РЕФЕРАТ
ТЕМА:
ЕЛЕКТРИКА
2008
Багато століть тому люди відкрили особливі властивості бурштину: при терті в ньому виникає електричний заряд. У наші дні за допомогою електрики ми маємо можливість дивитися телевізор, спілкуватися з людьми на іншому кінці світу, а також отримувати світло і тепло, лише повернувши для цього вимикач. Досліди з бурштином, тобто смолою хвойних дерев, скам'янілою природним чином, проводилися ще древніми греками. Вони виявили, що якщо бурштин потерти, то він притягує ворсинки шерсті, пір'я і пил. Якщо сильно потерти, приміром, пластмасову гребінець про волосся, то до неї почнуть прилипати шматочки паперу. А якщо потерти об штангу повітряну кульку, то він прилипне до стіни. При терті бурштину, пластмаси та ряду інших матеріалів у них виникає електричний заряд. Саме слово "електричний" походить від латинського слова electrum, що означає "бурштин".
Спалах блискавки - одне з найбільш видовищних прояві електричного заряду, Блискавка виникає і внаслідок великого скупчення електричних зарядів і хмарах, В середині XVIII століття один з перших дослідників атмосферної електрики американський вчений Бенджамін Франклін провів дуже небезпечний експеримент, запустивши в грозове небо повітряного змія. Він хотів довести, що блискавка - результат того ж електричного заряду, що виникає при терті предметів один про одного,
Якщо мають електричний заряд об'єкти притягають і утримують тільки дуже легкі предмети, то магніт може утримати досить важкі шматки заліза. По-цьому здавна магніти застосовувалися з користю, наприклад, в компасах.
Звідки береться електричний заряд?
Всі атоми оточені хмарою електронів, які несуть негативний (-) електричний заряд. Електрони рухаються навколо ядра. Ядро володіє таким же сумарним зарядом, як і всі його електрони, але це заряд позитивний (+). Зазвичай позитивний і негативний заряди врівноважують один одного, і атом є електрично нейтральним. Але у деяких речовин частину зовнішніх електронів має досить неміцні зв'язку з їх атомами. І якщо потерти два предмети один об одного, то такі електрони можуть звільнитися і перекочувати на інший предмет. У результаті цього переміщення в одного предмета електронів стає більше, ніж повинно бути, і він набуває негативного (-) заряд. У другого предмета електронів стає менше, тому що він набуває позитивного (+) заряд. Заряди, що формуються таким чином, називають іноді «електрикою тертя», Який з предметів придбає позитивний або негативний заряд, залежить від відносної легкості, з якою електрони пересуваються в поверхневих шарах двох предметів.
Якщо натерти вовняною ганчіркою поліетиленову лісочку, то вона отримає негативний заряд, а якщо натерти органічне скло, то воно отримає позитивний заряд. У будь-якому випадку ганчірка отримає заряд, протилежний заряду натертого матеріалу.
Електричні заряди впливають один на одного. Позитивний і негативний заряди притягуються один до одного, а два негативних або два позитивних заряду відштовхуються один від одного. Якщо піднести до предмета негативно заряджену волосінь, негативні заряди предмета перемістяться на інший його кінець, а позитивні заряди, навпаки, перемістяться ближче до волосіні. Позитивні і негативні заряди волосіні і предмета притягнутий один одного, і предмет прилипне до волосіні. Цей процес називається електростатичною індукцією, і про предмет говорять, що він потрапляє в електростатичне поле волосіні.
Майкл Фарадей довів, що, електрику тертя і електричний струм - одне і те ж. Він також довів, що електричне поле не може існувати всередині металевої клітки (тепер званою клітиною Фарадея).
Грім і блискавка
Грози зазвичай бувають влітку в жарку погоду; коли з поверхні землі гарячі потоки повітря насичені вологою, піднімаються вгору. Поки краплі води і кристали льоду кружляють у повітряних потоках грозових хмар, вони заряджаються електрикою. Крихітні, позитивно заряджені кристали льоду рухаються вгору, а негативно заряджені градинки збираються внизу хмари.
Точно так само, як з-за електростатичної індукції до зарядженої волосіні притягуються маленькі предмети, з тієї ж причини і заряджене хмара притягається до землі. Негативний заряд на нижній стороні хмари притягається позитивним зарядом на землі, і між ними виникає потужна іскра (блискавка). Розряд блискавки нагріває повітря і змушує його розширюватися, що супроводжується гуркотом грому. Звук переноситься по повітрю набагато повільніше, ніж світло, тому спочатку ми бачимо спалах, а потім чуємо грім.
При терті метали не тільки легко електризуються, але й дуже добре проводять електрику. Тому якщо металевий предмет перебуває в руках людини, то заряд проходить і через тіло людини. Електрика, що виникає при терті, частіше зустрічається у матеріалів, які є поганими провідниками, таких як скло, гума, пластмаса, смола, Ці матеріали називаються ізоляторами. Так як електрика по них не передається, його називають статичним електрикою. Фарадей називав його також «звичайним» електрикою, але в наші дні ми повсюдно використовуємо електричний (рухомий) струм. Так що тепер швидше він став «звичайним».
Електричний заряд
Якщо у вас підошва з гуми або синтетичного матеріалу, і ви пройшлися по килиму, то, доторкнувшись до металевої ручки дверей, ви відчуєте легкий удар струмом. Ця означає, що ваше тіло при терті підошов об килим встигло зарядитися електрикою,
Іноді людина відчуває удар струмом, виходячи з машини і закриваючи двері. Скоріш за все, на ньому вовняна або бавовняна одяг, яка наелектризувати від синтетичного сидіння машини. Якщо до того ж у нього підошви з гуми або синтетики, які є ізоляторами, то заряд може вийти тільки в момент дотику до металевої ручці. Щоб уникнути цього, можна спробувати доторкнутися до чого-небудь металевого ще всередині машини перед виходом. Тоді заряд зменшиться і неприємного удару не буде,
Справжній удар струмом
Хоча описані вище удари електричним струмом і неприємні, вони, тим не менш безпечні для людини. Але електричні заряди, що виникають у результаті тертя, в ряді випадків можуть викликати надзвичайні ситуації. Були випадки, коли величезні супертанкери вибухали в той час, коли їх паливні цистерни промивалися потужними водометами. Електричний заряд виникає при терті крапель води в струмені водомета. Цей ефект подібний з ефектом від висхідного в грозову хмару повітряного потоку з крапельками води. У подібних умовах, незважаючи на вологе середовище; можуть спалахнути іскри, що загрожує спалахом парів бензину, що залишилися в цистерні.
Літаки теж можуть одержати електричний заряд, якщо потраплять у грозову хмару або при терті шасі про землю вчасно посадки. Раніше іскри від скупчилися на поверхні літака електричних зарядів створювали загрозу вибуху. Однак тепер робляться необхідні запобіжні заходи. Наприклад, покришки шасі роблять з електропровідного матеріалу. На кінцях крил літака монтуються коронирующим (розрядні) електроди, і всю електрику скупчується на кінцях крил і «розпорошується».
Заходи безпеки необхідні і при заправці паливом, тому що тертя, що виникає в потоці бензину, цілком може викликати сильний заряд. Тому бензонасоси робляться із заліза.
Застосування
Електрика, що виникає в результаті тертя, або статичну електрику, використовується людиною самим різним чином. Частинки сажі, попелу і їм подібних твердих речовин разом з димом викидаються численними підприємствами в повітря, а потім повертаються у вигляді опадів. Завдяки застосуванню електростатичних фільтрів, що встановлюються в трубах, приблизно 98% твердих речовин можна затримати і видалити, поки вони не потрапили в повітря. Цей процес називається електростатичним пиловловлювання. Щорічно в США подібним чином попереджається викид в повітря 20 мільйонів тонн сажі. При фарбуванні автомобілів і повітряного транспорту користуються спеціальною системою розпилювання. Однак при цьому кожен раз випаровується до 25% фарби. Цього можна уникнути, повідомивши розпилюються часткам електричний потенціал. Наелектризовані частинки фарби починають притягатися до поверхні машини або літака і краще тримаються. Економія при ефективному використанні системи розпилення перевищує витрати на зарядний обладнання.
Та ж сама техніка використовується і при нанесенні порошкових покриттів. Наелектризоване покриття немов прилипає до металу, а при нагріванні поверхні порошкове покриття утворює тонкий нерозривний шар.
Електричний заряд і порошок використовуються також в ксероксах. На лінзу відбивається зображення тексту або малюнка, яке треба скопіювати. Цей чорно-білий малюнок переноситься на папір як малюнок із заряджених і нейтральних ділянок. Коли по паперу розсіюється чорний порошок, він притягається виключно до заряджених ділянок. Потім під дією гарячого повітря порошок закріплюється на папері. Така техніка копіювання називається ксерографією. Вона також використовується у факсимільних апаратах.
Рухомі заряди
При спалаху блискавки утворюється величезна кількість енергії. Потім слід пауза, поки знову не накопичиться такий же сильний заряд і не спалахне нова блискавка. Уявіть тепер, що можна накопичувати та розряджати набої без пауз. Вийде постійний потік зарядів, Такий, власне, ефект батарейки - хоча за її роботі кількість енергії незрівнянно з блискавкою. На цьому ж принципі побудована робота генераторів на електростанціях.
Якщо заряди рухаються, їх потік називають електричним струмом. Для виробництва електричного струму необхідний приплив енергії. Зазвичай енергію отримують в результаті хімічних реакцій (як в батарейках) або руху (генератори). Крім того, енергію можна одержувати безпосередньо від сонячного світла або теплового випромінювання. Це робиться за допомогою сонячних батарей, які забезпечують електроенергією супутники та інше космічне обладнання.
Тварина електрику
У тварин і людини всі процеси життєдіяльності регулює мозок, який отримує і відсилає сигнали (нервові імпульси) по нервах. І для цього теж потрібен певний заряд, хоча і дуже невеликий. Однак деякі тварини накопичують така кількість електрики, яка здатна паралізувати або навіть вбити свою здобич. Наприклад, електричний вугор генерує розряд в 600 вольт, і цього цілком достатньо, щоб вбити рибу або дуже сильно вдарити струмом людини,
Напруга і струм
Наведене нижче опис допоможе вам краще зрозуміти, що таке струм і електрична напруга.
Отже, є дві ємності, з'єднані трубкою, і в одну ємність наливається вода. Вода наливається до тих пір, поки її рівень не стане однаковим в обох ємностях. Якщо одну ємність підняти над іншою, то вода з однієї ємності буде перетікати в іншу, поки рівні знову не стануть однаковими.
Чим більша різниця в рівнях води в двох ємкостях, тим швидше буде литися вода. Швидкість, з якою переливається вода, аналогічна швидкості руху струму. З такою швидкістю вільні електрони пересуваються в металевій дроті. Різниця в рівні води порівнянна з електричною напругою. Чим вище напруга, тим сильніше потік електричного струму.
У батарейок у ліхтариках і в портативних радіоприймачах напруга коливається від 1,5 до 9 вольт. Точна величина залежить від складу і кількості елементів у батарейці. У побутовій електромережі напруга становить від 100 до 240 вольт, в залежності від місцезнаходження.
Джерело струму
Перший хімічний джерело струму був створений італійським вченим Алессандро Вольта приблизно в 1800 році. Під час одного з експериментів він змочив лист промокального паперу в солоному розчині і помістив його між пластинами міді та цинку. Oн виявив, що при взаємодії міді та цинку в з'єднує їх дроті утворювався електричний заряд. Це означало, що в ході хімічної реакції електрони переміщалися з платівки міді на цинк. Одиниця електричної напруги, що сприяв появі струму, була названа на честь вченого вольт.
Для отримання електричного струму більшої сили необхідна більша напруга. Вольта зробив конструкцію з чергуються мідних і цинкових пластин. При цьому кожна їхня пара відокремлювалася від наступної вологим гуртком з картону. Ця конструкція отримала назву «вольтів стовп».
Строго кажучи, джерелом струму є конструкція з однієї пластини кожного металу. Вольтів стовп, по суті, був першою електричною батареєю, зробленої руками людини. Однак у повсякденному житті ми називаємо "батарейками" всі хімічні джерела струму, незалежно від того, чи вони з одного елемента або кількох. Наприклад, акумулятор (12 вольт) складено з 6 елементів по 2 вольта кожен. Батарейка в ліхтарику (1,5 вольта) є єдиним елементом.
Батареї
Існує величезна кількість різних електричних батареї, але в їх пристрої завжди присутні два чинники. Вони обов'язково складаються з двох різних хімічних елементів (наприклад, цинку мідь, вугілля і мідь, цинк і ртуть) і рідини, їх розділяє (в елементі Вольти це був соляний розчин). Рідина називається електролітом. Іноді електроліт присутня у вигляді пасти, щоб уникнути протечек.
Наявність різних хімічних елементів необхідно з тієї ж причини, з якої при отриманні статичної електрики шляхом тертя використовуються різні матеріали. В одному матеріалі електрони рухаються з більшою свободою і тому мають тенденцію переміщатися на інший матеріал. В електричному елементі дві пластини і рідина між ними є провідниками електрики. Електрони, «звільнені» під час хімічної реакції, можуть без кінця переміщатися, було б тільки простір. Таким простором стає електричний ланцюг. Потік електронів може бути зупинений при розриві ланцюга. У побуті цю роль виконує вимикач.
У батарейках, калькуляторах, портативних приймачах і слухових апаратах роль електроліту виконує волога паста. Батарейки виробляють електрику, поки в них йде хімічна реакція.
У недорогих батарейках один хімічний елемент являє собою цинкову ємність, другий - вугільний електрод. З часом цинкова ємність розплавляється, тому зовнішня оболонка таких батарей щільно запечатується, щоб вміст не витекло і не зіпсувало інші речі, У довговічних лужних батарейках ті ж хімічні елементи, але інший електроліт. У маленьких круглих батарейках, використовуваних в годинах, хімічні пластини зроблені з цинку і ртуті або цинку та оксиду срібла.
Деякі батарейки можна перезаряджати, пропускаючи струм у зворотному напрямку. Зазвичай такі батареї працюють на нікелі та кадмію. Елементи повинні заряджатися тільки в спеціальному зарядному пристрої з правильним напругою. Ніколи не варто намагатися зарядити звичайну батарейку. В акумуляторах автомобілів та електричного транспорту міститься рідина, тому вони повинні знаходитися тільки у вертикальному положенні. Зазвичай вони працюють на свинці і свинцевого сурику і можуть заряджатися багато разів. Електроліт частіше всією представляє собою розведену сірчану кислоту, тому вони зазвичай запечатані.
Електричні автомобілі безшумні і не забруднюють повітря (тим не менше, повітря забруднюють електростанції, що постачають електрикою зарядні пристрої). В даний час проводяться експерименти з виробництва акумуляторів, автомобільних акумуляторів, які за вагою були б легше існуючих. Є ймовірність, що одного разу з'являться акумулятори з пластиковими елементами.
Електрика і магнетизм
Заряджений предмет оточений електричним полем, яке діє на навколишні предмети, - згадаймо гребінець і притягуються до неї шматочки паперу і порошинки. Магніт теж оточений магнітним полем, яке можна побачити, якщо поблизу є металеві тирса. Деякі характеристики електричного і магнітного полів схожі, інші відрізняються. Ось кілька прикладів.
Магнітні сили набагато сильніше електричних. У той же час електричний заряд може перейти з одного тіла або предмета на інший - явище, зване індукцією, - і магніт поширює свою дію на інший магнітний матеріал. Але зарядитися електрикою може все, магнітні ж властивості передаються тільки тіл, здатним намагнічуватися, таким як залізо, сталь і деякі сплави.
Електричні заряди діляться па позитивні і негативні, магнітні полюси діляться на південний і північний. Однорідні заряди відштовхуються, протилежні притягуються: однакові магнітні полюси теж відштовхуються, а протилежні притягуються. Проте північний і південний полюси ніколи не зможуть існувати окремо один від одного. Якщо магніт зламати, то з зламу утворюється новий південний або новий північний полюс.
Про ВЗАЄМОДІЇ
Електрика і магнетизм тісно пов'язані один з одним. Якщо пропустити електричний струм через скручену дріт, вона придбає властивості магніту. А якщо дріт обернути навколо магнітного матеріалу, то він також намагнітиться. Але цим принципом влаштований електромагніт.
Якщо магнітне поле проходить через витки дроту і при цьому якось змінюється (стає сильнішим чи слабшим або зрушується), то в них виникає струм. У свою чергу, струм повертає магнітне поле в колишній стан за рахунок створення свого магнітного поля.
У пристрої електромоторів і генераторів використовується описане вище явище - струм створить магнітне поле, а зміни в магнітному полі виробляють струм.
Це явище, відкрите Фарадеєм, використовується також і в трансформаторах, які служать для перетворення напруги в енергопостачальних системах і в електронному обладнанні - наприклад, телевізорах і радіоприймачах. Трансформатори працюють на змінному струмі, поточному у побутовій електромережі, На відміну від струму в батареї змінний струм рухається у двох напрямках - вперед-назад, вперед-назад, змінюючи напрямок зі швидкістю 50 разів і секунду, (У США, відповідно, 60).
Залізний сердечник трансформатора має дві обмотки мідного дроту, що біжить по одній з них змінний струм створює в осерді швидко змінюється магнітне поле. Его викликає змінний струм у другій обмотці. Таким чином, енергія передається з однієї обмотки в іншу, хоча між ними і немає безпосереднього контакту. Їх зв'язок виключно магнітна.
Напруга на виході залежить від кількості витком у кожній обмотці. Воно може бути більше вхідного напруги або менше. Хоча збільшення напруги «підштовхує» заряди, їх потік скорочується, тобто зменшується сила струму. Коли електрику передається по високовольтних дротах, трансформатор посилює напругу як раз, для того, щоб зменшити струм. Коли ж електрика підбиватимуться до будинків, трансформатор знижує напругу.
Мотори і генератори
У простому електричному моторі струм намагнічує обмотку, і її витки притягуються до полюсів магніту. Крім того, в моторі встановлений обертається перемикач, який автоматично змінює напрямок струму кожні півоберта.
Цей процес діє і в зворотному напрямку: повертається дріт - і виникає напруга. Тобто мотор стає генератором.
ТЕМА:
ЕЛЕКТРИКА
2008
Багато століть тому люди відкрили особливі властивості бурштину: при терті в ньому виникає електричний заряд. У наші дні за допомогою електрики ми маємо можливість дивитися телевізор, спілкуватися з людьми на іншому кінці світу, а також отримувати світло і тепло, лише повернувши для цього вимикач. Досліди з бурштином, тобто смолою хвойних дерев, скам'янілою природним чином, проводилися ще древніми греками. Вони виявили, що якщо бурштин потерти, то він притягує ворсинки шерсті, пір'я і пил. Якщо сильно потерти, приміром, пластмасову гребінець про волосся, то до неї почнуть прилипати шматочки паперу. А якщо потерти об штангу повітряну кульку, то він прилипне до стіни. При терті бурштину, пластмаси та ряду інших матеріалів у них виникає електричний заряд. Саме слово "електричний" походить від латинського слова electrum, що означає "бурштин".
Спалах блискавки - одне з найбільш видовищних прояві електричного заряду, Блискавка виникає і внаслідок великого скупчення електричних зарядів і хмарах, В середині XVIII століття один з перших дослідників атмосферної електрики американський вчений Бенджамін Франклін провів дуже небезпечний експеримент, запустивши в грозове небо повітряного змія. Він хотів довести, що блискавка - результат того ж електричного заряду, що виникає при терті предметів один про одного,
Якщо мають електричний заряд об'єкти притягають і утримують тільки дуже легкі предмети, то магніт може утримати досить важкі шматки заліза. По-цьому здавна магніти застосовувалися з користю, наприклад, в компасах.
Звідки береться електричний заряд?
Всі атоми оточені хмарою електронів, які несуть негативний (-) електричний заряд. Електрони рухаються навколо ядра. Ядро володіє таким же сумарним зарядом, як і всі його електрони, але це заряд позитивний (+). Зазвичай позитивний і негативний заряди врівноважують один одного, і атом є електрично нейтральним. Але у деяких речовин частину зовнішніх електронів має досить неміцні зв'язку з їх атомами. І якщо потерти два предмети один об одного, то такі електрони можуть звільнитися і перекочувати на інший предмет. У результаті цього переміщення в одного предмета електронів стає більше, ніж повинно бути, і він набуває негативного (-) заряд. У другого предмета електронів стає менше, тому що він набуває позитивного (+) заряд. Заряди, що формуються таким чином, називають іноді «електрикою тертя», Який з предметів придбає позитивний або негативний заряд, залежить від відносної легкості, з якою електрони пересуваються в поверхневих шарах двох предметів.
Якщо натерти вовняною ганчіркою поліетиленову лісочку, то вона отримає негативний заряд, а якщо натерти органічне скло, то воно отримає позитивний заряд. У будь-якому випадку ганчірка отримає заряд, протилежний заряду натертого матеріалу.
Електричні заряди впливають один на одного. Позитивний і негативний заряди притягуються один до одного, а два негативних або два позитивних заряду відштовхуються один від одного. Якщо піднести до предмета негативно заряджену волосінь, негативні заряди предмета перемістяться на інший його кінець, а позитивні заряди, навпаки, перемістяться ближче до волосіні. Позитивні і негативні заряди волосіні і предмета притягнутий один одного, і предмет прилипне до волосіні. Цей процес називається електростатичною індукцією, і про предмет говорять, що він потрапляє в електростатичне поле волосіні.
Майкл Фарадей довів, що, електрику тертя і електричний струм - одне і те ж. Він також довів, що електричне поле не може існувати всередині металевої клітки (тепер званою клітиною Фарадея).
Грім і блискавка
Грози зазвичай бувають влітку в жарку погоду; коли з поверхні землі гарячі потоки повітря насичені вологою, піднімаються вгору. Поки краплі води і кристали льоду кружляють у повітряних потоках грозових хмар, вони заряджаються електрикою. Крихітні, позитивно заряджені кристали льоду рухаються вгору, а негативно заряджені градинки збираються внизу хмари.
Точно так само, як з-за електростатичної індукції до зарядженої волосіні притягуються маленькі предмети, з тієї ж причини і заряджене хмара притягається до землі. Негативний заряд на нижній стороні хмари притягається позитивним зарядом на землі, і між ними виникає потужна іскра (блискавка). Розряд блискавки нагріває повітря і змушує його розширюватися, що супроводжується гуркотом грому. Звук переноситься по повітрю набагато повільніше, ніж світло, тому спочатку ми бачимо спалах, а потім чуємо грім.
При терті метали не тільки легко електризуються, але й дуже добре проводять електрику. Тому якщо металевий предмет перебуває в руках людини, то заряд проходить і через тіло людини. Електрика, що виникає при терті, частіше зустрічається у матеріалів, які є поганими провідниками, таких як скло, гума, пластмаса, смола, Ці матеріали називаються ізоляторами. Так як електрика по них не передається, його називають статичним електрикою. Фарадей називав його також «звичайним» електрикою, але в наші дні ми повсюдно використовуємо електричний (рухомий) струм. Так що тепер швидше він став «звичайним».
Електричний заряд
Якщо у вас підошва з гуми або синтетичного матеріалу, і ви пройшлися по килиму, то, доторкнувшись до металевої ручки дверей, ви відчуєте легкий удар струмом. Ця означає, що ваше тіло при терті підошов об килим встигло зарядитися електрикою,
Іноді людина відчуває удар струмом, виходячи з машини і закриваючи двері. Скоріш за все, на ньому вовняна або бавовняна одяг, яка наелектризувати від синтетичного сидіння машини. Якщо до того ж у нього підошви з гуми або синтетики, які є ізоляторами, то заряд може вийти тільки в момент дотику до металевої ручці. Щоб уникнути цього, можна спробувати доторкнутися до чого-небудь металевого ще всередині машини перед виходом. Тоді заряд зменшиться і неприємного удару не буде,
Справжній удар струмом
Хоча описані вище удари електричним струмом і неприємні, вони, тим не менш безпечні для людини. Але електричні заряди, що виникають у результаті тертя, в ряді випадків можуть викликати надзвичайні ситуації. Були випадки, коли величезні супертанкери вибухали в той час, коли їх паливні цистерни промивалися потужними водометами. Електричний заряд виникає при терті крапель води в струмені водомета. Цей ефект подібний з ефектом від висхідного в грозову хмару повітряного потоку з крапельками води. У подібних умовах, незважаючи на вологе середовище; можуть спалахнути іскри, що загрожує спалахом парів бензину, що залишилися в цистерні.
Літаки теж можуть одержати електричний заряд, якщо потраплять у грозову хмару або при терті шасі про землю вчасно посадки. Раніше іскри від скупчилися на поверхні літака електричних зарядів створювали загрозу вибуху. Однак тепер робляться необхідні запобіжні заходи. Наприклад, покришки шасі роблять з електропровідного матеріалу. На кінцях крил літака монтуються коронирующим (розрядні) електроди, і всю електрику скупчується на кінцях крил і «розпорошується».
Заходи безпеки необхідні і при заправці паливом, тому що тертя, що виникає в потоці бензину, цілком може викликати сильний заряд. Тому бензонасоси робляться із заліза.
Застосування
Електрика, що виникає в результаті тертя, або статичну електрику, використовується людиною самим різним чином. Частинки сажі, попелу і їм подібних твердих речовин разом з димом викидаються численними підприємствами в повітря, а потім повертаються у вигляді опадів. Завдяки застосуванню електростатичних фільтрів, що встановлюються в трубах, приблизно 98% твердих речовин можна затримати і видалити, поки вони не потрапили в повітря. Цей процес називається електростатичним пиловловлювання. Щорічно в США подібним чином попереджається викид в повітря 20 мільйонів тонн сажі. При фарбуванні автомобілів і повітряного транспорту користуються спеціальною системою розпилювання. Однак при цьому кожен раз випаровується до 25% фарби. Цього можна уникнути, повідомивши розпилюються часткам електричний потенціал. Наелектризовані частинки фарби починають притягатися до поверхні машини або літака і краще тримаються. Економія при ефективному використанні системи розпилення перевищує витрати на зарядний обладнання.
Та ж сама техніка використовується і при нанесенні порошкових покриттів. Наелектризоване покриття немов прилипає до металу, а при нагріванні поверхні порошкове покриття утворює тонкий нерозривний шар.
Електричний заряд і порошок використовуються також в ксероксах. На лінзу відбивається зображення тексту або малюнка, яке треба скопіювати. Цей чорно-білий малюнок переноситься на папір як малюнок із заряджених і нейтральних ділянок. Коли по паперу розсіюється чорний порошок, він притягається виключно до заряджених ділянок. Потім під дією гарячого повітря порошок закріплюється на папері. Така техніка копіювання називається ксерографією. Вона також використовується у факсимільних апаратах.
Рухомі заряди
При спалаху блискавки утворюється величезна кількість енергії. Потім слід пауза, поки знову не накопичиться такий же сильний заряд і не спалахне нова блискавка. Уявіть тепер, що можна накопичувати та розряджати набої без пауз. Вийде постійний потік зарядів, Такий, власне, ефект батарейки - хоча за її роботі кількість енергії незрівнянно з блискавкою. На цьому ж принципі побудована робота генераторів на електростанціях.
Якщо заряди рухаються, їх потік називають електричним струмом. Для виробництва електричного струму необхідний приплив енергії. Зазвичай енергію отримують в результаті хімічних реакцій (як в батарейках) або руху (генератори). Крім того, енергію можна одержувати безпосередньо від сонячного світла або теплового випромінювання. Це робиться за допомогою сонячних батарей, які забезпечують електроенергією супутники та інше космічне обладнання.
Тварина електрику
У тварин і людини всі процеси життєдіяльності регулює мозок, який отримує і відсилає сигнали (нервові імпульси) по нервах. І для цього теж потрібен певний заряд, хоча і дуже невеликий. Однак деякі тварини накопичують така кількість електрики, яка здатна паралізувати або навіть вбити свою здобич. Наприклад, електричний вугор генерує розряд в 600 вольт, і цього цілком достатньо, щоб вбити рибу або дуже сильно вдарити струмом людини,
Напруга і струм
Наведене нижче опис допоможе вам краще зрозуміти, що таке струм і електрична напруга.
Отже, є дві ємності, з'єднані трубкою, і в одну ємність наливається вода. Вода наливається до тих пір, поки її рівень не стане однаковим в обох ємностях. Якщо одну ємність підняти над іншою, то вода з однієї ємності буде перетікати в іншу, поки рівні знову не стануть однаковими.
Чим більша різниця в рівнях води в двох ємкостях, тим швидше буде литися вода. Швидкість, з якою переливається вода, аналогічна швидкості руху струму. З такою швидкістю вільні електрони пересуваються в металевій дроті. Різниця в рівні води порівнянна з електричною напругою. Чим вище напруга, тим сильніше потік електричного струму.
У батарейок у ліхтариках і в портативних радіоприймачах напруга коливається від 1,5 до 9 вольт. Точна величина залежить від складу і кількості елементів у батарейці. У побутовій електромережі напруга становить від 100 до 240 вольт, в залежності від місцезнаходження.
Джерело струму
Перший хімічний джерело струму був створений італійським вченим Алессандро Вольта приблизно в 1800 році. Під час одного з експериментів він змочив лист промокального паперу в солоному розчині і помістив його між пластинами міді та цинку. Oн виявив, що при взаємодії міді та цинку в з'єднує їх дроті утворювався електричний заряд. Це означало, що в ході хімічної реакції електрони переміщалися з платівки міді на цинк. Одиниця електричної напруги, що сприяв появі струму, була названа на честь вченого вольт.
Для отримання електричного струму більшої сили необхідна більша напруга. Вольта зробив конструкцію з чергуються мідних і цинкових пластин. При цьому кожна їхня пара відокремлювалася від наступної вологим гуртком з картону. Ця конструкція отримала назву «вольтів стовп».
Строго кажучи, джерелом струму є конструкція з однієї пластини кожного металу. Вольтів стовп, по суті, був першою електричною батареєю, зробленої руками людини. Однак у повсякденному житті ми називаємо "батарейками" всі хімічні джерела струму, незалежно від того, чи вони з одного елемента або кількох. Наприклад, акумулятор (12 вольт) складено з 6 елементів по 2 вольта кожен. Батарейка в ліхтарику (1,5 вольта) є єдиним елементом.
Батареї
Існує величезна кількість різних електричних батареї, але в їх пристрої завжди присутні два чинники. Вони обов'язково складаються з двох різних хімічних елементів (наприклад, цинку мідь, вугілля і мідь, цинк і ртуть) і рідини, їх розділяє (в елементі Вольти це був соляний розчин). Рідина називається електролітом. Іноді електроліт присутня у вигляді пасти, щоб уникнути протечек.
Наявність різних хімічних елементів необхідно з тієї ж причини, з якої при отриманні статичної електрики шляхом тертя використовуються різні матеріали. В одному матеріалі електрони рухаються з більшою свободою і тому мають тенденцію переміщатися на інший матеріал. В електричному елементі дві пластини і рідина між ними є провідниками електрики. Електрони, «звільнені» під час хімічної реакції, можуть без кінця переміщатися, було б тільки простір. Таким простором стає електричний ланцюг. Потік електронів може бути зупинений при розриві ланцюга. У побуті цю роль виконує вимикач.
У батарейках, калькуляторах, портативних приймачах і слухових апаратах роль електроліту виконує волога паста. Батарейки виробляють електрику, поки в них йде хімічна реакція.
У недорогих батарейках один хімічний елемент являє собою цинкову ємність, другий - вугільний електрод. З часом цинкова ємність розплавляється, тому зовнішня оболонка таких батарей щільно запечатується, щоб вміст не витекло і не зіпсувало інші речі, У довговічних лужних батарейках ті ж хімічні елементи, але інший електроліт. У маленьких круглих батарейках, використовуваних в годинах, хімічні пластини зроблені з цинку і ртуті або цинку та оксиду срібла.
Деякі батарейки можна перезаряджати, пропускаючи струм у зворотному напрямку. Зазвичай такі батареї працюють на нікелі та кадмію. Елементи повинні заряджатися тільки в спеціальному зарядному пристрої з правильним напругою. Ніколи не варто намагатися зарядити звичайну батарейку. В акумуляторах автомобілів та електричного транспорту міститься рідина, тому вони повинні знаходитися тільки у вертикальному положенні. Зазвичай вони працюють на свинці і свинцевого сурику і можуть заряджатися багато разів. Електроліт частіше всією представляє собою розведену сірчану кислоту, тому вони зазвичай запечатані.
Електричні автомобілі безшумні і не забруднюють повітря (тим не менше, повітря забруднюють електростанції, що постачають електрикою зарядні пристрої). В даний час проводяться експерименти з виробництва акумуляторів, автомобільних акумуляторів, які за вагою були б легше існуючих. Є ймовірність, що одного разу з'являться акумулятори з пластиковими елементами.
Електрика і магнетизм
Заряджений предмет оточений електричним полем, яке діє на навколишні предмети, - згадаймо гребінець і притягуються до неї шматочки паперу і порошинки. Магніт теж оточений магнітним полем, яке можна побачити, якщо поблизу є металеві тирса. Деякі характеристики електричного і магнітного полів схожі, інші відрізняються. Ось кілька прикладів.
Магнітні сили набагато сильніше електричних. У той же час електричний заряд може перейти з одного тіла або предмета на інший - явище, зване індукцією, - і магніт поширює свою дію на інший магнітний матеріал. Але зарядитися електрикою може все, магнітні ж властивості передаються тільки тіл, здатним намагнічуватися, таким як залізо, сталь і деякі сплави.
Електричні заряди діляться па позитивні і негативні, магнітні полюси діляться на південний і північний. Однорідні заряди відштовхуються, протилежні притягуються: однакові магнітні полюси теж відштовхуються, а протилежні притягуються. Проте північний і південний полюси ніколи не зможуть існувати окремо один від одного. Якщо магніт зламати, то з зламу утворюється новий південний або новий північний полюс.
Про ВЗАЄМОДІЇ
Електрика і магнетизм тісно пов'язані один з одним. Якщо пропустити електричний струм через скручену дріт, вона придбає властивості магніту. А якщо дріт обернути навколо магнітного матеріалу, то він також намагнітиться. Але цим принципом влаштований електромагніт.
Якщо магнітне поле проходить через витки дроту і при цьому якось змінюється (стає сильнішим чи слабшим або зрушується), то в них виникає струм. У свою чергу, струм повертає магнітне поле в колишній стан за рахунок створення свого магнітного поля.
У пристрої електромоторів і генераторів використовується описане вище явище - струм створить магнітне поле, а зміни в магнітному полі виробляють струм.
Це явище, відкрите Фарадеєм, використовується також і в трансформаторах, які служать для перетворення напруги в енергопостачальних системах і в електронному обладнанні - наприклад, телевізорах і радіоприймачах. Трансформатори працюють на змінному струмі, поточному у побутовій електромережі, На відміну від струму в батареї змінний струм рухається у двох напрямках - вперед-назад, вперед-назад, змінюючи напрямок зі швидкістю 50 разів і секунду, (У США, відповідно, 60).
Залізний сердечник трансформатора має дві обмотки мідного дроту, що біжить по одній з них змінний струм створює в осерді швидко змінюється магнітне поле. Его викликає змінний струм у другій обмотці. Таким чином, енергія передається з однієї обмотки в іншу, хоча між ними і немає безпосереднього контакту. Їх зв'язок виключно магнітна.
Напруга на виході залежить від кількості витком у кожній обмотці. Воно може бути більше вхідного напруги або менше. Хоча збільшення напруги «підштовхує» заряди, їх потік скорочується, тобто зменшується сила струму. Коли електрику передається по високовольтних дротах, трансформатор посилює напругу як раз, для того, щоб зменшити струм. Коли ж електрика підбиватимуться до будинків, трансформатор знижує напругу.
Мотори і генератори
У простому електричному моторі струм намагнічує обмотку, і її витки притягуються до полюсів магніту. Крім того, в моторі встановлений обертається перемикач, який автоматично змінює напрямок струму кожні півоберта.
Цей процес діє і в зворотному напрямку: повертається дріт - і виникає напруга. Тобто мотор стає генератором.