elektrik nedir
Geniş anlamda elektrik, elektromanyetik alanın ve onun madde ile etkileşiminin çeşitli tezahürleri olan elektromanyetik olayların bütünüdür; dar anlamda "elektrik miktarı" ifadesinde kullanılır ve bu, "elektrik yükü" ile ikincisinin nicelleştirilmesinde eşanlamlıdır.
"Elektrik" veya "elektrik" kelimesini duyduğunuzda aklınıza ne geliyor? Bir kişi bir elektrik prizi hayal edecek, bir başkası - bir elektrik hattı, bir trafo veya bir kaynak makinesi, bir balıkçının aklına yıldırım düşecek, bir ev hanımı parmağıyla pil veya cep telefonu şarj cihazı, bir turner bir elektrik motoru ve birisi hayal bile edecek Nikola Teslalaboratuvarında şimşek çakan rezonansa giren bir endüksiyon bobininin yanında oturuyordu.
Öyle ya da böyle, modern dünyada elektriğin birçok tezahürü var. Bugünün medeniyetini bir bütün olarak elektrik olmadan hayal etmek imkansızdır. Ama onun hakkında ne biliyoruz? Bu bilgiyi açıklığa kavuşturalım.
Elektrik santralinden elektrikli cihaza
Evde prize taktığımızda, su ısıtıcısını çalıştırdığımızda veya anahtara bastığımızda, temelde ampulü yakmak istiyoruz, sonra o anda aradaki devreyi kapatıyoruz. kaynak Ve elektrik alıcısıelektrik yükünün, örneğin bir çaydanlığın spiralinden geçmesi için bir yol sağlamak.
Evimizdeki elektriğin kaynağı genellikle bir prizdir. Bir tel boyunca hareket eden bir elektrik yükü (bizim örneğimizde bir çaydanlık üzerindeki bir nikrom bobindir) elektrik... Tel, soketi kullanıcıya iki kabloyla bağlar: bir kablo boyunca şarj, soketten kullanıcıya, ikinci kablo boyunca aynı anda - kullanıcıdan - sokete hareket eder. Akım değişiyorsa, teller rollerini saniyede 50 kez değiştirir.
Şehir ağındaki elektrik yüklerinin (veya daha basit bir şekilde elektrik kaynağının) hareketi için enerji kaynağı, öncelikle bir elektrik santralidir. Bir elektrik santralinde elektrik, güçlü bir elektrik santrali tarafından üretilir. jeneratör, rotoru bir nükleer tesis veya başka tipte bir enerji santrali (örneğin bir hidro türbin) tarafından döndürülen.
Jeneratörün içinde, mıknatıslanmış rotor stator tellerini geçerek neden olur elektromotor kuvveti (EMF)Jeneratörün terminalleri arasında voltaj üretmek. Ve her zaman 50 Hz frekanslı alternatif voltaj, çünkü jeneratör rotorunun 2 manyetik kutbu vardır ve 3000 rpm frekansında döner veya 4 kutuplu ve 1500 rpm hızında döner.
Her gün düşünmeden kullandığımız, temasımızdaki gerilimdir. elektriğin kat ettiği uzun yol hakkında güç istasyonundan prizimize ışık hızında (saniyede 299.792.458 metre - elektronları içlerine iterek bir akım oluşturan teller boyunca bir elektrik alanının yayılma hızı).
Çıkışta AC voltajı 220 volt
Çıkışlar için üretilen voltaj değişkendir çünkü: birincisi, kolayca dönüştürülebilir (azalır veya artar) ve ikincisi, daha kolay üretilir ve sabit bir voltaja göre kablolarda daha az kayıpla iletilir.
Bağlı olduğu tellere güç vererek trafo, alternatif voltaj, elde ederiz alternatif akımyönünü saniyede 50 kez harmonik olarak değiştiren, transformatörün manyetik devresinde alternatif bir manyetik alan üretebilir ve bu da, sekonder sargıların tellerinde tekrar bir elektrik akımını uyarabilir. manyetik devre...
Bobinin kapladığı alanda manyetik alan sabit olsaydı, bobinlerdeki akım yönlendirilemezdi (bkz. elektromanyetik indüksiyon kanunu).
Bir akım elde etmek için, uzaydaki manyetik akıyı değiştirmek gerekir, bundan sonra yaklaşık olarak sona erecektir. Elektrik alanı, örneğin, değişen bir manyetik akı ile bu alanın etrafına yerleştirilmiş bir bakır telin (serbest elektronlar) içine yerleştirilebilen bir elektrik yükü üzerinde hareket edecektir.
Hem jeneratörlerin hem de transformatörlerin çalışması bu prensibe dayanmaktadır, tek fark, bir transformatörde hareketli çalışan parçaların olmamasıdır: bir transformatördeki alternatif manyetik akı kaynağı, birincil sargının alternatif akımıdır ve bir jeneratörde kalıcı manyetik alana sahip dönen bir rotor vardır.
Ve burada burada, elektromanyetik indüksiyon yasasına göre değişen manyetik alan, tellerin içindeki serbest elektronlara etki ederek bu elektronları harekete geçiren bir girdap elektrik alanı oluşturur. Devre tüketiciye kapalıysa, akım tüketici üzerinden akacaktır.
Elektrik depolama ve doğru akım
Günlük yaşamda elektriği kimyasal enerji şeklinde biriktirmek en uygunudur, yani pillerde… Elektrotlarla kimyasal reaksiyon, harici devre kullanıcıya kapalıyken bir akım oluşturabiliyor ve pil elektrotlarının alanı ne kadar büyükse, ondan o kadar fazla akım elde edilebiliyor ve malzemesine bağlı olarak. Aküde seri bağlı elektrotlar ve hücre sayısı, akü tarafından üretilen voltaj farklı olabilir.
Yani, bir lityum-iyon pil için, tek bir hücrenin standart voltajı 3,7 volttur ve 4,2 volta kadar çıkabilir. Deşarj sırasında, pozitif yüklü lityum iyonları, elektrolit içinde bakır ve grafit bazlı anottan (-) alüminyum bazlı katoda (+) ve katottan anoda, burada EMF'nin etkisi altında hareket eder. şarj cihazı, enerjinin kimyasal bir bileşik şeklinde birikmesinin bir sonucu olarak bir grafit-lityum bileşiği oluşur.
Elektrolitik kapasitörler, daha düşük elektrik kapasitesine sahip pillerden farklı olarak, ancak çok sayıda şarj-deşarj döngüsünde benzer şekilde çalışır.
Bir lityum-iyon pil için, tam ömür maksimum 1000 şarj-deşarj döngüsü ile sınırlıdır ve özgül enerji içeriği 250 Wh/kg'a ulaşır. Elektrolitik kapasitörlere gelince, düzeltilmiş akım ömürlerinin on binlerce saat olduğu tahmin ediliyor, ancak enerji tüketimi genellikle 0,25 Wh / kg'dan az.
Statik elektrik
Yünlü bir battaniyenin üzerine ipek bir çarşaf koyar, iyice bastırır ve sonra birbirinden ayırmaya çalışırsanız, elektrifikasyon... Bunun nedeni, farklı dielektrik sabitlerine sahip cisimlerin sürtünme koşulları altında, yüzeylerinde bir yük ayrımı meydana gelmesidir: daha yüksek bir dielektrik sabitine sahip bir malzeme pozitif olarak yüklenir ve daha düşük bir dielektrik sabitine sahip bir malzeme - negatif olarak yüklenir. .
Bu parametrelerdeki fark ne kadar büyükse, elektriklenme o kadar güçlüdür.Ayağınızı yün halıya sürttüğünüzde negatif, halı ise pozitif yüklenirsiniz. Burada potansiyel seviyeler on binlerce volta ulaşabilir ve örneğin topraklı bir şeye bağlı bir su musluğuna dokunmak size elektrik çarpmasına neden olur. Fakat elektrik kapasitesi az olduğu için bu tatsız olay hayatınız için büyük bir tehdit oluşturmayacaktır.
Başka bir şey, sürtünme tarafından üretilen statik bir yükün bir kapasitörde biriktiği elektroforetik bir makinedir. Leyden Bank'ta biriken masraf zaten hayati tehlike arz ediyor.
En önemli terimler ve tanımlar
elektromanyetik alan nedir
Elektromanyetik alan, uzayda sürekli bir dağılım (elektromanyetik dalgalar) ile karakterize edilen ve bir boşlukta yayılma kabiliyeti (güçlü yerçekimi alanlarının yokluğunda) ile karakterize edilen yapının (fotonlar) ayrıklığını ortaya çıkaran özel bir madde türüdür. yüklü parçacıklar üzerinde hızlarına bağlı olarak bir kuvvet etkisi uygular.
elektrik yükü nedir
Elektrik yükü, kendi elektromanyetik alanlarıyla ilişkilerini ve harici bir elektromanyetik alanla etkileşimlerini karakterize eden madde veya cisim parçacıklarının bir özelliğidir. Pozitif yük (proton yükü, pozitron vb.) ve negatif yük (elektron yükü vb.) olarak bilinen iki türü vardır. Bir nicelik olarak, bir yüklü cismin başka bir yüklü cisimle güçlü etkileşimi ile ölçülür.
yüklü parçacık nedir
Yüklü bir parçacık, elektrik yükü olan bir madde parçacığıdır.
elektrik alan nedir
Elektrik alan, elektrik yüklerinin ve manyetik alandaki değişimlerin neden olduğu, yüklü parçacıklar ve cisimler üzerinde bir kuvvet etkisi uygulayan ve durağan yüklü cisimler ve parçacıklar üzerindeki kuvvet etkisiyle ortaya çıkan elektromanyetik alanın iki yanından biridir.
manyetik alan nedir
Manyetik alan, hareketli yüklü parçacıklar ve cisimler üzerindeki elektrik yüklerinin ve hareketli yüklü parçacıklara bir kuvvet uygulayan elektrik alanındaki değişimin neden olduğu ve genel olarak yönlendirilen kuvvet eylemiyle ortaya çıkan elektromanyetik alanın iki yanından biridir. bu parçacıkların hareket yönüne göre ve hızlarıyla orantılıdır.
elektrik akımı nedir
Elektrik akımı, yüklü parçacıkların hareketi olgusu ve manyetik alanın eşlik ettiği elektrik alanındaki zaman içindeki değişim olgusudur.
Bir elektrik alanının enerjisi nedir?
Elektrik alanı enerjisi — bir elektrik alanıyla ilişkilendirilen ve elektrik alanı değiştiğinde diğer enerji biçimlerine dönüştürülen enerji.
manyetik alan enerjisi nedir
Manyetik Alan Enerjisi — Bir manyetik alanla ilişkilendirilen ve manyetik alandaki üç değişiklikle diğer enerji biçimlerine dönüştürülen enerji.
Elektromanyetik enerji (elektrik enerjisi) nedir?
Elektrik enerjisi - elektrik alanının enerjisinden ve manyetik alanın enerjisinden oluşan elektromanyetik alanın enerjisi.
Ayrıca bakınız:
Elektrik akımının varlığı için koşullar