Wat is elektriciteit
In brede zin is elektriciteit de hele reeks elektromagnetische verschijnselen, die verschillende manifestaties zijn van het elektromagnetische veld en zijn interactie met materie; in enge zin wordt het gebruikt in de uitdrukking "hoeveelheid elektriciteit", wat synoniem is met "elektrische lading" in de kwantificering van de laatste.
Waar denk je aan als je het woord 'elektriciteit' of 'elektriciteit' hoort? De een denkt aan een stopcontact, de ander denkt aan een hoogspanningskabel, een transformator of een lasapparaat, een visser denkt aan bliksem, een huisvrouw denkt met haar vinger aan een batterij of een oplader voor een mobiele telefoon, een draaier denkt aan een elektrische motor, en iemand zal het zich zelfs voorstellen Nikola Teslazittend in zijn laboratorium in de buurt van een resonerende inductiespoel die bliksem uitbarst.
Op de een of andere manier zijn er veel manifestaties van elektriciteit in de moderne wereld. De huidige beschaving als geheel is onmogelijk voor te stellen zonder elektriciteit. Maar wat weten we over hem? Laten we deze informatie verduidelijken.
Van energiecentrale tot elektrisch apparaat
Als we thuis de stekker in het stopcontact steken, de waterkoker aanzetten of op de schakelaar drukken, eigenlijk de lamp willen aansteken, dan sluiten we op dat moment het circuit tussen bron En ontvanger van elektriciteitom een pad te bieden voor de elektrische lading om te reizen, bijvoorbeeld door de spiraal van een ketel.
De bron van elektriciteit in ons huis is meestal een stopcontact. Een elektrische lading die door een draad beweegt (wat in ons voorbeeld een nichrome spoel op een ketel is) is elektriciteit… De draad verbindt het stopcontact met de gebruiker met twee draden: langs de ene draad gaat de lading van het stopcontact naar de gebruiker, langs de tweede draad tegelijk — van de gebruiker — naar het stopcontact. Als de stroom wisselt, veranderen de draden 50 keer per seconde van rol.
De energiebron voor de verplaatsing van elektrische ladingen (of, eenvoudiger gezegd, de elektriciteitsbron) in het stadsnetwerk is in de eerste plaats een energiecentrale. In een elektriciteitscentrale wordt elektriciteit opgewekt door een krachtige generatorwaarvan de rotor in rotatie wordt gebracht door een kerninstallatie of een andere soort elektriciteitscentrale (bijvoorbeeld een waterkrachtturbine).
In de generator kruist de gemagnetiseerde rotor de statordraden, waardoor elektromotorische kracht (EMF)spanning opwekken tussen de klemmen van de generator. En dat is het altijd wisselspanning met een frequentie van 50 Hz, omdat de rotor van de generator 2 magnetische polen heeft en draait met een frequentie van 3000 tpm, of 4 polen heeft en een snelheid van 1500 tpm.
Het is de spanning in ons contact die we elke dag gebruiken zonder erbij na te denken. over de lange weg die elektriciteit aflegt van de elektriciteitscentrale naar onze uitlaat met de snelheid van het licht (299.792.458 meter per seconde - de voortplantingssnelheid van een elektrisch veld langs de draden, dat de elektronen erin duwt, waardoor een stroom ontstaat).
Wisselspanning 220 volt aan de uitgang
De gegenereerde spanning voor de uitgangen is variabel omdat: ten eerste, deze gemakkelijk kan worden getransformeerd (verlagen of verhogen), en ten tweede, deze gemakkelijker wordt gegenereerd en verzonden met minder verlies in de draden dan een constante spanning.
Door de draden waarop het is aangesloten van stroom te voorzien transformator, wisselspanning, verkrijgen we wisselstroom, die 50 keer per seconde harmonisch van richting verandert, is in staat een wisselend magnetisch veld op te wekken in het magnetische circuit van de transformator, dat op zijn beurt weer in staat is een elektrische stroom op te wekken in de draden van de secundaire wikkelingen die de magnetisch circuit...
Als het magnetische veld constant zou zijn in de ruimte die door de spoel wordt ingenomen, zou de stroom in de spoelen simpelweg niet worden gericht (vgl. wet van elektromagnetische inductie).
Om stroom te krijgen, is het noodzakelijk om de magnetische flux in de ruimte te veranderen, waarna deze rond zal eindigen elektrisch veld, zal het werken op een elektrische lading, die zich bijvoorbeeld kan bevinden in een koperdraad (vrije elektronen) die zich rond deze ruimte bevindt met een veranderende magnetische flux.
De werking van zowel generatoren als transformatoren is gebaseerd op dit principe, met het enige verschil dat er in een transformator geen bewegende werkende delen zijn: de bron van wisselende magnetische flux in een transformator is de wisselstroom van de primaire wikkeling, en in een generator er is een roterende rotor met een permanent magnetisch veld.
En hier en daar genereert het veranderende magnetische veld, volgens de wet van elektromagnetische inductie, een wervel-elektrisch veld, dat inwerkt op de vrije elektronen in de draden, waardoor deze elektronen in beweging komen. Als het circuit naar de consument gesloten is, zal de stroom door de consument lopen.
Elektriciteitsopslag en gelijkstroom
Het is het gemakkelijkst om elektriciteit in het dagelijks leven te verzamelen in de vorm van chemische energie, namelijk bij batterijen… De chemische reactie met de elektroden kan een stroom creëren wanneer het externe circuit voor de gebruiker gesloten is, en hoe groter het oppervlak van de batterij-elektroden, hoe meer stroom er uit kan worden gehaald en afhankelijk van het materiaal van de elektroden en het aantal in serie geschakelde cellen in de batterij, kan de door de batterij gegenereerde spanning verschillen.
Dus voor een lithium-ionbatterij is de standaardspanning van een enkele cel 3,7 volt en kan oplopen tot 4,2 volt. Tijdens het ontladen bewegen positief geladen lithiumionen in het elektrolyt van de anode (-) op basis van koper en grafiet naar de kathode (+) op basis van aluminium, en tijdens het opladen van de kathode naar de anode, waar onder invloed van de EMF van de lader wordt een grafiet-lithium verbinding gevormd, waardoor energie wordt geaccumuleerd in de vorm van een chemische verbinding.
Elektrolytische condensatoren werken op een vergelijkbare manier, verschillend van batterijen met een lagere elektrische capaciteit, maar in een groot aantal laad-ontlaadcycli.
Voor een lithium-ionbatterij is de volledige levensduur beperkt tot maximaal 1000 laad-ontlaadcycli en bereikt de specifieke energie-inhoud 250 Wh / kg. Wat betreft elektrolytische condensatoren, hun gecorrigeerde levensduur wordt geschat op tienduizenden uren, maar het energieverbruik is meestal minder dan 0,25 Wh / kg.
Statische elektriciteit
Als je een zijden laken op een wollen deken legt, ze goed tegen elkaar aandrukt, en dan probeert ze uit elkaar te spreiden, dan ontstaat er elektrificatie... Dit zal gebeuren omdat onder de wrijvingsomstandigheden van lichamen met verschillende diëlektrische constanten een scheiding van ladingen op hun oppervlakken optreedt: een materiaal met een hogere diëlektrische constante zal positief geladen zijn en een materiaal met een lagere diëlektrische constante - negatief .
Hoe groter het verschil in deze parameters, hoe sterker de elektrificatie.Als je je voeten wrijft met een wollen tapijt, laad je negatief op en het tapijt positief. Potentiële niveaus kunnen hier tienduizenden volt bereiken, en als je bijvoorbeeld een waterkraan aanraakt die is aangesloten op iets dat geaard is, krijg je een elektrische schok. Maar aangezien de elektrische capaciteit schaars is, vormt deze onaangename gebeurtenis geen grote bedreiging voor uw leven.
Een ander ding is een elektroforetische machine, waarin een statische lading die wordt gegenereerd door wrijving zich ophoopt in een condensator. De opgehoopte lading in de Leidse Bank is al levensbedreigend.
Belangrijkste termen en definities
Wat is een elektromagnetisch veld
Het elektromagnetische veld is een speciaal soort materie dat wordt gekenmerkt door een continue verspreiding in de ruimte (elektromagnetische golven) en het onthullen van de discretie van de structuur (fotonen), gekenmerkt door het vermogen zich te verspreiden in een vacuüm (bij afwezigheid van sterke zwaartekrachtvelden), het uitoefenen van een krachteffect op geladen deeltjes, afhankelijk van hun snelheid.
Wat is elektrische lading
Elektrische lading is een eigenschap van materiedeeltjes of lichamen die hun relatie met hun eigen elektromagnetische veld en hun interactie met een extern elektromagnetisch veld karakteriseren. Het heeft twee typen die bekend staan als positieve lading (lading van proton, positron, enz.) en negatieve lading (lading van elektron, enz.). Als een hoeveelheid wordt het gekwantificeerd door de sterke interactie van het ene geladen lichaam met het andere geladen lichaam.
Wat is een geladen deeltje
Een geladen deeltje is een deeltje materie dat een elektrische lading heeft.
Wat is een elektrisch veld
Het elektrische veld is een van de twee zijden van het elektromagnetische veld, veroorzaakt door elektrische ladingen en veranderingen in het magnetische veld, dat een krachteffect uitoefent op geladen deeltjes en lichamen en wordt onthuld door het krachteffect op stationaire geladen lichamen en deeltjes.
Wat is een magnetisch veld
Het magnetische veld is een van de twee zijden van het elektromagnetische veld dat wordt veroorzaakt door de elektrische ladingen op bewegende geladen deeltjes en lichamen en door de verandering in het elektrische veld dat een kracht uitoefent op de bewegende geladen deeltjes en wordt onthuld door de krachtwerking die in het algemeen is gericht ten opzichte van de bewegingsrichting van deze deeltjes en evenredig met hun snelheid.
Wat is elektrische stroom
Elektrische stroom is een fenomeen van de beweging van geladen deeltjes en een fenomeen van veranderingen in het elektrische veld in de loop van de tijd, vergezeld van een magnetisch veld.
Wat is de energie van een elektrisch veld
Elektrische veldenergie - energie geassocieerd met een elektrisch veld en omgezet in andere vormen van energie wanneer het elektrische veld verandert.
Wat is magnetische veldenergie
Magnetische veldenergie - Energie geassocieerd met een magnetisch veld en omgezet in andere vormen van energie door drie veranderingen in het magnetische veld.
Wat is elektromagnetische energie (elektrische energie)
Elektrische energie - de energie van het elektromagnetische veld, dat bestaat uit de energie van het elektrische veld en de energie van het magnetische veld.
Zie ook:
Dragers van elektrische stroom
Voorwaarden voor het bestaan van elektrische stroom
Elektrisch en magnetisch veld: wat is het verschil?