượng được biểu hiện bằng sự có mặt của các điện tích trong các vật thể, vì chúng được tạo thành từ các phân tử và nguyên tử, mà sự tương tác của các hạt con của chúng tạo ra xung điện. Các điện tích âm và dương trên nguyên tử là tĩnh điện, trong khi chuyển động của các electron và sự giải phóng chúng khỏi nguyên tử tạo ra dòng điện.
Đây là một phần của thuyết điện từ, tuân theo lực hấp dẫn và lực hạt nhân yếu và lực hạt nhân mạnh, các tương tác cơ bản của tự nhiên.
Từ nguyên của nó bắt nguồn từ electrum trong tiếng Latinh, cũng từ tiếng Hy Lạp élektron, có nghĩa là “hổ phách”. Nhà triết học Hy Lạp Thales of Miletus (624-546 trước Công nguyên) đã quan sát cách hổ phách từ hóa ma sát với tĩnh điện, và nhiều thế kỷ sau, nhà khoa học Charles François de Cisternay du Fay (1698-1739), đã nhận thấy các điện tích dương của điện như thế nào. chúng bị lộ ra khi thủy tinh bị cọ xát, và lần lượt, âm bản được hiển thị khi các loại nhựa, chẳng hạn như hổ phách, được cọ xát.
Các dòng chảy của năng lượng từ di chuyển hoặc phí tĩnh là những gì được gọi điện, hoặc chuyển electron từ một nguyên tử khác, và lực điện kết quả được đo bằng vôn hoặc watt, một thuật ngữ được sử dụng trong điện bằng tiếng Anh, và Nó được đặt theo tên của người phát minh ra động cơ hơi nước James Watt (1736-1819).
Tuy nhiên, có thể tìm thấy điện trong tự nhiên, như trong trường hợp các sự kiện khí quyển, điện sinh học (điện có ở một số động vật) và từ quyển.
Một trong những trường hợp được biết đến nhiều nhất về động vật sản xuất điện là lươn điện, có trong cơ thể của nó các tế bào điện (một cơ quan của loài động vật này tạo ra điện trường), được tìm thấy khắp cơ thể, hoạt động theo cách tương tự như tế bào thần kinh và có thể tạo ra phóng điện tới 500 vôn.
Vì có sự đa dạng của các nguyên tố, nguyên tử của chúng khác nhau; đó là lý do tại sao một số vật liệu là vật liệu mang điện và các chất cách điện khác. Các chất dẫn điện tốt nhất là kim loại, vì chúng có ít electron trong nguyên tử, do đó không cần nhiều năng lượng hơn để các phân tử con này nhảy từ nguyên tử này sang nguyên tử khác.
Đặc tính điện
Theo động lực học, nguồn gốc, hiệu suất và các hiện tượng mà nó tạo ra, nó có những đặc điểm làm cho nó nổi bật. Trong số những cái chính là:
- Tích lũy. Có những thiết bị có khả năng lưu trữ điện trong các chất hóa học bên trong ắc quy, cho phép nó được giữ lại để sử dụng sau này (pin).
- Cách của nó để đạt được. Trong trường hợp pin hoặc tế bào, nó được lấy về mặt hóa học; cũng bằng cảm ứng điện từ khi di chuyển một vật dẫn trong từ trường, như máy phát điện; và từ ánh sáng, khi một số loại kim loại giải phóng electron khi ánh sáng mặt trời chiếu vào chúng (tấm pin mặt trời).
- Các tác dụng của nó. Chúng có thể là vật lý, cơ học hoặc động học, nhiệt, hóa học, từ tính và phát sáng.
- Các biểu hiện của nó. Chúng có thể ở dạng sét, tĩnh điện, dòng điện, trong số những dạng khác.
- Sự nguy hiểm. Bằng cách tạo ra nhiệt, nó có thể gây bỏng nặng và trong trường hợp tiếp xúc mạnh hơn sẽ dẫn đến tử vong.
- Điện trở suất và độ dẫn điện. Nó là sự đối lập của một số loại vật chất trước đường đi của nó và dòng chảy dễ dàng của nó, tương ứng.
Các loại điện
Có một số loại điện, quan trọng nhất là:
Tĩnh
Tĩnh điện phát sinh từ điện tích dư thừa, tích tụ trong vật liệu dẫn điện hoặc cách điện.
Người ta biết rằng nguyên tử được cấu tạo bởi một số proton (điện tích dương) nhất định trong hạt nhân của chúng và cùng một số electron (điện tích âm) quay xung quanh nó, điều này làm cho nguyên tử nói trên trung hòa về điện hoặc ở trạng thái cân bằng; nhưng khi ma sát được tạo ra giữa hai vật thể hoặc chất, điện tích có thể được tạo ra trong các vật thể nói trên.
Điều này là do các electron của cả hai vật liệu sẽ tiếp xúc với nhau, tạo ra sự mất cân bằng điện tích của các nguyên tử, dẫn đến tĩnh điện. Nó được gọi như vậy bởi vì nó được tạo ra trong các nguyên tử ở trạng thái nghỉ và điện tích của nó không di chuyển mà vẫn đứng yên. Một ví dụ về điều này là khi chúng ta luồn một chiếc bàn chải qua tóc và một số được nâng lên bởi lực ma sát tĩnh giữa chất liệu của cùng một sợi tóc và sợi tóc. Các đồ tạo tác như máy in sử dụng tĩnh để lộ mực hoặc mực in trên giấy.
Động
Loại này được tạo ra bởi một tải trọng đang chuyển động, hoặc dòng chảy của nó. Để làm được điều này, bạn cần một nguồn điện (có thể là hóa học, chẳng hạn như pin, hoặc điện cơ, chẳng hạn như máy nổ) làm cho các electron chạy qua một vật liệu dẫn điện mà các điện tích này có thể lưu thông.
Trong đó, các electron di chuyển từ nguyên tử này sang nguyên tử khác và cứ tiếp tục như vậy. Tuần hoàn này được gọi là dòng điện. Một ví dụ về loại điện này là các ổ cắm điện, là nguồn cung cấp điện năng cho các thiết bị và đồ dùng khác cần sử dụng điện.
Điều quan trọng là làm nổi bật sự tồn tại của các loại điện khác, trong số đó là:
- Cơ bản: Loại này đề cập đến lực hút của các điện tích dương và âm, tại đó các vật sẽ được tích điện. Nó được tạo ra từ hai cực, không nhất thiết phải chạm vào nhau nhưng hút nhau. Loại điện này có trong các vật dụng hàng ngày.
- Hành vi: Nó được coi là một phần của động lực học, vì nó là động lực được vận chuyển bằng các chất dẫn điện, đó là lý do tại sao nó tiếp tục chuyển động qua các mạch. Có nhiều chất dẫn điện khác nhau, chẳng hạn như kim loại (đặc biệt là đồng), nhôm, vàng, carbon, trong số những chất khác.
- Điện từ: Nó được tạo ra bởi từ trường, có thể được lưu trữ và phát ra dưới dạng bức xạ, vì vậy không nên tiếp xúc với loại trường này trong thời gian dài. Nhà vật lý học Hans Christian Ørsted (1777-1851) đã khám phá ra mối quan hệ giữa từ tính và điện, quan sát thấy dòng điện tạo ra từ trường.
Trong số các ứng dụng của loại điện này nổi bật trong y học, ví dụ như dùng cho máy X-quang hoặc để thực hiện chụp cộng hưởng từ.
- Công nghiệp: Đây là những gì phải được tạo ra cho máy móc lớn được sử dụng trong sản xuất hàng loạt sản phẩm, đòi hỏi lượng năng lượng lớn vì chúng có công suất cao.
Nó được phát triển sau khi khoa học chứng minh rằng các nguồn năng lượng tự nhiên như tia chớp, có thể được con người truyền tải và sử dụng, trở thành một nguồn năng lượng điện mạnh mẽ, cho phép đáp ứng nhu cầu của ngành công nghiệp.
Biểu hiện điện
Sạc điện
Đó là một tính chất mà một số hạt hạ nguyên tử (electron, neutron và proton) phải hút và đẩy nhau, cũng như nó xác định tương tác điện từ của chúng. Điều này được tạo ra trong các nguyên tử, sẽ chuyển nó đến các phân tử của một cơ thể khác, hoặc thông qua một vật liệu dẫn điện. Nó cũng đề cập đến khả năng của một hạt trao đổi photon (hạt ánh sáng hoặc năng lượng điện từ).
Ví dụ, điều này hiện diện trong tĩnh điện, là một điện tích đứng yên trong một cơ thể. Ngoài ra, một điện tích làm phát sinh lực điện từ, vì nó tạo ra lực lên người khác. Các điện tích có thể âm và các điện tích dương khác, và các điện tích cùng loại sẽ bị đẩy lùi, trong khi các điện tích ngược chiều sẽ hút.
Các điện tích được đo thông qua coulomb đơn vị hoặc coulomb và được biểu thị bằng chữ C, và có nghĩa là lượng điện tích đi qua một tiết diện của một số vật dẫn trong khoảng thời gian một giây. Cả vật chất và phản vật chất đều có điện tích bằng nhau và trái dấu với hạt tương ứng của chúng.
Dòng điện
Đây là dòng điện tích qua vật liệu, được tạo ra bởi sự chuyển động của các electron hoặc một số loại điện tích khác. Nó sẽ tạo ra từ trường, một trong những hiện tượng điện có thể được khai thác, trong trường hợp này là bằng nam châm điện.
Các vật liệu mà dòng chảy này sẽ lưu thông có thể ở thể rắn, lỏng hoặc khí. Trong vật liệu rắn, các electron chuyển động; các ion (nguyên tử hoặc phân tử không trung hòa về điện) chuyển động trong chất lỏng; và những chất ở thể khí, có thể là cả electron và ion.
Lượng điện tích trong một đơn vị thời gian được gọi là cường độ dòng điện, được ký hiệu bằng chữ I và được gọi là coulom trên giây hoặc ampe.
Dòng điện có thể là:
- Liên tục hoặc trực tiếp, là những dòng điện tích chuyển động theo một đường không đổi, nó không bị gián đoạn bởi bất kỳ chu kỳ chân không nào, vì nó chỉ theo một hướng.
- Thay thế, là phương thức di chuyển theo hai hướng, thay đổi lộ trình và cường độ của nó.
- Triphasic, là nhóm của ba dòng điện xoay chiều có cùng biên độ, tần số và giá trị hiệu dụng (khái niệm dùng để nghiên cứu sóng tuần hoàn), thể hiện sự chênh lệch giữa pha và pha là 120º.
điện trường
Nó là một trường điện từ được tạo ra bởi một điện tích (ngay cả khi nó không chuyển động) và ảnh hưởng đến các điện tích xung quanh nó hoặc có trong nó. Các trường này không thể đo lường được, nhưng có thể quan sát được tải trọng đặt lên chúng.
Điện trường là một không gian vật lý nơi các điện tích của các vật thể khác nhau tương tác và tập trung cường độ của lực điện được xác định. Trong vùng này, các thuộc tính đã được sửa đổi khi có điện tích.
Điện tích
Nó đề cập đến công suất của một cơ thể điện, hoặc năng lượng mà nó cần để di chuyển tải hoặc thực hiện công việc và được đo bằng vôn. Khái niệm này liên quan đến độ chênh lệch thế năng, được định nghĩa là năng lượng cần thiết để di chuyển điện tích từ điểm này sang điểm khác.
Điều này chỉ có thể được xác định trong một vùng giới hạn của không gian đối với trường tĩnh, vì đối với các điện tích chuyển động, điện thế Liénard-Wiechert được sử dụng (chúng mô tả các trường điện từ của sự phân bố các điện tích chuyển động).
Điện từ học
Điều này đề cập đến từ trường được tạo ra do các điện tích chuyển động và tạo ra lực hút hoặc lực đẩy đối với các vật liệu nằm trong các trường này, có thể tạo ra dòng điện.
Mạch điện
Nó đề cập đến sự kết nối của ít nhất hai thành phần điện, để điện tích có thể chảy theo một đường dẫn kín cho một số mục đích cụ thể. Chúng được tạo thành từ các phần tử như thành phần, nút, nhánh, mắt lưới, nguồn và dây dẫn.
Có các mạch với bộ thu, như trong trường hợp bóng đèn hoặc chuông; mạch loạt, giống như đèn Giáng sinh; các mạch song song, như trong trường hợp các đèn bật đồng thời với cùng một công tắc; mạch hỗn hợp (chúng kết hợp nối tiếp và song song); và đã chuyển, là những loại cho phép, ví dụ, bật một hoặc nhiều đèn từ nhiều điểm khác nhau.
Lịch sử điện
Tiền thân của điện trở về thời cổ đại, thậm chí gần ba nghìn năm trước Công nguyên, nơi con người quan sát thấy một số hiện tượng điện trong tự nhiên, mặc dù không biết chúng được tạo ra như thế nào hoặc động lực của chúng như thế nào. Tương tự như vậy, họ là nhân chứng của một số hiện tượng từ tính được tạo ra bởi một số loại vật liệu thu được trong tự nhiên, chẳng hạn như magnetit, hoặc sự hiện diện của nó trong động vật.
Vào khoảng 2.750 năm trước Công nguyên, nền văn minh Ai Cập đã viết về loài cá điện được tìm thấy ở sông Nile, coi chúng như những người bảo vệ các loài động vật khác trong đó. Vào khoảng năm 600 trước Công nguyên, Thales of Miletus là người đầu tiên phát hiện ra rằng hổ phách có được các đặc tính điện và từ khi cọ xát với một vật liệu cụ thể. Nhưng điện với tư cách là một ngành khoa học đã có từ thế kỷ XVII và XVIII, vào giữa cuộc cách mạng khoa học, khi sự xuất hiện của lĩnh vực nghiên cứu này là bối cảnh hoàn hảo cho sự khởi đầu của cuộc cách mạng công nghiệp và sự mở rộng của nó ra khắp thế giới hiện đại đang trỗi dậy, nó rất quan trọng cho sự phát triển của nhân loại.
Trước đó, vào thế kỷ 16, triết gia và bác sĩ William Gilbert (1544-1603) đã có những đóng góp quan trọng trong việc nghiên cứu hiện tượng điện, đặc biệt chú ý đến điện và từ. Thuật ngữ "điện" và "điện" lần đầu tiên xuất hiện vào năm 1646 trong công trình của Thomas Browne, người Anh (1605-1682). Các đơn vị đo lường cho các hiện tượng điện khác nhau xuất hiện sau này nhờ nhiều đóng góp của các trí thức trong ngành vật lý.
Nhà khoa học, chính trị gia và nhà phát minh Benjamin Franklin (1706-1790), vào năm 1752, đã quản lý để chuyển nguồn điện chứa trong tia chớp qua một chiếc diều, dẫn đến việc phát minh ra cột thu lôi; một thiết bị làm nhiệm vụ dẫn điện từ sét xuống đất. Sau đó, nhà vật lý người Ý Alessandro Volta (1745-1827), đã phát minh ra pin điện áp vào năm 1800 cho phép tích trữ năng lượng, tận dụng việc sử dụng điện năng do phản ứng hóa học tạo ra; và vào năm 1831, nhà vật lý Michael Faraday (1791-1867), đã phát triển máy phát điện đầu tiên, cho phép gửi dòng điện liên tục.
Giai đoạn đầu tiên của cuộc cách mạng công nghiệp không liên quan đến điện để phát triển, vì nó sử dụng năng lượng tạo ra từ hơi nước. Trước cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ hai vào thế kỷ 19, điện và dầu đã được sử dụng để tạo ra năng lượng, điều này cho phép nhà khoa học Thomas Alva Edison (1847-1931) thắp sáng bóng đèn dây tóc đầu tiên vào năm 1879.
Vào cuối thế kỷ 19 và đầu thế kỷ 20, Edison, người bảo vệ dòng điện một chiều và nhà phát minh kiêm kỹ sư Nikola Tesla (1856-1943), cha đẻ của dòng điện xoay chiều, đã tranh cãi về tương lai của điện.
Dòng điện một chiều đã được phổ biến ở Hoa Kỳ để sử dụng trong gia đình và công nghiệp; tuy nhiên, người ta sớm phát hiện ra rằng nó không hiệu quả trong khoảng cách xa và khi yêu cầu điện áp cao hơn, và tỏa ra một lượng nhiệt rất lớn.
Tesla đã phát triển các thí nghiệm dẫn đến việc khám phá các cách thay thế vận chuyển năng lượng điện theo cách hiệu quả hơn, dẫn đến việc phát hiện ra dòng điện xoay chiều.
George Westinghouse (1846-1914), một doanh nhân người Mỹ, đã ủng hộ và mua lại phát minh của Tesla, cuối cùng công ty này đã chiến thắng trong cuộc chiến giành điện vì đây là loại dòng điện rẻ hơn, ít tổn thất năng lượng hơn.
Tầm quan trọng của điện
Tầm quan trọng của nó là rất quan trọng đối với cuộc sống hiện đại, là một trong những trụ cột cơ bản của xã hội ngày nay, vì về cơ bản mọi thứ mà con người sử dụng đều liên quan đến điện để hoạt động: thiết bị điện, máy móc, thông tin liên lạc, một số hình thức vận tải, sản xuất hàng hóa và dịch vụ, cho lĩnh vực y học, khoa học và các lĩnh vực khác.
Nó có thể được tạo ra bởi con người hoặc khai thác trực tiếp từ thiên nhiên. Điện nhân tạo được tạo ra bởi các tuabin, bình ngưng và máy móc hoạt động dựa vào lực của tự nhiên, chẳng hạn như các con đập, sử dụng lực của một lượng lớn nước để tạo ra dòng điện cung cấp cho các thành phố lớn.
Hành tinh Trái đất cũng có khả năng tạo ra điện, những tia sáng, tia chớp và tia chớp mà chúng ta nhìn thấy trên bầu trời giữa cơn bão là sự phóng điện được tạo ra bởi sự va chạm của các cụm vật chất và năng lượng khổng lồ. Đây được gọi là dòng điện tự nhiên và nó có thể được con người sử dụng với các cột thu lôi và dây dẫn siêu kháng có khả năng hấp thụ tác động của phóng điện có cường độ như vậy.
10 ví dụ về việc sử dụng điện
Điện có nhiều công dụng trong sinh hoạt của con người. Trong số các ví dụ nổi bật nhất là:
- Trong các phương tiện ô tô, điện lưu thông qua các mạch điện đến các bộ phận của nó và cần điện để hoạt động, chẳng hạn như đèn, còi, động cơ, v.v. và được tạo ra từ pin.
- Đối với chiếu sáng, có nghĩa là, để bật đèn chiếu sáng sinh hoạt, công cộng và công nghiệp.
- Để đánh lửa các thiết bị điện và điện tử.
- Để tạo ra nhiệt ở vùng khí hậu ôn đới, chẳng hạn như thông qua hệ thống sưởi.
- Đối với phương tiện giao thông, chẳng hạn như máy bay, vì chúng cần điện để cất cánh.
- Đối với lĩnh vực y tế, được sử dụng trong các thiết bị dùng để phân tích và nghiên cứu.
- Trong công nghiệp, đòi hỏi lượng điện tích lớn để sản xuất các sản phẩm tiêu dùng.
- Để tạo ra chuyển động thông qua các động cơ truyền động năng lượng điện, chuyển đổi năng lượng điện thành cơ năng.
- Đối với thông tin liên lạc, được sử dụng trong các thiết bị như ăng-ten lặp lại, máy phát, trong số những thiết bị khác.
- Để vận chuyển và kiểm soát chất lỏng, chẳng hạn như nước, thông qua các van điện từ giúp điều hòa dòng chảy.
