stanford-oval/wikipedia huggingface dataset:
זמן יוניקס

זמן יוניקס חצה את 1,000,000,000 השניות ביום ראשון, ה-9 בספטמבר 2001 בשעה 01:46:40 לפי הזמן האוניברסלי המתואם.
זמן יוניקס (באנגלית: Unix time) היא שיטה לתיאור נקודה בזמן המוגדרת על ידי מספר השניות שחלפו מאז יום חמישי, 1 בינואר 1970, בשעה 00:00:00 לפי הזמן האוניברסלי המתואם (UTC), מבלי לספור דקות מעוברות. שיטה זו נפוצה בעיקר בקרב מערכות הפעלה - דמויות יוניקס, מערכות הפעלה אחרות, וקבצים. כיוון ששיטה זו לא כוללת דקות מעוברות, זו אינה תצוגה ליניארית של הזמן או ייצוג אמיתי של הזמן האוניברסלי המתואם. ניתן לבדוק את זמן יוניקס במערכות Unix על ידי הקלדת date +%s בשורת הפקודה.
הגדרה > קידוד זמן כמספר

זמן יוניקס מיוצג על ידי מספר שלם שגדל ב-1 בכל שנייה שחולפת ללא חישובים לצורך קביעת שנים, חודשים, ימים, שעות ודקות כפי שעושים בני האדם. הזמן במערכות Unix מודרניות מבוסס על UTC, שסופר שניות לפי מערכת היחידות הבין-לאומית ופורש את הזמן לימים כמעט תמיד באורך 86400 שניות. בחודשים מסוימים, בהם יש דקה מעוברת, אורך היממה הוא 86401 שניות. שנייה נוספת זו שומרת על הסנכרון בין סיבוב כדור הארץ לזמן האוניברסלי המתואם.
הגדרה > ראשית זמן יוניקס

ראשית זמן יוניקס נקבע לשעה 00:00:00 ביום ה-1 בינואר 1970 (לפי הזמן האוניברסלי המתואם - כלומר שעון אנגליה). ישנה בעייתיות בהגדרה זו שכן הזמן האוניברסלי המתואם לא היה קיים במתכונתו הנוכחית עד שנת 1972 - הדיון בבעיה זו מפורט בהמשך. לפי תקן ISO 8601 שעוסק בתבניות של תאריכים, ראשית זמן יוניקס הוא 1970-01-01T00:00:00Z.
זמן יוניקס בראשית הוגדר כאפס, ומאז גדל ב-86400 שניות בדיוק בכל יום מאז הראשית. כך למשל, בתאריך 16/09/2004, 12677 ימים מאז הראשית, ייוצג הזמן בשעה 00:00:00 על ידי  12677\times 86400=1095292800. באותו האופן ניתן גם לחשב זמנים מלפני הראשית: בתאריך 04/10/1957 בשעה 00:00:00, בדיוק 4472 ימים לפני הראשית, מיוצגת נקודת הזמן על ידי המספר השלילי  -4472\times 86400=-386380800.
בתוך כל יום, זמן יוניקס מחושב כסכום של זמן יוניקס בחצות (UTC 00:00:00Z) ומספר השניות שחלפו מאז חצות. כך לדוגמה, בזמן 2004-09-16T17:55:43.54Z, שהוא 64543.54 שניות אחרי חצות יום 16/09/2004, זמן יוניקס יהיה  1095292800+64543.54=1095357343.54. גם בתאריכים שלפני הראשית זמן יוניקס גדל במהלך כל יום ובכך הופך למספר שלילי קטן יותר ככל שמתקדמים קדימה בזמן.
ייצוג המספר

ניתן לייצג זמן יוניקס בכל דרך בה ניתן לייצג מספר. ביישומים מסוימים המספר מיוצג על ידי מחרוזת המורכבת מספרות עשרוניות. בישומים רבים אחרים מיוצג המספר בבסיס בינארי.
טיפוס הנתונים time_t במערכות Unix המציין נקודה בזמן, הוא מספר שלם, לרוב באורך 32 סיביות, המייצג את מספר השניות שחלפו מאז ראשית זמן יוניקס כפי שמפורט לעיל. כיוון שגודלו 32 סיביות הוא מכסה משך של 136 שנים בסך הכל. ניתן לייצג באמצעותו נקודות זמן מיום שישי, 13 בדצמבר 1901 ועד יום שלישי, 19 בינואר 2038. שנייה אחת אחרי השעה 03:14:07 ביום זה הייצוג הבינארי של המספר יגלוש (overflow) - ראה באג 2038.
בחלק ממערכות ההפעלה החדשות יותר, time_t הורחב למספר שלם באורך 64 סיביות. הרחבה זו מגדילה את מספר השנים שניתן לייצג באמצעותו לכ-293 מיליארד, לכל כיוון - קדימה או אחורה.
במקור הייתה מחלוקת בשאלה האם טיפוס הנתונים צריך להיות מספר מסומן או לא (כלומר- מספר שלם או טבעי). שימוש במספר טבעי היה אמנם דוחה את באג 2038 בעוד 68 שנים אך היה מבטל את האפשרות לייצג נקודות זמן לפני ראשית זמן יוניקס - שנת 1970. מסיבות אלו הוחלט לייצג את זמן יוניקס באמצעות מספר שלם (מסומן).
במערכות Unix אין דרך אחידה לייצג מספר לא שלם של שניות באמצעות זמן יוניקס. במקום, נקודות זמן עם דיוק קטן משנייה מיוצגות על ידי טיפוסי נתונים מורכבים המכילים שני מספרים: האחד - time_t, והשני - מספר המייצג את החלק היחסי שעבר מתחילת השנייה, במיליונית או מיליארדית השנייה.
ייצוג המספר > ייצוג מבוסס הזמן האוניברסלי המתואם (UTC)

הזמן האוניברסלי המתואם הנוכחי, המכיל דקות מעוברות, תקף רק לאחר 1 בינואר 1972. עד שהוגדר באופן זה, מאז 1 בינואר 1961, הייתה בשימוש צורה קודמת של UTC שבה לא רק שהופיעו דקות מעוברות בנקודות אקראיות, אלא גם השנייה לפי הזמן האוניברסלי המתואם הייתה מעט יותר ארוכה מהשנייה לפי מערכת היחידות הבין-לאומית. במהלך שנים אלו אורך השנייה שונה לסירוגין כדי להתאים לקצב סיבוב כדור הארץ. לפני 1961 לא היה זמן אוניברסלי מתואם כלל, ועד 1958 מעקב אחרי זמן בשעונים אטומים לא היה נפוץ כלל.
ההגדרה המדויקת של זמן יוניקס כקידוד של UTC אינה שנויה במחלוקת רק בשימוש בצורה החדשה של UTC. עצם העובדה שראשית זמן יוניקס התרחשה לפני תחילת השימוש ב-UTC לא השפיעה על השימוש בזמן יוניקס: הזמן בין 1 בינואר 1970 (ראשית זמן יוניקס) לבין 1 בינואר 1972 (תחילת השימוש ב-UTC) לא נתון במחלוקת ומספר הימים שחלפו הוא הדבר היחיד שחשוב לצורך חישוב זמן יוניקס.
משמעות ערכי זמן יוניקס שקטנים מ-63072000 (כלומר: לפני 1 בינואר 1972) לא מוגדרת היטב. נקודות זמן אלו מייצגות רק קירוב לא מוחלט של זמן גריניץ'. עובדה זו שולית כיוון שבמרבית המחשבים באותה תקופה כלל לא היה שעון שידע לספק חותם זמן משמעותי ביחידות קטנות משנייה. מכאן שזמן יוניקס היא אינה שיטה מיטבית לייצוג נקודות זמן טרם 1972 הדורש דיוק של חלקיקי שנייה.
החל מ-2009 נשקלת האפשרות לסיים את השימוש בדקות מעוברות. אחת מההצעות המרכזיות מציעה להגדיר זמן חדש, בשם "הזמן הבינלאומי", שבתחילתו יהיה זהה לזמן האוניברסלי המתואם, ולאחר החלתו לא יהיו בו יותר דקות מעוברות, ובכך יהיה בסטייה קבועה אל מול הזמן האטומי הבינלאומי. אם זה אכן יקרה, סביר שזמן יוניקס יוגדר לפי שיטת הזמן החדשה, במקום UTC.
שורת הפקודה

במערכת הפעלה דמוית יוניקס, הפקודה date +%s תציג את הזמן הנוכחי בזמן יוניקס.
היסטוריה

הגרסאות הראשונות של זמן יוניקס היו מספר באורך 32 סיביות שגדל בקצב של 60 הרץ, שהיה הקצב של שעון המערכת שבחומרה של מחשבי היוניקס הראשונים. גם מועד ראשית זמן יוניקס היה שונה מהיום. במהדורה הראשונה של "המדריך למתכנת ב-Unix" מתאריך ה-3 בנובמבר 1971 הוגדר זמן יוניקס כ"זמן מאז ה-1 בינואר 1971, בשעה 00:00:00, אשר נמדד ביחידות של 1 חלקי 60 השנייה".
באותו מדריך צוין גם כי "המשתמש הכרונולוגי ישים לב שסכום של  2^{32} של 1 חלקי 60 השנייה הוא רק כשנתיים וחצי". בגלל זמן מוגבל זה, ראשית זמן יוניקס הוגדרה מחדש מספר פעמים עד שהוחלט שזמן יוניקס יתקדם בקצב של 1 הרץ, קצב שנהוג עד היום. תדירות זו הביאה לאורך מקסימלי של כ-136 שנים, כשחציו מסמן זמן שלילי.
כשאוסף התקנים POSIX נכתב, עלתה השאלה איך להגדיר במדויק את time_t מבחינת דקות מעוברות. הוועדה שקלה האם זמן יוניקס צריך להישאר ייצוג ליניארי של הזמן שחלף מאז הראשית, במחיר סיבוכיות בהמרה לזמן אזרחי, או להפוך את זמן יוניקס לייצוג של הזמן האזרחי על חשבון חוסר עקיבות בטיפול בדקות מעוברות. הוועדה החליטה להעדיף את שיקול הפשטות על שיקול הייצוג הליניארי של הזמן, וקבעה שזמן יוניקס יהיה ייצוג של הזמן האוניברסלי המתואם. לרוע המזל, ההגדרה הזו של זמן יוניקס כל כך פשוטה שאפילו לא הסבירה כיצד יש לנהוג במצב של שנה מעוברת ותגרום לכך שהשנה 2100 תחשב, בטעות, כשנה מעוברת.
מהדורת 2001 של תקן POSIX תקנה את בעיית השנים המעוברות וזמן יוניקס אבל השאירה את זמן יוניקס להיות מוגדר כקידוד של UTC על פני ייצוג ליניארי של הזמן. בנוסף, מאז אמצע שנות ה-90, הדיוק של שעונים במחשבים גדל באופן מתמיד ורובם הוגדרו לשימוש בזמן יוניקס המבוסס על הזמן האוניברסלי המתואם.
לוחות שנה אחרים

| לוח שנה | תאריך |
| --- | --- |
הלוח העברי: כ"ג בטבת תש"ל
הלוח המוסלמי: 22 בחודש שוואל 1389
הלוח היוליאני: 19 בדצמבר 1968
הלוח הפרסי: 11 בחודש דיי 1348
לוח השנה של המאיה: 12.17.16.7.5
לוח השנה הסיני: 24 בחודש יי-צ'ו 4667
נקודות ציון בזמן יוניקס

מעריצי יוניקס מקיימים "מסיבות time_t" כדי לציין ערכים מיוחדים של זמן יוניקס. ככל שהתגבר השימוש בזמן יוניקס כך גם מנהג חגיגת נקודות זמן מיוחדות נהיה נפוץ יותר. לרוב נחגגות נקודות זמן המיוצגות על ידי מספרים עשרוניים עגולים, אך יש החוגגים גם מספרים בינאריים עגולים, כמו המספר  2^{30} שנחגג בשעה 13:37:04 ביום שבת ה-10 בינואר 2004.
ביום ראשון, ה-9 בספטמבר 2001, בשעה 01:46:40 (UTC) נחגג בילניום (זמן יוניקס היה 1,000,000,000). המילה "בילניום" היא הלחם בסיסים של המילים "ביליון" (מיליארד) ומילניום. תוכנות מסוימות ששמרו חותמת זמן בייצוג של מחרוזת נתקלו בבעיות מיון, כיוון שלאחר יום זה נקודות זמן שהתחילו ב-"1" סודרו בטעות לפני נקודות זמן שהתחילו ב-"9". תקלות כאלו היו לרוב קוסמטיות ותוקנו במהרה ברגע שהתקלה הפכה גלויה.
ב-13 בפברואר 2009, בשעה 23:31:30 (UTC) הייצוג העשרוני של זמן יוניקס היה 1,234,567,890 שניות. בחלק ממדינות העולם (מדינות מערביות לאירופה לפי קו התאריך הבינלאומי) נקודת זמן זו התרחשה ביום שישי ה-13 לפי הלוח הגרגוריאני. גוגל ציינו את יום זה באמצעות שרבוט גוגל מיוחד.
יום רביעי, ה-26 בינואר 2011, היה היום ה-15,000 לזמן יוניקס. נקודה זו נחגגה בבלומינגטון (אינדיאנה).
ביום שלישי, ה-13 במאי 2014, בשעה 16:53:20 (UTC) חצה זמן יוניקס את המספר 1,400,000,000. אירוע זה נחגג ברשת.
ביום שלישי, ה-19 בינואר 2038, בשעה 03:14:08, זמן יוניקס המאוחסן בטיפוס נתונים באורך 32 סיביות יפסיק לתפקד, כיוון שהייצוג הבינארי של זמן יוניקס יגלוש (overflow) - ראה באג 2038. עד אותו היום, יהיה צורך להחליף תוכנות שנכתבו עבור מערכות עם 32 סיביות כדי לתמוך בחותמות זמן ארוכות. אם לא יוחלפו, שנייה לאחר השעה 03:14:08, השעה בשעון תראה 20:45:52 ביום ה-13 בדצמבר 1901 (UTC).
ביום ראשון, ה-7 בפברואר 2106, בשעה 06:28:15 זמן יוניקס יהיה FFFFFFFF לפי הבסיס ההקסדצימלי (4,294,967,295 שניות מאז הראשית). במערכות ששומרות את זמן יוניקס כמספר לא מסומן באורך 32 סיביות, זה יהיה המספר המקסימלי האפשרי. שנייה לאחר מכן יראה השעון את השעה 00:00:00 ביום ה-1 בינואר 1970, ראשית זמן יוניקס.
ביום ראשון, ה-4 בדצמבר בשנת 292,277,026,596 בשעה 15:30:08 גרסת 64 סיביות של זמן יוניקס תפסיק לעבוד והייצוג שלה יגלוש, שכן זה המספר הגדול ביותר שניתן לייצג כמספר מסומן באורך 64 סיביות.
ראו גם

באג 2038
time (פקודה)
חותם זמן
גלישה נומרית
2,147,483,647
הערות שוליים

↑  "The Open Group Base Specifications" מהדורה 7 פרק 4.15 - שניות מאז ראשית זמן יוניקס (באנגלית)
↑  The Open Group Base Specifications מהדורה 7 סעיף A.4.15 (באנגלית)
↑  McCarthy, D. D.; Seidelmann, P. K (2009). "TIME—From Earth Rotation to Atomic Physics". Wiley–VCH Verlag GmbH & Co. KGaA: 232. ISBN 978-3-527-40780-4.
↑  תיעוד פונקציות זמן במערכות לינוקס, באתר linux.die.net (באנגלית)
↑  המדריך למתכנת ב-Unix, ‏11/03/1971 (באנגלית)
↑  Dylan Tweney, Unix Lovers to Party Like It’s 1234567890, http://www.wired.com/ (באנגלית)
↑  Unix time facts & trivia - Unix Time . Info, unixtime.info (באנגלית) (ארכיון)
↑  UNIX Approaches Ripe Old Age of One Billion, www.electromagnetic.net, ‏09/09/2000 (באנגלית) (ארכיון)
↑  Massimo Dal Zotto, UNIX Approaches Ripe Old Age of One Billion, www.electromagnetic.net, ‏11/10/2001 (באנגלית) (ארכיון)
↑  Vivek Gite, Humor: On Feb, Friday 13, 2009 Unix time Will Be 1234567890, www.cyberciti.biz, ‏09/02/2009 (באנגלית)
↑  שרבוט גוגל לכבוד זמן יוניקס 1,234,567,890
↑  דיון באתר Reddit.com (באנגלית)
↑  Diomidis Spinellis, Code Quality: The Open Source Perspective, Adobe Press, 2006-04-03 (באנגלית)
↑  Ashutosh Saxena, Sanjay Rawat, Y2K38, http://www.idrbt.ac.in/ (באנגלית) (ארכיון)
מחשב K

| --- | --- |

 מידע כללי
 סוג:  one-of-a-kind computer, מחשב-על 
 יצרן:  פוג'יטסו 
 תאריך הפסקת שיווק:  30 באוגוסט 2019 
 על שם:  Kei 
 הבא בסדרה:  פוגקו 
 מידע טכני
 מערכת הפעלה:  לינוקס 
 מעבד:  SPARC64 
 
מחשב K הוא מחשב-על המיוצר על ידי חברת פוג'יטסו. קרוי על שם המילה היפנית קיי (京) אשר פירושה 10 קואדריליון. כיום הוא שוכן בקריית המוסד המתקדם למדעי המחשב RIKEN, בקובה שביפן. מחשב ה-K מבוסס על ארכיטקטורת זיכרון מבוזר עם יותר מ-80,000 nodes. מחשב K משמש ליישומים שונים, בהם מחקר אקלים, מניעת אסונות, ומחקר רפואי. מערכת ההפעלה של מחשב ה-K מבוססת על ליבת לינוקס, עם מנהלי התקנים מיוחדים התואמים לחומרת המחשב. המחשב צורך 12.6 מגה-ואט.
ביוני 2011 דירג פרויקט טופ500 את מחשב ה-K כמחשב המהיר בעולם, עם מהירות חישוב של למעלה מ-8 פטה פלופסים. בנובמבר 2011 היה למחשב הראשון בהיסטוריה בעל יכולת חישוב של למעלה מ-10 פטה פלופסים. המחשב נועד במקור להגיע לפעילות מקסימלית ביוני 2012, ובאותו תאריך הוחלף על ידי ה-IBM Sequoia האמריקאי כמחשב המהיר בעולם. נכון ל-2013 זהו המחשב הרביעי במהירותו בעולם.
הערות שוליים

↑  10 בחזקת 16
↑  "Japanese ‘K’ Computer Is Ranked Most Powerful" הניו יורק טיימס
↑    Tom Chivers, ‏Japanese supercomputer 'K' is world's fastest, The Telegraph, 20 June 2011
↑  "Supercomputer "K computer" Takes First Place in World" באתר Fujitsu
↑  "The K computer: Japanese next-generation supercomputer development project"
↑  "Japan Reclaims Top Ranking on Latest TOP500 List of World’s Supercomputers"
↑  "K computer" Achieves Goal of 10 Petaflops"
↑  "IBM supercomputer overtakes Fujitsu as world's fastest"
חשמל

ערך זה עוסק בתופעה פיזיקלית. אם התכוונתם למונח מקראי וקבלי, ראו .
ניצוצות כתוצאה מקצר חשמלי
חשמל הוא קבוצה של תופעות פיזיקליות הקשורות לנוכחות ולתנועה של מטען חשמלי. נוכחות של מטען חשמלי, אשר יכול להיות חיובי או שלילי, מייצרת שדה חשמלי. כל חלקיק טעון חשמלית יכול לגרום לתופעות חשמליות, אך בטבע רוב התופעות החשמליות נובעות מהמטען החשמלי של אלקטרונים ופרוטונים בלבד.
התנועה של מטענים חשמליים היא זרם חשמלי ומייצרת שדה מגנטי. תופעות החשמל והמגנטיות קשורות זו בזו, ויחדיו נחשבות לכוח יסודי בטבע, כלומר כוח שלא ניתן לתאר אותו כתוצאה של כוחות אחרים, וקרוי הכוח האלקטרומגנטי.
תופעות טבע רבות קשורות בחשמל, כגון ברקים, חשמל סטטי, ועוד. התכונות הבסיסיות של החשמל הפכו אותו להיות צורת האנרגיה הזמינה ביותר לשימוש כיום. התפתח סביבו משק חשמל, נוצרו מכשירים חשמליים רבים, לצרכים ביתיים ותעשייתיים, התפתח ממנו תחום הנדסת החשמל עבור מערכות מורכבות כמו שבבים ורשתות תקשורת, והוא הבסיס החומרתי למחשב על כל שימושיו המודרניים. ברוב העולם חשמל נחשב מוצר צריכה בסיסי.
לחומרים שונים תכונות חשמליות שונות, בשל אופן חלוקת ופיזור האלקטרונים בתוכם. ישנם חומרים, מתכות בעיקר, המכילים אלקטרונים חופשיים – אלקטרונים שאינם בקשר הדוק לאטומים – שמאפשרים תנועה של האלקטרונים בתוכם, תופעה הקרויה זרם חשמלי. חומרים כאלו מכונים מוליכים, על שם יכולתם להוליך חשמל.
חומרים אחרים ניחנים ביכולת לצבור עודף או חוסר של אלקטרונים, אך מגלים התנגדות לזרימה חופשית של אלקטרונים, והם קרויים חומרים  מבודדים. כך ניתן לראות בחוטי החשמל בבתים חומר מוליך – על פי רוב נחושת – העטוף בפלסטיק מבודד, על מנת למנוע זליגה מסוכנת של אלקטרונים מהחוט.
במצבו הבסיסי אטום מאוזן בין מטען חיובי לשלילי, אך בחומרים מבודדים ניתן להחסיר או להוסיף אלקטרונים. בשני המקרים נבנה עודף של מטען, שלילי בהוספת אלקטרונים, וחיובי בהסרתם. בשל כוחות הדחייה והמשיכה, עודף זה שואף למצב של איזון: אם נצמיד חומר המכיל עודף לחומר בו קיים חוסר ינועו האלקטרונים מהעודף לחוסר, כלומר ייווצר זרם חשמל. גם אם נחבר חומר מוליך בין עודף לחוסר תיווצר תנועה זו. כך מתחולל זרם חשמלי במוליך.
את שני סוגי המטען החשמלי מסמנים למשל על סוללות, שבקצה אחד יש כמות גדולה יותר של אלקטרונים והוא מסומן במינוס (-) והקצה הנגדי, בו ישנו מספר קטן יותר של אלקטרונים מסומן בפלוס (+). מטענם של האלקטרונים מוגדר כשלילי, ובלב גרעין האטום קיימים פרוטונים, שמטענם מוגדר כחיובי. להבדיל מהאלקטרונים, בלב האטום פועל כוח נוסף, הכוח החזק, שכובל את גרעין האטום ומונע לרוב מהפרוטונים לנוע כמו האלקטרונים.
היסטוריה > טרם המהפכה המדעית

כבר מימי קדם זיהו בטבע תופעות שונות של חשמל ושל מגנטיות, אך הקשר בין חשמל ומגנטיות לא היה ידוע, מושג המטען החשמלי טרם הוכר וכלל לא הובנה המשמעות המקיפה של האינטראקציה בין המטענים.
כוחות המשיכה והדחייה של החשמל מוכרים כבר מימי קדם ואף ייתכן שהפרתים או אולי הסאסאנים ייצרו מעיין סוללות פרימיטיביות – התגלו שרידים של כדים המכילים מוטות ברזל ונחושת שהופרדו בזפת, שהיא חומר מבודד. כל שנדרש להפוך כדים אלה לסוללה הוא נוזל כגון מיץ לימון, ובניסוי הוכח שעוצמת כמה סוללות פרימיטיביות כאלו המחוברות יחדיו די בה לגרום לשוק חשמלי מורגש היטב. ייתכן שהשימוש בהן היה למטרת הפגנת מעין כוח קסם, אך קיימות תאוריות אחרות שמדובר בכדים לאחסון טקסטים קדושים. אם אכן היה מדובר בסוללות, תגלית זו נשכחה ואבדה.
לעומת זאת תועד היטב שליוונים הקדמונים היה ידוע שלאחר שפשוף נמרץ למשך כחצי דקה של ענבר עם פרווה פיסות הענבר יידחו זו מזו, אך תידבקנה לפרווה. התופעה מובנת כיום כמשיכה של הענבר שממנו נקרעו אלקטרונים בשל השפשוף אל פרווה בה הצטברו אלקטרונים בתהליך השפשוף, ומנגד דחייה בין פיסות הענבר שמטענן הכולל חיובי בשל קריעת האלקטרונים.
עד המאה ה-17 זוהו חומרים רבים נוספים ששפשוף ביניהם גורם לכוחות כאלו, וניתן היה לסדר את החומרים במדרג מסודר לפי מידת כוח הדחייה שייווצר בשפשוף פיסות החומר מול חומר הממוקם רחוק מהם באותו מידרג. רשימת החומרים הלכה והתרחבה וכללה למשל זכוכית, גופרית ואפילו מוצק שייצרו מחלב.
היסטוריה > מהמהפכה המדעית ועד ימינו

במאה ה-18 חקר תופעת החשמל צבר תאוצה. התגלה שאם לוקחים חומרים רחוקים מאוד ביניהם במדרג ומשפשפים אותם בחומר שנמצא בלב המדרג ייווצר ניצוץ כשמקרבים אותם אחד לשני. עקב תגליות אלה בנג'מין פרנקלין תיאר את החשמל כמעין נוזל בלתי נראה שממלא גופים, כך שאם בגוף מסוים יש עודף של הנוזל החשמלי הוא טעון במטען חיובי ואם יש בו מחסור בנוזל החשמלי הוא טעון בסימן שלילי. פרנקלין קבע כי בשפשוף זכוכית בפרווה, אותו "נוזל חשמלי" עובר מהפרווה לזכוכית ולכן היא נטענת במטען חיובי. הוא הגיע למסקנה שהכוחות החשמליים גדלים ככל שהגופים טעונים יותר וכן ככל שהגופים קרובים זה לזה, וכך התגלתה תכונה יסודית נוספת של הכוח החשמלי – הוא פועל ביחס הפוך למרחק.
פרנקלין המשיך בניסוייו, ונטל על עצמו סיכון גדול בבואו להוכיח שהברק הוא התגלמות רבת עוצמה של ניצוץ חשמלי. הוא העיף עפיפון הקשור בחוט מתכת בעיצומה של סופת ברקים, ושמח לגלות שאכן קיבל מכת חשמל בעת שהבריק ברק, וכך הוכיח את ההשערה שלו.
בתחילת המאה ה-19, במהלך הרצאה שגרתית על חשמל באוניברסיטה, שם לב הנס כריסטיאן ארסטד כי בעת שמנתקים ומחברים זרם חשמל ליד מצפן מחט המצפן סוטה לרגע. בכך התגלה שיש קשר הדוק בין תופעת החשמל ותופעת המגנטיות. מאוחר יותר ניסח הפיזיקאי הדגול מקסוול מערכת של ארבע משוואות, שתיארה במדויק כיצד הכוח החשמלי והמגנטי שלובים זה בזה ולמעשה מדובר בכוח יחיד.
בתקופה זו גם התגלה בניסויים שמעין קרן אור בצבע מוזר נוצרת בשפופרת זכוכית ריקה מאוויר, שבקצותיה היו מחטי מתכת המחוברות למקור חשמל. תגלית זו הובילה לשלל ניסויים במתקן החדש, שכונה שפופרת קרן קתודית. מחקר זה הוביל בתחילת המאה ה-20 לפיתוחן של שפופרות הריק, שאפשרו שליטה רבה על זרם החשמל. השפופרות הבסיסיות היו הדיודה – שהעבירה זרם חשמלי בכיוון אחד בלבד, והטריודה שמאפשרת לשלוט בזרם רב עוצמה על ידי זרם חשמלי חלש, כמעין ברז שפתיחתו וסגירתו מאפשרת שליטה בזרם. שפופרות הריק פתחו את עידן האלקטרוניקה על שלל שימושיה.
אטימולוגיה

המילה חשמל מופיעה שלוש פעמים בתנ"ך, כולן בספר יחזקאל בקשר להתגלותו של אלוהים ומלאכיו, עם מראה של אש ואור:
”וָאֵרֶא וְהִנֵּה רוּחַ סְעָרָה בָּאָה מִן הַצָּפוֹן, עָנָן גָּדוֹל וְאֵשׁ מִתְלַקַּחַת וְנֹגַהּ לוֹ סָבִיב וּמִתּוֹכָהּ כְּעֵין הַחַשְׁמַל מִתּוֹךְ הָאֵשׁ.” (יחזקאל א', ד')
”וָאֵרֶא כְּעֵין חַשְׁמַל, כְּמַרְאֵה אֵשׁ בֵּית לָהּ סָבִיב מִמַּרְאֵה מָתְנָיו וּלְמָעְלָה, וּמִמַּרְאֵה מָתְנָיו וּלְמַטָּה רָאִיתִי כְּמַרְאֵה אֵשׁ וְנֹגַהּ לוֹ סָבִיב.” (יחזקאל א', כ"ז)
”וָאֶרְאֶה וְהִנֵּה דְמוּת כְּמַרְאֵה אֵשׁ, מִמַּרְאֵה מָתְנָיו וּלְמַטָּה אֵשׁ, וּמִמָּתְנָיו וּלְמַעְלָה כְּמַרְאֵה זֹהַר כְּעֵין הַחַשְׁמַלָה.” (יחזקאל ח', ב')
ויליאם גילברט טבע את המילה הלטינית "אלקטריקוס" מהמילה היוונית "אלקטרון" שמשמעותה ענבר, לתיאור תופעת המשיכה של גופים קטנים לאחר שפשופם. לאור העובדה שבתרגום השבעים תורגמה המילה "חשמל" במילה היוונית "אלקטרון", חידש יהודה לייב גורדון את המילה "חשמל" בעברית כתרגום לאותו מושג בלטינית, אף שמשמעותו המדויקת השתנתה מאז ימיו של גילברט.
מושגי יסוד בתורת החשמל הקלאסית > מטען חשמלי

מטען חשמלי הוא גודל פיזיקלי שמאפיין חומר. במצב רגיל, המטען החשמלי הכולל של החומר הוא נייטרלי (אפס), אם כי בתוך החומר נמצא מספר רב מאוד של חלקיקים בעלי מטען חשמלי, חיובי ושלילי, אשר מאזנים זה את זה. החומר מורכב מאטומים, הבנויים מגרעין המכיל פרוטונים טעונים חיובית, ונייטרונים חסרי מטען, וסביב הגרעין אלקטרונים שטעונים שלילית. מטען האלקטרון הפוך בסימן אך זהה בגודל למטען הפרוטון, ומספר האלקטרונים במצב רגיל שווה למספר הפרוטונים כך שסכום המטענים הוא אפס.
המטען החשמלי נמדד במערכת היחידות הבין-לאומית (SI) בקולון, על שם שארל-אוגוסטן דה קולון. מטען האלקטרון הוא ‎-1.6×10-19‎ קולון, ומטען הפרוטון הוא ‎+1.6×10-19‎ קולון.
מושגי יסוד בתורת החשמל הקלאסית > זרם חשמלי

בעת חיבור מוליך לשתי נקודות שביניהן קיים מתח חשמלי, למשל חיבור תיל מוליך בין שני מוליכים טעונים בעלי פוטנציאלים שונים, יזרמו בתיל המוליך מטענים מהגוף בעל הפוטנציאל הגדול יותר לגוף בעל הפוטנציאל הקטן יותר, עד שהפוטנציאלים בשני הגופים ישתוו. קצב תנועת המטענים בזמן נקרא זרם חשמלי, ובמקרה המתואר לעיל הוא יתרחש לזמן קצר. על מנת ליצור זרם חשמלי לאורך זמן יש צורך בכוח אלקטרו מניע – גורם שישמור על מתח קבוע בין שתי נקודות. הכוח האלקטרו מניע (בקיצור: כא"מ) הוא העבודה החיצונית שיש להשקיע על יחידת מטען על מנת ליצור הפרש פוטנציאלים בין שני הדקים מנותקים. בסוללה חשמלית, למשל, הכא"מ נוצר על ידי הפרדת מטענים חיוביים משליליים באמצעות תגובה כימית עם אלקטרודות אליהן מחוברים ההדקים. התקן שיוצר כא"מ בין שני הדקים נקרא מקור מתח. ההדק שבו הפוטנציאל גדול יותר מסומן ב־+ והאחר מסומן ב־-. הארקה היא חיבור לאדמה, והיא משמשת הן כנקודת ייחוס לפוטנציאל החשמלי והן כאמצעי להגנה מפני הצטברות מטען גדולה מדי.
זרם חשמלי הוא גודל המטען העובר בשטח חתך (או בתיל) ביחידת זמן. כיוון הזרם במוליך הוא מפוטנציאל גבוה לפוטנציאל נמוך (למשל, מפוטנציאל חיובי לפוטנציאל שלילי). מהגדרה זו של הזרם, נובע שכיוון הזרם יהיה תמיד בכיוון שבו היו נעים מטענים חיוביים, ולכן כיוון הזרם במתכת יהיה הפוך לזה של תנועת האלקטרונים. זרם שגודלו קבוע בזמן נקרא זרם ישר וזרם שמשתנה בזמן באופן מחזורי נקרא זרם חילופין. נוהגים לסמן את הזרם באות I והוא נמדד במערכת היחידות הבין-לאומית ביחידות של אמפר (על שם אנדרה מרי אמפר).
ניתן לתאר את תנועת המטענים במרחב גם בדרך מעט שונה: לכל נקודה במרחב מיוחס וקטור צפיפות זרם המוגדר כמכפלת צפיפות המטען בנקודה במהירותו. כיוון שבתורה הקלאסית מטען אינו יכול להיעלם במקום אחד ולהופיע במקום אחר, צפיפות המטען מקיימת משוואת רציפות כך שצפיפות הזרם היא השטף של צפיפות המטען.
מושגי יסוד בתורת החשמל הקלאסית > שדה חשמלי

נוח להגדיר שדה חשמלי ככוח חשמלי ליחידת מטען ולתאר את חוקי החשמל בעזרת השדה כתכונה של המרחב, שאותו מקובל לסמן באות E. באופן דומה מגדירים שדה מגנטי, שאותו נהוג לסמן באות B. הכוח הפועל על מטען חשמלי בנוכחות שדה חשמלי ושדה מגנטי נקרא כוח לורנץ והוא אחד מארבעת כוחות היסוד של הטבע.
עקרון הסופרפוזיציה קובע שהשדה שיוצרים מספר מטענים הוא סכום השדות שיוצרים כל המטענים לחוד. במרחב התלת־ממדי זהו סכום וקטורי. חוק גאוס הוא משוואה דיפרנציאלית חלקית שממנה ניתן לחשב את השדה החשמלי שיוצרת התפלגות מטען מרחבית כלשהי. עקרון הסופרפוזיציה נובע מכך שהיא משוואה ליניארית.
מושגי יסוד בתורת החשמל הקלאסית > מתח חשמלי

הכוח האלקטרוסטטי הוא כוח משמר ולכן ניתן לגזור אותו מאנרגיה פוטנציאלית, הנקראת אנרגיה פוטנציאלית חשמלית. האנרגיה הפוטנציאלית החשמלית של מטען בנקודה כלשהי היא העבודה שיש להשקיע עליו על מנת להביאו מנקודת ייחוס אל הנקודה, כאשר נקודת הייחוס לרוב נבחרת במרחק אינסופי מיתר המטענים. באופן שקול, האנרגיה הפוטנציאלית החשמלית בנקודה היא הכוח החשמלי הפועל על מטען לאורך דרכו מהנקודה אל האינסוף. מקובל לסמן את האנרגיה הפוטנציאלית החשמלית באות U, ובמערכת היחידות הבין-לאומית, היא נמדדת – בדומה לצורות אחרות של אנרגיה – ביחידות של ג'אול.
האנרגיה הפוטנציאלית החשמלית של מטען פרופורציונית לגודל המטען, ולכן ניתן להגדיר פוטנציאל חשמלי כאנרגיה פוטנציאלית חשמלית ליחידת מטען. ניתן לגזור את השדה החשמלי ישירות מהפוטנציאל החשמלי באותו האופן שבו הכוח נגזר מהאנרגיה הפוטנציאלית. מקובל לסמן את הפוטנציאל החשמלי במרחב באות היוונית φ, והוא תלוי רק בפילוג המטענים המרחבי. תלות זו מתבטאת במשוואת פואסון – המצטמצמת למשוואת לפלס, כאשר המרחב ריק ממטענים.
מתח חשמלי בין שתי נקודות במרחב הוא ההפרש בין הפוטנציאלים החשמליים באותן נקודות. הוא מבטא את ההפרש באנרגיה הפוטנציאלית החשמלית ליחידת מטען, ולכן הוא גודל חשוב בתיאור מערכות חשמליות. מקובל לסמן את המתח באות V, והוא נמדד במערכת היחידות הבין-לאומית ביחידות של וולט (על שם אלסנדרו וולטה).
מוליך הוא חומר שמכיל מטענים חשמליים חופשיים לתנועה (בניגוד למבודד). במתכת, לדוגמה, חלק מהאלקטרונים אינם ממוקמים סביב גרעינים של אטומים מסוימים בסריג המתכתי, אלא יכולים לנוע בו באופן חופשי. במוליך טעון שאינו נמצא תחת השפעתו של שדה חשמלי, המטענים העודפים יפעילו כוחות דחייה ביניהם ויסתדרו כך שהמרחקים ביניהם יהיו מקסימליים, או באופן שקול, כך שהאנרגיה הפוטנציאלית החשמלית במערכת תהיה מינימלית. מצב זה מתקיים כאשר הם מפולגים על פניו של הגוף המוליך. בנוכחות שדה חשמלי, מטענים יהיו מרוכזים באופן לא אחיד, גם במוליך נייטרלי: חלק מהמטענים החופשיים יתרכזו בצדו האחד של המוליך, כך שבצדו האחד הוא יהיה טעון חיובית, ובצדו האחר הוא יהיה טעון שלילית – וסך המטען הוא אפס. תופעה זו נקראת השראה אלקטרוסטטית. בתהליך זה השדה החשמלי בתוך המוליך מתאפס, תופעה הידועה ככלוב פאראדיי.