Электричество — как вырабатывается и из чего состоит

Современный мир невозможно представить без такого явления, как электричество. Оно позволяет людям жить со всеми удобствами в теплых и светлых домах и квартирах, приводить в движение различные механизмы и электрические агрегаты. Без электричества невозможно существование и функционирование такого информационного глобального пространства, как сеть интернет.

Электричество – это одна из основ научно-технического прогресса

Данная статья будет посвящена тому, что собой представляет это явление, из чего состоит понятие электричества, кем оно было открыто, где применяется и какое влияние оказывает на человеческий организм.

Что такое электричество

Электричество – ряд явлений, связанных с движением и различного рода взаимодействием заряженных тел (электрических зарядов). Термин и определение электричества были впервые введены английским физиком и естествоиспытателем Уильямом Гилбертом в 1600 году в его научном труде «О магните, магнитных телах и о большом магните – Земле».

На заметку. Если объяснить простыми словами, что такое электричество, то под ним в первую очередь понимают электрический ток, а также отталкивание одноименных и притягивание разноименных полюсов магнита.

История возникновения

Много лет назад люди наблюдали за природными явлениями, имеющими электрическую природу. В 600 г. до н.э. в Греции экспериментально установили, что потертая шерстью окаменелая смола притягивает предметы.

В 30-е гг. ХХ веке археологи нашли горшки, внутри которых находились медные листы. Эти своеобразные батареи для освещения были обнаружены в Багдаде, что дает основания предположить, что разработка принадлежит древним персам.

В 1600 году слово electricus использовалось Уильямом Гилбертом для описания статической энергии, возникающей при механическом взаимодействии веществ. Томас Браун в ряде исследовательских трудов использовал категорию «электричество» («янтарность»). С этого времени началась эра экспериментов с целью разгадки природы явления. Дата каждого из них вписана в историю.

В 17 в. был изобретен генератор, классифицированы изоляторы и проводники, разграничены частицы с зарядами «+» / «-». С XVIII в. и до сих пор человечество продуцирует, генерирует и потребляет электричество.

Период ранних открытий подготовил базис для развития науки, проведения исследований, разработки оборудования для транспортирования электричества.

История открытия

Полярность диода

История изучения данного явления уходит своими корнями в очень далекое прошлое. Так, первым, кто упомянул о нем, был античный философ Фалес Милетский. Именно он еще в VII веке до нашей эры заметил, что потертый о кусочек шерсти янтарь начинает притягивать к себе имеющие небольшой вес предметы. Однако на этом развитие исследований в данной сфере почти на 2,5 тысячелетия остановилось. Только в XVII веке сначала был введен термин, обозначающий обнаруженное греческим философом явление (1600 год, У. Гилберт), затем начались активные изыскания по изучению природы электричества, возможностей его применения на благо человечества.

Наиболее значимыми открытиями и изобретениями при этом были следующие:

• 1633 год – немецкий инженер Отто фон Герике изобретает первую в мире электростатическую машину, позволившую наблюдать различные виды взаимодействия электрических зарядов (отталкивание и притягивание);
• 1729 год – английский ученый Стивен Грей в результате своих изысканий и экспериментов по передаче электричества на значительные расстояния обнаружил, что различные материалы неодинаково его пропускают через свою толщу (имеют различную электропроводность);
• 1745 год – ученый из Нидерландов Питер ван Мушенбрук изобретает первый в мире накопитель электрического заряда (простейший конденсатор) – Лейденскую банку.
• 1800 год – итальянский ученый Алессандро Вольта изобрел первый источник тока – гальванический элемент, состоящий из круглых цинковых и серебряных пластин, сложенных поочередно столбиком и разделенных между собой смоченной в солевом растворе бумагой.
• 1820 – датским ученым-физиком Хансом Эрстедом открыто электромагнитное взаимодействие между различными по знаку электрическими зарядами и заряженными частицами.
• 1831 – Майкл Фарадей открывает такое явление, как электромагнитная индукция
• 1880 – француз Пьер Кюри открывает эффект генерирования кристаллом электрического заряда при его сжатии или другом изменении (пьезоэлектричество).

В конце XIX – XX веке одним из самых известных и загадочных ученых, занимавшихся изучением того, что такое электричество, и создавшим множество изобретений был Никола Тесла.

Применение электричества

2. Электрический вибратор лечил все болезни

В начале 20 века, в 1913 году, люди безгранично верили в невероятные возможности электрической энергии, в том числе и в её целебные свойства. Прибор, который сегодня можно приобрести исключительно в магазинах для взрослой публики, в те времена рекламировался как способ избавления от всех болезней.

Новое устройство генерирует электричество из тепла и света

Рекомендовалось прикладывать вибратор абсолютно к любой части тела, будь то лицо, грудь, голова или нога.

Реклама говорила, что с помощью этого устройства человек без труда сможет

нарастить мышечную массу, избавиться от головной и других видов боли, лучше спать, вылечиться от глухоты и т.д.

В рекламе также задействованы отзывы «влиятельных и авторитетных докторов», рассказывающих о чудесном препарате. Один из них подчеркивал, что именно благодаря пребыванию вибратора в ухе он сумел вернуть себе слух.

3. Люди пропускали электрический заряд сами через себя

В 18-19 веках буквально каждый человек мечтал на себе узнать, что такое электричество. К примеру, во Франции выстраивались огромные очереди желающих испробовать на себе

удар только что изобретённого генератора.

Одним словом, люди вели себя как дети, которым невероятно интересно, что произойдёт, если пальцы окажутся в розетке.

Новый родственник электричества

Однако, первыми, кто пожелал на себе испробовать заряд, были учёные. В научных статьях упоминались побочные эффекты от контакта с электричеством, среди которых судороги, кровотечение из носа, сильные головные боли.

Однако, настоящего фанатика этим вряд ли можно запугать

. К примеру, известный учёный Иоган Винклер (Johann Winkler) в процессе постоянных экспериментов полностью изуродовал своё тело, а затем взялся за тело жены.

А всё для того, чтобы подтвердить свои догадки. Позднее этим увлеклись все, появились электрические аттракционы, которые представляли собой специальные вагончики, дававшие электрический заряд каждому желающему прокатиться.

Никола Тесла

Никола Тесла

Резонанс в электрической цепи

Никола Тесла – выдающийся ученый, внесший огромный вклад в изучение данного явления. Тесле принадлежит более 1000 разнообразных изобретений, около 800 из которых он запатентовал.

Наиболее значительными и важными изобретениями великого ученого являются:

• Генератор высоких частот;
• Индукционный асинхронный электродвигатель;
• Высокочастотный трансформатор;
• Мачтовая антенна для передачи и приема радиосигналов.

Также Тесла первый, кто разработал и активно практиковал правила техники безопасности при работе с электрическим током различной частоты и силы.

Природное электричество

Молния

Паяльная станция на Ардуино

Природное электричество представлено следующими явлениями:

• Атмосферное электричество (ветвистые и шаровые молнии);
• Электрические импульсы в нервной системе живых организмов;
• Электрические заряды, используемые некоторыми видами скатов и морских рыб для защиты от опасности и добычи пищи.

Все данные виды электричества являются неотъемлемой частью природы – без них невозможны нормальная жизнедеятельность живых организмов, равновесие в природе, существование некоторых видов животных.

Виды электричества в природе

Самый простой пример электричества, возникающего естественным путём – это молнии. Частицы воды в облаках постоянно сталкиваются друг с другом, приобретая положительный или отрицательный заряд. Более лёгкие, положительно заряженные частицы оказываются в верхней части облака, а тяжёлые отрицательные перемещаются вниз. Когда два подобных облака оказываются на достаточно близком расстоянии, но на разной высоте, положительные заряды одного начинают взаимно притягиваться отрицательными частицами другого. В этот момент и возникает молния. Также это явление возникает между облаками и самой земной поверхностью.

Другое проявление электричества в природе – это специальные органы у рыб, скатов и угрей. С их помощью они могут создавать электрические заряды, чтобы обороняться от хищников или оглушать своих жертв. Их потенциал – от совсем слабых разрядов, незаметных для человека, до смертельно опасных. Некоторые рыбы создают вокруг себя слабое электрическое поле, помогающее искать добычу и ориентироваться в мутной воде. Любой физический объект так или иначе искажает его, что помогает воссоздавать окружающее пространство и «видеть» без глаз.

Также электричество проявляется и в работе нервной системы живых организмов. Нервный импульс передаёт информацию от одной клетки к другой, позволяя реагировать на внешние и внутренние раздражители, мыслить и управлять своими движениями.

Источник

Применение

Основным проявлением электричества является электрический ток. Данное явление, представляющее собой упорядоченное движение заряженных частиц, применяется:

• В быту – для освещения и отопления жилищ, работы различной техники, инструментов;
• В промышленности – для освещения и обогрева производственных и административных зданий, работы станков и различного оборудования;
• Транспорт – для питания силовых установок железнодорожного транспорта, зарядки АКБ электромобилей;
• В науке – для проведения различных опытов и экспериментов по изучению космоса и тайн природы.

Таким образом, электрический ток является важнейшей частью современного мира – без него весь мир остановится и очень скоро вернется в каменный век.

Неразгаданные тайны Тесла

Башня Ворденклиф («Мировая система») – одно из самых загадочных изобретений Никола Тесла

После смерти Тесла в 1943 году осталось несколько следующих достаточно интересных, часто и мистических, неразгаданных тайн этого великого ученого:

• Тунгусский взрыв – многие считают, что именно эксперименты великого ученого по получению и концентрированию больших зарядов атмосферного электричества могли привести к знаменитому Тунгусскому взрыву, причиной которого на данный момент все же признают падение метеорита;
• «Мировая система» – так была названа построенная на Лонг-Айленде башня, которая позволила один раз Тесле в ночное время осветить все небо над Нью-Йорком, а также большую часть Атлантики. Самое интересное, что после этого эксперимента ученый покинул башню и больше никогда в нее не возвращался. Все чертежи и схемы конструкции данной установки после смерти ученого бесследно исчезли.
• Властелин молний – ученому, как фокуснику, удавалось пропускать через свое тело огромные по силе разряды электричества, безо всякого вреда для организма. За это многие журналисты прозвали Теслу «Повелителем молний». Как ученому это удавалось, до сих пор не известно.
• Электромобиль Тесла – некоторые современники Тесла утверждают что ученый разработал электромобиль, который работал на каких-то нетрадиционных для того времени источниках питания. Однако никаких доказательств существования такого электромобиля впоследствии получить не удалось.

Важно! Во многих своих экспериментах Тесла опирался на существование особого вида материи – эфира. Ученый был уверен, что, благодаря эфиру, можно получать огромное количество энергии, передавать электрические сигналы на значительные расстояния.

Влияние электричества на живые организмы

Электрический ток может в различной степени действовать как на животных, так и на человека.

Действие электрического тока на организм человека

Как правило, электрический переменный ток, наиболее распространенный в быту, оказывает на человеческий организм негативное влияние, степень которого зависит от значения такой его характеристики, как сила тока:

• При силе тока от 5 до 7 Ампер наблюдаются судороги в мышцах рук;
• Токи с силой от 8 до 25 Ампер приводят к появлению болевых ощущений, нарушению дыхания;
• Ток с силой 50-80 Ампер вызывает паралич дыхания и нарушение работы сердца;
• Ток с силой свыше 80 Ампер вызывает остановку сердца и паралич дыхания.

Токи небольшой силы (до 1,5 Ампер) приводят к легкому дрожанию пальцев и не вызывают болевых ощущений.

Действие атмосферного электричества

Действие атмосферного электричества представляет собой гигантский электрический разряд в атмосфере. Напряжение тока достигает миллиона вольт, сила тока — сотни тысяч ампер. Поражающими факторами молнии являются электрический ток, световая и звуковая энергия и ударная волна. Продолжительность воздействия молнии может быть весьма незначительной, ограничиваясь долями секунды, однако исключительно большая величина энергии в момент ее действия обусловливает различные телесные повреждения и даже смертельный исход. Действие молнии в принципе не отличается от действия электрического тока высокого напряжения. На коже при поражении молнией возникают повреждения, главным образом в виде ожогов, опадения волос, а также древовидноразветвленных фигур красного или розового цвета — так называемых фигур молнии. Появление «фигур молнии» объясняется резким расширением поверхностных сосудов кожи и небольших кровоизлияний по их ходу. У оставшихся в живых такие изменения могут отмечаться в течение нескольких дней, а на трупе они бледнеют и довольно быстро исчезают. Для действия молнии характерна симметричность поражения — парезы обеих конечностей, параплегии с глубокой длительной потерей сознания, остановкой дыхания, угнетением сердечной деятельности. Изредка встречаются поражения кожи в виде небольших отверстий с обожженными краями (их можно принять за входное огнестрельное отверстие), а иногда и грубые повреждения вплоть до обширных ожогов кожи, переломов костей, отрыва конечностей и разрывов внутренних органов. Нередки случаи полного отсутствия на теле человека видимых следов действия молнии. Патоморфологическая картина внутренних органов при наступлении смерти от действия атмосферного электричества сходна с картиной, наблюдаемой при поражении техническим электричеством. При поражении молнией одежда может разрываться в различных направлениях или иметь мелкие отверстия. Края дефектов могут быть обожженными или оставаться совершенно неизмененными. Характерны отверстия в подошвах обуви, а также обугливание кожи в окружности металлических гвоздей на подошве. Металлические предметы нередко расплавляются полностью или оплавляются, в результате чего возникает импрегнация кожи металлом, что имеет экспертное диагностическое значение. При отсутствии признаков поражения молнией решить вопрос о причине смерти весьма затруднительно. Большое значение имеет участие эксперта в осмотре места обнаружения трупа, так как нередко на месте происшествия видны следы действия молнии, например в виде расщепления деревьев, пожара и др. Поражение молнией может быть непосредственным или произойти через какие-либо предметы, например через радио или телефон. Известны случаи поражения молнией при разговорах по телефону во время грозы, при работе с радиоприемниками. Поражение молнией не всегда заканчивается смертью. Оно может вызвать расстройство здоровья или не оставить никаких последствий.

Интересные факты об электричестве

• Для того чтобы добыть электричество из магнита от динамика, на него наматывают два медных провода, два их конца спаивают вместе, к оставшимся подсоединяют небольшую лампочку, светодиодную ленту. Для того чтобы сделать источник питания для лампы накаливания на 220 В, используют более мощные и крупные магниты, толстые медные провода большого сечения.
• Самой древней батарейкой считается найденное при раскопках в Египте устройство, представляющее собой медный сосуд с вставленным в него железным стержнем, не касающимся стенок.
• Для того чтобы показать, как вырабатывается и протекает электричество, при дворе короля Людовика XV проводили эксперимент с Лейденской банкой и строем солдат: взявшиеся за руки солдаты при этом образовывали ни что иное, как первую в мире полноценную живую электрическую цепь;
• Из-за большого количества смертей от даров молний в Италии в XVIII веке во многих европейских странах появилась очень странная мода на шляпки и зонтики с громоотводами;
• В скандинавских странах главный, порой и единственный, источник электроэнергии – это гидроэлектростанции. Благодаря этому, в этих государствах очень низкий уровень загрязнения атмосферы.

Знать то, как работает всем привычное электричество, очень важно для каждого человека, не только в целях самообразования и расширения кругозора, но и для обеспечения собственной безопасности в мире, где достаточно опасная электроэнергия встречается почти на каждом шагу.