Шта је струја
У ширем смислу, електрицитет је читав скуп електромагнетних појава, које су различите манифестације електромагнетног поља и његове интеракције са материјом; у ужем смислу користи се у изразу "квантитета електричне енергије", који је синоним за "електрични набој" у квантификовању овог другог.
Шта вам пада на памет када чујете реч „струја” или „струја”? Једна особа ће замислити електричну утичницу, друга - далековод, трансформатор или апарат за заваривање, рибар ће помислити на муњу, домаћица ће смислити батерију прстом или пуњач за мобилни телефон, стругар ће смислити електромотор, а неко ће и замислити Никола Тесласедећи у својој лабораторији у близини резонантног индукционог намотаја који избија муње.
На овај или онај начин, у савременом свету постоји много манифестација електричне енергије. Данашњу цивилизацију у целини немогуће је замислити без струје. Али шта знамо о њему? Хајде да разјаснимо ову информацију.
Од електране до електричног уређаја
Када укопчамо утичницу код куће, укључимо чајник или притиснемо прекидач, у суштини желећи да упалимо сијалицу, онда у том тренутку затварамо струјни круг између извор и пријемник електричне енергиједа обезбеди пут за кретање електричног набоја, на пример кроз спиралу котла.
Извор електричне енергије у нашем дому је обично утичница. Електрични набој који се креће кроз жицу (која је у нашем примеру нихромски калем на котлићу) је електрична енергија… Жица повезује утичницу са корисником са две жице: дуж једне жице пуњење се креће од утичнице до корисника, дуж друге жице истовремено — од корисника — до утичнице. Ако је струја наизменична, онда жице мењају своје улоге 50 пута сваке секунде.
Извор енергије за кретање електричних набоја (или, једноставније, извор електричне енергије) у градској мрежи је пре свега електрана. У електрани електричну енергију производи моћан генератор, чији ротор покреће нуклеарна инсталација или електрана другог типа (на пример, хидротурбина).
Унутар генератора, магнетизовани ротор прелази жице статора, узрокујући електромоторна сила (ЕМФ)генерисање напона између терминала генератора. И увек је тако наизменични напон са фреквенцијом од 50 Хз, јер ротор генератора има 2 магнетна пола и ротира се фреквенцијом од 3000 о/мин, односно има 4 пола и брзином од 1500 о/мин.
То је напетост у нашем контакту коју користимо сваки дан без размишљања. о дугом путу који струја путује од електране до нашег излаза брзином светлости (299 792 458 метара у секунди — брзина простирања електричног поља дуж жица, које гура електроне унутар њих, стварајући струју).
АЦ напон 220 волти на излазу
Генерисани напон за излазе је променљив јер: прво, може се лако трансформисати (смањити или повећати), и друго, лакше се генерише и преноси са мањим губицима у жицама од константног напона.
Напајањем жица на које је прикључен трансформатор, наизменични напон, добијамо наизменична струја, који хармонично мења свој правац 50 пута у секунди, у стању је да генерише наизменично магнетно поље у магнетном колу трансформатора, које је опет у стању да побуди електричну струју у жицама секундарних намотаја који намотају магнетно коло...
Да је магнетно поље константно у простору који покрива калем, струја у калемовима једноставно не би била усмерена (уп. закон електромагнетне индукције).
Да бисте добили струју, потребно је променити магнетни флукс у простору, након чега ће завршити около електрично поље, деловаће на електрични набој, који се на пример може налазити унутар бакарне жице (слободни електрони) која се налази око овог простора са променљивим магнетним флуксом.
Рад и генератора и трансформатора заснива се на овом принципу, са једином разликом што у трансформатору нема покретних радних делова: извор наизменичног магнетног флукса у трансформатору је наизменична струја примарног намотаја, ау генератору постоји ротирајући ротор са сталним магнетним пољем.
И ту и тамо, променљиво магнетно поље, према закону електромагнетне индукције, генерише вртложно електрично поље, које делује на слободне електроне унутар жица, покрећући ове електроне. Ако је коло затворено за потрошача, струја ће тећи кроз потрошача.
Складиште електричне енергије и једносмерне струје
Најпогодније је акумулирати електричну енергију у свакодневном животу у облику хемијске енергије, наиме у батеријама… Хемијска реакција са електродама је у стању да створи струју када је спољашње коло затворено за корисника, а што је већа површина електрода батерије, то се више струје може добити од ње иу зависности од материјала електроде и број ћелија повезаних у серију у батерији, напон који генерише батерија може бити различит.
Дакле, за литијум-јонску батерију, стандардни напон једне ћелије је 3,7 волти и може ићи до 4,2 волта. Приликом пражњења, позитивно наелектрисани литијум јони крећу се у електролиту од аноде (-) на бази бакра и графита до катоде (+) на бази алуминијума, а при наелектрисању од катоде до аноде, где под дејством ЕМФ од пуњач се формира графитно-литијум једињење, услед чега се енергија акумулира у облику хемијског једињења.
На сличан начин раде и електролитички кондензатори, за разлику од батерија са мањим електричним капацитетом, али у великом броју циклуса пуњења-пражњења.
За литијум-јонску батерију, пуни животни век је ограничен на максимално 1000 циклуса пуњења-пражњења, а специфични енергетски садржај достиже 250 Вх / кг. Што се тиче електролитских кондензатора, њихов кориговани струјни век се процењује на десетине хиљада сати, али је потрошња енергије обично мања од 0,25 Вх / кг.
Статички електрицитет
Ако ставите свилену чаршаву на вунено ћебе, добро их притисните заједно, а затим покушајте да их раширите, онда ће бити електрификација... То ће се десити јер у условима трења тела различите диелектричне константе долази до раздвајања наелектрисања на њиховим површинама: материјал са већом диелектричном константом биће позитивно наелектрисан, а материјал са нижом диелектричном константом – негативно. .
Што је већа разлика у овим параметрима, то је јача електрификација.Када ноге трљате вуненим тепихом, наплаћујете негативно, а тепих позитивно. Овде потенцијални нивои могу достићи десетине хиљада волти, а додиривање, на пример, славине за воду спојену на нешто уземљено, довешће вас до струјног удара. Али пошто је електрични капацитет оскудан, овај непријатан догађај неће представљати велику претњу вашем животу.
Друга ствар је електрофоретска машина, у којој се статички набој генерисан трењем акумулира у кондензатору. Оптужба накупљена у Леиден банци је већ опасна по живот.
Најважнији појмови и дефиниције
Шта је електромагнетно поље
Електромагнетно поље је посебна врста материје коју карактерише континуирана дистрибуција у простору (електромагнетни таласи) и открива дискретност структуре (фотони), коју карактерише способност ширења у вакууму (у одсуству јаких гравитационих поља), вршећи дејство силе на наелектрисане честице у зависности од њихове брзине.
Шта је електрични набој
Електрични набој је својство честица материје или тела које карактерише њихов однос са сопственим електромагнетним пољем и њихову интеракцију са спољним електромагнетним пољем. Има два типа позната као позитивно наелектрисање (наелектрисање протона, позитрона, итд.) и негативно наелектрисање (наелектрисање електрона, итд.). Као величина, она се квантификује снажном интеракцијом једног наелектрисаног тела са другим наелектрисаним телом.
Шта је наелектрисана честица
Наелектрисана честица је честица материје која има електрични набој.
Шта је електрично поље
Електрично поље је једна од две стране електромагнетног поља, узрокована електричним наелектрисањем и променама у магнетном пољу, које врши силни ефекат на наелектрисане честице и тела и открива се дејством силе на стационарно наелектрисана тела и честице.
Шта је магнетно поље
Магнетно поље је једна од две стране електромагнетног поља изазваног електричним наелектрисањем покретних наелектрисаних честица и тела и променом електричног поља које делује силом на покретне наелектрисане честице и открива се дејством силе усмерене уопштено у односу на смер кретања ових честица и пропорционално њиховој брзини.
Шта је електрична струја
Електрична струја је појава кретања наелектрисаних честица и појава промене електричног поља током времена, праћена магнетним пољем.
Колика је енергија електричног поља
Енергија електричног поља — енергија повезана са електричним пољем и претвара се у друге облике енергије када се електрично поље промени.
Шта је енергија магнетног поља
Енергија магнетног поља — Енергија повезана са магнетним пољем и претворена у друге облике енергије три промене магнетног поља.
Шта је електромагнетна енергија (електрична енергија)
Електрична енергија — енергија електромагнетног поља, која се састоји од енергије електричног поља и енергије магнетног поља.
Такође видети:
Услови за постојање електричне струје