Elektrina je bežný a životne dôležitý jav pre väčšinu ľudí. A ako každá známa vec, je to zriedka viditeľné. Málokto sa čuduje, odkiaľ pochádza, ako funguje, čo sa s tým dá robiť. Jeho výskum sa však uskutočnil dávno pred naším letopočtom a až doteraz zostali niektoré záhady nezodpovedané.
Obsah
Čo znamená elektrický prúd
Elektrina je komplex javov spojených s existenciou elektrických nábojov. Toto slovo najčastejšie znamená elektrický prúd a všetky procesy, ktoré spôsobuje.
Elektrický prúd je riadený pohyb častíc nesúcich náboj pod vplyvom elektrického poľa.
Kto vynašiel elektrinu - história
Konkrétne prejavy elektriny boli skúmané dávno pred naším letopočtom.Ale spojiť ich do jednej teórie, ktorá vysvetľuje záblesky bleskov na oblohe, príťažlivosť predmetov, schopnosť spôsobiť požiar a znecitlivenie častí tela či dokonca smrť človeka, sa ukázalo ako náročná úloha.
Od staroveku vedci študovali tri prejavy elektriny:
- Ryby, ktoré vyrábajú elektrinu;
- Statická elektrina;
- Magnetizmus.
V starovekom Egypte liečitelia vedeli o zvláštnych schopnostiach sumca nílskeho a snažili sa ním liečiť bolesti hlavy a iné choroby. Starovekí rímski lekári používali na podobné účely elektrickú rampu. Starovekí Gréci podrobne študovali zvláštne schopnosti rejnoka a vedeli, že tvor dokáže človeka omráčiť bez priameho kontaktu cez trojzubec a rybárske siete.
O niečo skôr sa zistilo, že ak potriete jantárom kúsok vlny, začne priťahovať vlnu a malé predmety. Neskôr bol objavený ďalší materiál s podobnými vlastnosťami – turmalín.
Okolo roku 500 p.n.l. Indickí a arabskí vedci vedeli o látkach schopných priťahovať železo a túto schopnosť aktívne využívali v rôznych oblastiach. Okolo roku 100 p.n.l. Čínski vedci vynašli magnetický kompas.
V roku 1600 William Gilbert, dvorný lekár Alžbety I. a Jakuba I., zistil, že celá planéta je jeden obrovský kompas a zaviedol pojem „elektrina“ (z gréckeho „jantáru“). V jeho spisoch sa experimenty s trením jantáru o vlnu a schopnosť kompasu ukazovať na sever začali spájať do jednej teórie. Na obrázku nižšie ukazuje magnet Alžbete I.
V roku 1633 vynašiel inžinier Otto von Guericke elektrostatický stroj, ktorý dokáže predmety nielen priťahovať, ale aj odpudzovať, a v roku 1745 Peter van Muschenbroek zostrojil prvé zariadenie na uchovávanie elektrického náboja na svete.
V roku 1800 vynašiel prvý Talian Alessandro Volta aktuálny zdroj - elektrická batéria, ktorá vyrába D.C.. Dokázal tiež prenášať elektrický prúd na diaľku. Preto je tento rok mnohými považovaný za rok vynálezu elektriny.
V roku 1831 objavil Mike Faraday fenomén elektromagnetickej indukcie a otvoril cestu pre vynález rôznych zariadení na báze elektrického prúdu.
Na prelome XIX-XX storočia sa vďaka aktivitám Nikolu Teslu urobilo obrovské množstvo objavov a úspechov. Okrem iného vynašiel vysokofrekvenčný generátor a transformátor, elektromotor, anténa pre rádiové signály.
Veda, ktorá študuje elektrinu
Elektrina je prirodzený jav. Čiastočne sa študuje v biológii, chémii a fyzike. Najkompletnejšie elektrické náboje sú považované v rámci elektrodynamiky - jedného z odvetví fyziky.
Teórie a zákony elektriny
Existuje niekoľko zákonov, ktoré riadia elektrinu, ale úplne opisujú tento jav:
- Zákon zachovania energie je základným zákonom, ktorému sa riadia aj elektrické javy;
- Ohmov zákon je základným zákonom elektrického prúdu;
- Zákon elektromagnetickej indukcie - o elektromagnetických a magnetických poliach;
- Ampérov zákon - o interakcii dvoch vodičov s prúdmi;
- Joule-Lenzov zákon - o tepelnom účinku elektriny;
- Coulombov zákon – o elektrostatike;
- Pravidlá pravej a ľavej ruky - určenie smerov siločiar magnetického poľa a ampérovej sily pôsobiacej na vodič v magnetickom poli;
- Lenzove pravidlo - určenie smeru indukčného prúdu;
- Faradayove zákony sa týkajú elektrolýzy.
Prvé pokusy s elektrinou
Prvé pokusy s elektrinou boli hlavne zábavné. Ich podstatou boli svetelné predmety, ktoré boli priťahované a odpudzované pod vplyvom zle pochopenej sily. Ďalším zábavným zážitkom je prenos elektriny cez reťaz ľudí, ktorí sa držia za ruky. Fyziologický účinok elektriny aktívne študoval Jean Nollet, ktorý spôsobil, že elektrický náboj prešiel cez 180 ľudí.
Z čoho sa skladá elektrický prúd?
Elektrický prúd je usmernený alebo usporiadaný pohyb nabitých častíc (elektrónov, iónov). Takéto častice sa nazývajú nosiče elektrického náboja. Aby sa objavil pohyb, musia byť v látke voľné nabité častice. Schopnosť nabitých častíc pohybovať sa v látke určuje vodivosť tejto látky. Podľa vodivosti sa látky rozlišujú na vodiče, polovodiče, dielektriká a izolanty.
V kovoch sa náboj pohybuje elektrónmi. Zároveň samotná látka nikam neuniká - kovové ióny sú bezpečne upevnené v uzloch konštrukcie a len mierne oscilujú.
V kvapalinách nesú náboj ióny: kladne nabité katióny a záporne nabité anióny. Častice sa ponáhľajú k elektródam s opačným nábojom, kde sa stanú neutrálnymi a usadia sa.
Plazma vzniká v plynoch pôsobením síl s rôznym potenciálom. Náboj je prenášaný voľnými elektrónmi a iónmi oboch pólov.
V polovodičoch sa náboj presúva elektrónmi, pohybujú sa z atómu na atóm a zanechávajú za sebou diskontinuity, ktoré sa považujú za kladne nabité.
Odkiaľ pochádza elektrický prúd
Elektrina, ktorá prichádza cez drôty do domov, je generovaná elektrickým generátorom v rôznych elektrárňach. Na nich je generátor pripojený k neustále sa otáčajúcej turbíne.
V dizajne generátor existuje rotor - cievka, ktorá je umiestnená medzi pólmi magnetu. Keď turbína otáča tento rotor v magnetickom poli, podľa fyzikálnych zákonov sa objaví alebo indukuje elektrický prúd. Účelom generátora je teda premeniť kinetickú silu otáčania na elektrinu.
Existuje mnoho spôsobov, ako roztočiť turbínu pomocou rôznych zdrojov energie. Sú rozdelené do troch typov:
- Obnoviteľné zdroje – energia získaná z nevyčerpateľných zdrojov: prúdov vody, slnečného žiarenia, vetra, geotermálnych zdrojov a biopalív;
- Neobnoviteľná - energia získaná zo zdrojov, ktoré vznikajú veľmi pomaly, neúmerné rýchlosti spotreby: uhlie, ropa, rašelina, zemný plyn;
- Jadro - energia získaná procesom delenia jadrových buniek.
Elektrina sa najčastejšie vyrába prostredníctvom:
- Vodné elektrárne (VVE) - postavené na riekach a využívajúce silu vodného toku;
- Tepelné elektrárne (TPP) - pracujú na tepelnej energii zo spaľovania paliva;
- Jadrové elektrárne (JE) – pracujú na tepelnej energii získanej z procesu jadrovej reakcie.
Premenená energia je dodávaná vodičmi do trafostaníc a rozvádzačov a až potom sa dostáva ku konečnému spotrebiteľovi.
Teraz sa aktívne rozvíjajú takzvané alternatívne druhy energie. Patria sem veterné turbíny, solárne panely, využívanie geotermálnych zdrojov a akékoľvek iné spôsoby, ako dostať elektrinu cez nezvyčajné javy. Alternatívna energia je oveľa nižšia z hľadiska produktivity a návratnosti ako tradičné zdroje, ale v určitých situáciách pomáha šetriť peniaze a znižovať zaťaženie hlavných energetických sietí.
Existuje aj mýtus o existencii BTG - bezpalivové generátory. Na internete sú videá s ukážkou ich práce a ponúka sa ich predaj. Existuje však veľa sporov o spoľahlivosti týchto informácií.
Druhy elektriny v prírode
Najjednoduchším príkladom prirodzene sa vyskytujúcej elektriny je blesk. Častice vody v oblakoch neustále na seba narážajú a získavajú kladný alebo záporný náboj. Ľahšie, kladne nabité častice končia v hornej časti oblaku, zatiaľ čo ťažšie, záporné častice sa pohybujú nadol. Keď sú dva podobné oblaky v dostatočne blízkej vzdialenosti, ale v rôznych výškach, kladné náboje jedného začnú byť vzájomne priťahované negatívnymi časticami druhého. V tomto momente dochádza k blesku. K tomuto javu dochádza aj medzi oblakmi a samotným zemským povrchom.
Ďalším prejavom elektriny v prírode sú špeciálne orgány u rýb, rají a úhorov. S ich pomocou môžu vytvárať elektrické náboje na obranu pred predátormi alebo omráčiť svoju korisť. Ich potenciál siaha od veľmi slabých výbojov, pre ľudí nepostrehnuteľných, až po smrteľné.Niektoré ryby vytvárajú okolo seba slabé elektrické pole, ktoré im pomáha hľadať korisť a orientovať sa v kalnej vode. Akýkoľvek fyzický objekt ho nejako skresľuje, čo pomáha obnoviť okolitý priestor a „vidieť“ bez očí.
Elektrina sa prejavuje aj v práci nervového systému živých organizmov. Nervový impulz prenáša informácie z jednej bunky do druhej, čo vám umožňuje reagovať na vonkajšie a vnútorné podnety, myslieť a kontrolovať svoje pohyby.
Podobné články:
