Электричество

Как это работает

Существует два типа электрических зарядов, которые толкают и тянут друг друга: положительный и отрицательный заряды. Электрические заряды толкают или тянут друг друга, если они не касаются друг друга. Это возможно потому, что каждый заряд создает электрическое поле вокруг себя. Электрическое поле - это область, которая окружает заряд. В каждой точке рядом с зарядом электрическое поле указывает в определенном направлении. Если в этой точке положить положительный заряд, то он будет толкаться в этом направлении. Если в этой точке поставить отрицательный заряд, то он будет толкаться в прямо противоположном направлении.

Он работает как магниты, а на самом деле электричество создает магнитное поле, в котором похожие заряды отталкивают друг друга и притягивают противоположные заряды. Это означает, что если сложить два негатива близко друг к другу и отпустить их, они будут раздвигаться. То же самое верно и для двух положительных зарядов. Но если вы положите положительный заряд и отрицательный заряд близко друг к другу, они будут тянуть друг к другу. Короткий способ запомнить это - фраза "противоположности притягивают таких, как отталкивают".

Вся материя во Вселенной состоит из крошечных частиц с положительным, отрицательным или нейтральным зарядом. Положительные заряды называются протонами, а отрицательные - электронами. Протоны намного тяжелее электронов, но оба они имеют одинаковый электрический заряд, за исключением того, что протоны положительные, а электроны отрицательные. Поскольку "противоположности притягиваются", протоны и электроны слипаются. Несколько протонов и электронов могут образовывать более крупные частицы, называемые атомами и молекулами. Атомы и молекулы все еще очень крошечны. Они слишком малы, чтобы их видеть. В любом большом объекте, например, в вашем пальце, атомов и молекул больше, чем кто-либо может сосчитать. Мы можем только оценить, сколько их.

Поскольку отрицательные электроны и положительные протоны слипаются вместе, чтобы сделать большие объекты, все большие объекты, которые мы можем видеть и чувствовать, являются электрически нейтральными. Электрически это слово, означающее "описывающее электричество", а нейтрально это слово, означающее "сбалансированное". Вот почему мы не чувствуем, как объекты толкают и тянут нас на расстоянии, как это было бы, если бы все было электрически заряжено. Все большие объекты электрически нейтральны, потому что в мире существует одинаковое количество положительного и отрицательного заряда. Можно сказать, что мир точно сбалансирован, или нейтральен. Ученые до сих пор не знают, почему это так.

Электрический ток

Электроны могут перемещаться по всему материалу. Протоны никогда не движутся вокруг твердого предмета, потому что они такие тяжелые, по крайней мере, по сравнению с электронами. Материал, который позволяет электронам перемещаться, называется проводником. Материал, который плотно держит каждый электрон на месте, называется изолятором. Примерами проводников являются медь, алюминий, серебро и золото. Примерами изоляторов являются резина, пластик и дерево. Медь очень часто используется в качестве проводника, потому что это очень хороший проводник и его так много в мире. Медь встречается в электрических проводах. Но иногда используются и другие материалы.

Внутри проводника электроны отскакивают, но не продолжают двигаться в одном направлении в течение долгого времени. Если электрическое поле установлено внутри проводника, все электроны начнут двигаться в направлении, противоположном направлению, на которое направлено поле (потому что электроны отрицательно заряжены). Батарея может создать электрическое поле внутри проводника. Если оба конца куска провода соединены с двумя концами батареи (называемыми электродами), петля, которая была сделана, называется электрической цепью. Электроны будут течь вокруг и вокруг цепи до тех пор, пока батарея делает электрическое поле внутри провода. Этот поток электронов вокруг цепи называется электрическим током.

Проводящий провод, используемый для пропускания электрического тока, часто обертывается в изолятор, такой как резина. Это происходит потому, что провода, проводящие ток, очень опасны. Если человек или животное коснется голого провода, несущего ток, они могут получить травму или даже умереть в зависимости от того, насколько сильным был ток и сколько электрической энергии передается ток. Вы должны быть осторожны с электрическими розетками и голыми проводами, которые могут пропускать ток.

Электрическое устройство можно подключить к цепи таким образом, чтобы через него протекал электрический ток. Этот ток будет передавать электрическую энергию, чтобы заставить устройство делать то, что мы хотим, чтобы оно делало. Электрические устройства могут быть очень простыми. Например, в лампочке накаливания ток передает энергию через специальный провод, называемый нитью накаливания, которая заставляет его светиться. Электрические устройства также могут быть очень сложными. Электрическую энергию можно использовать для привода электродвигателя внутри инструмента, например, дрели или точилки для карандашей. Электроэнергия также используется для питания современных электронных устройств, включая телефоны, компьютеры и телевизоры.

Некоторые термины, связанные с электричеством

Вот несколько терминов, с которыми человек может столкнуться при изучении того, как работает электричество. Изучение электричества и того, как оно делает возможным электрические цепи, называется электроникой. Существует область инженерии, называемая электротехникой, в которой люди придумывают что-то новое с помощью электричества. Для них важно знать все эти термины.

• Ток - это количество электрического заряда, которое течет. Когда 1 кулон электричества проходит мимо где-то за 1 секунду, ток составляет 1 ампер. Для измерения тока в одной точке мы используем амперметр.

• Напряжение, также называемое "разность потенциалов", является "толчком" за током. Это объем работы на электрический заряд, который может сделать электрический источник. Когда 1 кулон электричества имеет 1 джоуль энергии, он будет иметь 1 вольт электрического потенциала. Для измерения напряжения между двумя точками мы используем вольтметр.

• Сопротивление - это способность вещества "замедлять" течение тока, то есть снижать скорость, с которой заряд проходит через вещество. Если электрическое напряжение в 1 вольт поддерживает ток в 1 ампер через провод, то сопротивление провода составляет 1 Ом - это называется законом Ома. Когда поток тока противоположен, энергия "израсходуется", что означает, что она преобразуется в другие формы (такие как свет, тепло, звук или движение).

• Электрическая энергия - это способность выполнять работу с помощью электрических устройств. Электрическая энергия - это "консервированное" свойство, означающее, что она ведет себя как вещество и может перемещаться с места на место (например, вдоль передающего носителя или в батарее). Электрическая энергия измеряется в джоулях или киловатт-часах (кВт-ч).

• Электроэнергия - это скорость, по которой электрическая энергия используется, хранится или передается. Поток электрической энергии по линиям электропередач измеряется в ваттах. Если электрическая энергия преобразуется в другую форму энергии, она измеряется в ваттах. Если часть ее преобразовывается и часть накапливается, то измеряется в вольт-ампер, а если накапливается (как в электрическом или магнитном поле), то измеряется в вольт-амперном реактивном режиме.

Электричество передается по проводам.


Чертеж электрической цепи: ток (I) протекает от + округления цепи обратно в -

Генерация электроэнергии

Электроэнергия в основном вырабатывается в местах, называемых электростанциями. Большинство электростанций используют тепло для кипячения воды в пар, который превращает паровой двигатель. Турбина парового двигателя превращает машину, называемую "генератором". Свитые провода внутри генератора изготавливаются для вращения в магнитном поле. Это приводит к прохождению электричества по проводам, несущим электрическую энергию. Этот процесс называется электромагнитной индукцией. Майкл Фарадей обнаружил, как это сделать.

Существует множество источников тепла, которые могут быть использованы для производства электрической энергии. Источники тепла можно разделить на два типа: возобновляемые энергоресурсы, у которых никогда не заканчивается снабжение теплом, и невозобновляемые энергоресурсы, у которых снабжение в конечном итоге будет израсходовано.

Иногда естественный поток, такой как энергия ветра или воды, может быть использован непосредственно для поворота генератора, так что нет необходимости в тепле.

Электроэнергия производится на электростанциях.