Die Elektrizität ist eine physikalische Eigenschaft der Materie. Es besteht aus dieser negativen oder positiven Wechselwirkung zwischen den Protonen und den Elektronen der Materie. Der Begriff bezieht sich auf die Bernsteinfarbe aufgrund der vielseitigen und leuchtenden Farbe, die sie präsentiert. Der Begriff wurde jedoch erstmals im 16. Jahrhundert vom englischen Wissenschaftler William Gilbert (1544-1603) in die wissenschaftliche Gesellschaft eingeführt, um das Phänomen der Energiewechselwirkung zwischen Partikeln zu beschreiben.
Was ist Strom?
Inhaltsverzeichnis
Unter physikalischer Elektrizität werden die Phänomene verstanden, die sich durch das Vorhandensein elektrischer Ladungen in Körpern manifestieren, da sie aus Molekülen und Atomen bestehen, deren Wechselwirkung ihrer Subpartikel elektrische Impulse erzeugt. Die positiven und negativen Ladungen an den Atomen sind statische Elektrizität, während die Bewegung der Elektronen und ihre Freisetzung aus den Atomen elektrische Ströme erzeugen.
Dies ist Teil des Elektromagnetismus, der mit der Schwerkraft und der schwachen Kernkraft und der starken Kernkraft die grundlegenden Wechselwirkungen der Natur bildet.
Seine Etymologie stammt aus dem lateinischen Elektrum, auch aus dem griechischen élektron, was „Bernstein“ bedeutet. Der griechische Philosoph Thales von Milet (624-546 v. Chr.) Beobachtete, wie Reibung Bernstein mit statischer Elektrizität magnetisierte, und Jahrhunderte später bemerkte der Wissenschaftler Charles François de Cisternay du Fay (1698-1739), wie die positiven Ladungen der Elektrizität waren Sie wurden beim Reiben von Glas sichtbar, und beim Reiben von Harzen wie Bernstein wurden wiederum Negative gezeigt.
Die Strömung von Energie von bewegten oder statischen Ladungen, was Strom genannt wird, oder die Übertragung von Elektronen von einem Atom zu einem anderen, und die sich ergebende elektrische Kraft wird gemessen in Volt oder Watt, ein Begriff verwendet, in Elektrizität in Englisch, und Es wurde nach dem Erfinder der Dampfmaschine James Watt (1736-1819) benannt.
Es ist jedoch möglich, Elektrizität in der Natur zu finden, wie im Fall von atmosphärischen Ereignissen, Bioelektrizität (Elektrizität, die bei einigen Tieren vorhanden ist) und der Magnetosphäre.
Einer der bekanntesten Fälle von Tieren, die Elektrizität produzieren, ist der des elektrischen Aals, der in seinem Körper Elektrozyten (ein Organ dieses Tieres, das elektrische Felder erzeugt) aufweist, die sich im gesamten Körper befinden und auf ähnliche Weise funktionieren wie Neuronen und kann bis zu 500 Volt Entladungen erzeugen.
Da es eine Vielfalt von Elementen gibt, sind ihre Atome unterschiedlich; Aus diesem Grund sind einige Materialien Träger von Elektrizität und anderen Isolatoren. Die besten Leiter sind Metalle, da sie nur wenige Elektronen in ihren Atomen haben. Daher ist keine größere Energiemenge erforderlich, damit diese subatomaren Moleküle von einem Atom zum anderen springen können.
Elektrizitätsmerkmale
Aufgrund seiner Dynamik, Herkunft, Leistung und Phänomene weist es Eigenschaften auf, die es auszeichnen. Unter den wichtigsten sind:
- Kumulativ. Es gibt Geräte mit der Fähigkeit, Elektrizität in chemischen Substanzen in Akkumulatoren zu speichern, die es ermöglichen, sie für die spätere Verwendung aufzubewahren (Batterien).
- Seine Art zu erhalten. Im Fall von Batterien oder Zellen wird es chemisch erhalten; auch durch elektromagnetische Induktion beim Bewegen eines Leiters in einem Magnetfeld wie Lichtmaschinen; und aus Licht, wenn bestimmte Arten von Metallen Elektronen freisetzen, wenn Sonnenlicht auf sie fällt (Sonnenkollektoren).
- Seine Auswirkungen. Diese können physikalisch, mechanisch oder kinetisch, thermisch, chemisch, magnetisch und leuchtend sein.
- Seine Manifestationen. Sie können unter anderem in Form von Blitzen, statischer Elektrizität und Stromflüssen vorliegen.
- Gefährlichkeit. Durch die Erzeugung von Wärme kann es zu schweren Verbrennungen und bei stärkerer Exposition zum Tod kommen.
- Widerstand und Leitfähigkeit. Es ist der Gegensatz einiger Arten von Materie vor ihrem Durchgang bzw. der leichte Fluss derselben.
Arten von Elektrizität
Es gibt verschiedene Arten von Elektrizität, die wichtigsten sind:
Statisch
Statisch entsteht durch überschüssige elektrische Ladung, die sich in einem leitenden oder isolierenden Material ansammelt.
Es ist bekannt, dass Atome aus einer bestimmten Anzahl von Protonen (positive Ladung) in ihrem Kern und der gleichen Anzahl von Elektronen (negative Ladung) bestehen, die um ihn herum kreisen, was das Atom elektrisch neutral oder im Gleichgewicht macht; Wenn jedoch eine Reibung zwischen zwei Körpern oder Substanzen erzeugt wird, können Ladungen in diesen Objekten erzeugt werden.
Dies liegt daran, dass die Elektronen beider Materialien in Kontakt kommen und ein Ungleichgewicht in den Ladungen der Atome erzeugen, was zu statischer Aufladung führt. Es wird so genannt, weil es in ruhenden Atomen erzeugt wird und seine Ladung sich nicht bewegt, sondern stationär bleibt. Ein Beispiel hierfür ist, wenn wir eine Bürste durch das Haar führen und einige durch die statische Reibung zwischen dem Material desselben und dem Haar angehoben werden. Artefakte wie Drucker verwenden statische Aufladung, um den Toner oder die Tinte auf dem Papier freizulegen.
Dynamisch
Dieser Typ wird durch eine in Bewegung befindliche Last oder deren Fluss erzeugt. Dazu benötigen Sie eine elektrische Quelle (die chemisch wie eine Batterie oder elektromechanisch wie ein Dynamo sein kann), damit Elektronen durch ein leitfähiges Material fließen, durch das diese elektrischen Ladungen zirkulieren können.
Darin bewegen sich Elektronen von einem Atom zum nächsten und so weiter. Diese Zirkulation wird als elektrischer Strom bezeichnet. Ein Beispiel für diese Art von Elektrizität sind Steckdosen, die eine dynamische Stromquelle für Geräte und andere Geräte sind, die Strom benötigen.
Es ist wichtig, die Existenz anderer Arten von Elektrizität hervorzuheben, darunter:
- Grundlegend: Dieser Typ bezieht sich auf die Anziehung positiver und negativer Ladungen, bei denen die Objekte aufgeladen werden. Es wird aus zwei Polen erzeugt, die sich nicht unbedingt berühren, sondern anziehen müssen. Diese Art von Elektrizität findet man in Alltagsgegenständen.
- Verhalten: Es wird als Teil der Dynamik betrachtet, da es über Leiter transportiert wird, weshalb es sich ständig durch die Schaltkreise bewegt. Es gibt verschiedene Leiter, wie z. B. Metalle (insbesondere Kupfer), Aluminium, Gold und Kohlenstoff.
- Elektromagnetisch: Es wird durch ein Magnetfeld erzeugt, das als Strahlung gespeichert und emittiert werden kann. Es wird daher empfohlen, sich dieser Art von Feld nicht für längere Zeit auszusetzen. Der Physiker Hans Christian Ørsted (1777-1851) entdeckte die Beziehung zwischen Magnetismus und Elektrizität und beobachtete, dass elektrischer Strom ein Magnetfeld erzeugt.
Unter den Anwendungen dieser Art von Elektrizität sticht sie in der Medizin hervor, beispielsweise für Röntgengeräte oder zur Durchführung von Magnetresonanztomographie.
- Industriell: Dies muss für die großen Maschinen erzeugt werden, die bei der Massenproduktion von Produkten eingesetzt werden, die aufgrund ihrer hohen Leistung viel Energie benötigen.
Es wurde entwickelt, nachdem die Wissenschaft bewiesen hatte, dass natürliche Energieressourcen wie Blitze vom Menschen kanalisiert und genutzt werden können, um eine leistungsstarke elektrische Energiequelle zu werden, die es ermöglicht, die Bedürfnisse der Industrie zu befriedigen.
Elektrische Manifestationen
Elektrische Ladung
Es ist eine Eigenschaft, dass einige subatomare Teilchen (Elektronen, Neutronen und Protonen) sich anziehen und abstoßen müssen, und es definiert ihre elektromagnetische Wechselwirkung. Dies wird in den Atomen erzeugt, die es auf die Moleküle eines anderen Körpers oder durch ein leitfähiges Material übertragen. Es bezieht sich auch auf die Fähigkeit eines Teilchens, Photonen (Teilchen aus Licht oder elektromagnetischer Energie) auszutauschen.
Dies ist beispielsweise bei statischer Elektrizität der Fall, bei der es sich um eine in einem Körper stationäre Ladung handelt. Eine Ladung erzeugt auch die elektromagnetische Kraft, da sie Kraft auf andere erzeugt. Gebühren können negativ und andere positiv sein, und Gebühren des gleichen Typs werden abgestoßen, während sich entgegengesetzte Gebühren gegenseitig anziehen.
Die Ladungen werden durch die Einheit Coulomb oder Coulomb gemessen und durch den Buchstaben C dargestellt. Dies bedeutet die Ladungsmenge, die in einem Zeitraum von einer Sekunde durch einen Abschnitt eines Leiters fließt. Sowohl Materie als auch Antimaterie haben gleiche und entgegengesetzte Ladungen zu ihrem entsprechenden Teilchen.
Elektrischer Strom
Dies ist der Fluss elektrischer Ladung durch ein Material, der durch die Bewegung von Elektronen oder einer anderen Art von Ladung erzeugt wird. Es wird ein Magnetfeld erzeugt, eines der elektrischen Phänomene, die in diesem Fall von einem Elektromagneten ausgenutzt werden können.
Die Materialien, durch die dieser Strom zirkuliert, können fest, flüssig oder gasförmig sein. In festen Materialien bewegen sich Elektronen; Ionen (Atome oder Moleküle, die nicht elektrisch neutral sind) bewegen sich in Flüssigkeiten; und die gasförmigen können sowohl Elektronen als auch Ionen sein.
Die Menge der Stromladung für eine Zeiteinheit ist als die Intensität des elektrischen Stroms bekannt, die durch den Buchstaben I symbolisiert und als Coulomb pro Sekunde oder Ampere angegeben wird.
Der elektrische Strom kann sein:
- Kontinuierlich oder direkt, dh Ladungsströme, die auf einem konstanten Pfad zirkulieren, werden durch keine Vakuumperiode unterbrochen, da sie nur in eine Richtung verlaufen.
- Alterna, die sich in zwei Richtungen bewegt, ändert ihre Route und ihre Intensität.
- Triphasisch, dh die Gruppierung von drei Wechselströmen mit derselben Amplitude, Frequenz und demselben effektiven Wert (Konzept zur Untersuchung periodischer Wellen), die eine Differenz von 120 ° zwischen Phase und Phase aufweisen.
elektrisches Feld
Es ist ein elektromagnetisches Feld, das durch eine elektrische Ladung erzeugt wurde (auch wenn sie sich nicht bewegt) und die die Ladungen beeinflusst, die es umgeben oder sich darin befinden. Die Felder sind nicht messbar, aber die Belastungen, die auf sie ausgeübt werden, können beobachtet werden.
Ein elektrisches Feld ist ein physikalischer Raum, in dem die elektrischen Ladungen der verschiedenen Körper interagieren und die Konzentration der Intensität einer elektrischen Kraft definiert wird. In diesem Bereich wurden die Eigenschaften durch das Vorhandensein einer Ladung verändert.
Elektrisches Potenzial
Es bezieht sich auf die Kapazität eines elektrischen Körpers oder die Energie, die es benötigt, um eine Last zu bewegen oder zu arbeiten, und wird in Volt gemessen. Dieses Konzept bezieht sich auf das der Potentialdifferenz, die als die Energie definiert ist, die benötigt wird, um eine Ladung von einem Punkt zum anderen zu bewegen.
Dies kann nur in einem begrenzten Raumbereich für ein statisches Feld definiert werden, da für sich bewegende Ladungen die Liénard-Wiechert-Potentiale verwendet werden (sie beschreiben die elektromagnetischen Felder einer Verteilung sich bewegender Ladungen).
Elektromagnetismus
Dies bezieht sich auf die Magnetfelder, die aufgrund der in Bewegung befindlichen elektrischen Ladungen erzeugt werden und die die Anziehung oder Abstoßung gegenüber den Materialien in diesen Feldern erzeugen, die elektrischen Strom erzeugen können.
Stromkreise
Es bezieht sich auf die Verbindung von mindestens zwei elektrischen Komponenten, so dass die elektrische Ladung für einen bestimmten Zweck in einem geschlossenen Pfad fließen kann. Diese bestehen aus Elementen wie Komponenten, Knoten, Zweigen, Netzen, Quellen und Leitern.
Es gibt Schaltkreise mit einem Empfänger, wie im Fall von Glühbirnen oder Glocken; Serienschaltungen wie Weihnachtslichter; Parallelschaltungen, z. B. Lichter, die gleichzeitig mit demselben Schalter eingeschaltet werden; gemischte Schaltkreise (sie kombinieren Serien und Parallel); und geschaltet, die es beispielsweise ermöglichen, ein oder mehrere Lichter von mehr als einem anderen Punkt aus einzuschalten.
Geschichte der Elektrizität
Die Vorgeschichte der Elektrizität reicht bis in die Antike zurück, sogar fast dreitausend Jahre vor Christus, als Menschen bestimmte elektrische Phänomene in der Natur beobachteten, obwohl sie nicht wussten, wie sie erzeugt wurden oder wie dynamisch sie waren. Ebenso waren sie Zeugen bestimmter magnetischer Phänomene, die durch bestimmte Arten von in der Natur gewonnenen Materialien wie Magnetit oder dessen Vorhandensein bei Tieren hervorgerufen wurden.
Um 2.750 v. Chr. Schrieb die ägyptische Zivilisation über die im Nil gefundenen elektrischen Fische und bezeichnete sie als Beschützer der anderen Fauna. Um 600 v. Chr. Entdeckte Thales von Milet als erster, dass Bernstein beim Reiben mit einem bestimmten Material elektrische und magnetische Eigenschaften erhielt. Die Elektrizität als Wissenschaft stammt jedoch aus dem 17. und 18. Jahrhundert, mitten in der wissenschaftlichen Revolution, als das Erscheinen dieses Forschungsgebiets der perfekte Kontext für den Beginn der industriellen Revolution und ihre Expansion in der modernen Welt war, die auf dem Vormarsch war. es war entscheidend für die Entwicklung der Menschheit.
Zuvor leistete der Philosoph und Arzt William Gilbert (1544-1603) im 16. Jahrhundert wichtige Beiträge zur Erforschung des elektrischen Phänomens, wobei er besonderes Augenmerk auf Elektrizität und Magnetismus legte. Die Begriffe "Elektrizität" und "Elektrizität" tauchen erstmals 1646 in der Arbeit des Engländers Thomas Browne (1605-1682) auf. Die Maßeinheiten für die verschiedenen elektrischen Phänomene entstanden später dank mehrfacher Beiträge von Intellektuellen in der Physik.
Dem Wissenschaftler, Politiker und Erfinder Benjamin Franklin (1706-1790) gelang es 1752, die in einem Blitz enthaltene elektrische Energie durch einen Drachen zu leiten, was zur Erfindung des Blitzableiters führte. Ein Gerät, das dazu dient, Elektrizität vom Blitz zum Boden zu leiten. Später erfand der italienische Physiker Alessandro Volta (1745-1827) 1800 die Spannungsbatterie, mit der Energie gespeichert werden konnte, wobei die Nutzung des durch chemische Reaktionen erzeugten Stroms genutzt wurde. und 1831 entwickelte der Physiker Michael Faraday (1791-1867) den ersten elektrischen Generator, der es ermöglichte, kontinuierlich elektrischen Strom zu senden.
Die erste Phase der industriellen Revolution beinhaltete keinen Strom für ihre Entwicklung, da sie die durch Dampf erzeugte Energie nutzte. Bereits in Richtung der zweiten industriellen Revolution im 19. Jahrhundert wurden Strom und Öl zur Energieerzeugung verwendet, wodurch der Wissenschaftler Thomas Alva Edison (1847-1931) 1879 die erste Glühbirne anzünden konnte.
Ende des 19. und Anfang des 20. Jahrhunderts bestritten Edison, Verteidiger des Gleichstroms, und der Erfinder und Ingenieur Nikola Tesla (1856-1943), Vater des Wechselstroms, die Zukunft der Elektrizität.
Gleichstrom wurde in den Vereinigten Staaten für den häuslichen und industriellen Gebrauch populär gemacht; Es stellte sich jedoch bald heraus, dass es über große Entfernungen und wenn eine höhere Spannung erforderlich war, ineffizient war und enorme Wärmemengen emittierte.
Tesla entwickelte Experimente, die dazu führten, alternative Wege zu entdecken, um elektrische Energie effizienter zu transportieren, was zur Entdeckung von Wechselstrom führte.
George Westinghouse (1846-1914), ein amerikanischer Geschäftsmann, unterstützte und kaufte Teslas Erfindung, die schließlich den Kampf um Elektrizität gewann, weil es sich um eine billigere Stromart mit weniger Energieverlust handelte.
Bedeutung von Elektrizität
Ihre Bedeutung ist für das moderne Leben von entscheidender Bedeutung und eine der Grundpfeiler der heutigen Gesellschaft, da im Grunde alles, was Menschen verwenden, Elektrizität zum Funktionieren beinhaltet: Elektrogeräte, Maschinen, Kommunikation, einige Transportmittel, Produktion von Waren und Dienstleistungen, unter anderem für den Bereich Medizin, Wissenschaft.
Es kann vom Menschen geschaffen oder direkt aus der Natur genutzt werden. Vom Menschen erzeugter Strom wird durch Turbinen, Kondensatoren und Maschinen erzeugt, deren Funktion auf der Kraft der Natur beruht, wie z. B. Dämme, die die Kraft großer Wassermengen nutzen, um den Strom zu erzeugen, der Großstädte versorgt.
Der Planet Erde kann auch Elektrizität erzeugen. Diese Strahlen, Blitze und Blitze, die wir mitten im Sturm am Himmel sehen, sind elektrische Entladungen, die durch die Kollision riesiger Materie- und Energiecluster erzeugt werden. Dies wird als natürlicher elektrischer Strom bezeichnet und kann vom Menschen mit Blitzableitern und hochresistenten Leitern verwendet werden, die den Aufprall einer Entladung dieser Größenordnung absorbieren können.
10 Beispiele für die Verwendung von Elektrizität
Elektrizität hat vielfältige Verwendungsmöglichkeiten bei menschlichen Aktivitäten. Zu den bekanntesten Beispielen gehören:
- In Fahrzeugen mit Kfz-Elektrizität, die durch Stromkreise zirkulieren, die Teile davon erreichen und für deren Funktion Elektrizität erforderlich ist, wie z. B. Licht, Hupe, Motor usw., und die aus einer Batterie erzeugt werden.
- Für die Beleuchtung, dh zum Einschalten der Haushalts-, öffentlichen und industriellen Beleuchtung.
- Zur Zündung von Elektrogeräten und Elektronik.
- Um Wärme zu erzeugen, in gemäßigten Klimazonen, wie zum Beispiel durch Erhitzen.
- Für den Transport wie Flugzeuge, da sie zum Abheben Strom benötigen.
- Für den medizinischen Bereich, verwendet in Geräten, die zur Durchführung von Analysen und Studien verwendet werden.
- In der Industrie, die zur Herstellung von Konsumgütern große Mengen elektrischer Ladung benötigt.
- Zu erzeugen Bewegung durch Motoren, die elektrische Antriebsleistung, die Umwandlung elektrischer Energie in mechanische Energie.
- Für die Kommunikation, die unter anderem in Geräten wie Repeater-Antennen und Sendern verwendet wird.
- Für den Transport und die Kontrolle von Flüssigkeiten wie Wasser durch Magnetventile, die den Durchfluss moderieren.
