Електрицитет

Електрицитет — збир физички појави што произлегуваат од присуството и текот на електричен набој. Предизвикува различни мошне познати ефекти, како што се молњата, статичниот електрицитет, електромагнетната индукција и протокот на електрична струја. Покрај ова, електрицитетот го овозможува создавањето и примањето на електромагнетно зрачење како што се радиобрановите.
Набојот создава електромагнетни полиња кои делуваат врз други полнежи. Електрицитетот се јавува како последица од неколку вида физички појави:
* електричен набој (полнеж): својство на некои субатомски честички кое ги одредува нивните електромагнетни заемодејства. Кога материјата е под набој, таа трпи влијанија од и самата оддава електромагнетно поле.
* електрична струја: движење или проток на честички под набој, изразено во ампери.
* електрично поле (вид. електростатика): особено прост вид на електроматнетно поле што го оддава електричниот набој дури и кога не се движи (т.е. кога нема електрична струја). Има дејство на сила врз другите полнежи во негова близина. Кога полнежите се движат, тие создаваат и магнетно поле.
* електричен потенцијал: количинската способност на електричното поле да врши работа врз електричен полнеж, изразена во волти.
* електромагнети: струјата создава магнетно поле, а промените во полето создаваат струја.
Во електротехниката, електрицитетот се применува во:
* електричен погон — каде струјата ѝ дава енергија на опремата, направите и постројките;
* електроника — се занимава со струјни кола што имаат активни електрични компоненти како електронски лампи, транзистори, диоди и интегрални кола и пасивни поврзувачи.
Електричните појави се предмет на изучување уште од стариот век, но до исправен теоретски увид се дошло многу подоцна (XVII и XVIII век). Но дури и тогаш електрицитетот имал многу мала применлива вредност. Оваа состојба значајно се изменила со развојот на електротехниката кон крајот на XIX век, кога електрицитетот нашол широка примена во стопанството и домот. Електрификацијата имала длабоко влијание врз индустриското производство и општеството во целина. Благодарение на многустраноста на електрицитетот, тој е практично неограничен во примената: покрај индустријата и апаратите, тој има суштинска улога во превозот, загревањето, осветлувањето, телекомуникациите и информатиката и како таков претставува столб на современото стопанство.
1 Историја
Долго време пред да постои знаењето за електрицитетот, луѓето биле свесни дека постојат риби кои можат да предизвикаат електричен удар. Старите египетски текстови од 2750 п.н.е овие риби ги нарекуваат „грмотевници на Нил“, и ги опишале како „заштитници“ на сите риби. Електричните риби биле подоцна повторно опишани од Старите Грци, Римјаните и Арапските природонаучници и лекари.
Patients suffering from ailments such as gout or headache were directed to touch electric fish in the hope that the powerful jolt might cure them.
1.1 Електричен полнеж
Првото систематско проучување на електрицитетот е дело на италијанскиот лекар и физичар Лујџи Галвани кој го изучувал дејството на електрицитетот врз жабите. Притоа, тој открил дека при допир на нерв со извор на електричество (за таа цел, тој користел т.н. електростатска машина) доаѓа до згрчување на мускулите во препариран бут од жаба. Истото се случувало и кога посолени жабји бутови, обесени на бакарна жица, за време на луња ќе се допреле до железната ограда на балконот, но и кога тие ќе се допреле со две метални жици. Оттука, Галвани заклучил дека мускулите се извор на т.н. ''животински електрицитет'' кој се „празнел“ кога жабјиот бут ќе се допрел со метална жица. Според некои непотврдени мислења, откритието на Галвани, всушност, го направила неговата сопруга Лучија кога, приготвувајќи го ручекот, со врвот на челичен нож допрела жабји бут што се наоѓал во калаисана бакарна чинија. Тогаш, бутчето се згрчило, а тоа му оставило голем впечаток на Галвани, кој потоа продолжил со своиет опити. Иако заклучоците на Галвани се погрешни, тие имаат големо значење, зашто претставувале основа за работата на Волта.
Присуството на полнеж ја зголемува електростатичката сила: полнежите со сила дејствуваат меѓусебно, ефект кој бил познат, но не и сфатен во антиката. Лесна топка суспендирана од жица може да се наелектризира со стаклена прачка која веќе истата е наелектризирана со триење. Ако слична топка се наелектризира од истата прачка,ќе се докаже дека: полнежот дејствува за да ги раздвои двете топки. Две топки кои се наелектризирани со истриена килибарска прачка исто така ќе се одбијат една од друга. Како и да е, ако едната топка е наелектризирана од стаклената прачка, а другата од килибарската, двете топки ќе се привлекуваат една кон друга. Овој феномен бил откриен во крајот на осумнаесеттиот век од страна на Шарл Огистен де Кулон,кој кажал дека полнежот се манифестира во две спротивни форми. Ова откритие довело до познатата аксиома: исто наелектризираните објекти се одбиваат, додека пак различно наелектризираните се привлекуваат''.
Силата дејствува на самите наелектризирани честички, оттука полнежот се шири колку што е можно подеднакво на спроводливата површина. Големината на електромагнетната сила, дали е тоа привлечна или одбивна, е претставена преку Кулоновиот закон, кој ги поврзува силата и производот од полнежите и има поврзаност со инверзниот квадрат и растојанирто помеѓу нив. Електромагнетната сила е многу силна, втора само во силата спрема силната интеракција, но не како таа што дејствува на секакви растојанија. Во споредба со многу послаба гравитациска сила, електромагнетната сила која раздвојува два електрона е 10<sup>42</sup> пати поголема од гравитациската сила која повторно ги спојува.
Едно истражување покажало дека потеклото на полнежите е од одредени типови субатомски честички кои имаат сопствен електричен полнеж.
Електричниот полнеж ја зголемува и воедно комуницира со електромагнетната сила, една од четирите основни сили на природата. Најпознати преносители на електричниот полнеж се електроните и протоните. Експериментот покажал дека полнежите кои имаат одредено количество,а имаат, the net charge within an изолиран систем постојано ќе потсетуваат без оглед на тоа какви промени се случуваат во тој систем. Внатре во системот, полнежот може да биде пренесуван помеѓу тела, дали со директен контакт, или е пренесуван со спроводник како што е жицата. Неформалниот израз статичен електрицитет се однесува на нето-присуството (или „инбаланс“) на полнеж на телото, најчесто предизвикан кога различни материјали се истриени меѓусебно, пренесувајќи полнеж од еден на друг.
Полнежите на електроните и протоните се со спротивни знаци, оттука количеството полнеж може да биде изразено како позитивно или негативно. Па така, полнежите кои ги пренесуваат електроните се негативни, додека пак тие што ги пренесуваат протоните позитивни, ова потекнува од работата на Бенџамин Френклин. Количеството електричество најчесто се означува со симболот ''Q'' и се израцува во кулони; секој електрон поседува еднаков полнеж од околу −1.6022×10<sup>−19</sup> кулони. Протонот има полнеж што е еднаков и спртивен од тој на електроните од прилика изнесува +1.6022×10<sup>−19</sup> кулони. Полнежот е поседуван не само од материјата туку и од антиматеријата, секоја античестилка носи еднаков и спротивен полнеж на нејзината соодветна честичка.
Полнежот може да биде измерен со голем број уреди, првиот уред gold-leaf electroscope, кој сè уште е во употреба во училниците за демонстрација, денес е заменет со електрометар.
1.2 електрична струја
Движењето на електричните полнежи е познато како електрична струја, чија јачина е најчесто мерена во ампери. Струјата може да се сости од каков било наелектризирани честички, најчесто тоа се електрони, но било кој полнеж во движење претставува струја. Електричната струја може да се спроведува низ нешта, спроводници, но не низ изолатори.
Од историска конвенција, позитивната струја ја има истата насока на пренесување како секој позитивен полнеж кој го содржи, или да се пренесува од најпозитивниот дел на колото до нај негативниот. Струјата дефинирана на овој начин е наречена електрична струја. Движењето на негативно наелектризираните електрони во електричното поле, една од најпознатите форми на струја, се смета за позитивна во „обратна“ насока на таа од електроните.
Како и да е, наслонувајќи се на условите, електричната струја, може да се состои од пренесувани наелектризирани честички во било која насока, дури и во двете насоки одеднаш. ПОзитивно кон негативната конвенција се употребува за да се поедностави оваа ситуација.
Процесот при кој електричната струја се пренесува низ материјал е позната под терминот електрична спроводливост, а неговата природа варира со онаа на наелектризираните честички и материјалот преку кој се движат. Примерите за електрични струи вклучуваат метална спроводливост, каде што електроните течат низ плазми како што се електричните искри. Додека честичките можат да се движат прилично бавно, понекогаш со просечна лебдачка брзина со фракција од само неколку милиметри во секунда, електрично коло кое ги пренесува самата се движи блиску до брзина на светлината, овозможувајќи електричните сигнали постојано да се пренесуваат низ жиците.
Струјата предизвикува видливи ефекти, кои историски биле средства за препознавање на нејзиното постоење. Тоа дека водата може да биде распадната било открено од страна на Вилијам Николсон и Антони К. во 1800, процес кој е познат под името електролиза. Нивната работа била неверојатно проширена наоколу од Мајкл Фарадеј во 1833. Струја низ електричен отпор предизвикува локално затолување, ефект кој Џејмс Џул го изучувал математички во 1840.Едно од најважните откритија поврзано со струјата било ненамерно направено од страна на Хана Кристијан Орстед во 1820, кога, додека припремувал предавање, тој забележал дека струјата во жицата ја вознемирува стрелката на магнетниот компас. Тој го открил електромагнетизмот, фундиментална интеракција помеѓу електрицитетот и магнетите. Левелот на електромагнетните емисии генерирани од electric arcing е доволно висока за да произведе електромагнетно мешање, кое може да биде штетно за работата на соседната опрема.
Во инжинерството или, струјата е често опишана како еднонасочна струја или како најизменична струја. Овие термини се однесуваат на тоа како струјата варира со тек на времето. Еднонасочната струја, as produced by example from a battery and required by most electronic devices , е еднонасошно пренесување од позитивниот дел на колото до негативното. Ако, како што е најчесто, ова предесување е носено од елекроните, тие ќе се пренесуваат во обратна насока. Најизменничната струја е секоја струја која повторливо ја менува насоката.; скоро секогаш ова зема форма на синусен бран Најизменичната струја така се менува напред назад во полуспроводник без полнежот да се движи со текот на времето. Просечната вредност на двонасочнтата струја е еднаква на 0, но ја пренесува енергијата најпрво во една насока и потоа во обратната. Двонасочната струја епод влијание на елекрични својства кои не се забележливи во стабилна состојба на еднонасочната струја, како што се индуктивноста и капацитетот. Овие својства како и да е можат да станат важни кога колото е подложено на transients, како што кога бил за првпат наполнет со енергија.
1.3 Електрично поле
Концептот на електричното поле (физика) било прикажано од страна на Мајкл Фарадеј. Електрично поле се создава од наелектризирано тело во просторот што го опкружува, и резултира со сила на било кој друг полнеж кој е во полето. Електричното поле делува помеѓу два полнежи на сличен начин како што гравитациското поле делува на две маси , и така, се протега кон бесконечност и покажува инверзна квадратна врска со растојанието. Како и да е ж, има важна разлика. Гравитацијата секогаш делува привлекувачки, спојувајќи ги двете маси заедно, додека електричното поле може да резултира и привлечност и одбивност. Откога големи тела како што се масите генерално немаат net полнеж, електричното поле во далечина е едналво на 0. Така гравитацијата е доминантна сила во далечина во универзумот, иако е многу слаба.
2 Електрицитетот како тема во уметноста и популарната култура
* „Електрицитет“ (англиски: ''Electricity'') — песна на американската рок-група ''Allah-Las'' од 2019 година.
* „Електрицитет“ (англиски: ''Electricity'') — песна на американскиот рок музичар Капетан Бифхарт (''Captain Beefheart'') од 1967 година.
* „Електрицитет“ (англиски: ''Electricity'') — песна на британската рок-група ''Spiritualized'' од 1997 година.
3 Поврзано
* Електростопанство
* Електрана
* Електроника