Magdagdag ng site sa mga bookmark

Kasaysayan ng kuryente

Elektrisidad, isang hanay ng mga phenomena na dulot ng pagkakaroon, paggalaw at pakikipag-ugnayan ng mga katawan o particle na may kuryente. Ang pakikipag-ugnayan ng mga singil sa kuryente ay isinasagawa sa tulong ng electro magnetic field(sa kaso ng hindi kumikilos na mga singil sa kuryente - isang electrostatic field).

Ang mga gumagalaw na singil (electric current), kasama ang isang electric, ay nakakapukaw din ng magnetic field, iyon ay, bumubuo sila ng electromagnetic field kung saan isinasagawa ang electromagnetic interaction (ang doktrina ng magnetism ay isang mahalagang bahagi ng pangkalahatang doktrina ng kuryente) . Ang electromagnetic phenomena ay inilalarawan ng classical electrodynamics, na batay sa Maxwell equation

Ang mga batas ng klasikal na teorya ng kuryente ay sumasaklaw sa isang malaking hanay ng mga electromagnetic na proseso. Kabilang sa 4 na uri ng pakikipag-ugnayan (electromagnetic, gravitational, malakas at mahina) na umiiral sa kalikasan, ang electromagnetic ay nangunguna sa mga tuntunin ng lawak at iba't ibang mga pagpapakita. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang lahat ng mga katawan ay binuo ng mga particle na may elektrikal na sisingilin ng magkasalungat na mga palatandaan, ang mga pakikipag-ugnayan sa pagitan ng kung saan, sa isang banda, ay maraming mga order ng magnitude na mas matindi kaysa sa gravitational at mahina, at, sa kabilang banda, ay pangmatagalan, hindi katulad ng malakas na pakikipag-ugnayan. Ang istraktura ng mga atomic shell, ang pagdirikit ng mga atomo sa mga molekula (mga puwersa ng kemikal) at ang pagbuo ng condensed matter ay tinutukoy ng electromagnetic interaction.

Ang pinakasimpleng electrical at magnetic phenomena ay kilala mula noong sinaunang panahon. Natagpuan ang mga mineral na nakakaakit ng mga piraso ng bakal, at natagpuan din na ang amber (Greek electron, elektron, kaya ang terminong kuryente), na ipinahid sa lana, ay umaakit ng mga magaan na bagay (electrification by friction). Gayunpaman, hindi hanggang 1600 na unang itinatag ni W. Gilbert ang pagkakaiba sa pagitan ng mga electrical at magnetic phenomena. Natuklasan niya ang pagkakaroon ng mga magnetic pole at ang kanilang hindi pagkakahiwalay sa isa't isa, at itinatag din na ang globo ay isang higanteng magnet.

Sa XVII - 1st kalahati ng XVIII siglo. maraming mga eksperimento ang isinagawa gamit ang mga nakoryenteng katawan, ang mga unang electrostatic machine batay sa electrification sa pamamagitan ng friction ay itinayo, ang pagkakaroon ng mga electric charge ng dalawang uri ay itinatag (C. Dufay), at ang electrical conductivity ng mga metal ay natuklasan (ang English scientist na si S. . Kulay-abo). Sa pag-imbento ng unang kapasitor - banga ni Leiden(1745) - naging posible na makaipon ng malalaking singil sa kuryente. Noong 1747-53, itinakda ni Franklin ang unang pare-parehong teorya ng electrical phenomena, sa wakas ay itinatag ang elektrikal na katangian ng kidlat, at naimbento ang pamalo ng kidlat.

Sa ika-2 kalahati ng siglo XVIII. nagsimula ang quantitative study ng electrical at magnetic phenomena. Ang una mga instrumento sa pagsukat- mga electroscope ng iba't ibang mga disenyo, mga electrometer. Si G. Cavendish (1773) at S. Coulomb (1785) ay eksperimento na itinatag ang batas ng pakikipag-ugnayan ng mga hindi gumagalaw na singil sa kuryente (ang mga gawa ni Cavendish ay nai-publish lamang noong 1879).

Ang pangunahing batas na ito ng electrostatics (batas ng Coulomb) sa unang pagkakataon ay naging posible na lumikha ng isang paraan para sa pagsukat ng mga singil sa kuryente sa pamamagitan ng mga puwersa ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga ito. Itinatag din ni Coulomb ang batas ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga pole ng mahabang magnet at ipinakilala ang konsepto ng mga magnetic charge na puro sa dulo ng mga magnet.

Ang susunod na yugto sa pag-unlad ng agham ng kuryente ay nauugnay sa pagtuklas sa pagtatapos ng ika-18 siglo. L. Galvani "elektrisidad ng hayop" at gumagana A. Volta na nag-imbento ng unang pinagmulan agos ng kuryente- isang galvanic cell (ang tinatawag na volt column, 1800), na lumilikha ng tuluy-tuloy (pare-pareho) na kasalukuyang sa loob ng mahabang panahon. Noong 1802, si V.V. Petrov, na nagtayo ng isang galvanic cell na may mas malaking kapangyarihan, ay natuklasan ang electric arc, sinisiyasat ang mga katangian nito at itinuro ang posibilidad na gamitin ito para sa pag-iilaw, pati na rin para sa pagtunaw at pag-welding ng mga metal. G. Davy sa pamamagitan ng electrolysis may tubig na solusyon alkalis na natanggap (1807) dating hindi kilalang mga metal - sodium at potassium. Itinatag ni J, P. Joule (1841) na ang dami ng init na inilabas sa conductor sa pamamagitan ng electric current ay proporsyonal sa parisukat ng kasalukuyang lakas; ang batas na ito ay pinatunayan (1842) ng eksaktong mga eksperimento ng E.H. Lenz (ang batas ng Joule-Lenz).

Itinatag ni G. Ohm (1826) ang quantitative dependence ng electric current sa boltahe sa circuit. KF Gauss formulated (1830) ang pangunahing teorama ng electrostatics.

Ang pinakapangunahing pagtuklas ay ginawa ni H. Oersted noong 1820; natuklasan niya ang pagkilos ng isang electric current sa isang magnetic needle - isang phenomenon na nagpapatotoo sa koneksyon sa pagitan ng kuryente at magnetism. Kasunod nito, sa parehong taon, itinatag ng A.M.Ampere ang batas ng interaksyon ng mga electric current (batas ni Ampere). Ipinakita rin niya na ang mga katangian ng permanenteng magnet ay maaaring ipaliwanag sa batayan ng pag-aakalang ang pare-parehong electric currents (molecular currents) ay umiikot sa mga molecule ng magnetized body. Kaya, ayon kay Ampère, ang lahat ng magnetic phenomena ay nabawasan sa mga pakikipag-ugnayan ng mga alon, habang ang mga magnetic charge ay hindi umiiral. Mula noong natuklasan nina Oersted at Ampère, ang doktrina ng magnetism ay naging mahalagang bahagi ng doktrina ng kuryente.

Mula sa ika-2 quarter ng ika-19 na siglo. nagsimula ang mabilis na pagtagos ng kuryente sa teknolohiya. Noong 20s. lumitaw ang mga unang electromagnet. Isa sa mga unang gamit ng kuryente ay ang telegraph apparatus, noong 30s at 40s. ang mga de-koryenteng motor at kasalukuyang generator ay itinayo;

Noong 30-40s. ika-19 na siglo M. Faraday, ang lumikha ng pangkalahatang doktrina ng electromagnetic phenomena, kung saan ang lahat ng mga electrical at magnetic phenomena ay isinasaalang-alang mula sa isang punto ng view, ay gumawa ng isang malaking kontribusyon sa pag-unlad ng agham ng kuryente. Sa tulong ng mga eksperimento, pinatunayan niya na ang mga epekto ng electric charges at currents ay hindi nakasalalay sa paraan ng kanilang produksyon [bago ang Faraday, nakilala nila ang pagitan ng "ordinaryo" (nakuha sa pamamagitan ng electrification sa pamamagitan ng friction), atmospheric, "galvanic", magnetic , thermoelectric, "hayop" at iba pang uri ng elektrikal na enerhiya. ].

Eksperimento ng Arago ("magnetismo ng pag-ikot").

Noong 1831, natuklasan ni Faraday ang electromagnetic induction - ang paggulo ng isang electric current sa isang circuit na matatagpuan sa isang alternating magnetic field. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito (naobserbahan noong 1832 din ni J. Henry) ang bumubuo sa pundasyon ng electrical engineering. Noong 1833-34 itinatag ni Faraday ang mga batas ng electrolysis; ang mga gawa niyang ito ang naglatag ng pundasyon para sa electrochemistry. Nang maglaon, sinusubukang hanapin ang ugnayan sa pagitan ng mga electrical at magnetic phenomena at optical, natuklasan niya ang polarization ng dielectrics (1837), ang phenomena ng paramagnetism at diamagnetism (1845), ang magnetic rotation ng plane ng polarization ng liwanag (1845), atbp.

Unang ipinakilala ni Faraday ang konsepto ng electric at magnetic field. Tinanggihan niya ang konsepto ng long-range action, na ang mga tagapagtaguyod ay naniniwala na ang mga katawan nang direkta (sa pamamagitan ng walang bisa) sa malayo ay kumikilos sa isa't isa.

Ayon sa mga ideya ni Faraday, ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga singil at mga alon ay isinasagawa sa pamamagitan ng mga intermediate na ahente: ang mga singil at mga alon ay lumilikha ng mga electric o (ayon sa pagkakabanggit) mga magnetic field sa nakapalibot na espasyo, sa tulong kung saan ang pakikipag-ugnayan ay ipinadala mula sa punto hanggang punto (ang konsepto ng maikling-saklaw na pagkilos). Ang kanyang mga ideya tungkol sa mga electric at magnetic field ay batay sa konsepto ng mga linya ng puwersa, na itinuturing niya bilang mga mekanikal na pormasyon sa isang hypothetical medium - eter, katulad ng mga nakaunat na nababanat na mga sinulid o mga lubid.

Ang mga ideya ni Faraday tungkol sa realidad ng electromagnetic field ay hindi agad nakilala. Ang unang mathematical formulation ng mga batas ng electromagnetic induction ay ibinigay ni F. Neumann noong 1845 sa wika ng konsepto ng long-range action.

Ipinakilala rin niya ang mahahalagang konsepto ng mga koepisyent ng sarili at mutual induction ng mga alon. Ang kahulugan ng mga konseptong ito ay ganap na nahayag sa ibang pagkakataon, nang si W. Thomson (Lord Kelvin) ay bumuo (1853) ng teorya ng mga electrical oscillations sa isang circuit na binubuo ng isang capacitor (capacitance) at isang coil (inductance).
Ang malaking kahalagahan para sa pagpapaunlad ng doktrina ng kuryente ay ang paglikha ng mga bagong instrumento at pamamaraan. mga pagsukat ng kuryente, pati na rin ang pinag-isang sistema ng mga de-koryente at magnetic na yunit ng pagsukat, na nilikha nina Gauss at W. Weber.

Noong 1846, itinuro ni Weber ang koneksyon sa pagitan ng kasalukuyang lakas at ang density ng mga singil sa kuryente sa isang konduktor at ang bilis ng kanilang maayos na paggalaw. Itinatag din niya ang batas ng pakikipag-ugnayan ng mga gumagalaw na singil sa punto, na naglalaman ng isang bagong unibersal na electrodynamic constant, na ang ratio ng electrostatic at electromagnetic unit ng singil at may sukat ng bilis.

Sa pang-eksperimentong pagpapasiya (Weber at f. Kohlrausch, 1856) ng pare-parehong ito, nakuha ang isang halaga na malapit sa bilis ng liwanag; ito ay isang tiyak na indikasyon ng koneksyon sa pagitan ng mga electromagnetic phenomena at mga optical.

Noong 1861-73 ang doktrina ng kuryente ay binuo at natapos sa mga gawa ni J. K. Maxwell. Batay sa mga empirical na batas ng electromagnetic phenomena at ipinakilala ang hypothesis ng henerasyon ng isang magnetic field sa pamamagitan ng isang alternating electric field, binuo ni Maxwell ang mga pangunahing equation ng classical electrodynamics, na ipinangalan sa kanya. Kasabay nito, tulad ni Faraday, itinuring niya ang electromagnetic phenomena bilang ilang anyo ng mga mekanikal na proseso sa eter.

Ang pangunahing bagong kahihinatnan ng mga equation na ito ay ang pagkakaroon ng mga electromagnetic wave na nagpapalaganap sa bilis ng liwanag. Ang mga equation ni Maxwell ang naging batayan ng electromagnetic theory ng liwanag. Ang mapagpasyang pagkumpirma ng teorya ni Maxwell ay natagpuan noong 1886-89, nang eksperimento ni G. Hertz na itinatag ang pagkakaroon ng mga electromagnetic wave. Matapos ang pagtuklas nito, ang mga pagtatangka ay ginawa upang magtatag ng komunikasyon gamit ang mga electromagnetic wave, na nagtapos sa paglikha ng radyo, at ang masinsinang pananaliksik ay nagsimula sa larangan ng radio engineering.

Sa pagtatapos ng XIX - simula ng XX siglo. nagsimula ang isang bagong yugto sa pagbuo ng teorya ng kuryente. Ang pananaliksik sa mga discharge ng kuryente ay nagtapos sa pagtuklas ni J. J. Thomson ng discreteness ng mga singil sa kuryente. Noong 1897 sinukat niya ang ratio ng singil ng elektron sa masa nito, at noong 1898 natukoy niya ang ganap na halaga ng singil ng elektron. Si H. Lorentz, na umaasa sa pagtuklas kay Thomson at sa mga konklusyon ng molecular-kinetic theory, ay naglatag ng mga pundasyon ng electronic theory ng structure ng matter. Sa klasikal na teorya ng elektron, ang bagay ay itinuturing bilang isang koleksyon ng mga particle na may kuryente na ang paggalaw ay napapailalim sa mga batas ng klasikal na mekanika. Ang mga equation ni Maxwell ay nakuha mula sa mga equation ng electron theory sa pamamagitan ng statistical averaging.

Ang mga pagtatangka na ilapat ang mga batas ng klasikal na electrodynamics sa pag-aaral ng mga electromagnetic na proseso sa paglipat ng media ay nagkaroon ng malaking kahirapan. Sa pagsisikap na lutasin ang mga ito, dumating si A. Einstein (1905) sa relativity ng teorya. Sa wakas, pinabulaanan ng teoryang ito ang ideya ng pagkakaroon ng isang eter na pinagkalooban ng mga mekanikal na katangian. Matapos ang paglikha ng teorya ng relativity, naging malinaw na ang mga batas ng electrodynamics ay hindi maaaring bawasan sa mga batas ng klasikal na mekanika.

Sa maliit na pagitan ng espasyo-oras, nagiging makabuluhan ang mga katangian ng quantum ng electromagnetic field, na hindi isinasaalang-alang ng klasikal na teorya ng kuryente. Ang quantum theory ng electromagnetic na proseso - quantum electrodynamics - ay nilikha noong ika-2 quarter ng ika-20 siglo. Ang quantum theory ng matter at field ay lumampas na sa doktrina ng kuryente, pinag-aaralan ang mas pangunahing mga problema tungkol sa mga batas ng paggalaw elementarya na mga particle at ang kanilang mga gusali.

Sa pagtuklas ng mga bagong katotohanan at paglikha ng mga bagong teorya, ang kahalagahan ng klasikal na doktrina ng kuryente ay hindi nabawasan, tanging ang mga limitasyon ng kakayahang magamit ng mga klasikal na electrodynamics ang natukoy. Sa loob ng mga limitasyong ito, ang mga equation ni Maxwell at ang klasikal na teorya ng elektron ay nananatiling wasto, na siyang pundasyon ng modernong teorya ng kuryente.

Ang klasikal na electrodynamics ay bumubuo sa batayan ng karamihan sa mga seksyon ng electrical engineering, radio engineering, electronics at optika (maliban sa quantum electronics). Sa tulong ng kanyang mga equation, isang malaking bilang ng mga problema ng isang teoretikal at inilapat na kalikasan ay nalutas. Sa partikular, maraming problema ng pag-uugali ng plasma sa laboratoryo at sa kalawakan ay nalutas gamit ang mga equation ni Maxwell.

PANIMULA

Simulan natin ang ating kuwento sa mga salita ni Tesla mismo, na ilang sandali bago ang kanyang kamatayan ay nagsulat ng isang kahanga-hangang sanaysay sa kasaysayan ng electrical engineering na "The Tale of Electricity": "Sino ang talagang gustong maalala ang lahat ng kadakilaan ng ating panahon, dapat niyang makilala kasama ang kasaysayan ng agham ng kuryente."

Sa unang pagkakataon, ang mga phenomena na tinatawag ngayong electrical ay napansin sa sinaunang Tsina, India, at sa kalaunan sinaunang greece. Sinasabi ng mga nabubuhay na alamat na ang sinaunang pilosopong Griyego na si Thales ng Miletus (640-550 BC) ay alam na ang pag-aari ng amber, na pinahiran ng balahibo o lana, upang makaakit ng mga scrap ng papel, fluffs at iba pang magaan na katawan. Mula sa Griyegong pangalan para sa amber - "electron" - ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay tumanggap ng pangalan ng electrification.

Sa loob ng maraming siglo, ang mga electrical phenomena ay itinuturing na mga pagpapakita ng banal na kapangyarihan, hanggang sa ika-17 siglo. hindi lumapit ang mga siyentipiko sa pag-aaral ng kuryente. Pendant, Gilbert, Otto von Guericke, Mushenbreck, Franklin, Oersted, Arago, Lomonosov, Luigi Galvani, Alessandro Volta - malayo iyon sa buong listahan mga siyentipikong elektrikal. Ang espesyal na pagbanggit ay dapat gawin sa mga aktibidad ng kahanga-hangang siyentipiko na si André Marie Ampère, na naglatag ng pundasyon para sa pag-aaral. dynamic na pagkilos electric current at nagtatag ng ilang batas ng electrodynamics.

1. KURYENTE

Ang elektrisidad ay isang konsepto na nagpapahayag ng mga katangian at phenomena dahil sa istraktura ng mga pisikal na katawan at proseso, ang kakanyahan nito ay ang paggalaw at pakikipag-ugnayan ng mga microscopic na sisingilin na mga particle ng bagay (mga electron, ions, molekula, kanilang mga complex, atbp.).

Unang natuklasan ni Gilbert na ang mga katangian ng electrification ay likas hindi lamang sa amber, kundi pati na rin sa brilyante, asupre, at dagta. Napansin din niya na ang ilang mga katawan, tulad ng mga metal, bato, buto, ay hindi kumukuryente, at hinati niya ang lahat ng katawan na matatagpuan sa kalikasan, nakuryente at hindi nakuryente. Nagbabayad ng espesyal na pansin sa una, gumawa siya ng mga eksperimento upang pag-aralan ang kanilang mga ari-arian.

Noong 1650, ang sikat na Aleman na siyentipiko, alkalde ng lungsod ng Magdeburg, imbentor ng air pump, si Otto von Guericke, ay nagtayo ng isang espesyal na " de-kuryenteng sasakyan", na kumakatawan sa isang bola ng asupre na kasing laki ng ulo ng isang bata, na naka-mount sa isang axis.

Figure 1 - Ang de-kuryenteng makina ni Von Guericke, pinahusay ng Van de Graaf

Kung, sa panahon ng pag-ikot ng bola, ito ay kuskusin ng mga palad ng mga kamay, sa lalong madaling panahon ay nakuha nito ang pag-aari ng pag-akit at pagtataboy ng mga magaan na katawan. Sa paglipas ng ilang siglo, ang makina ni Guericke ay makabuluhang napabuti ng Englishman Hawksby, ang mga siyentipikong Aleman na sina Bose, Winkler at iba pa. Ang mga eksperimento sa mga makinang ito ay humantong sa ilang mahahalagang pagtuklas:

· noong 1707, natuklasan ng French physicist na si du Fey ang pagkakaiba sa pagitan ng kuryenteng nakuha mula sa friction ng isang glass ball at na nakuha mula sa friction ng tree resin twist;

· Noong 1729, natuklasan ng mga Englishmen na sina Grey at Wheeler ang kakayahan ng ilang katawan na magsagawa ng kuryente at sa unang pagkakataon ay itinuro na ang lahat ng mga katawan ay maaaring hatiin sa mga conductor at non-conductor ng kuryente.

Ngunit higit pa mahalagang pagtuklas ay inilarawan noong 1729 ni Mushenbreck, isang propesor ng matematika at pilosopiya sa lungsod ng Leiden. Natuklasan niya na ang isang garapon na salamin, na idinikit sa magkabilang gilid ng tin foil (steel sheets), ay nakapag-ipon ng kuryente. Sisingilin sa isang tiyak na potensyal (ang konsepto na lumitaw sa ibang pagkakataon), ang device na ito ay maaaring ma-discharge nang may makabuluhang epekto - isang malaking spark na nagdulot ng malakas na kaluskos, tulad ng isang paglabas ng kidlat, at nagkaroon ng mga aksyong pisyolohikal kapag hinawakan ng mga kamay ang lining ng garapon. Mula sa pangalan ng lungsod kung saan isinagawa ang mga eksperimento, ang aparato na nilikha ng Mushenbreck ay tinawag na Leyden jar.

Larawan 2 - Leiden jar. Parallel na koneksyon apat na lata

Ang mga pag-aaral ng mga katangian nito ay isinagawa sa iba't ibang bansa at naging sanhi ng paglitaw ng maraming mga teorya na sinubukang ipaliwanag ang natuklasang phenomenon ng charge condensation. Ang isa sa mga teorya ng hindi pangkaraniwang bagay na ito ay ibinigay ng natitirang Amerikanong siyentipiko at pampublikong pigura na si Benjamin Franklin, na itinuro ang pagkakaroon ng positibo at negatibong kuryente. Mula sa punto ng view ng teoryang ito, ipinaliwanag ni Franklin ang proseso ng pagsingil at paglabas ng isang garapon ng Leyden at pinatunayan na ang mga plato nito ay maaaring basta-basta makuryente sa pamamagitan ng mga singil sa kuryente ng iba't ibang mga palatandaan.

Si Franklin, tulad ng mga siyentipikong Ruso na sina M. V. Lomonosov at G. Richman, ay nagbigay ng maraming pansin sa pag-aaral ng kuryente sa atmospera, paglabas ng kidlat (kidlat). Tulad ng alam mo, namatay si Richman sa paggawa ng isang eksperimento sa pag-aaral ng kidlat. Noong 1752, naimbento ni Benjamin Franklin ang pamalo ng kidlat. Lightning rod (mas euphonious na "lightning rod" ay ginagamit din sa pang-araw-araw na buhay) - isang aparato na naka-install sa mga gusali at istruktura at nagsisilbing proteksyon laban sa mga tama ng kidlat. Binubuo ng tatlong magkakaugnay na bahagi:

Noong 1785, natuklasan ni S. Coulomb ang pangunahing batas ng electrostatics. Batay sa maraming eksperimento, itinatag ni Coulomb ang sumusunod na batas:

Ang puwersa ng pakikipag-ugnayan ng mga nakatigil na singil sa vacuum ay direktang proporsyonal sa produkto ng mga module ng singil at inversely proporsyonal sa parisukat ng distansya sa pagitan ng mga ito - , :

Noong 1799, nilikha ang unang mapagkukunan ng electric current - isang galvanic cell at isang baterya ng mga cell. Galvanic cell (chemical current source) - isang aparato na nagpapahintulot sa iyo na mag-convert ng enerhiya kemikal na reaksyon sa gawaing elektrikal. Ayon sa prinsipyo ng pagpapatakbo, ang pangunahin (isang beses), pangalawa (mga baterya) at mga cell ng gasolina ay nakikilala. Ang galvanic cell ay binubuo ng isang ion-conducting electrolyte at dalawang dissimilar electrodes (kalahating mga cell), ang mga proseso ng oksihenasyon at pagbawas sa galvanic cell ay spatially na pinaghihiwalay. Ang positibong poste ng isang galvanic cell ay tinatawag katod, negatibo - anode. Ang mga electron ay lumabas sa cell sa pamamagitan ng anode at naglalakbay sa isang panlabas na circuit patungo sa katod.

Ang mga gawa ng mga akademikong Ruso na sina Aepinus, Kraft at iba pa ay nagsiwalat ng isang bilang ng mga napakahalagang katangian ng singil ng kuryente, ngunit lahat sila ay nag-aral ng kuryente sa isang nakatigil na estado o ang agarang paglabas nito, iyon ay, ang mga katangian ng static na kuryente. Ang kanyang paggalaw ay nagpakita lamang sa anyo ng isang paglabas. Wala pang nalalaman tungkol sa electric current, iyon ay, tungkol sa patuloy na paggalaw ng kuryente.

Isa sa mga unang malalim na nag-imbestiga sa mga katangian ng electric current noong 1801-1802 ay ang akademikong St. Petersburg na si V.V. Petrov. Ang gawain ng namumukod-tanging siyentipiko, na nagtayo ng pinakamalaking baterya sa mundo sa mga taong iyon mula sa 4200 tanso at sink na bilog, ay nagtatag ng posibilidad ng praktikal na paggamit ng electric current sa mga conductor ng init. Bilang karagdagan, napagmasdan ni Petrov ang kababalaghan ng isang electric discharge sa pagitan ng mga dulo ng bahagyang diluted coals pareho sa hangin at sa iba pang mga gas at vacuum, na tinatawag na electric arc. Hindi lamang inilarawan ni V. V. Petrov ang hindi pangkaraniwang bagay na natuklasan niya, ngunit itinuro din ang posibilidad na gamitin ito para sa pag-iilaw o pagtunaw ng mga metal, at sa gayon ay ipinahayag sa unang pagkakataon ang ideya ng praktikal na aplikasyon agos ng kuryente. Mula sa sandaling ito, dapat magsimula ang kasaysayan ng electrical engineering bilang isang independiyenteng sangay ng teknolohiya.

Ang mga eksperimento sa electric current ay nakakuha ng atensyon ng maraming siyentipiko mula sa iba't ibang bansa. Noong 1802, natuklasan ng siyentipikong Italyano na si Romagnosi ang paglihis ng isang magnetic needle sa ilalim ng impluwensya ng isang electric current na dumadaloy sa malapit na konduktor. Sa pagtatapos ng 1819, ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay muling naobserbahan ng Danish physicist na si Oersted, na noong Marso 1820 ay naglathala ng isang polyeto sa Latin na pinamagatang "Mga Eksperimento Tungkol sa Aksyon ng Electric Conflict sa isang Magnetic Needle". Sa gawaing ito, ang isang electric current ay tinawag na "electric conflict".

Sa sandaling ipinakita ni Arago ang karanasan ni Oersted sa isang pulong ng Paris Academy of Sciences, Ampère, inulit ito, noong Setyembre 18, 1820, eksaktong isang linggo mamaya, nagsumite ng isang ulat sa kanyang pananaliksik sa akademya. Sa susunod na pagpupulong, noong Setyembre 25, natapos ni Ampère ang pagbabasa ng isang ulat kung saan binalangkas niya ang mga batas ng pakikipag-ugnayan ng dalawang alon na dumadaloy sa magkatulad na konduktor. Mula sa sandaling iyon, lingguhang nakinig ang akademya sa mga bagong ulat ni Ampère sa kanyang mga eksperimento, na nagkumpleto sa pagtuklas at pagbabalangkas ng mga pangunahing batas ng electrodynamics.

Ang isa sa pinakamahalagang merito ng Ampere ay ang una niyang pinagsama ang dalawang dating pinaghiwalay na phenomena - kuryente at magnetism - sa isang teorya ng electromagnetism at iminungkahi na isaalang-alang ang mga ito bilang resulta ng isang proseso ng kalikasan. Ang teoryang ito, na sinalubong ng malaking kawalan ng tiwala ng mga kontemporaryo ni Ampère, ay napaka-progresibo at gumaganap ng malaking papel sa tamang pag-unawa sa mga natuklasang penomena.

Noong 1827, natuklasan ng German scientist na si Georg Ohm ang isa sa mga pangunahing batas ng kuryente, na nagtatatag ng mga pangunahing ugnayan sa pagitan ng kasalukuyang lakas, boltahe at paglaban ng circuit kung saan dumadaloy ang electric current, , ,

Noong 1847, binuo ni Kirchhoff ang mga batas para sa pag-deploy ng mga alon sa mga kumplikadong circuits , , , :

Ang unang batas ni Kirchhoff

Ito ay inilapat sa mga node at binabalangkas tulad ng sumusunod: ang algebraic na kabuuan ng mga alon sa node ay katumbas ng zero. Ang mga palatandaan ay tinutukoy depende sa kung ang kasalukuyang ay nakadirekta sa node o malayo mula dito (sa anumang kaso, arbitraryo).

Ang pangalawang batas ni Kirchhoff

Nalalapat sa mga circuit: sa anumang circuit, ang kabuuan ng mga boltahe sa lahat ng mga elemento at mga seksyon ng circuit na kasama sa circuit na ito ay katumbas ng zero. Ang direksyon ng pag-bypass sa bawat tabas ay maaaring piliin nang arbitraryo. Ang mga palatandaan ay tinutukoy depende sa pagkakaisa ng mga boltahe sa direksyon ng bypass.

Ang pangalawang pagbabalangkas: sa anumang closed circuit, ang algebraic sum ng mga boltahe sa lahat ng mga seksyon na may mga resistance na kasama sa circuit na ito ay katumbas ng algebraic sum ng EMF.

Paglalahat ng mga batas ni Kirchhoff

Hayaang Y ang bilang ng mga chain node, B ang bilang ng mga sanga, K ang bilang ng mga circuit.

Figure 3 - Linear branched electrical circuit (U=3, V=5, K=6)

2. MAGNETISM (MAGNETS)

Magnetismo- ito ay isang anyo ng interaksyon sa pagitan ng mga gumagalaw na singil sa kuryente na isinasagawa sa malayo sa pamamagitan ng magnetic field.

Ang magnetic field ay isang espesyal na uri ng bagay, isang tiyak na tampok kung saan ay ang pagkilos sa isang gumagalaw na singil sa kuryente, mga conductor na nagdadala ng kasalukuyang, mga katawan na may magnetic moment, na may puwersa depende sa vector ng bilis ng singil, ang direksyon ng kasalukuyang. lakas sa konduktor at sa direksyon magnetic moment katawan .

Ang permanenteng magnet ay isang produkto na gawa sa isang hard magnetic material, isang autonomous source ng isang constant magnetic field.
magneto [gr. magnetis, mula sa Magnetis Lithos, isang bato mula sa Magnesia ( sinaunang siyudad sa Asia Minor)] ay natural at artipisyal. Ang natural na magnet ay isang piraso ng iron ore, na may kakayahang makaakit ng maliliit na bagay na bakal na nasa malapit.

Ang mga higanteng natural na magnet ay ang Earth at iba pang mga planeta (Magnitosphere) dahil mayroon silang magnetic field. Ang mga artipisyal na magnet ay mga bagay at produkto na nakatanggap ng mga magnetic properties bilang resulta ng pakikipag-ugnay sa isang natural na magnet o na-magnetize sa isang magnetic field. Ang permanenteng magnet ay isang artipisyal na magnet.

Sa pinakasimpleng mga kaso, ang isang permanenteng magnet ay isang katawan (sa anyo ng isang horseshoe, strip, washer, rod, atbp.) na sumailalim sa naaangkop na paggamot sa init at na-pre-magnetize sa saturation.

Figure 4 - Mga uri ng magnet: a) horseshoe; b) strip; c) bilog

Ang isang permanenteng magnet ay karaniwang kasama bilang isang mahalagang bahagi sa isang magnetic system na idinisenyo upang bumuo ng isang magnetic field. Ang lakas ng magnetic field na nabuo ng isang permanenteng magnet ay maaaring maging pare-pareho o adjustable.
Ang iba't ibang bahagi ng permanenteng magnet ay nakakaakit ng mga bagay na bakal sa iba't ibang paraan. Ang mga dulo ng magnet, kung saan ang atraksyon ay pinakamataas, ay tinatawag na mga pole ng magnet, at ang gitnang bahagi, kung saan ang atraksyon ay halos wala, ay tinatawag na neutral zone ng magnet. Ang mga artipisyal na magnet sa anyo ng isang strip o isang horseshoe ay palaging may dalawang pole sa mga dulo ng strip at isang neutral na zone sa pagitan ng mga ito. Posibleng i-magnetize ang isang piraso ng bakal sa paraang magkakaroon ito ng 4, 6 o higit pang mga pole na pinaghihiwalay ng mga neutral zone, habang ang bilang ng mga pole ay palaging nananatiling pantay. Imposibleng makakuha ng magnet na may isang poste. Ang ratio sa pagitan ng mga sukat ng mga rehiyon ng poste at ang neutral na zone ng isang magnet ay nakasalalay sa hugis nito.

Ang isang nag-iisang magnet sa anyo ng isang mahaba at manipis na baras ay tinatawag na magnetic needle. Ang dulo ng isang matulis o nasuspinde na magnetic needle - simpleng compass, ay nagpapahiwatig ng heograpikal na hilaga ng Earth, at tinatawag na north pole (N) ng magnet, ang kabaligtaran na poste ng magnet, ay tumuturo sa timog, at tinatawag na south pole (S).
Ang mga lugar ng aplikasyon ng mga permanenteng magnet ay magkakaiba. Ginagamit ang mga ito sa mga de-koryenteng motor, sa automation, robotics, para sa magnetic couplings ng magnetic bearings, sa industriya ng relo, sa mga kasangkapan sa sambahayan, bilang mga autonomous na pinagmumulan ng patuloy na magnetic field sa electrical engineering at radio engineering.

Ang mga magnetic circuit, kabilang ang mga permanenteng magnet, ay dapat na bukas, ibig sabihin, may air gap. Kung ang isang permanenteng magnet ay ginawa sa anyo ng isang annular core, kung gayon halos hindi ito nagbibigay ng enerhiya sa panlabas na espasyo, dahil halos lahat ng magnetic mga linya ng puwersa nakakulong sa loob nito. Sa kasong ito, ang magnetic field sa labas ng core ay halos wala. Upang magamit ang magnetic energy ng mga permanenteng magnet, kinakailangan upang lumikha ng isang air gap ng isang tiyak na laki sa isang closed magnetic circuit.

Kapag ang isang permanenteng magnet ay ginagamit upang lumikha ng magnetic flux sa isang air gap, tulad ng sa pagitan ng mga pole ng isang horseshoe magnet, ang air gap ay binabawasan ang induction (at magnetization) ng permanenteng magnet.

3. ELECTROMAGNETISMO

Ang pakikipag-ugnayan ng electromagnetic ay isa sa apat na pangunahing pakikipag-ugnayan. Umiiral ang electromagnetic interaction sa pagitan ng mga particle na may electric charge. Mula sa modernong punto ng view, ang electromagnetic na pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga sisingilin na particle ay hindi direktang isinasagawa, ngunit sa pamamagitan lamang ng electromagnetic field.

Mula sa punto ng view ng quantum field theory, ang electromagnetic interaction ay dinadala ng isang massless boson - isang photon (isang particle na maaaring kinakatawan bilang isang quantum excitation ng isang electromagnetic field). Ang photon mismo ay walang electric charge, na nangangahulugang hindi ito direktang nakikipag-ugnayan sa ibang mga photon.

Sa mga pangunahing particle, ang mga particle na may electric charge ay nakikilahok din sa electromagnetic interaction: quark, isang electron, isang muon at isang tau particle (mula sa mga fermion), pati na rin ang mga sisingilin na gauge boson.

Ang interaksyon ng electromagnetic ay naiiba sa mahina at malakas na pakikipag-ugnayan sa pamamagitan ng likas na pangmatagalan nito - ang puwersa ng interaksyon sa pagitan ng dalawang singil ay nahuhulog lamang bilang pangalawang kapangyarihan ng distansya (tingnan ang: Batas ng Coulomb). Ayon sa parehong batas, ang gravitational interaction ay bumababa sa distansya.

Ang pakikipag-ugnayan ng electromagnetic ng mga sisingilin na particle ay mas malakas kaysa sa gravitational, at ang tanging dahilan kung bakit ang pakikipag-ugnayan ng electromagnetic ay hindi nagpapakita ng sarili na may malaking puwersa sa isang cosmic scale ay ang electrical neutrality ng matter, iyon ay, ang presensya sa bawat rehiyon ng Uniberso na may mataas na antas ng katumpakan ng pantay na dami ng mga positibo at negatibong singil.

Electromagnetic field- ito ay isang espesyal na anyo ng bagay, kung saan ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga sisingilin na particle ay isinasagawa. Kinakatawan ang magkakaugnay na mga variable electric field at magnetic field. Ang magkaparehong koneksyon ng electric E at magnetic H field ay nakasalalay sa katotohanan na ang anumang pagbabago sa isa sa mga ito ay humahantong sa hitsura ng isa pa: isang alternating electric field na nabuo sa pamamagitan ng mabilis na gumagalaw na mga singil (pinagmulan) excites isang alternating magnetic field sa mga katabing rehiyon ng espasyo, na kung saan, sa turn, excites isang alternating electric field sa mga katabing rehiyon ng espasyo, atbp. Kaya, ang electromagnetic field propagates mula sa punto sa punto sa espasyo sa anyo ng electromagnetic waves na tumatakbo mula sa pinagmulan. Dahil sa finiteness ng propagation velocity, ang electromagnetic field ay maaaring umiral nang autonomously mula sa pinagmulan na nabuo nito at hindi nawawala sa pag-aalis ng source (halimbawa, ang mga radio wave ay hindi nawawala sa pagwawakas ng kasalukuyang sa antenna na inilabas ang mga ito).

Ang electromagnetic field sa vacuum ay inilalarawan ng electric field strength E at ang magnetic induction B. Ang electromagnetic field sa medium ay karagdagang nailalarawan sa pamamagitan ng dalawang auxiliary na dami: ang magnetic field strength H at ang electric induction D. Ang koneksyon ng electromagnetic field Ang mga bahagi na may mga singil at agos ay inilarawan ng mga equation ni Maxwell.

Ang mga electromagnetic wave ay mga electromagnetic oscillations pagpapalaganap sa espasyo na may hangganan na bilis depende sa mga katangian ng daluyan (Larawan 5).

Figure 5 - Mga electromagnetic wave

Ang pagkakaroon ng mga electromagnetic wave ay hinulaan ng English physicist na si M. Faraday noong 1832. Ang isa pang English scientist, J. Maxwell, noong 1865 ay theoretically nagpakita na ang electromagnetic oscillations ay hindi nananatiling localized sa kalawakan, ngunit nagpapalaganap sa lahat ng direksyon mula sa pinagmulan. Ang teorya ni Maxwell ay naging posible upang lapitan ang paglalarawan ng mga radio wave, optical radiation, X-ray radiation, at gamma radiation sa isang pinag-isang paraan. Ito ay naka-out na ang lahat ng mga uri ng radiation ay electromagnetic waves na may iba't ibang mga wavelength λ, iyon ay, sila ay nauugnay sa kalikasan. Ang bawat isa sa kanila ay may partikular na lugar sa isang solong sukat ng electromagnetic waves (Figure 6).

Figure 6 - Scale ng electromagnetic waves

Ang pagpapalaganap sa media, ang mga electromagnetic wave, tulad ng iba pang mga alon, ay maaaring makaranas ng repraksyon at pagmuni-muni sa interface sa pagitan ng media, dispersion, absorption, interference; kapag nagpapalaganap sa inhomogeneous media, ang wave diffraction, wave scattering, at iba pang phenomena ay sinusunod.

Ang mga electromagnetic wave ng iba't ibang mga saklaw ng wavelength ay nailalarawan sa pamamagitan ng iba't ibang paraan ng paggulo at pagpaparehistro, nakikipag-ugnayan nang iba sa bagay. Ang mga proseso ng paglabas at pagsipsip ng mga electromagnetic wave mula sa pinakamahabang hanggang sa IR radiation ay ganap na inilarawan ng mga relasyon ng klasikal na electrodynamics.

Sa mga hanay ng mas maiikling wavelength, lalo na sa mga hanay ng x-ray at γ-ray, nangingibabaw ang mga proseso ng isang quantum nature at maaari lamang ilarawan sa loob ng framework ng quantum electrodynamics batay sa konsepto ng discreteness ng mga prosesong ito.

Ang mga electromagnetic wave ay malawakang ginagamit sa mga komunikasyon sa radyo, radar, telebisyon, medisina, biology, physics, astronomy, at iba pang larangan ng agham at teknolohiya.

Ang mga natuklasan sa Oersted, Arago, Ampère ay interesado sa napakatalino na Ingles na pisiko na si Michael Faraday at nag-udyok sa kanya na pag-aralan ang buong hanay ng mga tanong tungkol sa pagbabago ng elektrikal at magnetic na enerhiya sa mekanikal na enerhiya. Noong 1821, nakahanap siya ng isa pang solusyon sa problema ng pag-convert ng elektrikal at magnetic na enerhiya sa mekanikal na enerhiya at ipinakita ang kanyang aparato, kung saan nakuha niya ang kababalaghan ng patuloy na pag-ikot ng electromagnetic. Sa parehong araw, isinulat ni Faraday sa kanyang talaarawan sa trabaho ang kabaligtaran na problema: "Turn magnetism sa kuryente." Tumagal ng higit sa sampung taon upang malutas ito at makahanap ng isang paraan upang makakuha ng elektrikal na enerhiya mula sa magnetic at mechanical. Sa pagtatapos lamang ng 1831, inihayag ni Faraday ang kanyang pagtuklas ng isang kababalaghan, na kalaunan ay tinawag na electromagnetic induction at na siyang naging batayan ng lahat ng modernong industriya ng kuryente.

4. MGA ELECTRIC MACHINE

Ang pag-aaral ng Faraday at ang gawain ng Russian academician na si E. X. Lenz, na nagbalangkas ng batas kung saan posible na matukoy ang direksyon ng electric current na nagreresulta mula sa electromagnetic induction, naging posible na lumikha ng unang electromagnetic generators at electric motors.

Sa una, ang mga electric generator at mga de-koryenteng motor ay binuo nang nakapag-iisa sa isa't isa, bilang dalawang ganap na magkaibang makina. Ang unang imbentor ng isang electric generator batay sa prinsipyo ng electromagnetic induction ay nais na manatiling hindi nagpapakilala. Nangyari ito ng ganito. Di-nagtagal pagkatapos ng paglalathala ng ulat ni Faraday sa Royal Society, na binalangkas ang pagtuklas ng electromagnetic induction, natagpuan ng siyentipiko sa kanyang mailbox ang isang liham na nilagdaan ng mga inisyal na R. M. Naglalaman ito ng isang paglalarawan ng unang mundo. sabaysabay na generator at kasamang pagguhit. Si Faraday, na maingat na sinuri ang proyektong ito, nagpadala ng isang liham kay R. M. at isang pagguhit sa parehong journal kung saan ang kanyang ulat ay nai-publish sa isang pagkakataon, umaasa na ang hindi kilalang imbentor, kasunod ng journal, ay makikita hindi lamang ang kanyang proyekto na nai-publish, ngunit din ang kasamang liham mula kay Faraday, na lubos na nagpapasalamat sa pag-imbento ng R. M-,,.

Sa katunayan, pagkatapos ng halos anim na buwan, nagpadala si R. M. ng karagdagang mga paliwanag at isang paglalarawan ng disenyo ng electric generator na iminungkahi niya, ngunit sa pagkakataong ito ay nais ding manatiling hindi nagpapakilala. Ang pangalan ng tunay na lumikha ng unang electromagnetic generator ay nanatiling nakatago sa ilalim ng mga inisyal, at ang sangkatauhan pa rin, sa kabila ng masusing paghahanap ng mga istoryador ng electrical engineering, ay nananatili sa kadiliman kung kanino ito may utang sa isa sa pinakamahalagang imbensyon. Ang makina ng R. M. ay walang aparato para sa pagwawasto ng kasalukuyang at ito ang unang generator alternating current. Ngunit ang kasalukuyang ito, tila, ay hindi magagamit para sa arc lighting, electrolysis, telegraphy, na matatag na naitatag sa buhay. Ito ay kinakailangan, ayon sa mga taga-disenyo ng panahong iyon, upang lumikha ng isang makina kung saan posible na makakuha ng isang kasalukuyang na pare-pareho sa direksyon at magnitude.

Halos kasabay ng R. M., ang magkakapatid na Pixie at ang propesor ng pisika sa Unibersidad ng London at isang miyembro ng Royal Society V. Ricci ay nakikibahagi sa disenyo ng mga generator. Ang mga makina na kanilang nilikha ay may isang espesyal na aparato para sa pagwawasto ng alternating current sa direktang kasalukuyang - ang tinatawag na kolektor. Karagdagang pag-unlad ng mga disenyo ng generator direktang kasalukuyang nagpatuloy sa isang hindi karaniwang mabilis na tulin. Sa mas mababa sa apatnapung taon, ang dinamo ay halos ganap na kinuha ang anyo ng modernong DC generator. Totoo, ang pag-ikot ng mga dynamos na ito ay hindi pantay na ipinamamahagi sa paligid ng circumference, na nagpalala sa pagpapatakbo ng naturang mga generator - ang boltahe sa kanila ay tumaas o bumaba, na nagiging sanhi ng hindi kasiya-siyang mga pagkabigla.

Noong 1870, iminungkahi ni Zenobaeus Gramm ang isang espesyal, tinatawag na ring winding ng dynamo armature. Ang pare-parehong pamamahagi ng armature winding ay naging posible upang makakuha ng isang ganap na pare-parehong boltahe sa generator at ang parehong pag-ikot ng engine, na makabuluhang napabuti ang mga katangian ng mga de-koryenteng makina. Sa esensya, inulit ng imbensyon na ito ang nalikha na at inilarawan noong 1860 ng pisisistang Italyano na si Pachinnoti, ngunit hindi napansin at nanatiling hindi alam ng 3. Gram. Ang mga makina na may ring armature ay naging laganap lalo na pagkatapos na matuklasan ang reversibility ng mga de-koryenteng makina ng Gramm sa Vienna World Exhibition noong 1873: ang parehong makina, kapag umikot ang armature, ay nagbigay ng electric current, kapag ang kasalukuyang dumaloy sa armature, ito ay umiikot at maaaring ginamit bilang de-koryenteng motor.

Mula noon, nagsimula ang mabilis na paglaki ng paggamit ng mga de-koryenteng motor at patuloy na lumalawak na pagkonsumo ng kuryente, na lubos na pinadali ng pag-imbento ng P. N. Yablochkov, isang paraan ng pag-iilaw gamit ang tinatawag na "Yablochkov candle" - isang arc electric lamp na may parallel arrangement ng mga uling.

Ang pagiging simple at kaginhawahan ng "mga kandila ni Yablochkov", na pinalitan ang mahal, kumplikado at malalaking arc lamp na may mga regulator para sa patuloy na pagsasama-sama ng mga nasusunog na uling, ay naging sanhi ng kanilang malawakang pamamahagi, at sa lalong madaling panahon "ilaw ni Yablochkov", "Russian" o "hilagang" na ilaw, iluminado ang boulevards ng Paris, embankments Thames, avenues ng kabisera ng Russia at kahit na ang mga sinaunang lungsod ng Cambodia. Ito ay isang tunay na tagumpay para sa imbentor ng Russia.

Ngunit upang matustusan ang mga kandila na ito ng kuryente, kinakailangan na lumikha ng mga espesyal na electric generator na nagbibigay ng hindi direkta, ngunit alternating kasalukuyang, iyon ay, kasalukuyang, bagaman hindi madalas, ngunit patuloy na nagbabago ng magnitude at direksyon nito. Ito ay kinakailangan dahil ang mga uling na konektado sa iba't ibang mga poste ng DC generator ay nasunog nang hindi pantay - ang anode na konektado sa positibo ay nasunog nang dalawang beses nang mas mabilis kaysa sa katod. Ang alternating current ay halili na ginawa ang anode sa isang katod at sa gayon ay natiyak ang pare-parehong pagkasunog ng mga uling. Lalo na para sa pagpapagana ng "mga kandila ni Yablochkov", isang alternating kasalukuyang generator ay nilikha mismo ni P. N. Yablochkov, at pagkatapos ay pinahusay ng mga inhinyero ng Pransya na sina Lontin at Gram. Gayunpaman, ang isang AC motor ay hindi pa naisip.

Kasabay nito, para sa hiwalay na power supply ng mga indibidwal na kandila mula sa isang alternator, ang imbentor ay lumikha ng isang espesyal na aparato - isang induction coil (transformer), na naging posible upang baguhin ang boltahe sa anumang sangay ng circuit alinsunod sa bilang ng mga konektadong mga kandila. Di-nagtagal, ang lumalagong pangangailangan para sa kuryente at ang posibilidad na makuha ito sa malalaking dami ay sumalungat sa limitadong mga posibilidad na maihatid ito sa isang distansya. Ang mababang boltahe (100-120 volts) ng direktang kasalukuyang ginamit sa oras na iyon at ang paghahatid nito sa pamamagitan ng mga wire ng medyo maliit na cross section ay nagdulot ng malaking pagkalugi sa mga linya ng transmission. Mula noong katapusan ng 70s ng huling siglo, ang pangunahing problema, sa matagumpay na solusyon kung saan nakasalalay ang buong hinaharap ng electrical engineering, ay ang problema ng pagpapadala ng kuryente sa malalayong distansya nang walang malaking pagkalugi.

Una teoretikal na background ang posibilidad na magpadala ng anumang dami ng kuryente sa anumang distansya sa mga wire na medyo maliit ang diameter na walang makabuluhang pagkalugi sa pamamagitan ng pagtaas ng boltahe ay ibinigay ni D. A. Lachinov, propesor ng physics sa St. Petersburg Forestry Institute, noong Hulyo 1880. Kasunod nito, ang French physicist at electrical engineer na si Marcel Despres noong 1882 sa Munich Electrical Exhibition ay nagsagawa ng paghahatid ng kuryente ng ilang lakas-kabayo sa layo na 57 kilometro na may kahusayan na 38 porsiyento.

Nang maglaon, gumawa si Despres ng maraming mga eksperimento, na isinasagawa ang paghahatid ng kuryente sa layo na isang daang kilometro at dinadala ang kapangyarihan ng paghahatid sa ilang daang kilowatts. Ang isang karagdagang pagtaas sa distansya ay nangangailangan ng isang makabuluhang pagtaas sa boltahe. Dinala ito ni Deprez sa 6 na libong boltahe at tiniyak na ang pagkakabukod ng mga plato sa kolektor ng mga generator at DC motor ay hindi pinapayagan ang isang mas mataas na boltahe na maabot.

Sa kabila ng lahat ng mga paghihirap na ito, sa simula ng 80s, ang pag-unlad ng industriya at ang konsentrasyon ng produksyon ay higit at mas agarang hinihiling ang paglikha ng isang bagong makina, na mas advanced kaysa sa malawakang steam engine. Malinaw na na kumikita ang pagtatayo ng mga planta ng kuryente malapit sa mga deposito ng karbon o sa mga ilog na may malaking pagbaba ng tubig, habang nagtatayo ng mga pabrika na mas malapit sa mga pinagmumulan ng mga hilaw na materyales. Ito ay madalas na nangangailangan ng paghahatid ng malaking halaga ng kuryente sa mga bagay na ginagamit nito sa malalayong distansya. Ang ganitong paghahatid ay magiging kapaki-pakinabang lamang kapag nag-aaplay ng boltahe ng sampu-sampung libong volts. Ngunit imposibleng makakuha ng ganoong boltahe sa mga generator ng DC. Ang alternating current at isang transpormer ay sumagip: gamit ang mga ito, nagsimula silang gumawa ng mababang boltahe na alternating current, pagkatapos ay dagdagan ito sa anumang kinakailangang halaga, ipadala ito sa isang distansya mataas na boltahe, at sa lugar ng pagkonsumo, muling bawasan sa kinakailangang antas at gamitin sa mga pantograp.

Wala pang AC motor. Pagkatapos ng lahat, na sa unang bahagi ng 80s, ang kuryente ay natupok pangunahin para sa mga pangangailangan ng kuryente. DC motors para sa pinakamaraming pagmamaneho iba't ibang makina ginagamit nang mas at mas madalas. Upang lumikha ng isang de-koryenteng motor na maaaring tumakbo sa alternating current ay naging pangunahing gawain ng electrical engineering. Sa paghahanap ng mga bagong landas, palaging kinakailangan na lumingon sa likod. Mayroon bang anumang bagay sa kasaysayan ng electrical engineering na maaaring magmungkahi ng paraan sa paglikha ng isang alternating current na motor? Ang mga paghahanap sa nakaraan ay matagumpay. Naalala nila: noong 1824, ipinakita ni Arago ang isang karanasan na nagmarka sa simula ng maraming mabungang pag-aaral. Ito ay isang katanungan ng pagpapakita ng "magnetism of rotation". Ang isang tanso (hindi magnetic) na disk ay nakuha ng isang umiikot na magnet.

Ang ideya ay lumitaw, posible ba, sa pamamagitan ng pagpapalit ng disk na may paikot-ikot na mga pagliko, at ang umiikot na magnet na may umiikot na magnetic field, upang lumikha ng isang alternating current electric motor? Marahil, posible, ngunit kung paano makuha ang pag-ikot ng magnetic field?

Sa mga taong ito, marami iba't-ibang paraan Mga aplikasyon ng AC. Ang isang matapat na istoryador ng electrical engineering ay kailangang pangalanan ang iba't ibang mga physicist at inhinyero na sinubukang lumikha ng mga AC motor noong kalagitnaan ng 80s. Hindi niya malilimutang alalahanin ang mga eksperimento nina Bailey (1879), Marcel Despres (1883), Bradley (1887), mga gawa ni Wenstrom, Haselwander at marami pang iba. Ang mga panukala ay walang alinlangan na lubhang kawili-wili, ngunit wala sa mga ito ang makapagbibigay-kasiyahan sa industriya: ang kanilang mga de-koryenteng motor ay maaaring malaki at hindi matipid, o kumplikado at hindi mapagkakatiwalaan. Ang mismong prinsipyo ng pagbuo ng mga simpleng matipid at maaasahang AC motor ay hindi pa natagpuan.

Sa panahong ito nagsimula si Nikola Tesla, tulad ng alam na natin, ang paghahanap ng solusyon sa problemang ito. Siya ay nagpunta sa kanyang sariling paraan, sa pamamagitan ng pagninilay-nilay sa kakanyahan ng karanasan ni Arago, at iminungkahi ang isang radikal na solusyon sa problema na agad na naging katanggap-tanggap para sa mga praktikal na layunin. Bumalik sa Budapest noong tagsibol ng 1882, malinaw na naisip ni Tesla na kung ang mga paikot-ikot ng mga magnetic pole ng isang de-koryenteng motor ay sa paanuman ay pinapagana ng dalawang magkaibang alternating na alon, na naiiba sa isa't isa lamang sa phase shift, kung gayon ang paghahalili ng mga alon na ito ay magdudulot ng ang alternating formation ng north at south pole o rotation magnetic field. Ang umiikot na magnetic field ay dapat ding ipasok ang paikot-ikot na rotor ng makina.

Ang pagkakaroon ng pagbuo ng isang espesyal na mapagkukunan ng two-phase current (two-phase generator) at ang parehong two-phase electric motor, natanto ni Tesla ang kanyang ideya. At kahit na ang kanyang mga makina ay hindi perpekto sa istruktura, ang prinsipyo ng isang umiikot na magnetic field, na inilapat sa pinakaunang mga modelo ng Tesla, ay naging tama.

Ang pagkakaroon ng pagsasaalang-alang sa lahat ng posibleng mga kaso ng phase shift, Tesla ay nanirahan sa isang shift ng 90 °, iyon ay, sa isang dalawang-phase kasalukuyang. Ito ay medyo lohikal - bago lumikha ng mga de-koryenteng motor na may malaking bilang ng mga phase, dapat magsimula ang isa sa isang dalawang-phase na kasalukuyang. Ngunit ang isa pang phase shift ay maaari ding ilapat: sa pamamagitan ng 120° ( tatlong-phase na kasalukuyang). Nang walang pag-aaral ng teoretikal at pag-unawa sa lahat ng posibleng mga kaso, nang hindi man lang inihahambing ang mga ito sa isa't isa (ito ang malaking pagkakamali ni Tesla), itinuon niya ang lahat ng kanyang pansin sa two-phase current, na lumilikha ng mga two-phase generators at electric motors, at maikling binanggit lamang ang polyphase currents. sa kanyang mga patent application.at ang posibilidad ng kanilang aplikasyon.

Ngunit si Tesla ay hindi lamang ang siyentipiko na naalala ang karanasan ni Arago at nakahanap ng solusyon sa isang mahalagang problema. Sa parehong mga taon, ang pananaliksik sa larangan ng alternating currents ay isinagawa ng Italian physicist na si Galileo Ferraris, ang kinatawan ng Italya sa maraming internasyonal na kongreso ng mga electrician (1881 at 1882 sa Paris, 1883 sa Vienna at iba pa). Paghahanda ng mga lektura sa optika, dumating siya sa ideya ng posibilidad na mag-set up ng isang eksperimento na nagpapakita ng mga katangian ng mga light wave. Upang gawin ito, pinalakas ng Ferraris ang isang tansong silindro sa isang manipis na sinulid, na ginawa ng dalawang magnetic field na inilipat sa isang anggulo na 90 °. Kapag ang kasalukuyang ay naka-on sa mga coils, na halili na lumilikha ng mga magnetic field sa isa o sa iba pa sa kanila, ang silindro, sa ilalim ng impluwensya ng mga patlang na ito, ay lumiliko at pinipihit ang thread, bilang isang resulta kung saan ito ay tumataas ng isang tiyak na halaga . Ang aparatong ito ay perpektong na-simulate ang phenomenon na kilala bilang ang polarization ng liwanag.

Hindi nilayon ni Ferraris na gamitin ang kanyang modelo para sa anumang mga layuning elektrikal. Isa lamang itong instrumento sa panayam, na ang katalinuhan ay nasa mahusay na aplikasyon ng electrodynamic phenomenon para sa mga demonstrasyon sa larangan ng optika.

Ang mga Ferrari ay hindi limitado sa modelong ito. Sa pangalawa, mas advanced na modelo, nagawa niyang makamit ang pag-ikot ng silindro sa bilis na hanggang 900 revolutions kada minuto. Ngunit lampas sa ilang mga limitasyon, gaano man kalaki ang lakas ng agos na lumikha ng mga magnetic field na tumaas sa circuit (sa madaling salita, gaano man kalaki ang ginugol ng kuryente), hindi posible na makamit ang pagtaas sa bilang ng mga mga rebolusyon. Ang mga kalkulasyon ay nagpakita na ang kapangyarihan ng pangalawang modelo ay hindi lalampas sa 3 watts.

Walang alinlangan, si Ferraris, na hindi lamang isang optiko, kundi isang electrician, ay hindi maintindihan ang kahalagahan ng kanyang mga eksperimento. Gayunpaman, sa pamamagitan ng kanyang sariling pag-amin, hindi kailanman naisip niya na ilapat ang prinsipyong ito sa paglikha ng isang alternating current electric motor. Ang pinakanaisip niya ay gamitin ito upang sukatin ang lakas ng kasalukuyang, at kahit na nagsimulang magdisenyo ng gayong aparato.

Marso 18, 1888 sa Turin Academy of Sciences, gumawa si Ferraris ng isang ulat na "Electrodynamic rotation na ginawa ng alternating currents." Sa loob nito, nagsalita siya tungkol sa kanyang mga eksperimento at sinubukang patunayan na imposibleng makakuha ng kahusayan ng higit sa 50 porsiyento sa naturang device. Si Ferraris ay taos-pusong kumbinsido na sa pamamagitan ng pagpapatunay sa kawalan ng paggamit ng mga alternating magnetic field para sa mga praktikal na layunin, siya ay gumagawa ng isang mahusay na serbisyo sa agham. Ang ulat ng Ferraris ay nauna sa ulat ni Nikola Tesla sa American Institute of Electrical Engineers. Ngunit ang aplikasyon na inihain para sa isang patent noong Oktubre 1887 ay nagpapatotoo sa walang alinlangan na priyoridad ng Tesla kaysa sa Ferraris. Tulad ng para sa publikasyon, ang artikulo ni Ferraris, na magagamit para sa pagbabasa sa lahat ng mga electrician sa mundo, ay nai-publish lamang noong Hunyo 1888, iyon ay, pagkatapos ng malawak na kilalang ulat ni Tesla.

Sa paninindigan ni Ferraris na nagsimula siyang magtrabaho sa pag-aaral ng umiikot na magnetic field noong 1885, si Tesla ay may lahat ng dahilan upang tumutol na naharap niya ang problemang ito pabalik sa Graz, nakahanap ng solusyon noong 1882, at noong 1884 sa Strasbourg ay nagpakita ng isang working model ng kanyang makina. Ngunit, siyempre, hindi lang ito priority. Walang alinlangan, ang parehong mga siyentipiko ay gumawa ng parehong pagtuklas nang nakapag-iisa sa isa't isa: Hindi maaaring malaman ni Ferraris ang tungkol sa aplikasyon ng patent ng Tesla, tulad ng hindi alam ng huli tungkol sa gawain ng pisisistang Italyano.

Mas mahalaga na si G. Ferraris, na natuklasan ang kababalaghan ng isang umiikot na magnetic field at naitayo ang kanyang modelo na may lakas na 3 watts, ay hindi nag-isip tungkol sa kanilang praktikal na paggamit. Bukod dito, kung ang maling konklusyon ng Ferraris tungkol sa kawalan ng kakayahang gumamit ng mga alternating multiphase na alon ay tinanggap, kung gayon ang sangkatauhan ay itinuro sa maling landas sa loob ng maraming taon at pinagkaitan ng posibilidad ng malawakang paggamit ng kuryente sa karamihan. iba't ibang industriya produksyon at buhay. Ang merito ng Nikola Tesla ay nakasalalay sa katotohanan na, sa kabila ng maraming mga hadlang at isang pag-aalinlangan na saloobin sa alternating current, halos napatunayan niya ang pagiging posible ng paggamit ng polyphase current. Ang unang dalawang-phase na kasalukuyang motor na nilikha niya, bagaman mayroon silang ilang mga pagkukulang, ay nakakuha ng atensyon ng mga electrical engineer sa buong mundo at nagpukaw ng interes sa kanyang mga panukala.

Gayunpaman, ang isang artikulo ni Galileo Ferraris sa journal na "Atti di Turino" ay may malaking papel sa pagbuo ng electrical engineering. Ito ay muling na-print ng isang pangunahing English magazine, at ang isyu sa artikulong ito ay nahulog sa mga kamay ng isa pang siyentipiko, na ngayon ay nararapat na kinikilala bilang ang lumikha ng modernong three-phase electrical engineering.

5. Tesla transpormer

Ang mga transformer ng Tesla ay kilala sa iba't ibang disenyo, mula sa pinakasimpleng may spark gap hanggang sa mga modernong circuit na may mga master high-frequency oscillator para sa pangunahing paikot-ikot ginawa sa parehong semiconductor at tube circuit.

Scheme ng pinakasimpleng Tesla transformer:

Sa elementarya nitong anyo, ang Tesla transformer ay binubuo ng dalawang coils, pangunahin at pangalawa, at isang harness na binubuo ng isang spark gap (breaker, ang Ingles na bersyon ng Spark Gap ay madalas na matatagpuan), isang kapasitor, isang toroid (hindi palaging ginagamit) at isang terminal (ipinapakita bilang isang "output" sa diagram) .

Larawan 7 - Ang pinakasimpleng circuit Tesla transpormer

Figure 8 - Tesla transpormer sa aksyon

Ang pangunahing coil ay binuo mula 5-30 (para sa VTTC - Tesla coil sa isang lampara - ang bilang ng mga pagliko ay maaaring hanggang sa 60) mga pagliko ng malaking diameter na kawad o Copper Tube, at ang pangalawa ng maraming pagliko ng wire na mas maliit ang diameter. Ang pangunahing coil ay maaaring flat (pahalang), conical o cylindrical (vertical). Hindi tulad ng maraming iba pang mga transformer, walang ferromagnetic core dito. Kaya, ang mutual inductance sa pagitan ng dalawang coils ay mas mababa kaysa sa conventional transformers na may ferromagnetic core. Ang transpormer na ito ay halos walang magnetic hysteresis, ang kababalaghan ng pagkaantala sa pagbabago sa magnetic induction na may kaugnayan sa pagbabago sa kasalukuyang, at iba pang mga disadvantages na ipinakilala ng pagkakaroon ng isang ferromagnet sa larangan ng transpormer.

Ang pangunahing coil, kasama ang kapasitor, ay bumubuo ng isang oscillatory circuit, na kinabibilangan ng isang non-linear na elemento - isang spark gap (spark gap). Ang arrester, sa pinakasimpleng kaso, ay isang ordinaryong gas; kadalasang gawa sa napakalaking electrodes (minsan ay may mga radiator), na ginawa para sa mas mataas na wear resistance kapag ang matataas na alon ay dumadaloy sa isang electric arc sa pagitan ng mga ito.

Ang pangalawang coil ay bumubuo rin ng isang oscillatory circuit, kung saan ang capacitive coupling sa pagitan ng toroid, ang terminal device, ang mga pagliko ng coil mismo at iba pang mga electrically conductive na elemento ng circuit na may Earth ay gumaganap ng papel ng isang kapasitor. Ang end device (terminal) ay maaaring gawin sa anyo ng isang disk, isang sharpened pin o isang globo. Ang terminal ay idinisenyo upang makagawa ng mahaba, predictable na mga spark. Ang geometry at kamag-anak na posisyon ng mga bahagi ng Tesla transformer ay lubos na nakakaapekto sa pagganap nito, na katulad ng problema sa pagdidisenyo ng anumang mga high-voltage at high-frequency na device.

KONGKLUSYON

Ang mga bagay na gumagamit ng kuryente na naging pamilyar sa ating pang-araw-araw na buhay ay ang mga bunga ng siyentipiko at teknikal na kaisipan ng maraming henerasyon ng mga siyentipiko. Kadalasan ang pag-unawa sa praktikal na halaga at kahalagahan ng mga natuklasang phenomena ay huli o dumating sa susunod na henerasyon ng mga siyentipiko.

Gayunpaman, dapat tandaan na ito ay ang pag-unlad ng electrical engineering na nag-ambag sa pagpabilis ng teknikal na pag-unlad. Ang paglikha at pag-unlad ng mga de-koryenteng makina ng DC at AC ay naging posible na magdisenyo ng mga nababaluktot na sistema ng kontrol, na hindi maipapatupad sa mga makina gamit ang enerhiya ng gas at likido. Ang pag-unlad ng teknolohiya ng microprocessor ay naging posible upang lumikha ng mga makapangyarihang computer na lumalahok sa mga eksperimento ng mga teoretikal na pisiko na tumuklas ng mga lihim ng uniberso (LHC sa CERN).

Sa aking malalim na paniniwala, mayroon pa ring ilang mga misteryo, misteryo at magagandang tuklas na natitira sa larangan ng electrical engineering.

BIBLIOGRAPIYA

1. V.Z. Ozernikov "Mga hindi random na aksidente. Mga kwento tungkol sa mga mahuhusay na pagtuklas at mga natatanging siyentipiko"

2. L.S. Zhdanov, V.A. Marandzhyan "kurso sa Physics"

3. Handbook ng mga mag-aaral, na-edit ni A. Barashkov

4. M.I. Bludov "Mga Pag-uusap sa Physics"

5. M.I. Yakovleva " Mga mekanismo ng pisyolohikal pagkilos ng mga electromagnetic field"

6. A.A. Borovoy, E.B. Finkelstein, A.N. Kherubimov "Mga Batas ng electromagnetism"

7. I.E. Irodov Electromagnetism. Mga pangunahing batas. Kurso sa pisika.

8. V.P. Safronov, B.B. Konkin, V.A.Vagan "Physics: A Short Course"

Isang sangay ng pisika na nag-aaral ng mga electrical phenomena: ang interaksyon sa pagitan ng mga naka-charge na katawan, ang phenomena ng polarization at ang pagpasa ng isang electric current.
Ang koneksyon sa pagitan ng mga electrical at magnetic phenomena ay pinag-aralan ng electromagnetism. Ang electrodynamics, kabilang ang kuryente at magnetism, ay nag-aaral din ng mga electromagnetic wave.
Ang mga inilapat na agham, tulad ng electrical engineering, electrochemistry, atbp., ay nakabatay sa kanilang kaalaman sa kuryente.
Ang sinaunang pilosopong Griyego na si Thales ng Miletus ay isa sa mga unang mananaliksik ng elektrisidad.Ang mga penomenong elektrikal ay kilala noong unang panahon sa mga sinaunang Griyego, Phoenician, at mga naninirahan sa Mesopotamia. Ang katotohanan na, kapag kinuskos, ang amber ay nakakakuha ng kakayahang makaakit ng mga magaan na bagay sa sarili nito, ay inilarawan noong 600s BC Thales ng Miletus. Si Thales, gayunpaman, ay hindi nakikilala ang koryente mula sa magnetism, na isinasaalang-alang na ito ay isang kababalaghan, tanging ang amber ay nakakakuha ng gayong kakaibang pag-aari sa panahon ng alitan, at sa magnetite ito ay pare-pareho.
Ang isang bagong hakbang sa pag-aaral ng mga electrical phenomena ay ginawa noong 1600 ng Ingles na manggagamot na si William Gilbert. Pagkatapos magsagawa ng pananaliksik sa mga electrical at magnetic phenomena, naglathala siya ng isang libro kung saan napagpasyahan niya na ang mga katangian ng isang permanenteng magnet at ang kakayahan ng rubbed amber upang makaakit ng mga bagay ay tiyak na magkakaibang mga phenomena. Sinimulan ni Gilbert na gamitin ang salitang Latin electricus Burshtin-like, upang ilarawan ang gayong pag-aari. Sa kanyang libro, si Gilbert ay dumating din sa konklusyon na ang Earth ay isang magnet, at iyon ang dahilan kung bakit ang compass needle ay tumuturo sa poste.
Permanenteng magnet ang pinakasimpleng halimbawa magnetic dipole. Sa kalagitnaan ng ika-17 siglo, naimbento ni Otto von Guericke ang electrostatic generator.
Ang mga eksperimento ni Stephen Gray ay nagpakita na ang kuryente ay maaaring magpadala ng hanggang 800 talampakan na may basang mga konduktor ng filament, kung maiiwasan ang pakikipag-ugnay sa lupa at gumamit ng pagkakabukod. Kaya nagsimula ang pananaliksik sa mga alon at inilatag ang mga pundasyon para sa paghihiwalay ng mga materyales sa mga conductor at dielectrics.
Binuksan ni Charles du Fou ang dalawa iba't ibang uri kuryente, na tinatawag silang "malasalamin" at "resinos" ngayon ay tinatawag silang mga positibo at negatibong singil, na nagpapakita na ang mga katulad na singil ay nagtataboy at hindi katulad ng mga singil ay umaakit. Hinati din ni Du Fou ang mga substance sa mga conductor at insulator, na tinatawag silang "electrics" at "non-electrics".
Ang mga eksperimento ni Benjamin Franklin, na isinagawa noong 1752, ay nagpakita na ang kidlat ay likas na elektrikal.
Benjamin Franklin USA, politiko at imbentor. Nagsagawa ng pananaliksik sa kuryente noong ika-18 siglo. Noong 1791, inilathala ni Luigi Galvani ang mga pagtuklas ng bioelectrics. Noong 1800, itinayo ni Alessandro Volta ang unang baterya ng mga voltaic pillars. bagong uri Ang kasalukuyang pinagmulan ay mas maaasahan kaysa sa mga electrostatic generator na ginamit dati. Noong 1820, natuklasan ni André Marie Ampère ang koneksyon sa pagitan ng kuryente at magnetism. Noong 1821, naimbento ni Michael Faraday ang de-koryenteng motor, at noong 1827 si Georg Ohm ay nagtatag ng isang batas sa matematika na naglalarawan sa kasalukuyang sa de-koryenteng circuit.
Thomas Edison Mahirap isa-isahin ang lahat ng mga natuklasang siyentipiko sa larangan ng electrical phenomena sa unang kalahati ng ika-19 na siglo. Ang pagtuklas ng electromagnetic induction ni Faraday noong 1831 ay nagbigay daan para sa produksyon at paggamit ng elektrikal na enerhiya sa isang malaking sukat, at ang pagtatapos ng ika-19 na siglo ay ang panahon ng maraming imbensyon sa larangan ng electrical engineering. Sa pagtatapos ng siglo, sa pamamagitan ng pagsisikap ng mga kilalang siyentipiko tulad nina Nikola Tesla, Thomas Alva Edison, Werner von Siemens, Lord Kelvin, Galileo Ferraris at marami pang iba, ang kuryente ay napalitan mula sa siyentipikong interes tungo sa nangungunang puwersa ng ikalawang rebolusyong pang-industriya.
Ang isang electric arc ay nagbibigay ng isang visual na pagpapakita ng electric current Mga Pangunahing Elemento ng isang Electrical Circuit Itinuturing ng modernong pisika ang electromagnetic interaction bilang isa sa mga pangunahing pakikipag-ugnayan. Ang electric charge ay isang pag-aari ng elementarya na mga particle, kung saan ang pinakamahalaga, dahil sa kanilang katatagan, ay ang electron at proton. Ang lahat ng mga sangkap ay binubuo ng mga atomo, sa gitna kung saan mayroong isang positibong sisingilin na nucleus, at sa paligid ng nucleus ay may mga negatibong sisingilin na mga electron. Karamihan sa mga atomo sa mundo sa paligid nila ay may neutral na bilang ng mga electron na katumbas ng bilang ng mga proton, ngunit ang mga mobile electron ay maaaring mag-iwan ng atom, na bumubuo ng mga positibong ion, o sumali sa isang neutral na atom, na bumubuo ng mga negatibong ion. Kung sa anumang pisikal na katawan ang bilang ng mga electron ay naiiba sa bilang ng mga proton, kung gayon ang naturang katawan ay tumatanggap ng isang macroscopic electric charge. Ang prosesong ito ay tinatawag na electrification.
Tulad ng mga singil ay nagtataboy, at hindi katulad ng mga singil ay umaakit. Ayon sa numero, ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga singil ay inilalarawan ng batas ng Coulomb.
Kung ang mga singil ay inilalagay sa isang tuluy-tuloy na daluyan, kung gayon ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga ito ay nagbabago dahil sa isang hindi pangkaraniwang bagay na tinatawag na dielectric polarization. Ang dielectric polarization ay nangyayari dahil sa pag-aalis ng mga electron na may kaugnayan sa nuclei ng mga atomo sa panlabas. electric field o dahil sa pag-ikot ng mga molekula na may sariling dipole moment. Bilang resulta, ang puwersa na kumikilos sa isang singil mula sa iba pang mga singil ay natutukoy hindi lamang sa laki ng mga singil na ito at sa kanilang lokasyon, kundi pati na rin ng mga pinababang dipole na sandali ng mga atomo at molekula ng daluyan. Sa maliit mga electric field kumpara sa mga intraatomic field, ang kakayahan ng isang substance na magpolarize ay inilalarawan ng pagpapahintulot.
Sa ilalim ng pagkilos ng puwersa ng Coulomb, ang mga sisingilin na particle ay gumagalaw, na bumubuo ng isang electric current. Ang isang electric current ay lumilikha ng magnetic field kung saan maaari itong mairehistro. Ang isa pang kinahinatnan ng pagdaan ng isang electric current sa pamamagitan ng isang substance ay ang pagpapalabas ng init.
Ang mga pag-asa sa kakayahang magsagawa ng electric current ng isang substance ay maaaring nahahati sa conductors at dielectrics.
Mula noong katapusan ng ika-19 na siglo, ang mga electrical phenomena ay may lalong mahalagang papel sa produksyon at pang-araw-araw na buhay. Ang elektrisidad ay nasa sentro ng ating kultura, mula sa ilaw at mga gamit sa bahay hanggang sa makapangyarihang mga de-koryenteng motor na ginagamit sa pagmamanupaktura.
Produksyon

Magbasa nang higit pa sa artikulong Enerhiya

Pangunahing inilaan para sa paggamit sa produksyon at pang-araw-araw na buhay, ang kuryente ay nabuo ng mga power plant, kung saan mekanikal na enerhiya ang pag-ikot ng mga steam turbine ay ginagawang kuryente ng mga electric generator. Ang init na kailangan para mapainit ang singaw na nagpapaikot sa mga turbine ay pangunahing nagmumula sa mga fossil fuel. Bilang karagdagan sa mga thermal power plant, malaking bahagi ng kuryente ang nalilikha ng mga nuclear power plant at hydroelectric power plant. Sa huling kaso, ginagamit ang renewable energy sources. Ang iba pang pinagmumulan ng renewable energy ay wind energy, na ginagamit ng lalong sikat na wind farm sa modernong panahon. Ang direktang paggamit ng solar energy ay posible salamat sa solar cells.
Ang enerhiya na ginawa ng mga power plant ay ipinamamahagi sa pamamagitan ng electrical network sa mga tahanan, pabrika at halaman ng mga tao.
Bilang karagdagan sa paggawa at pamamahagi ng elektrikal na enerhiya sa network, ang mga mapagkukunan ng elektrikal na enerhiya tulad ng mga electrochemical na baterya at accumulator ay malawakang ginagamit, na ginagawang posible na makakuha ng electric current. maliit na boltahe kinakailangan para sa pagpapatakbo ng mga portable na elektronikong aparato.
Paggamit
Noong 1870s, lumitaw ang incandescent lamp, na naging unang kasangkapan sa bahay na nangangailangan de-koryenteng network sa bawat tahanan at institusyon ng tao. Bago pa man ito lumitaw, ang elektrisidad ay ginamit ng telegrapo at telepono bilang mahalagang kagamitan sa komunikasyon. Kabilang sa mga mahahalagang kagamitang elektrikal sa bahay ang: radyo, TV, record player, washing machine, refrigerator, air conditioner, pampainit at marami pang iba. Marami sa mga kagamitang ito ang gumagamit ng de-kuryenteng motor na inimbento ni Michael Faraday. Sa pag-unlad ng electronics, lumitaw din ang mga computer sa mga tahanan ng tao.
Gumagamit din ang pagmamanupaktura ng malawak na paggamit ng mga makapangyarihang motor na de koryente, ngunit inilalapat din ang mga electrical phenomena sa electroforming, metal smelting, welding, at marami pang ibang paraan.

Electrician para sa isang oras, madali at simple!

Kami ay kumbinsido na kung ikaw ay nahihirapan sa suplay ng kuryente ng iyong tirahan, opisina, suburban na bahay, o anumang iba pang bagay, maaari kaming sumagip sa iyo.

Ang lahat ng mga masters ay may malawak na karanasan sa uri ng trabaho na ibinigay at walang alinlangan na makakatulong sa iyo na malutas ang lahat ng mga paghihirap na nauugnay sa kuryente para sa iyo.

Saan ito nagsimula? Sa tingin ko, halos walang sinuman ang magbibigay ng eksaktong, kumpletong sagot sa tanong na ito. Ngunit gayon pa man, subukan nating malaman ito.

Ang mga phenomena na may kaugnayan sa kuryente ay nakita sa sinaunang Tsina, India at sinaunang Greece ilang siglo bago ang simula ng ating panahon. Malapit 600 BC., gaya ng sinasabi ng mga nabubuhay na alamat, alam ng sinaunang pilosopong Griyego na si Thales ng Miletus ang ari-arian ng amber na ipinahid sa lana upang makaakit ng mga magaan na bagay. Sa pamamagitan ng paraan, ang salitang "electron" ang mga sinaunang Greeks ay tinatawag na amber. Sa kanya rin nanggaling ang salitang "kuryente". Ngunit ang mga Greeks ay naobserbahan lamang ang mga phenomena ng kuryente, ngunit hindi maipaliwanag.

Tanging noong 1600 ang doktor ng hukuman ng English Queen na si Elizabeth William Gilbert, gamit ang kanyang electroscope, ay pinatunayan na hindi lamang rubbed amber, kundi pati na rin ang iba pang mga mineral ay may kakayahang makaakit ng mga light body: brilyante, sapphire, opal, amethyst, atbp. Sa parehong taon, siya inilathala ang akdang "On the Magnet and magnetic bodies", kung saan binalangkas niya ang isang buong katawan ng kaalaman tungkol sa magnetism at kuryente.

Noong 1650 Ang German scientist at part-time na burgomaster ng Magdeburg na si Otto von Guericke ay lumikha ng unang "electric machine". Ito ay isang bola na hinagis mula sa asupre, sa panahon ng pag-ikot at pagkuskos kung saan, ang mga magaan na katawan ay naaakit at naitaboy. Kasunod nito, ang kanyang sasakyan ay pinahusay ng mga siyentipikong Aleman at Pranses.

Noong 1729 Natuklasan ng Englishman na si Stephen Gray ang kakayahan ng ilang mga substance na magsagawa ng kuryente. Siya, sa katunayan, unang ipinakilala ang konsepto ng conductors at non-conductor ng kuryente.

Noong 1733 Natuklasan ng French physicist na si Charles Francois Dufay ang dalawang uri ng kuryente: "tar" at "salamin". Lumilitaw ang isa sa amber, sutla, papel; ang pangalawa - sa salamin, mahalagang bato, lana.

Noong 1745 Natuklasan ng Dutch physicist at mathematician sa Unibersidad ng Leiden Pieter van Muschenbroek na ang garapon na salamin na natatakpan ng tin foil ay maaaring mag-imbak ng kuryente. Tinawag ito ni Muschenbroek na Leyden jar. Ito ay mahalagang ang unang electrical capacitor.

Noong 1747 Ang physicist na si Jean Antoine Nollet, isang miyembro ng Paris Academy of Sciences, ay nag-imbento ng electroscope, ang unang instrumento para sa pagtatasa ng potensyal na kuryente. Binabalangkas din niya ang teorya ng pagkilos ng kuryente sa mga nabubuhay na organismo at inihayag ang pag-aari ng kuryente na "maubos" nang mas mabilis mula sa mas matalas na katawan.

Noong 1747-1753. Amerikanong siyentipiko at estadista Gumawa si Benjamin Franklin ng maraming pag-aaral at mga kaugnay na pagtuklas. Ipinakilala niya ang konsepto ng dalawang sinisingil na estado, na ginagamit pa rin: «+» at «-» . Ipinaliwanag niya ang aksyon ng Leyden jar, na nagtatatag ng mapagpasyang papel ng dielectric sa pagitan ng mga conductive plate. Itinatag ang elektrikal na katangian ng kidlat. Iminungkahi niya ang ideya ng isang pamalo ng kidlat, na itinatag na ang mga punto ng metal na konektado sa lupa ay nag-aalis ng mga singil sa kuryente mula sa mga sinisingil na katawan. Iniharap niya ang ideya ng isang de-koryenteng motor. Siya ang unang gumamit ng electric spark para mag-apoy ng pulbura.

Noong 1785-1789. Ang Pranses na pisiko na si Charles Augustin Coulomb ay naglalathala ng isang serye ng mga papel sa pakikipag-ugnayan ng mga singil sa kuryente at mga magnetic pole. Isinasagawa ang patunay ng lokasyon ng mga singil sa kuryente sa ibabaw ng konduktor. Ipinapakilala ang mga konsepto ng magnetic moment at polarization ng mga singil.

Noong 1791 Natuklasan ng Italyano na manggagamot at anatomist na si Luigi Galvani ang paglitaw ng kuryente nang ang dalawang magkaibang metal ay nakipag-ugnayan sa isang buhay na organismo. Ang epekto na natuklasan niya ay pinagbabatayan ng mga modernong electrocardiograph.

Noong 1795 isa pang siyentipikong Italyano na si Alessandro Volta, na nagsisiyasat sa epekto na natuklasan ng kanyang hinalinhan, ay nagpatunay na ang isang electric current ay nangyayari sa pagitan ng isang pares ng hindi magkatulad na mga metal na pinaghihiwalay ng isang espesyal na conductive liquid.

Noong 1801 Itinatag ng Russian scientist na si Vasily Vladimirovich Petrov ang posibilidad ng praktikal na paggamit ng electric current para sa mga conductor ng pag-init, napagmasdan ang kababalaghan ng isang electric arc sa vacuum at iba't ibang mga gas. Iniharap niya ang ideya ng paggamit ng kasalukuyang para sa pag-iilaw at pagtunaw ng mga metal.

Noong 1820 Itinatag ng Danish physicist na si Hans Christian Oersted ang koneksyon sa pagitan ng kuryente at magnetism, na naglatag ng pundasyon para sa pagbuo ng modernong electrical engineering. Sa parehong taon, ang French physicist na si André Marie Ampère ay bumuo ng isang panuntunan para sa pagtukoy ng direksyon ng pagkilos ng isang electric current sa isang magnetic field. Siya ang unang pinagsama ang kuryente at magnetismo at bumalangkas ng mga batas ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga electric at magnetic field.

Noong 1827 Natuklasan ng siyentipikong Aleman na si Georg Simon Ohm ang kanyang batas (batas ni Ohm) - isa sa mga pangunahing batas ng kuryente, na nagtatatag ng ugnayan sa pagitan ng kasalukuyang at boltahe.

Noong 1831 Natuklasan ng English physicist na si Michael Faraday ang phenomenon ng electromagnetic induction, na humahantong sa pagbuo ng isang bagong industriya - electrical engineering.

Noong 1847 Ang German physicist na si Gustav Robert Kirchhoff ay bumalangkas ng mga batas para sa mga agos at boltahe sa mga electrical circuit.

Ang katapusan ng ika-19 - simula ng ika-20 siglo ay puno ng mga pagtuklas na may kaugnayan sa kuryente. Isang pagtuklas ang nagbunga ng isang buong hanay ng mga pagtuklas sa loob ng ilang dekada. Ang kuryente mula sa paksa ng pananaliksik ay nagsimulang maging isang bagay ng pagkonsumo. Nagsimula itong malawakang ipinakilala sa iba't ibang larangan ng produksyon. Ang mga de-kuryenteng motor, generator, telepono, telegrapo, radyo ay naimbento at nilikha. Ang pagpapakilala ng kuryente sa gamot ay nagsisimula.

Noong 1878 ang mga kalye ng Paris ay iluminado ng mga arc lamp ni Pavel Nikolaevich Yablochkov. Lumilitaw ang mga unang power plant. Hindi pa katagal, tila isang bagay na hindi kapani-paniwala at hindi kapani-paniwala, ang kuryente ay nagiging isang pamilyar at kailangang-kailangan na katulong sa sangkatauhan.

Tungkol sa kasaysayan ng kuryente, sa madaling sabi. Ang elektrisidad ay isang sangay ng pisika na nag-uusap tungkol sa mga katangian at kababalaghan na nauugnay sa interaksyon ng mga sisingilin na particle.

Ang mga natuklasan na ginawa sa lugar na ito ng agham ng pisika ay radikal na nakaimpluwensya sa ating buhay. Samakatuwid, hindi dapat kalimutan ng isa kung paano nagsimula ang agham na ito. Ang kasaysayan ng kuryente ay nagmula pa noong sinaunang panahon. Tungkol sa kasaysayan ng kuryente, sa madaling sabi.

Ang electric charge ay unang natuklasan ni Thales ng Miletus noong 600 BC. e. Napansin niya na ang amber, na isinusuot sa isang piraso ng lana, ay nakakakuha ng mga kamangha-manghang katangian upang makaakit ng mga magaan na bagay na hindi nakuryente (fluff at mga piraso ng papel). Ang terminong "electricity" ay unang ipinakilala ng English scientist na si Tudor Gilbert sa kanyang aklat na On Magnetic Properties, Magnetic Bodies, and the Great Magnet - the Earth. Sa kanyang libro, pinatunayan niya na hindi lamang amber, kundi pati na rin ang iba pang mga sangkap ay may ari-arian na makuryente. At sa kalagitnaan ng ika-17 siglo, ang kilalang siyentipiko na si Otto von Guericke ay lumikha ng isang electrostatic machine kung saan natuklasan niya ang pag-aari ng mga sinisingil na bagay upang itaboy ang bawat isa. Kaya ang mga pangunahing konsepto sa seksyon ng kuryente ay nagsimulang lumitaw. Sa kasaysayan ng kuryente.

Noong 1729, itinatag ng Pranses na pisiko na si Charles Dufay ang pagkakaroon ng dalawang uri ng mga singil. Tinawag niya ang mga naturang singil na "malasalamin" at "resinous", ngunit sa lalong madaling panahon, ipinakilala ng Aleman na siyentipiko na si Georg Lichtenberg ang konsepto ng mga negatibo at positibong sinisingil na mga singil. At noong 1745 ang una de-koryenteng kapasitor- ang tinatawag na Leyden bank.

Ngunit ang pagkakataon na bumalangkas ng mga pangunahing konsepto at pagtuklas sa agham ng kuryente ay posible lamang kapag lumitaw ang quantitative research. Pagkatapos ay nagsimula ang panahon ng pagtuklas ng mga pangunahing batas ng kuryente. Ang batas ng pakikipag-ugnayan ng mga elektronikong singil ay natuklasan noong 1785 ng Pranses na siyentipiko na si Charles Coulomb gamit ang sistema ng mga balanse ng pamamaluktot na kanyang nilikha.

Halos kasabay nito, noong 1800, naimbento ng Italian experimenter na si Volt ang unang direktang kasalukuyang pinagmumulan sa buhay ng tao - isang elementary galvanic cell. Ang mga dakilang pagtuklas na nauugnay sa gawain nina Joule, Ohm at Lenz, na pinag-aaralan ang pagpapakita ng electric current sa isang circuit, ay naging kilala. Natuklasan ni Faraday noong 1831 at 1834 ang electromagnetic induction at ang mga sikat na batas ng electrolysis.

Kaya, kasing aga ng ika-17 siglo, ang konsepto ng elektrikal ng bagay ay nagsimulang magkaroon ng hugis, ayon sa kung saan ang lahat ng mga pisikal na katawan nang walang pagbubukod ay mga kakaibang kumplikado ng mga nakikipag-ugnayan na mga particle. Samakatuwid, sa hinaharap, marami pisikal na katangian ang mga katawan ay tinutukoy ng mga batas na nabuo noong sinaunang panahon. Ang agham ng kuryente ay hindi tumitigil at bawat taon ay dumarami ang mga bagong tuklas sa larangang ito ng agham. Sa aming website tungkol sa kuryente, palagi kang magiging up to date sa lahat ng bagong pananaliksik sa kasaysayan ng kuryente.