אנו מסבירים מהו חשמל ומה מקורה של תופעה פיזיקלית זו. בנוסף, חשיבותו ומאפייניו.
מה זה חשמל?
חשמל כולל סט שלתופעות פיזיקליות קשור לנוכחות והעברה של מטענים חשמליים. ישנם מספר מושגי יסוד הקשורים קשר הדוק לחשמל:
- מטען חשמלי. כל החומר המוכר מורכב מאטומים שיש להם כמות שווה של אלקטרונים (עם מטען חשמלי שלילי) ו פרוטונים (עם מטען חשמלי חיובי). ה אטומים וה מולקולות הם יכולים להיות טעונים חשמלית וזה משפיע על האופן שבו הם מושכים או דוחים זה את זה ועל תצורת החומר שהם מרכיבים.
- זרם חשמלי. ה חלקיקים טעונים חשמליים, בדרך כלל אלקטרונים, יכולים לזרום דרך חומר מוליך, כגון חוט. העברה זו של מטענים חשמליים היא מה שנקרא זרם חשמלי.
- שדות חשמליים. שדות חשמליים מייצרים עבודה, הנמדדת בוולט, על החלקיקים הנעים המוטבעים בהם. הפוטנציאל החשמלי בנקודה במרחב הוא העבודה שיש לעשות לכל יחידת מטען כדי להעביר מטען זה דרך שדה חשמלי מנקודת ייחוס לנקודה הנחשבת.
- פוטנציאל חשמלי. שדות חשמליים יכולים לעשות עבודות שונות, הנמדדות בוולט. זה נקרא פוטנציאל חשמלי.
- מַגנֶטִיוּת. מטענים חשמליים פנימה תְנוּעָה הם יוצרים שדות מגנטיים, משפיעים (מושכים או דוחים) חומרים מגנטיים ומטענים נעים המצויים בו ומסוגלים, בתנאים מסוימים, לייצר זרם חשמלי בעצמם.
חשמל מייצג עבור אֶנוֹשִׁיוּת אין סוף יישומים ידועים.
התכונות החשמליות של חומרים ידועים תלויות בתצורת האלקטרונים באטומים שלהם. גרפן, כסף ונחושת הם עד היום המוליכים החזקים ביותר של כוח חשמלי זמין, בעוד חומרים אחרים כגון זכוכית, לוציט או נציץ הם מבודדים נהדרים.
למרות שהחשמל היה מוכר עוד מימי קדם, בעיקר מגילוי הענבר, חומר הניתן לטעינה חשמלית, המחקר הפורמלי שלו החל במאות ה-17 וה-18, ורק בסוף המאה ה-19 ניתן היה לעשות זאת. בשימוש תעשייתי ומבית. .
מקור החשמל
חשמל קיים ברחבי העולם מאז ומתמיד. האדם הפרימיטיבי היה מסוגל לתפוס אותו באמצעות תופעות גלויות כמו ברק, או לחוות אותו דרך דגים חשמליים כגון רעמים של נהר הנילוס, שתוארו על ידי המצרים הקדמונים.
חשמל סטטי (שנוצר, למשל, משפשוף מקל ענבר בצמר או פרווה) התגלה על ידי היוונים הקדמונים בסביבות שנת 600 לפני הספירה. ג.
הניסויים הרציניים הראשונים בחשמל התרחשו בסביבות המאה ה-17. התחום צמח עם מחקריהם ותרומתם של קוונדיש, דו פריי, ואן מושנברוק ו-ווטסון במהלך המאה ה-18, ובמהלך המאה ה-19 פותחה תיאוריה מאחדת של חשמל וכוח. מַגנֶטִיוּת: משוואות מקסוול ב-1865.
ייצור החשמל כפעילות תעשייתית החל כמעט במאה ה-20, לאחר שמורס הדגים ב-1833 כיצד חשמל יכול לחולל מהפכה בתחום התקשורת המרוחקת, ואומתה האפשרות להפיק אור דרך קו חשמלי, שהחליף את הגז.
לבסוף, המחקר של טסלה ואדיסון דחף חשמל כדרישה בסיסית של חדשנות מדעי וטכנולוגי במסגרת המהפכה התעשייתית השנייה.
חשיבות החשמל
חשמל הוא מקור רב-תכליתי ומשתנה, המסוגל לשמש בדרכים שונות:
- לִיצוֹר אוֹר. מנורות ונורות מאפשרות לנצל את הזרימה החשמלית בוואקום כדי להקרין אור, להאיר שונה סביבות והארכת חיי היום מעבר לנפילת ה שמש.
- לִיצוֹר חוֹם. אפקט הג'ול מתאר כיצד נוצר מעבר אלקטרונים דרך מוליך אנרגיה קלורית, שניתן להשתמש בהם באמצעות נגדים לחימום, ריתוך או אפילו בישול.
- לִיצוֹר תְנוּעָה. סוגים שונים של מכשירים מופעלים על ידי חשמל כדי ליצור תנועה, כגון מנועים ורוטורים, הממירים אנרגיה חשמלית ל מֵכָנִיקָה. מצד שני, אנרגיה חשמלית יכולה להיות מאוחסנת, למשל, על ידי סוללות או סוללות, ולשמש כשנדרש ליצירת תנועה, למשל.
- לשדר נתונים. באמצעות מערכות אלקטרוניות, מעגלים חשמליים או רשתות חיווט, החשמל מאפשר הפעלת רכיבים מסוגים שונים למרחקים עצומים.
מאפיינים של חשמל
חשמל מורכב מהעברה של אלקטרונים מהשכבה האחרונה של האטומים (הרחוקה ביותר) לזו של האטום הבא, זורם לאורך החומר המוליך ומשנה תכונות מסוימות שלו לאורך הדרך.
מצד שני, חשמל הוא מצטבר, עבורו המציאו סוללות או סוללות (מצברים), המסוגלים לספוג זרם חשמלי ולאגור אותו בתכולתו הכימית, כדי להחלים מאוחר יותר.
זרם חשמלי
זרם חשמלי הוא תנועה של מטענים חשמליים דרך מוליך. מטענים אלו הם אלקטרונים, חלקיקים תת-אטומיים המקיפים את גרעין האטום.
זרמים חשמליים אינם מזיקים לגוף האדם, אשר יכול לעמוד בפני זרמים של כ-16 אמפר. כלומר, חשמל יכול להיות מסוכן. מגע קצר ומתון עם מקור חשמל יכול להקהות או להקהות את השרירים, בעוד שמגע רציני יותר עלול לגרום לכוויות או אפילו מוות. מוות.
הודות למחקריו של ניקולה טסלה, ידועות שתי צורות של זרם חשמלי: ה זֶרֶם יָשָׁר וה זרם חליפין (שמשתנה באופן מחזורי בגודלו ובמשמעותו).