Какое бывает электричество: Передача электроэнергии: существующие способы и разработки

Электричество — Википедия. Что такое Электричество

Электри́чество — физическое явление, обусловленное существованием, взаимодействием и движением электрических зарядов. Термин введён английским естествоиспытателем Уильямом Гилбертом в его сочинении «О магните, магнитных телах и о большом магните — Земле» (1600 год), в котором объясняется действие магнитного компаса и описываются некоторые опыты с наэлектризованными телами. Он установил, что свойством наэлектризовываться обладают и другие вещества^[1].

История

Одним из первых, чьё внимание привлекло электричество, был греческий философ Фалес Милетский, который в VII веке до н. э. обнаружил, что потёртый о шерсть янтарь (др.-греч. ἤλεκτρον: электрон) приобретает свойства притягивать лёгкие предметы^[2]. Однако долгое время знание об электричестве не шло дальше этого представления. В 1600 году Уильям Гилберт ввёл в обращение сам термин электричество («янтарность»), а в 1663 году магдебургский бургомистр Отто фон Герике создал электростатическую машину в виде насаженного на металлический стержень серного шара, которая позволила наблюдать не только эффект притягивания, но и эффект отталкивания

[3]. В 1729 году англичанин Стивен Грей провёл опыты по передаче электричества на расстояние, обнаружив, что не все материалы одинаково передают электричество^[4]. В 1733 году француз Шарль Дюфе установил существование двух типов электричества стеклянного и смоляного, которые выявлялись при трении стекла о шёлк и смолы о шерсть^[5]. В 1745 г. голландец Питер ван Мушенбрук создаёт первый электрический конденсатор — Лейденскую банку. Примерно в эти же годы работы по изучению атмосферного электричества вели и русские учёные — Г. В. Рихман и М. В. Ломоносов.

Первую теорию электричества создаёт американец Бенджамин Франклин, который рассматривает электричество как «нематериальную жидкость», флюид («Опыты и наблюдения с электричеством», 1747 год). Он также вводит понятие положительного и отрицательного заряда, изобретает молниеотвод и с его помощью доказывает электрическую природу молний

[6]. Изучение электричества переходит в категорию точной науки после открытия в 1785 году закона Кулона.

Далее, в 1791 году, итальянец Гальвани публикует «Трактат о силах электричества при мышечном движении», в котором описывает наличие электрического тока в мышцах животных. Другой итальянец Вольта в 1800 году изобретает первый источник постоянного тока — гальванический элемент, представляющий собой столб из цинковых и серебряных кружочков, разделённых смоченной в подсоленной воде бумагой^[1]. В 1802 году Василий Петров обнаружил вольтову дугу.

В 1820 году датский физик Эрстед на опыте обнаружил электромагнитное взаимодействие. Замыкая и размыкая цепь с током, он увидел колебания стрелки компаса, расположенной вблизи проводника. Французский физик Ампер в 1821 году установил, что связь электричества и магнетизма наблюдается только в случае электрического тока и отсутствует в случае статического электричества. Работы Джоуля, Ленца, Ома расширяют понимание электричества. Гаусс формулирует основную теорему теории электростатического поля (1830).

Опираясь на исследования Эрстеда и Ампера, Фарадей открывает явление электромагнитной индукции в 1831 году и создаёт на его основе первый в мире генератор электроэнергии, вдвигая в катушку намагниченный сердечник и фиксируя возникновение тока в витках катушки. Фарадей открывает электромагнитную индукцию (1831) и законы электролиза (1834), вводит понятие электрического и магнитного полей. Анализ явления электролиза привёл Фарадея к мысли, что носителем электрических сил являются не какие-либо электрические жидкости, а атомы — частицы материи. «Атомы материи каким-то образом одарены электрическими силами», — утверждает он. Фарадеевские исследования электролиза сыграли принципиальную роль в становлении электронной теории. Фарадей создал и первый в мире электродвигатель — проволочка с током, вращающаяся вокруг магнита. Венцом исследований электромагнетизма явилась разработка английским физиком Д. К. Максвеллом теории электромагнитных явлений. Он вывел уравнения, связывающие воедино электрические и магнитные характеристики поля в 1873 году.

В 1880 году Пьер Кюри открывает пьезоэлектричество. В том же году Д. А. Лачинов показал условия передачи электроэнергии на большие расстояния. Герц экспериментально регистрирует электромагнитные волны (1888 год).

В 1897 году Джозеф Томсон открывает материальный носитель электричества — электрон, место которого в структуре атома указал впоследствии Эрнест Резерфорд.

В XX веке была создана теория Квантовой электродинамики. В 1967 году был сделан очередной шаг на пути изучения электричества. С. Вайнберг, А. Салам и Ш. Глэшоу создали объединённую теорию электрослабых взаимодействий.

Теория

Электрический заряд — это свойство тел (количественно характеризуемое физической величиной того же названия), проявляющееся, прежде всего, в способности создавать вокруг себя электрическое поле и посредством него оказывать воздействие на другие заряженные (то есть обладающие электрическим зарядом) тела^[7]. Электрические заряды разделяют на положительные и отрицательные (выбор, какой именно заряд назвать положительным, а какой отрицательным, считается в науке чисто условным, однако этот выбор уже исторически сделан и теперь — хоть и условно — за каждым из зарядов закреплён вполне определённый знак). Тела, заряженные зарядом одного знака, отталкиваются, а противоположно заряженные — притягиваются. При движении заряженных тел (как макроскопических тел, так и микроскопических заряженных частиц, переносящих электрический ток в проводниках) возникает магнитное поле и, таким образом, имеют место явления, позволяющие установить родство электричества и магнетизма (электромагнетизм) (Эрстед, Фарадей, Максвелл). В структуре материи электрический заряд как свойство тел восходит к заряженным элементарным частицам, например, электрон имеет отрицательный заряд, а протон и позитрон — положительный.

Наиболее общая фундаментальная наука, изучающая электрические заряды, их взаимодействие и поля, ими порождаемые и действующие на них (то есть практически полностью покрывающая тему электричества, за исключением таких деталей, как электрические свойства конкретных веществ, как то электропроводность (и т. п.) — это электродинамика. Квантовые свойства электромагнитных полей, заряженных частиц (и т.

 п.) изучаются наиболее глубоко квантовой электродинамикой, хотя часть из них может быть объяснена более простыми квантовыми теориями.

Электричество в природе

Ярким проявлением электричества в природе служат молнии, электрическая природа которых была установлена в XVIII веке. Молнии издавна вызывали лесные пожары. По одной из версий, именно молнии привели к первоначальному синтезу аминокислот и появлению жизни на земле (Эксперимент Миллера — Юри и Теория Опарина — Холдейна). Атмосфера Земли представляет собой гигантский конденсатор, нижняя обкладка которого (земная поверхность) заряжена отрицательно, а верхняя обкладка (верхние слои атмосферы до высоты 50 км) положительно. Разность потенциалов между поверхностью Земли и верхними слоями атмосферы составляет 400 кВ, вблизи поверхности Земли существует постоянное электрическое поле напряжённостью 100 В/м. Отрицательный заряд земной поверхности поддерживается молниями Весьма сомнительное утверждение

[источник не указан 200 дней]^[8].

Для процессов в нервной системе человека и животных решающее значение имеет зависимость пропускной способности клеточной мембраны для ионов натрия от потенциала внутриклеточной среды. После повышения напряжения на клеточной мембране натриевый канал открывается на время порядка 0,1 — 1,0 мс., что приводит к скачкообразному росту напряжения, затем разность потенциалов на мембране снова возвращается к своему первоначальному значению. Описанный процесс кратко называется нервным импульсом. В нервной системе животных и человека информацию от одной клетки к другой передают нервные импульсы возбуждения длительностью около 1 мс. Нервное волокно представляет собой цилиндр, наполненный электролитом. Сигнал возбуждения передаётся без уменьшения амплитуды вследствие эффекта кратковременного увеличения проницаемости мембраны для ионов натрия^[9].

Многие рыбы используют электричество для защиты и поиска добычи под водой. Южноамериканский электрический угорь способен генерировать электрические разряды напряжением до 500 вольт.

Мощность разрядов электрического ската может достигать 0,5 кВт. Акулы, миноги, некоторые сомообразные используют электричество для поиска добычи. Электрический орган рыб работает с частотой несколько сотен герц и создаёт напряжение в несколько вольт. Электрическое поле улавливается электрорецепторами. Находящиеся в воде предметы искажают электрическое поле. По этим искажениям рыбы легко ориентируются в мутной воде^[10].

Производство и практическое использование

Генерирование и передача

Ранние эксперименты эпохи античности, такие, как опыты Фалеса с янтарными палочками, были фактически первыми попытками изучения вопросов, связанных с производством электрической энергии. Этот метод в настоящее время известен как трибоэлектрический эффект, и хотя с его помощью можно притягивать лёгкие предметы и порождать искры, в сущности он чрезвычайно малоэффективен

[11]. Функциональный источник электричества появился только в 1800 году, когда было изобретено первое устройство для его получения — вольтов столб. Он и его современный вариант, электрическая батарея, являются химическими источниками электрического тока: в основе их работы лежит взаимодействие веществ в электролите. Батарея даёт возможность получить электричество в случае необходимости, является многофункциональным и широко распространённым источником питания, который хорошо подходит для применения в различных условиях и ситуациях, однако её запас энергии конечен, и после истощения последнего батарея нуждается в замене или перезарядке. Для удовлетворения более существенных потребностей в большем её объёме электрическая энергия должна непрерывно генерироваться и передаваться по линиям электропередач.

Обычно для её порождения применяются электромеханические генераторы, приводимые в действие либо за счёт сжигания ископаемого топлива, либо с использованием энергии от ядерных реакций, либо посредством силы воздушных или водных течений. Современная паровая турбина, изобретённая Ч. Парсонсом в 1884 году, в настоящее время генерирует примерно 80 % всего электричества в мире, используя те или иные источники нагрева. Эти устройства более не напоминают униполярный дисковый генератор Фарадея, созданный им в 1831 году, однако в их основе по-прежнему лежит открытый им принцип электромагнитной индукции — возникновения электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, проходящего через него^[12]. Ближе к концу XIX века был изобретён трансформатор, что позволило более эффективно передавать электроэнергию при более высоком напряжении и меньшей силе тока. В свою очередь, эффективность передачи энергии обусловливала возможность генерировать электричество на централизованных электростанциях с выгодой для последних и затем перенаправлять его на довольно протяжённые дистанции к конечным потребителям^[13][14].

Получение электричества из кинетической энергии ветра набирает популярность во многих странах мира

Поскольку электроэнергию затруднительно хранить в таких количествах, которые были бы достаточны в масштабах государства, необходимо соблюдать баланс: генерировать ровно столько электричества, сколько потребляется пользователями. Для этого энергетическим компаниям необходимо тщательно прогнозировать нагрузку и постоянно координировать производственный процесс со своими электростанциями. Некоторое количество мощностей при этом держится в резерве, чтобы в случае возникновения тех или иных проблем или потерь энергии подстраховывать электросети.

По мере того, как идёт модернизация и развивается экономика того или иного государства, спрос на электричество быстро возрастает. В частности, для Соединенных Штатов этот показатель составил 12 % роста в год на протяжении первой трети XX века^[15], а в настоящее время аналогичный прогресс наблюдается у таких интенсивно развивающихся экономик, как Китай и Индия^[16][17]. Исторически рост потребности в электричестве опережает аналогичные показатели для других видов энергоносителей^[18]. Следует также заметить, что беспокойство по поводу влияния производств электроэнергии на окружающую среду привело к сосредоточению внимания на генерировании электричества посредством возобновляемых источников — в особенности за счёт энергии ветра и воды^[19].

Применение

Лампа накаливания

Использование электричества обеспечивает довольно удобный^{[источник не указан 1087 дней]} способ передачи энергии, и в силу этого оно было адаптировано для существенного и по сей день растущего спектра практических приложений^[20]. Одним из первых общедоступных способов применения электричества было освещение; условия для этого оказались созданы после изобретения лампы накаливания в 1870-х годах. Создателем лампы накаливания является русский электротехник А.Н. Лодыгин^[21]. Первая лампа накаливания представляла собой замкнутый сосуд без воздуха с угольным стержнем.^[22]. Хотя с электрификацией были сопряжены свои риски, замена открытого огня на электрическое освещение в значительной степени сократила количество возгораний в быту и на производстве^[23].

В целом, начиная с XIX века, электричество плотно входит в жизнь современной цивилизации. Электричество используют не только для освещения^[24], но и для передачи информации (телеграф, телефон, радио, телевидение), а также для приведения механизмов в движение (электродвигатель), что активно используется на транспорте^[25] (трамвай, метро, троллейбус, электричка) и в бытовой технике (утюг, кухонный комбайн, стиральная машина, посудомоечная машина).

В целях получения электричества созданы оснащённые электрогенераторами электростанции, а для его хранения — аккумуляторы и электрические батареи.

Сегодня также электричество используют для получения материалов (электролиз), для их обработки (сварка, сверление, резка) и создания музыки (электрогитара).

Закон Джоуля-Ленца о тепловом действии электрического тока обусловливает возможности для электрического отопления помещений. Хотя такой способ довольно универсален и обеспечивает определённую степень управляемости, его можно рассматривать как излишне ресурсозатратный — в силу того, что генерирование используемого в нём электричества уже потребовало производства тепла на электростанции^[26]. В некоторых странах, например — в Дании, были даже приняты законодательные нормы, ограничивающие или полностью запрещающие использование электрических средств отопления в новых домах^[27]. В то же время электричество — это практичный источник энергии для охлаждения, и одной из активно растущих областей спроса на электричество является кондиционирование воздуха^[28][29].

По данным Всемирного банка, на сегодняшний день (2015) более миллиарда человек в мире живут без использования электричества в быту. Около 3 млрд человек используют для приготовления пищи и отопления керосин, дрова, древесный уголь и навоз.^[30].

Хронология основных открытий и изобретений

Примечания

1. ↑ ^{1 2} Спиридонов О. П. «Универсальные физические постоянные», М., «Просвещение», 1984, с. 52, ББК 22.3 С72
2. ↑ Электричество до Франклина
3. ↑ Электростатическая машина Герике
4. ↑ Первые опыты по передаче электричества на расстояние
5. ↑ История электричества
6. ↑ Открытие электричества
7. ↑ Это не единственное свойство заряженных тел; например, заряженные тела при движении способны создавать ещё и магнитное поле, а также подвергаются воздействию последнего (также в случае своего движения).
8. ↑ Электричество и магнетизм, 2004, с. 178.
9. ↑ Электричество в живых организмах, 1988, с. 66.
10. ↑ Богданов К. Ю. Физик в гостях у биолога. — М.: «Наука», Гл. ред. физ.-мат. лит., 1986, 144 с. (Б-чка «Квант», Вып. 49) тир. 135000 экз., ББК 22.3 + 28 Гл. 1. Живое электричество.
11. ↑ Dell, Ronald & Rand, David (2001), «Understanding Batteries», Unknown (Royal Society of Chemistry) . — Т. 86: 2–4, ISBN 0-85404-605-4 
12. ↑ McLaren, Peter G. (1984), Elementary Electric Power and Machines, Ellis Horwood, сс. 182–183, ISBN 0-85312-269-5 
13. ↑ Patterson, Walter C. (1999), Transforming Electricity: The Coming Generation of Change, Earthscan, сс. 44–48, ISBN 1-85383-341-X 
14. ↑ Edison Electric Institute, History of the Electric Power Industry, <http://www.eei.org/industry_issues/industry_overview_and_statistics/history>. Проверено 8 декабря 2007. 
15. ↑ Edison Electric Institute, History of the U.S. Electric Power Industry, 1882-1991, <http://www.eia.doe.gov/cneaf/electricity/chg_stru_update/appa. html>. Проверено 8 декабря 2007. 
16. ↑ Carbon Sequestration Leadership Forum, An Energy Summary of India, <http://www.cslforum.org/india.htm>. Проверено 8 декабря 2007. 
17. ↑ IndexMundi, China Electricity — consumption, <http://www.indexmundi.com/china/electricity_consumption.html>. Проверено 8 декабря 2007. 
18. ↑ National Research Council (1986), Electricity in Economic Growth, National Academies Press, с. 16, ISBN 0-309-03677-1 
19. ↑ National Research Council (1986), Electricity in Economic Growth, National Academies Press, с. 89, ISBN 0-309-03677-1 
20. ↑ Wald, Matthew (21 March 1990), «Growing Use of Electricity Raises Questions on Supply», New York Times, <http://query.nytimes.com/gst/fullpage.html?res=9C0CE6DD1F3AF932A15750C0A966958260>. Проверено 9 декабря 2007. 
21. ↑ Один из первых коммерчески успешных вариантов электрической лампы накаливания был разработан Т. Эдисоном.
22. ↑ Большая советская энциклопедия
23. ↑ d’Alroy Jones, Peter, The Consumer Society: A History of American Capitalism, Penguin Books, с. 211 
24. ↑ Жителям Подмосковья электричество не светит
25. ↑ Из-за отключения электричества в Санкт-Петербурге встал электротранспорт
26. ↑ ReVelle, Charles and Penelope (1992), The Global Environment: Securing a Sustainable Future, Jones & Bartlett, с. 298, ISBN 0-86720-321-8 
27. ↑ Danish Ministry of Environment and Energy, F.2 The Heat Supply Act, <http://glwww.mst.dk/udgiv/Publications/1997/87-7810-983-3/html/annexf.htm>. Проверено 9 декабря 2007. 
28. ↑ Brown, Charles E. (2002), Power resources, Springer, ISBN 3-540-42634-5 
29. ↑ Hojjati, B. & Battles, S., The Growth in Electricity Demand in U.S. Households, 1981-2001: Implications for Carbon Emissions, <http://www.eia.doe.gov/emeu/efficiency/2005_USAEE.pdf>. Проверено 9 декабря 2007.  
30. ↑ Более миллиарда людей в мире живут без электричества — ИА «Финмаркет»

Литература

• Калашников С. Г. Электричество. — М., Наука, 1985. — 576 с.
• Эйхенвальд А. А. Электричество. — М., Государственное технико-теоретическое издательство, 1933
• Беркинблит М.Б., Глаголева Е.Г. Электричество в живых организмах. — М.: Наука, 1988. — 288 с.
• Фейнман Р. Фейнмановские лекции по физике. Т. 5. Электричество и магнетизм. — М.: Едиториал УРСС, 2004. — 304 с.

Ссылки

Понятие «электричество» и некоторые его особенности

Прежде всего, нужно вспомнить историю. Уже в 1600 году в работах английского ученого Уильяма Гилберта встречалось слово «электричество». Он исследовал магнитные полюса Земли, проводил и давал объяснения экспериментам с магнитными свойствами тел. Свою работу он описал в научном труде, где подробно рассказал все, что знал о магнитах. Главный его вывод, что тела могут наэлектризовываться, от этого у них возникают магнитные свойства. На его работы опирались при изготовлении компаса и других приборов.
Уильям Гилберт не является первооткрывателем, он первый, кто начал изучать магнитные свойства. Еще математик и философ Фалес наблюдал, что янтарь, притягивает предметы, если его потереть об шерсть.
Углубленно изучать электрические свойства тел начали в 17 – 18 веке. После Гилберта над этой темой работали многие ученые: Фарадей, Ампер, Вольт. В России в 1802 году русский физик Василий Петров обнаружил вольтову дугу. Для людей электричество перестало быть загадкой, однако вопросов еще было очень много.
Главный вопрос, который задавали многие образованные люди того времени, как можно использовать эти свойства во благо. Так как, несмотря на существенные достижения в исследовании электричества, применять его в жизни еще не умели. Оно оставалось загадочным и не предсказуемым.

Где в природе встречается электричество?
Если говорить об электричестве, то стоит сказать о появлении его в природе. Человек впервые увидел электрический разряд именно в природе, попытался понять, изучить и извлечь выгоду. Мы все вспоминаем сразу о молнии, когда говорим о проявлении электричества в природе. В то время многие не знали, что собой представляет молния, и лишь в 18 веке поняли природу этого явления и начали его активно изучать. Существует такая версия, что молнии положили начало появления жизни на планете, они запустили процесс синтеза аминокислот. 
В организме человека тоже имеется электричество. Импульс в нервных окончаниях возникает вследствие кратковременного напряжения. В водной среде живет великое множество организмов, которые охотятся и защищаются при помощи электричества. Например, электрический угорь и скат могут вырабатывать напряжение в несколько сот вольт. Некоторые рыбы для лучшего ориентирования, создают вокруг своих тел электрическое поле. Именно природа подтолкнула человека к изучению этого явления.

Где применяют электричество?
Электричество постепенно раскрывало перед человечеством все свои тайны. Только в 19 веке люди научились использовать электричество в жизни. Когда была создана первая лампочка, в жизнь людей вошло электрическое освещение. Потом человечество научилось при помощи электричества передавать на расстоянии звук и изображение, так появились телевизор, телефон, радио и так далее. Прогресс человечества особенно скакнул вперед, когда электричество стали применять для работы различных механизмов. Да и теперь невозможно представить ни один прибор без электричества. В каждом современном доме имеется различная бытовая техника, и вся она работает за счет электричества. 
Люди научились не только использовать, но и добывать электричество. Так появились электростанции, были созданы аккумуляторы и генераторы. Электричество в современном мире используют повсюду: в медицине, строительстве, промышленности и повседневной жизни.

Принцип работы электричества
Все мы используем электричество в повседневной жизни, знаем технику безопасности, но когда дело доходит до ремонта или наладки электрических приборов, то тогда лучше пригласить специалистов. Отсутствие знаний в работе с электричеством является очень опасным. Ежегодно от удара током погибает много людей.
Природу электричества можно разобрать на уровне молекул. Мы все знаем, что вещество состоит из множества молекул, в состав молекул входят атомы, атом представляет собой ядро, с вращающимися электронами. Электроны, переходя от атома к атому, переносят электричество. Получается, что электричество – это передвижение электронов.
Перемещение электронов высвобождает часть энергии, поэтому проводник нагревается. Это называется мощностью и измеряется в Ваттах.
Ток перемещается в направлении от плюса к минусу, то есть, чтобы был ток, нужно чтобы была разница потенциалов. Если неправильно произвести подключение, то может произойти короткое замыкание. У электричества есть такие показатели как, индукция, частота. Существуют также два вида тока: постоянный и переменный. Но все эти параметры в быту не используются.
Самым главным преимуществом электричества считается его неограниченность в пространстве. Нас повсюду сопровождает электричество: дома, на улице, на работе. Технический прогресс также напрямую связан с электричеством. Совершенствуются приборы, расширяются возможности, а значит, человечество движется вперед и многие невыполнимые задачи будут решены.

Все виды энергии: кинетическая, потенциальная, лучистая, химическая, механическая и др.

Энергия — это способность выполнять работу, и как таковая, она проявляется по-разному. В этом смысле существует два основных типа энергии: энергия положения или состояния, также называемая потенциальной энергией, а другая — это энергия в действии или движении и называемая кинетической энергией.

Оба типа энергии могут преобразовывать друг друга и являются частью других форм энергии. В зависимости от источника, откуда они берутся, мы можем говорить об электрической, ядерной, химической, излучающей или магнитной энергии.

Кинетическая энергия

Кинетическая энергия шара для боулинга опрокидывает кегли.

Кинетическая энергия — это энергия в действии, энергия движения. Зависит от количества массы тела, а также от скорости. Таким образом, шар для боулинга выбьет больше кеглей, потому что он имеет большую массу. Более быстрый шар для боулинга будет более эффективным, чем медленный.

Человек может использовать в своих интересах кинетическую энергию многих природных ресурсов. Например, ветер движется воздухом, и ветрогенераторы используют это для производства электроэнергии.

Потенциальная энергия

Потенциальная энергия тела также зависит от массы объекта.

Потенциальная энергия является другим основным типом энергии и связана с положением или состоянием объекта по отношению к другому.

Потенциальная энергия увеличивается, когда притягиваемые тела отделяются или когда отбрасываемые или отталкиваемые тела объединяются. Область, в которой объекты притягиваются или отталкиваются, называется силовым полем.  Примерами силовых полей могут быть, например, гравитационное силовое поле Земли или магнитное силовое поле.

Потенциальная и кинетическая энергия

Потенциальная энергия преобразуется в кинетическую энергию, а также может быть найдена в других видах энергии, таких как потенциальная гравитационная энергия или упругая потенциальная энергия.

Гравитационная потенциальная энергия

В тот момент, когда спортсмен достигает высшей точки, он обладает большей потенциальной энергией.

Когда потенциальная энергия связана с гравитационной силой, она называется потенциальной гравитационной энергией. Гравитационное силовое поле вокруг нашей планеты притягивает объекты к ее центру. Когда мы поднимаем объекты, отделяя их от Земли, мы увеличиваем их гравитационную потенциальную энергию.

Существует потенциальная гравитационная энергия между Солнцем и планетами, а также между Луной и Землей. Фактически, приливы являются результатом притяжения, которое Луна создает на земных водоемах.

Упругая потенциальная энергия

Когда мы растягиваем пружину, энергия, чтобы вернуться к своей первоначальной форме, сохраняется как потенциальная энергия.

Другой формой потенциальной энергии является энергия, которую содержит пружина, когда мы растягиваем или сжимаем её. Эта энергия называется упругой потенциальной энергией: это энергия материалов, когда они растягиваются или скручиваются. Когда мы сжимаем пружину, мы увеличиваем ее потенциальную энергию.

Эластичная потенциальная энергия — это то, что движет в пружине. Также в прыжках с шестом в легкой атлетике у нас есть пример того, как упругая потенциальная энергия превращается в гравитационную потенциальную энергию.

Механическая энергия

 

Механическая энергия — это сумма энергии положения и движения.

Механическая энергия тела охватывает движение и положение объекта, то есть это сумма кинетической и потенциальной энергии этого объекта.

Когда мы качаемся, мы превращаем кинетическую энергию в потенциал и наоборот, поэтому мы можем двигаться быстрее и выше.

Например, ребенок на скейтборде на предыдущем изображении обладает кинетической энергией, которая позволяет ему закрепиться на стене, набирая потенциальную энергию. Когда оно начинает падать, потенциальная энергия превращается в кинетическую энергию и набирает скорость.

Химическая энергия

Химическая энергия сохраняется в связях между атомами.

Химическая энергия — это форма потенциальной энергии, которая сохраняется в связях между атомами в результате сил притяжения между ними.

Во время химической реакции одно или несколько соединений, называемых реагентами, превращаются в другие соединения, называемые продуктами. Эти превращения происходят из-за разрыва или образования химических связей, которые вызывают изменения в химической энергии.

Энергия высвобождается, когда связи разрушаются во время химических реакций. Это то, что известно как экзотермическая реакция. Например, автомобили используют химическую энергию бензина для выработки тепловой энергии, которая используется для движения автомобиля. Точно так же пища хранит химическую энергию, которую мы используем живыми существами, чтобы функционировать.

Когда соединения образуются, требуется энергия; Это реакция эндотермического типа. Фотосинтез — это эндотермическая реакция, энергия которой исходит от Солнца.

Тепловая энергия

Тепловая энергия огня передается тепловой энергии горшка через тепло.

Тепловая энергия (внутренняя энергия) представляет собой тип кинетической энергии, являющейся продуктом движения или внутренней вибрации частиц в телах. Когда мы измеряем температуру с помощью термометра, мы измеряем то движение атомов и молекул, которые составляют тело. При более высокой температуре большее движение и, следовательно, большая тепловая энергия.

Кроме того, тепловая энергия перемещается между телами через тепло. Когда вы помещаете горячий предмет рядом с холодным, происходит передача энергии от самого горячего к самому холодному, до точки, где они имеют одинаковую температуру. Тепло также передается через инфракрасное излучение или движение горячих жидкостей или газов.

Электрическая мощность

Электрические батареи превращают химическую энергию в электрическую.

Электричество — это тип энергии, который зависит от притяжения или отталкивания электрических зарядов. Существует два вида электричества: статическое и текущее. Статическое электричество связано с наличием статических нагрузок, т.е. нагрузок, которые не двигаются. Электрический ток происходит из-за перемещение грузов.

Пример статического электричества — когда мы натираем воздушный шарик на волосы. Воздушный шар удерживает электроны от волос, заряжаясь отрицательно, в то время как волосы заряжены положительно. Если вы подойдете к воздушному шарику к своей голове, не касаясь его, вы увидите, как пряди волос тянутся к воздушному шарику.

Электрический ток — это поток зарядов из-за движения свободных электронов в проводнике.  Это движение происходит в электрическом поле, то есть в области вокруг заряда, где действует сила. Электрические заряды легко переносятся такими материалами, как металлы, особенно серебро, медь и алюминий.

В батареях или электрических батареях происходит превращение химической энергии в электрическую энергию. Химическая энергия происходит в результате реакции между электродами и электролитом, когда положительный полюс соединен с отрицательным полюсом батареи. Вольт — это единица измерения потенциальной энергии на заряд в батарее.

Ядерная энергетика

Когда ядро ​​атома разбивается, ядерная энергия высвобождается.

Ядерная энергия — это форма потенциальной энергии, которая накапливается в ядре атома и происходит от сил, удерживающих субатомные частицы вместе. Ядерная реакция похожа на химическую реакцию, в которой реагенты превращаются в продукты. Они отличаются тем, что в ядерной реакции один атом превращается в другой.

Существует три типа ядерной реакции: радиоактивный распад, слияние и деление.  При радиоактивном распаде ядро ​​радиоактивного атома самопроизвольно выделяет энергию. При делении ядра ядро ​​бомбардируется нейтроном, что приводит к образованию двух новых атомов. При ядерном синтезе легкие ядра объединяются в тяжелые ядра.

Использование ядерной энергии

Реакции ядерного деления используются в ядерных реакторах, где ядерная энергия преобразуется в тепловую энергию, которая затем преобразуется в электрическую энергию. Энергия, исходящая от Солнца, является продуктом ядерного синтеза.

Магнитная энергия

Магниты используются для захвата магнитных материалов, таких как гайки и болты.

Способность объекта выполнять работу из-за его положения в магнитном поле является потенциальной энергией магнитного поля. Магниты имеют магнитное поле и две области, называемые магнитными полюсами. Равные полюса отбрасываются, а разные полюса притягиваются. Наиболее используемые магнитные материалы — это железо и его сплавы.

Например, железный винт, который приближается к магниту, но не касается его, обладает потенциальной магнитной энергией. Объекты движутся в направлении, которое уменьшает их потенциальную магнитную энергию.

Микрофоны, например, хорошо работают благодаря магнитной энергии. Операция заключается в следующем: микрофон имеет мембрану, которая вибрирует со звуком. Эта вибрация передается на кабель, обмотанный вокруг магнита, который посылает электрический сигнал на усилитель, делая звук громче. В этом случае мы имеем преобразование звуковой энергии в магнитную энергию, затем электрическую энергию и затем звуковую энергию.

Железные дороги с электромагнитной подвеской — еще один пример того, как мы можем использовать магнитную энергию для выполнения работы. Железная дорога движется через магнитное поле, которое движется вдоль ферромагнитного пути.

Звуковая энергия

Колокол вибрирует от удара и производит звуковые волны, которые распространяются по воздуху.

Звуковая энергия — это механическая энергия частиц, которые вибрируют в форме волн через среду передачи.  Средой, через которую проходят звуковые волны, может быть воздух, вода или другие материалы. Все, что вызывает шум, генерирует звуковую энергию.

Звук распространяется в твердых телах быстрее, чем в жидкостях, и быстрее в жидкостях, чем в газах. Поэтому если прислонить ухо к полу, можно слышать, потому что скорость звука на земле в четыре раза выше, чем в воздухе.

Именно благодаря звуковой энергии мы можем слышать. Когда звуковые волны в воздухе проникают в ваши уши, они стимулируют специальные клетки, которые посылают информацию в мозг. Чем больше энергии имеет звуковая волна, тем громче будет звук.

Карты морского дна выполнены с использованием звуковой системы. Гидролокатор посылает звуковые волны и рассчитывает пройденное расстояние, используя скорость звука в воде.

В медицине ультразвук используется для удаления камней в почках. Эхокардиограмма является еще одной технологией, которая использует звуковые волны, чтобы увидеть плод у беременных женщин.

Лучистая энергия

Свет — это лучистая энергия, которая распространяется волнами.

Энергия в форме света или тепла — это лучистая энергия, более известная как излучение. Излучение — это электромагнитные волны, которым не нужны средства для перемещения подобно звуковым волнам, чтобы они могли перемещаться в космическом пространстве. Источником электромагнитных волн являются электроны, которые вибрируют, создавая электрическое поле и магнитное поле.

Различные типы лучистой энергии или излучения (потоки) упорядочены по уровням энергии в электромагнитном спектре. Они путешествуют в космосе со скоростью 300 миллионов метров в секунду, то есть со скоростью света.

Рентгеновские и гамма-лучи — это невидимые излучения с большим количеством энергии. Оба имеют важные применения в медицине. Рентген используется для диагностики переломов костей, в то время как гамма-излучение используется для диагностики неврологических заболеваний, таких как болезнь Паркинсона и Альцгеймера, или при заболеваниях сердца.

Ультрафиолетовые (УФ) лучи представляют собой тип невидимого излучения, создаваемого Солнцем и некоторых специальных ламп. Эти лучи отвечают за загар, который мы приобретаем, когда подвергаем себя воздействию солнца. Однако чрезмерное воздействие ультрафиолетовых лучей может вызвать ожоги и рак кожи. Вот почему вы должны защищать свое тело, когда вы долго на солнце, особенно кожу (чтобы защититься от рака кожи) и глаза.

Видимый свет излучения — это то, что человеческий глаз может воспринимать. Обычно мы видим белый свет, который является не более чем смесью огней разных цветов. Свет находится в энергетических пакетах, называемых фотонами, которые не имеют массу.

Инфракрасное излучение, микроволна и радиоволны менее энергичное излучение электромагнитного спектра. Радиоволны и микроволны — это волны, используемые в коммуникациях для передачи звука и изображений.

Солнечная энергия

Солнце — самый важный источник энергии для жизни на Земле.

Солнечная энергия — это лучистая энергия солнца. Он путешествует в пространстве, пока не достигнет Земли в виде электромагнитных волн. Большая часть солнечного излучения, которое достигает атмосферы Земли, — это ультрафиолетовое излучение, видимый свет и инфракрасные лучи.

Солнце состоит из водорода и гелия. В этом случае энергия исходит от процесса ядерного синтеза: ядра водорода объединяются, образуя гелий и лучистую энергию.

Люди научились использовать солнечную энергию. Сегодня энергия солнечного света используется для отопления домов и зданий, увеличения их тепловой энергии. Видимый солнечный свет проходит через стекла окон и поглощается материалами внутри комнаты. Это заставляет материалы нагреваться.

Лучистая энергия Солнца ответственна за существование жизни на Земле. Растения собирают эту энергию для производства пищи, превращая ее в химическую энергию. Солнечная энергия управляет движением воздуха в атмосфере, вызывая ветры.

Возобновляемые и невозобновляемые источники энергии

Такие ресурсы, как солнце и ветер, являются возобновляемыми источниками энергии.

Закон сохранения энергии гласит, что энергия не может быть создана или уничтожена, может только быть преобразована. Это означает, что при подсчете количества энергии в системе это количество всегда будет одинаковым, хотя и по-разному.

Когда мы говорим о возобновляемых или невозобновляемых энергоресурсах, мы действительно имеем в виду источники или ресурсы, из которых люди извлекают энергию.

Уголь и нефть являются ископаемым топливом, в котором химическая энергия сохраняется в связях между атомами углерода. Ископаемое топливо не возобновимо, потому что оно было сформировано миллионы лет назад из доисторических организмов. Эти источники энергии, помимо ограниченного существования, наносят серьезный ущерб окружающей среде.

Наша цель должна заключаться в том, чтобы воспользоваться другими источниками энергии, такими как солнце, ветер, внутреннее земное тепло и океанские волны, которые являются возобновляемыми и не загрязняющими окружающую среду.  Вода может использоваться снова и снова благодаря естественному процессу круговорота воды.

Другой аспект, который мы должны принять во внимание, это не тратить энергию. Электрическая энергия вашего дома имеет свою стоимость. Если у вас долгое время открыт холодильник или вы оставили лампы в своей комнате, особенно если вас там нет, вы увеличиваете потребление электроэнергии в своем доме, и это будет оплачиваться вашими родителями. Экономия энергии — это разумное и осознанное использование.

Почему в разных странах различается напряжение и частота в электрической сети

На территории Советского Союза до 1960-х годов переменное сетевое напряжение имело действующее значение 127 вольт.

В Соединенных Штатах в те же годы напряжение в розетке достигало 120 вольт. Позже действующие значения напряжений в сетях будут стандартизированы с изменениями, с целью снижения расходов меди на провода, ибо для передачи одной и той же электрической мощности нужно тем меньшее сечение проводов, чем меньше ток, а ток в проводе будет тем меньше, чем выше напряжение при передаче.

Однако данный переход произойдет не сразу. Экономически передача электроэнергии на повышенном напряжении, конечно, выгоднее, но вот переход на другое напряжение в масштабах страны — мероприятие отнюдь не из дешевых, не говоря уже об изменении стандартов частоты тока.

Исторически первые электрические сети в США обязаны своим напряжением в 110 вольт знаменитому изобретателю Томасу Альва Эдисону. Это его лампочки с угольными нитями накала были рассчитаны на питание постоянным напряжением в 100 вольт еще до победы Николы Тесла в «Войне токов», которая (победа) постепенно утверждалась в умах инженеров начиная с 1928 года.

Дело в том, что типовое напряжение электростанций постоянного тока Эдисона было как раз 110 вольт, ибо 10 вольт попросту пропадали в процессе передачи, так как добрая доля передаваемой мощности просто рассеивалась в проводах в форме тепла по закону Джоуля-Ленца.

При этом компания Эдисона даже не помышляла о том, чтобы отказаться от своего стандарта в 110 вольт.

С изобретением в 1883 году Николой Тесла (а в России — Михаилом Осиповичем Доливо-Добровольским, вслед за Тесла) асинхронного двигателя переменного тока, началась широкая электрификация Европейского континента, где лампы накаливания нить накала имели металлическую, и напряжение такой лампе требовалось удвоенное — 220 вольт, которое сначала стали получать путем параллельного соединением двух линий по 110 вольт, что экономически выходило все равно не выгодно.

Так 220 вольт переменного тока появились в Берлине сразу, как только город начали масштабно электрифицировать, и потери мощности при передаче снизились в итоге вчетверо. Дальше повышать напряжение не стали, так как это получилось бы не безопасно для человека.

В Соединенных Штатах Америки сегодня стандартной системой электроснабжения является TN-C-S. В системе TN-C-S трансформаторная подстанция имеет непосредственную связь токопроводящих частей с землей и наглухо заземленную нейтраль.

Для обеспечения связи на участке трансформаторная подстанция — ввод в здание применяется совмещённый нулевой рабочий (N) и защитный проводник (PE) принимающий обозначение PEN. Однофазное напряжение здесь теперь 120/240 вольт, оно обеспечивается понижающим трансформатором с заземленным центральным выводом.

Общепринятая частота переменного тока в Штатах на данный момент — 60 Гц, что теоретически позволяет расходовать меньше меди и железа на трансформаторы и двигатели, чем потребовалось бы при частоте в 50 Гц.

Однако, что касается среднего значения, близкого к историческим 110 вольтам, то в США оно, пожалуй, осталось как дань Эдисону, слишком уж много ЛЭП на 110 вольт было понастроено во времена его славы. С другой стороны 110 вольт безопаснее для человека чем 220 вольт. Чем не плюс в пользу США?

По сравнению с США, в Европе и в России, с широким внедрением сетей переменного тока, стандарт 220 вольт появился сразу. После войны в СССР трансформаторы по всей стране заменяли на новые, сразу устанавливали с выходным напряжением 220 вольт вместо былых 110-127 вольт. В СССР к выбору стандартного напряжения приложили руку немецкие ученые, которые принимали участие в электрификации страны.

Так и повелось «220 вольт с частотой 50 Гц» в Советском Союзе, а затем и в России и в странах СНГ. В Европе сегодня стандартное напряжение 230 вольт 50 Гц, в России фактически также, но официально данное значение стало регламентировано для России после 90-х следующим документом — ГОСТ 29322-2014.

Почему в электроэнергетике выбран стандарт частоты 50 герц

Почему по сей день в энергетической отрасли для передачи и распределения электроэнергии всюду выбраны и остаются принятыми частоты 50 и 60 Гц? Вы когда-нибудь задумывались об этом? А ведь это совсем не случайно. В странах Европы и СНГ принят стандарт 220-240 вольт 50 герц, в североамериканских странах и в США — 110-120 вольт 60 Гц, а в Бразилии 120, 127 и 220 вольт 60 Гц. Кстати, непосредственно в США в розетке порой может оказаться, скажем, 57 или 54 Гц. Откуда эти цифры?

Давайте обратимся к истории, чтобы разобраться в данной теме. Во второй половине 20 столетия ученые многих стран мира активно изучали электричество и искали ему практическое применение. Томас Эдисон изобрел свою первую лампочку, внедрив тем самым электрическое освещение. Возводились первые электростанции постоянного тока.

Начало электрификации в США.

Первые лампы были дуговыми, они светились электрическим разрядом, горящим на открытом воздухе, зажигаемым между двумя угольными электродами. Экспериментаторы того времени довольно быстро установили, что именно при 45 вольтах дуга становится более устойчивой, однако для безопасного зажигания, последовательно с лампой подключали резистивный балласт, на котором падало в процессе работы лампы около 20 вольт.

Так, долгое время применялось постоянное напряжение 65 вольт. Затем его повысили до 110 вольт, чтобы можно было последовательно включить в сеть сразу две дуговые лампы.

Эдисон был фанатичным сторонником систем постоянного тока, и генераторы постоянного тока Эдисона поначалу так и работали, подавая в потребительские сети 110 вольт постоянного напряжения.

Но технология постоянного тока Эдисона была очень-очень затратной, экономически не выгодной: нужно было прокладывать много толстых проводов, да и передача от электростанции до потребителя не превышала расстояния в несколько сотен метров, поскольку потери при передаче были огромны.

Позже была введена трехпроводная система постоянного тока на 220 вольт (две параллельные линии по 110 вольт), однако существенно положение относительно экономичности такой передачи не улучшилось.

Позже Никола Тесла разработал свои, совершенно новаторские генераторы переменного тока, и внедрил экономически более эффективную систему передачи электроэнергии при высоком напряжении в несколько тысяч вольт, и электроэнергию можно стало передавать на тысячи метров, потери при передаче снизились в десятки раз. Постоянный ток Эдисона не выдержал конкуренции с переменным током Тесла.

Трансформаторы на железе понижали высокое напряжение до 127 вольт на каждой из трех фаз, подавая его потребителю в виде переменного тока. При работе генераторов переменного тока, приводимых в движение паром или падающей водой, роторы их вращались с частотой от 3000 оборотов в минуту и даже больше. Это позволяло лампам не мерцать, асинхронным двигателям нормально работать, выдерживая номинальные обороты, а трансформаторам — преобразовывать электричество, повышать и понижать напряжение.

Между тем, в СССР напряжение сетей до 60-х годов оставалось на уровне 127 вольт, затем с ростом производственных мощностей его подняли до привычных нам теперь 220 вольт.

Доливо-Добровольский, так же как и Тесла, исследовавший возможности переменного тока, предложил использовать для передачи электроэнергии именно синусоидальный ток, а частоту предложил установить в пределах от 30 до 40 герц. Позже сошлись на 50 герцах в СССР и на 60 герцах — в США. Эти частоты были оптимальными для оборудования переменного тока, во всю работавшего на многих заводах.

Частота вращения двухполюсного генератора переменного тока составляет 3000 либо максимум 3600 оборотов в минуту, и дает как раз частоты 50 и 60 Гц при генерации. Для нормальной работы генератора переменного тока, частота должна быть не менее 50-60 Гц. Промышленные трансформаторы без проблем преобразуют переменный ток данной частоты.

Сегодня принципиально можно повысить частоту передачи электроэнергии до многих килогерц, и сэкономить таким образом на материалах проводников в ЛЭП, однако инфраструктура остается приспособленной именно для тока частотой 50 Гц, она была так спроектирована изначально по всему миру, генераторы на атомных электростанциях вращаются с все той же частотой 3000 оборотов в минуту, имеют всё ту же пару полюсов. Поэтому модификация систем генерации, передачи и распределения электроэнергии — вопрос отдаленного будущего. Вот почему 220 вольт 50 герц остаются у нас пока стандартом.

Напряжение электросети, розетки, штепсели, переходники и адаптеры — вот то, о чем должен подумать каждый турист, который отправляется в незнакомую страну. Это особенно актуально в современном мире, когда подавляющее большинство людей путешествуют со своими личными электронными приборами, требующими постоянной подзарядки — от фотоаппаратов и мобильных телефонов до ноутбуков и систем навигации. Во многих странах вопрос решается просто — с помощью переходника.

Однако вилки и розетки — это только «полбеды». Напряжение в сети также может быть отличным от привычного на родине — и об этом стоит знать и помнить, иначе можно испортить прибор или зарядное устройство. Например, в Европе и большинстве азиатских стран напряжение варьируется от 220 до 240 вольт. В Америке и Японии в два раза меньше — от 100 до 127 вольт. Если прибор, рассчитанный на американское или японское напряжение, вставить в розетку в Европе — он сгорит.

РОЗЕТКИ И ШТЕПСЕЛИ

В мире существует не менее 13 различных штепсельных вилок и розеток.

Тип А

для Северной и Центральной Америки и Японии

Этот тип обозначается как Class II. Штепсельная вилка состоит из двух параллельных контактов. В японском варианте контакты одинакового размера. В американском — один конец чуть шире другого. Устройства с японской штепсельной вилкой можно использовать в американских розетках, но наоборот — не получится.

Тип B

для Северной и Центральной Америки и Японии

Этот тип обозначается как Class I. Международное обозначение американского типа B — NEMA 5-15, канадского типа В — CS22.2, n°42 (CS = Canadian Standard). Максимальный ток — 15 А. В Америке тип В пользуется большой популярностью, в Японии он распространен значительно меньше. Нередко жители старых домов с розетками типа А, приобретая новые современные электроприборы с вилками типа В просто «откусывают» третий контакт-заземлитель.

Тип C

используется во всех европейских странах, за исключением Великобритании, Ирландии, Кипра и Мальты

Международное обозначение — CEE 7/16. Вилка представляет собой два контакта диаметром 4,0-4,8 мм на расстоянии 19 мм от центра. Максимальный ток — 3,5 А. Тип C — это устаревший вариант более новых типов E, F, J, K и L, которые сейчас используются в Европе. Все вилки типа С идеально подходят к новым розеткам.

Тип D

используется в Индии, Непале, Намибии и на Шри-Ланке

Международное обозначение — BS 546 (BS = British Standard). Представляет собой устаревшую штепсельную вилку британского образца, которая использовалась в метрополии до 1962 года. Максимальный ток — 5 А. Некоторые розетки типа D совместимы с вилками типов D и M. До сих пор розетки типа D можно встретить в старых домах Великобритании и Ирландии.

Тип E

используется в основном во Франции, Бельгии, Польше, Словакии, Чехии, Тунисе и Марокко

Международное обозначение — CEE 7/7. Максимальный ток — 16 А. Тип Е немного отличается от CEE 7/4 (тип F), который распространен в Германии и других странах центральной Европы. Все вилки типа С идеально подходят к розеткам типа E.

Тип F

используется в Германии, Австрии, Нидерландах, Швеции, Норвегии, Финляндии, Португалии, Испании и странах Восточной Европы.

Международное обозначение CEE 7/4. Этот тип также известен под именем «Schuko». Максимальный ток — 16 А. Все вилки типа С идеально подходят к розеткам типа F. Этот же тип используется в России (в СССР он обозначался как ГОСТ 7396), разница лишь в том, что диаметр контактов, принятых в России, 4 мм, в то время как в Европе чаще всего используются контакты диаметром 4,8 мм. Таким образом, российские вилки легко входят в более широкие европейские розетки. А вот штепсельные вилки электронных приборов, сделанных для Европы, в российские розетки не влезают.

Тип G

используется в Великобритании, Ирландии, Малайзии, Сингапуре, Гонконге, на Кипре и Мальте.

Международное обозначение — BS 1363 (BS = British Standard). Максимальный ток — 32 А. Туристы из Европы, посещая Великобританию, пользуются обычными адаптерами.

Тип H

используется в Израиле 

Этот разъем обозначается символами SI 32. Штепсельная вилка типа С легко совместима с розеткой типа H.

Тип I

используется в Австралии, Китае, Новой Зеландии, Папуа-Новой Гвинее и Аргентине.

Международное обозначение — AS 3112. Максимальный ток — 10 А. Розетки и вилки типов H и I не подходят друг к другу. Розетки и штепсели, которыми пользуются жители Австралии и Китая, хорошо подходят друг к другу.

Тип J

используется только в Швейцарии и Лихтенштейне.

Международное обозначение — SEC 1011. Максимальный ток — 10 А. Относительно типа С, у вилки типа J есть еще один контакт, а в розетке есть еще одно отверстие. Однако штепсельные вилки типа C подходят к розеткам типа J.

Тип K

используется только в Дании и Гренландии.

Международное обозначение — 107-2-D1. К датской розетке подходят вилки CEE 7/4 и CEE 7/7, а также розетки типа С.

Тип L

используется только в Италии и очень редко в странах Северной Африки.

Международное обозначение — CEI 23-16/ВII. Максимальный ток — 10 А или 16 А. Все вилки типа С подходят к розеткам типа L.

Тип M

используется в Южной Африке, Свазиленде и Лесото.

Тип М очень похож на тип D. Большинство розеток типа М совместимы со штепсельными вилками типа D.

АДАПТЕРЫ, КОНВЕРТОРЫ, ТРАНСФОРМАТОРЫ

Для того, чтобы вилку от вашего устройства можно было бы вставить в розетку в той или иной стране мира, часто бывает необходим переходник или адаптер. В продаже бывают универсальные переходники. Кроме того, в хороших отелях переходник обычно можно попросить в отеле на ресепшене.

Адаптеры не влияют на напряжение и потоки электричества. Они лишь помогают совместить штепсельную вилку одного типа с розеткой другого. Универсальные адаптеры чаше всего продаются в магазинах беспошлинной торговли. Так же в гостиницах часто можно попросить адаптер во временное использование у горничных.

Конвертеры способны обеспечить непродолжительное преобразование местных параметров электросети. Например, они удобны в дороге, где позволяют использовать фен, утюг, электробритву, чайник или небольшой вентилятор ровно столько, сколько нужно.

При этом они невелики по размерам, и в силу слабой аппаратной базы их не рекомендуется использовать дольше полутора-двух часов подряд, поскольку перегрев конвертера может привести к поломке использующего его электроприбора.

Трансформаторы — более мощные, габаритные и дорогие преобразователи напряжения, способные поддерживать длительный режим работы. Трансформаторы без ограничений можно использовать для таких «серьезных» электрических приборов, как радиоприемники, аудио-проигрыватели, зарядные устройства, компьютеры, телевизоры и т.п.

Большая часть современной техники, в том числе ноутбуки и зарядки, приспособлена для использования в обеих сетях — и 110 и 220 В — без использования трансформатора. Необходимы только соответствующие адаптеры-переходники для вилок и розеток.

НАПРЯЖЕНИЕ И ЧАСТОТА

Из 214 стран мира, 165 стран пользуются напряжением 220-240 В (50 или 60 Гц), а 39 стран — 100-127 В.

 

Что происходит сейчас, и где человек использует электричество

В современном мире электричество играет наиболее важную роль, без него нельзя представить ни одну сферу нашей жизни. Вы просыпаетесь по будильнику, который звенит утром. А питается он как раз электроэнергией. А засыпаете, когда гасите ночник. На страже вашего спокойствия находится сигнализация, о приходе гостей оповестит дверной звонок, а потом вы включите электрический водонагреватель, чтобы принять утренний душ. Всё начинается с электричества, им же и заканчивается каждый день, вне зависимости от выходных и праздников. Но ваши бытовые потребности были бы не покрыты, если бы эта энергия не получила широкое распространение в промышленности.

Где применяется электричество

Рассмотрим основные укрупненные сферы, где электричество используется чаще всего:

• Химическая промышленность. Реакции электролиза, постоянное осаждение и прочие взаимодействия между веществами проходят исключительно в присутствии высокого напряжения. Все любят обладать красивыми хромированными или никелированными предметами, но здесь также участвует электричество. Процедуры химической очистки, разделения и соединения делают в присутствии пары электродов. Подогрев субстанция производится мощнейшими ТЭН, позволяющими контролировать процесс с минимальной погрешностью.
• Освещение. Чрезвычайная опасность костров, лучин и прочих открытых источников огня не оценивается до тех пор, пока мы щёлкаем выключателем, и загорается светодиодная лампочка. Ровный счёт с отрегулированными параметрами позволил сохранить зрение миллионам людей. Сейчас эффективность осветительных приборов несоразмерна прошлому поколению ламп с нитями накаливания. Продукция высоких технологий теперь доступна каждому человеку. Эти лампочки не представляют вреда для окружающей среды.

• Выращивание овощей и фруктов в закрытых теплицах позволило избежать в мире глобального голода. Подобные явления уже неактуальны именно благодаря точному контролю параметров. Современные цветоводы не зависят от сезона, именно поэтому можно дарить букеты в любое время года, а также есть свежие помидоры, когда на улице бушует метель и трещат сильнейшие морозы. Необходимо купить фитолампы, чтобы достичь такого эффекта. Они имеют большое количество модификаций, но каждая из них позволяет полностью имитировать солнечные лучи. Всё быстро поспевает благодаря практически круглосуточной подсветке. Это отличное решение для любителей кактусов. Можно добиться цветения практически любого экземпляра.
• Электрические инструменты. Представьте выполнение ремонта без дрели, болгарки и сварочного аппарата. Вы не сможете сделать ничего, придётся в строительстве снова возвращаться к саманным блокам и брёвнам, потому что ничего другого вы сделать не сможете. Профессия строителя сейчас является достаточно трудоёмкой, а без соответствующего электроинструмента процесс будет замедлен как минимум в 10 раз, а некоторые операции не будут представляться возможными. Взять хотя бы сверление металла.

• Возможность использования бытовых электроприборов в любое время. Вы можете выйти из душа (вода в котором также подогревается бойлером), а потом высушить волосы феном и пойти на улицу в холодную погоду. Всё это является благами цивилизации, к которым мы привыкли, но не замечаем их в ежедневном использовании.
• Приготовление пищи при помощи электропечей является одним из важнейших достижений современного мира. Всегда можно выставить температуру строго по рецепту, что позволит получить 100% результат. Именно поэтому профессионалы никогда не используют газовые плиты. Также доступно большое количество опций, таких как вращение вертела для гриля и конвекции, позволяющей пропекать толстый слой теста или мяса.

Пользуемся и наслаждаемся цивилизацией

Все, что имеется в вашем доме, обязательно создано при участии электроэнергии. Огромные фабрики работают круглосуточно, производя продукцию высшего качества, что позволяет существенно поднять уровень жизни. Мы не видим этого, но всё сразу станет заметно, если всё отобрать в один момент. Поэтому у человечества в этой сфере нет другого пути, кроме развития.

История практического применения электричества | elesant.ru

 

Вступление

Слово электрика, которое узнают еще до детского сада. И это понятно. Электричество настолько плотно вошло в жизнь современного человека, что его отключение приравнивается к стихийному бедствию. Но электричество само не «придет» к вам в квартиру или дом. Все работы по электроснабжению жилых домов, квартир и домов, а также подключение и монтаж (установка) бытовых электроприборов принято называть ЭЛЕКТРИКА. Профессионала, который занимается электрикой, все зовут Электрик. Но так было не всегда. Еще каких-то 250 лет назад все только начиналось.

С чего всё началось

Все блага цивилизации, которые нас  окружают, не существовали, если бы в 1747 г. американец Бенджамин Франклин не опубликовал первую теорию электричества, в 1800 году итальянец Вольт не изобрел первый гальванический элемент, в 1873 г. Максвелл, опираясь на труды Ома, Вольта, Ленца, Гаусса, Ампера, Василия Петрова (он в 1802 г. открыл Вольтову дугу) объединил в единое целое теорию электричества и магнетизма.

Хронология практического применения электричества

Практически в это же время теория электричества начинается история практического применения электричества. В 1809 году англичанин Деларю строит первую лампу накаливания с вольфрамовой нитью. Но эта лампа отличается от современных ламп накаливания, как колесо телеги от скатов болида.

Прошло 65 лет пока 11 июля 1874 года Александр Николаевич Лодыгин не запатентовал первую лампу накаливания в вакуумной колбе. Вообще в это десятилетие 19 века лампы изобретались, как «горячие пирожки».

Это и лампа Дидрихсона (усовершенствованная лампа Лодыгина), и «свеча Яблочкова» (первая лампа, в которой не нужно было поддерживать расстояние между электродами) и запатентованная в 1879 году лампа Эдисона с платиновой нитью накаливания. Кстате Эдисон первым изобрел (запатентовал) поворотный выключатель.

Но платиновые нити не могли иметь большое применение после изобретения Лодыгиным в 1890 году нитей накаливания из тугоплавких материалов: молибдена и вольфрама. Вольфрамовые нити до сих пор освещают большинство человечества.

Промышленный выпуск ламп накаливания начался в Венгрии фирмой Tungsramв 1905 года Промышленный выпуск стал возможен на основе патента №34541 двух венгров: Шандора Юста и Франьо Ханамана в 1904 году.

Практическое применение электричества распространяется не только на освещение домов и улиц. Создаются трансформаторы переменного тока создаются электродвигатели, сначала работающие от постоянного тока, потом асинхронные двигатели переменного тока.

Но основа основ практического применения электричества является вырабатывание  или производство электрического тока электрическими станциями. Первая электростанция представляла из себя электрогенератор преобразующий энергию паровой машины в электрическую энергию.

Сначала электрогенераторы обеспечивали электроэнергией отдельные фабрики, мастерские. В 1880 годах начали строиться первые городские электростанции. Первая электростанция была построена в 1882 в Нью-Йорке под руководством все того же Эдисона.

Вывод

Относительно не долгое, но стремительное развитие практического применения электричества, несомненно, является величайшим достижением человечества. Но какие бы грандиозные электростанции не работали в нашей стране, все они, где там далеко. Для потребителя основным и родным является ЭЛЕКТРИКА своей квартиры и дома. Как сделать электропроводку в квартире и доме, какие электрические сети применяются для бытовых нужд, как производить электромонтаж, как ремонтировать электрику своими руками.

©Elesant.ru

Другие статьи

 

 

определение электричества по The Free Dictionary

«Тем не менее, капитан, вы обладаете чрезвычайной скоростью движения, которая не очень хорошо согласуется с мощностью электричества. До сих пор его динамическая сила оставалась ограниченной, и вы могли произвести лишь небольшое количество энергии». производит тепло, тепло производит электричество. Он был учителем акустики и изучал электричество, возможно, единственным человеком в своем поколении, который смог сосредоточить знания обоих предметов на проблеме телефона.Я должен научиться ремеслу, и я выбрал электричество. Потребность в электриках постоянно росла. Он летает в девятнадцать миллионов раз быстрее, чем лучшая скаковая лошадь; но электричество еще быстрее. Мы признаем существование электричества, о котором мы ничего не знаем. До этого я был знаком с более очевидными законами электричества. В этот раз с нами был человек, занимавшийся величайшими исследованиями в области естественной философии, и, взволнованный этой катастрофой, он приступил к объяснению сформулированной им теории электричества и гальванизма, которая была одновременно новой и удивительной для меня. .Электричеству, кажется, суждено сыграть важнейшую роль в искусстве и промышленности. Магнитная энергия, вырабатываемая в морской игле, как все знают, по существу едина с электричеством, наблюдаемым на небесах; поэтому не стоит сильно удивляться тому, что такие вещи должны быть. Я не возражаю против любого количества голубого неба на его должном месте (его можно найти на уровне 4000 практически двенадцать месяцев в году), но Я утверждаю, со всем уважением к образовательным потребностям Трансильвании, что «жаворонок» в центре проезжей части дороги, где в лучшие времена электричество буквально капает с опор и винтов, не нужно.Вскоре вся семья погрузилась в состояние полной тишины; ибо сила этого лекарства, как и сила электричества, часто передается через одного человека многим другим, к которым инструмент не прикасается ». Первое содержит около двадцати пяти галлонов воды, к которым я добавляю несколько капель серной кислоты, чтобы увеличить ее способность проводника электричества, а затем я разлагаю ее с помощью мощной батареи Банцена.

Что такое электроэнергия | Ватт

Мощность — одно из ключевых понятий и единиц, связанных с наукой об электричестве, измеряется в ваттах, мощность — важный параметр.

---

Электроэнергия Включает:
Что такое мощность

---

Важным аспектом любой электрической или электронной схемы является связанная с ней мощность. Обнаружено, что при протекании тока через резистор электрическая энергия преобразуется в тепло. Этот факт используется электрическими нагревателями, которые состоят из резистора, через который протекает ток. Лампочки работают по тому же принципу, нагревая элемент так, что он светится добела и излучает свет.В других случаях используются резисторы гораздо меньшего размера и гораздо меньшие токи. Здесь количество выделяемого тепла может быть очень небольшим. Однако при протекании некоторого тока выделяется некоторое количество тепла. В этом случае выделяемое тепло представляет собой количество рассеиваемой электроэнергии.

Определение мощности

Вне зависимости от того, используется ли энергия в механической или электрической среде, определение мощности остается неизменным. Способ его обсуждения может немного отличаться, но, тем не менее, его определение и актуальность точно такие же.

Определение электрической мощности:

Электрическая мощность — это скорость в единицу времени, с которой электрическая энергия передается по электрической цепи. Это скорость выполнения работы.

С точки зрения электрической цепи, электрическая мощность — это скорость в единицу времени, с которой электрическая энергия передается по электрической цепи.

Из определения видно, что:

W = V Qt

А как:

Qt = Current, I

Подстановка:

W = V I

Где:
W = мощность в ваттах
V = потенциал в вольтах
I = ток в амперах
Q = заряд в кулонах
t = время в секундах

Что такое ватт: единица мощности

Единица измерения мощности — ватт, который обозначается символом W и назван в честь шотландского инженера Джеймса Ватта (1736–1819).

Определение ватта:

Ватт — это единица измерения мощности в системе СИ, определяющая скорость преобразования энергии, и она эквивалентна одному джоулю в секунду.

Ватт может быть определен в соответствии с приложением:

• Электрическое определение ватта: Один ватт — это скорость, с которой выполняется работа, когда ток в один ампер I тока протекает через сеть, которая имеет разность электрических потенциалов в один вольт, В.W = V I
• Механическое определение ватта: Один ватт — это скорость, с которой выполняется работа, когда скорость объекта поддерживается постоянной на уровне одного метра в секунду против постоянной противодействующей силы в один ньютон.

Как и многие другие единицы СИ, существуют кратные и под-кратные, поскольку диапазон уровней мощности может варьироваться от незначительных уровней излучения, принимаемого на радиоантенны от далеких звезд, до огромных уровней, генерируемых крупными электростанциями.

Множители и субмножители ватт
Текущий	Имя	Аббревиатура
10 -15 Вт	фемтоватт	FW
10 -12 Вт	пиковатт	полувольт
10 -9 Вт	нановатт	nW
10 -6 Вт	микроватт	мкВт
10 -3 Вт	милливатт	мВт
Вт	Вт	Вт
10 3 Вт	киловатт	кВт
10 6 Вт	Мегаватт	МВт

Часто бывает полезно получить представление о типичных уровнях мощности различных элементов, которые упоминаются в связи с электронными и электрическими системами.

Некоторые примеры типичных уровней мощности приведены в таблице ниже.

Типичные уровни мощности различных электрических и электронных устройств и систем
Устройство	Детали
Электрокамин	Обычно 1 кВт на бар
Настольный компьютер	обычно менее 100 Вт
Чайник	Типичный 2.5 кВт
42-дюймовый ЖК-телевизор с плоским экраном	~ 100 Вт
Лампа накаливания бытовая	до 150 Вт
Светодиодная лампа Domstic	до 20 Вт

Расчетная мощность

Количество мощности, рассеиваемой в цепи, можно легко определить. Это просто произведение разности потенциалов или напряжения на конкретном элементе, умноженное на ток, протекающий через него.Другими словами, электрический огонь, работающий от источника питания 250 вольт и потребляющий 4 ампера тока, рассеивает 250 x 4 = 1000 ватт или 1 киловатт. Другими словами.

В некоторых случаях фактическое сопротивление элемента схемы может быть известно. Используя закон Ома (V = I x R), можно рассчитать мощность, если известно напряжение или ток. Например, известно, что напряжение сети составляет 250 вольт, а сопротивление элемента может быть известно 62,5 Ом.

Выполняя простую алгебру, можно найти очень полезные формулы:

W = V2R

.. и . .

W = I2 R

Используя эти формулы, просто вычислить мощность, рассеиваемую на резисторе 62,5 Ом, когда на него подается напряжение 250 В.

Power является одним из ключевых элементов многих электронных схем. Его можно использовать для обозначения уровня тепла, рассеиваемого в блоке или даже отдельном компоненте, его можно использовать для определения потребляемой мощности, а также для определения количества энергии, генерируемой системой для передачи на следующий пункт.В этих и очень многих других областях мощность, измеряемая в ваттах, является ключевым параметром, который имеет большое значение.

Дополнительные основные понятия:
Напряжение Текущий Сопротивление Емкость Мощность Трансформеры RF шум Децибел, дБ Q, добротность
Вернуться в меню «Основные понятия». . .

Статическое электричество — что вызывает статический заряд и статический шок? Узнайте, как создать и устранить

Что такое статическое электричество?

Идя по ковру, вы тянетесь к дверной ручке и………. ОЙ !!! Вы получаете статический шок.

Или вы зашли с холода, сняли шляпу и … статические волосы! Статическое электричество заставляет волосы торчать прямо из головы.

Что происходит? И почему зимой намного больше статики?

Узнайте, как Устраните статическое электричество в вашем доме, машине и офисе.

Чтобы понять статическое электричество, мы должны немного узнать о природе материи. Или, другими словами, из чего все сделано?

Все сделано из атомов

Представьте себе кольцо из чистого золота.Разделите его пополам и отдайте одну из половинок. Продолжайте разделять, разделять и разделять. Скоро у вас будет такой маленький кусок, что вы не сможете увидеть его без микроскопа. Он может быть очень и очень маленьким, но все же это кусок золота.

Если бы вы могли и дальше делить его на все меньшие и меньшие части, вы, наконец, добились бы наименьшего возможного слитка золота. Он называется атомом. Если разделить его на более мелкие части, оно больше не будет золотом.

Все вокруг нас состоит из атомов, и ученым известно о 118 различных их видах.Эти различные виды атомов называются «элементами». Есть 98 элементов, которые существуют в природе (хотя некоторые встречаются только в очень небольших количествах). Сообщается, что четыре из этих 118 элементов были обнаружены, но еще не подтверждены.

Атомы соединяются во множестве различных комбинаций, образуя молекулы, и создают все материалы, которые вы видите вокруг себя.

Части атома

Так из чего состоят атомы? В середине каждого атома находится «ядро».«Ядро содержит два типа крошечных частиц, называемых протонами и нейтронами. Вокруг ядра вращаются еще более мелкие частицы, называемые электронами. 115 видов атомов отличаются друг от друга, потому что они имеют разное количество протонов, нейтронов и электронов.

Полезно думать о модели атома как о солнечной системе. Ядро находится в центре атома, как солнце в центре солнечной системы. Электроны вращаются вокруг ядра, как планеты вокруг Солнца.

Как и в солнечной системе, ядро ​​велико по сравнению с электронами. Атом — это в основном пустое пространство. А электроны очень далеко от ядра. Хотя эта модель не совсем точна, мы можем использовать ее, чтобы понять статическое электричество.

(Примечание: более точная модель показала бы движение электронов в трехмерных объемах различной формы, называемых орбиталями. Это может быть обсуждено в будущей статье.)

Электрические расходы

Протоны, нейтроны и электроны сильно отличаются друг от друга.У них есть свои свойства или характеристики. Одно из этих свойств называется электрическим зарядом. Протоны имеют то, что мы называем «положительным» (+) зарядом. Электроны имеют «отрицательный» (-) заряд. У нейтронов нет заряда, они нейтральны.

Заряд одного протона по силе равен заряду одного электрона. Когда количество протонов в атоме равно количеству электронов, сам атом не имеет общего заряда, он нейтрален.

Электроны могут двигаться

Протоны и нейтроны в ядре очень крепко связаны.В норме ядро ​​не меняется. Но некоторые внешние электроны удерживаются очень слабо. Они могут переходить от одного атома к другому.

Атом, теряющий электроны, имеет больше положительных зарядов (протонов), чем отрицательных зарядов (электронов). Он заряжен положительно. В атоме, который набирает электроны, больше отрицательных, чем положительных частиц. Имеет отрицательный заряд. Заряженный атом называется «ионом».

Некоторые материалы очень крепко удерживают свои электроны. Электроны не очень хорошо проходят через них.Эти вещи называются изоляторами. Пластик, ткань, стекло и сухой воздух — хорошие изоляторы. В других материалах есть несколько слабо удерживаемых электронов, которые очень легко проходят через них. Их называют проводниками. Большинство металлов являются хорошими проводниками.

Как мы можем перемещать электроны из одного места в другое? Один из самых распространенных способов — это потереть два предмета друг о друга. Если они сделаны из разных материалов и оба являются изоляторами, электроны могут переноситься (или перемещаться) от одного к другому. Чем сильнее трение, тем больше движется электронов и тем больше накапливается статический заряд.(Ученые считают, что электроны движутся не из-за трения или трения. Это просто контакт между двумя разными материалами. Трение просто увеличивает площадь контакта между ними.)

Статическое электричество — это дисбаланс
положительных и отрицательных зарядов.

Противоположности притягиваются

Итак, положительные и отрицательные заряды ведут себя интересным образом. Вы когда-нибудь слышали поговорку о притяжении противоположностей? Ну, это правда. Две вещи с противоположными или разными зарядами (положительный и отрицательный) будут притягиваться или притягиваться друг к другу.Вещи с одинаковым зарядом (два положительных или два отрицательных) будут отталкиваться или отталкиваться друг от друга.

Заряженный объект также привлекает что-то нейтральное. Подумайте, как можно прилепить воздушный шарик к стене.

Если вы зарядите воздушный шар, потерев его о волосы, он улавливает лишние электроны и приобретает отрицательный заряд. Если держать его рядом с нейтральным объектом, заряды в этом объекте переместятся.

Если это проводник, многие электроны легко перемещаются на другую сторону, как можно дальше от шара.

Если это изолятор, электроны в атомах и молекулах могут лишь очень незначительно перемещаться в одну сторону от воздушного шара.

В любом случае, ближе к отрицательному шарику положительных зарядов больше.

Противоположности притягиваются. Воздушный шар прилипает. (По крайней мере, до тех пор, пока электроны на воздушном шаре медленно не уйдут.) Это работает одинаково для нейтральных и положительно заряженных объектов.

Итак, как это объяснить статические удары? Или статическое электричество в волосах?

Когда вы снимаете шерстяную шапку, она трется о ваши волосы.Электроны переходят от волос к шляпе. Это создает отрицательный статический заряд на шляпе и положительный заряд на ваших волосах.

Помните, вещи с одинаковым зарядом отталкивают друг друга. Поэтому волосы, каждый из которых имеет положительный заряд, стараются отодвинуться как можно дальше друг от друга. В результате получается «разлетающийся вид, когда волоски отталкиваются друг от друга». Вот как статическое электричество приводит к плохим волосам!

Куда уходят электроны?

Когда мы трём два разных материала, один из них становится положительно заряженным, а какой — отрицательным? Ученые расположили материалы в порядке их способности удерживать электроны или отдавать их.