На современиот човекТешко е да се замисли животот без струја. Стана цврсто во нашите животи и едвај размислуваме кога се појави. Но, благодарение на електричната енергија сите области на науката и технологијата почнаа поинтензивно да се развиваат. Кој ја измислил електричната енергија кога првпат се појавила во светот?
Историја на потекло
Уште пред нашата ера грчкиот филозоф Талесзабележал дека по триење на килибар на волна, малите предмети се привлекуваат кон каменот. Тогаш никој не ги проучувал таквите појави долго време. Само во 17 век, проучувајќи ги магнетите и нивните својства, англискиот научник Вилијам Гилберг го воведе новиот термин „електрична енергија“. Научниците почнаа да покажуваат поголем интерес за тоа и да се занимаваат со истражување во оваа област.
Гилберг успеа да го измисли прототипот на првиот електроскоп, тој беше наречен верзор. Користејќи го овој уред, тој открил дека, покрај килибарот, и други камења можат да привлечат мали предмети кон себе. . Камењата вклучуваат:
Благодарение на создадениот уред, научникот успеа да спроведе неколку експерименти и да извлече заклучоци. Тој сфатил дека пламенот има способност сериозно да влијае на електричните својства на телата по триењето. Научникот го изјави тоа ГРОМ и молња- феномени од електрична природа.
Големи откритија
Првите експерименти за пренос на електрична енергија на кратки растојанија биле извршени во 1729 година. Научниците заклучија дека не сите тела можат да пренесуваат електрична енергија. Неколку години подоцна, по серија тестови, Французинот Шарл Дуфај изјавил дека постојат два вида електрично полнење - стакло и смола. Тие зависат од материјалот што се користи за триење.
Потоа научниците со различни земјибеа создадени кондензатор и галванска ќелија, првиот електроскоп и медицински електрокардиограф. Првата сијалица со вжарено светло се појавила во 1809 година, создадена од Англичанецот Делару. 100 години подоцна, Ирнвинг Лангмуир разви сијалица со волфрамска влакно исполнета со инертен гас.
Имаше многу многу важни откритија во 19 век, благодарение на што во светот се појави струја.Светски познатите научници дадоа голем придонес во областа на откритијата:
Тие ги проучувале својствата на електричната енергија и многу од нив се именувани по нив. На крајот на 19 век, физичарите дошле до откритија за постоењето на електрични бранови. Тие успеваат да создадат блескаво светилка и да пренесуваат електрична енергија на долги растојанија. Од овој момент, струјата полека, но сигурно почнува да се шири низ целата планета.
Кога се појави електрична енергија во Русија?
Ако зборуваме за електрификација на територијата Руската империја, тогаш во ова прашање нема конкретен датум. Сите знаат дека во 1879 година во Санкт Петербург поставиле осветлување низ мостот Литеини. Беше осветлена со светилки. Меѓутоа, во Киев, една година порано беа инсталирани електрични светилки во една од железничките работилници. Овој настан не привлече внимание, па официјален датум на појавување на електричното осветлување во Руската империја се смета за 1879 година.
Првиот оддел за електротехника се појави во Русија на 30 јануари 1880 година во Руското техничко друштво. Одделот беше одговорен за надзор на воведувањето на електрична енергија во секојдневниот живот на државата. Веќе во 1881 година, Царско Село беше целосно осветлена населба и стана првиот модерен и европски град.
15 мај 1883 годинаИсто така, се смета за значаен датум за земјата. Ова се должи на осветлувањето на Кремљ. Во тоа време царот се искачи на тронот Александар III, и осветлувањето беше темпирано да се совпадне со ова важен настан. Речиси веднаш по ова историски настанОсветлувањето беше извршено најпрво на главната улица, а потоа и во Зимската палата во Санкт Петербург.
Со декрет на императорот, во 1886 година е основано Друштвото за електрично осветлување. Неговите обврски вклучуваат осветлување на двата главни града - Москва и Санкт Петербург. Во рок од две години започна изградбата на електрани во сите поголеми градови. Првиот електричен трамвај во Русија беше пуштен во употреба во 1892 година. Во Санкт Петербург, 4 години подоцна беше пуштена во употреба првата хидроцентрала. Изграден е на реката Болшаја Охта.
Важен настан беше појавата на првата електрана во Москва во 1897 година. Изграден е на насипот Раушскаја со можност за генерирање наизменична трифазна струја. Тоа овозможи да се пренесува електрична енергија на долги растојанија и да се користи без губење на моќноста. Изградба на електрани во др руски градовипочна да се развива дури пред Првата светска војна.
Интересни факти за историјата на појавата на електрична енергија во Русија
Ако внимателно проучите некои факти за електрификацијата на руската држава, можете да научите многу интересни информации.
Првата блескаво сијалица со јаглеродна прачка била измислена во 1874 година од А.Н.Лодигин. Уредот е патентиран најголемите земјиЕвропа. По некое време, таа беше подобрена од Т. Едисон и сијалицата почна да се користи низ целата планета.
Рускиот електроинженер П.Н. Јаблочковво 1876 година го завршил развојот на електрична свеќа. Таа стана поедноставна, поевтина и поудобна за употреба од сијалицата на Lodygin.
Како дел од Руското техничко друштво беше создаден специјален оддел за електротехника. Во него биле вклучени П.Н. Јаблочков, А.Н.Лодигин, В.Н.Чиколев и други активни физичари и електроинженери. Главната задача на одделот беше да го промовира развојот на електротехниката во Русија.
Откривањето на електричната енергија целосно го промени човечкиот живот. Ова физички феноменпостојано учествува во Секојдневниот живот. Осветлувањето на куќата и улицата, работата на сите видови уреди, нашето брзо движење - сето тоа би било невозможно без струја. Ова стана достапно благодарение на бројните студии и експерименти. Да ги погледнеме главните фази на историјата електрична енергија.
Античко време
Терминот „електрична енергија“ доаѓа од старогрчкиот збор „електрон“, што значи „килибар“. Првото спомнување на овој феномен е поврзано со древни времиња. Антички грчки математичар и филозоф Талес од Милетво VII век п.н.е д. откриле дека ако килибарот се трие со волна, каменот добива способност да привлекува мали предмети.
Всушност, тоа беше експеримент за истражување на можноста за производство на електрична енергија. ВО модерен светОвој метод е познат како трибоелектричен ефект, кој овозможува создавање искри и привлекување предмети со мала тежина. И покрај ниската ефикасност на овој метод, можеме да зборуваме за Талес како откривач на електрична енергија.
ВО древни времињаБеа преземени уште неколку срамежливи чекори кон откривањето на електричната енергија:
- антички грчки филозоф Аристотел во 4 век п.н.е. д. проучувал сорти на јагули кои можат да нападнат непријател со електрично празнење;
- Стариот римски писател Плиниј ги истражувал електричните својства на смолата во 70 година од нашата ера.
Сите овие експерименти веројатно нема да ни помогнат да откриеме кој ја открил електричната енергија. Овие изолирани експерименти не беа развиени. Следните настани во историјата на електричната енергија се случија многу векови подоцна.
Фази на создавање теорија
17-18 век беа обележани со создавање на основите на светската наука. Од 17 век, се случија голем број откритија кои во иднина ќе му овозможат на човекот целосно да го промени својот живот.
Изглед на терминот
Англискиот физичар и судски лекар во 1600 година ја објавил книгата „За магнетот и магнетните тела“, во која ја дефинирал „електричната“. Ги објасни својствата на многумина цврсти материиПо триење, привлечете ситни предмети. Кога се разгледува овој настан, мора да се разбере дека не зборуваме за изум на електрична енергија, туку само за научна дефиниција.
Вилијам Гилберт успеа да измисли уред наречен верзор. Можеме да кажеме дека личеше на модерен електроскоп, чија функција е да го одреди присуството на електричен полнеж. Користејќи го верзорот, беше откриено дека, покрај килибарот, способноста да привлекуваат лесни предмети имаат и следново:
- стакло;
- дијамант;
- сафир;
- аметист;
- опал;
- шкрилци;
- карборунд.
Во 1663 година, германскиот инженер, физичар и филозоф Ото фон Герикеизмислил апарат кој бил прототип на електростатички генератор. Тоа беше топка од сулфур поставена на метална прачка, која се ротираше и се триеше со рака. Со помош на овој изум, беше можно да се види на дело својството на предметите не само да привлекуваат, туку и да одбиваат.
Во март 1672 година, познатиот германски научник Готфрид Вилхелм Лајбницво писмо до Герикеспомнал дека додека работел на својата машина открил електрична искра. Ова беше првиот доказ за појава која беше мистериозна во тоа време. Герике создаде уред кој служеше како прототип за сите идни електрични откритија.
Во 1729 година, научник од Велика Британија Стивен Грејспроведе експерименти кои овозможија да се открие можноста за пренос на електричен полнеж на кратки (до 800 стапки) растојанија. Тој, исто така, утврди дека струјата не се пренесува преку земјата. Последователно, ова овозможи да се класифицираат сите супстанции во изолатори и проводници.
Два вида давачки
Француски научник и физичар Чарлс Франсоа Дуфејво 1733 година открил два различни електрични полнежи:
- „стакло“, кое сега се нарекува позитивно;
- „смолести“, наречени негативни.
Потоа направи истражување електрични интеракции, што докажа дека различно наелектризираните тела ќе се привлекуваат едно кон друго, а слично наелектризираните тела ќе се одвратат. Во овие експерименти, францускиот пронаоѓач користел електрометар, кој овозможил да се измери количината на полнење.
Во 1745 година, физичар од Холандија Питер ван Мушенброукја измислил теглата Лејден, која станала првиот електричен кондензатор. Нејзин творец е и германскиот адвокат и физичар Евалд Јирген фон Клајст. И двајцата научници дејствувале паралелно и независно еден од друг. Ова откритие им дава целосно право на научниците да бидат вклучени во листата на оние кои создале електрична енергија.
11 октомври 1745 година Клајстнаправил експеримент со „медицинска тегла“ и ја открил способноста за складирање големо количествоелектрични полнежи. Потоа ги информирал германските научници за откритието, по што била извршена анализа на овој изум на Универзитетот во Лајден. Потоа Питер ван Мушенброукго објави своето дело, благодарение на што Банката Лајден стана позната.
Бенџамин Френклин
Во 1747 година, американски политичар, пронаоѓач и писател Бенџамин Френклинго објави својот есеј „Експерименти и набљудувања со електрична енергија“. Во него, тој ја претстави првата теорија за електричната енергија, во која ја назначи како нематеријална течност или течност.
Во современиот свет, името Френклин често се поврзува со банкнотата од сто долари, но не треба да заборавиме дека тој беше еден од најголемите пронаоѓачи на своето време. Списокот на неговите многубројни достигнувања вклучува:
- Ознаката на електричните состојби познати денес е (-) и (+).
- Френклин ја докажал електричната природа на молњите.
- Тој можеше да смисли и да претстави проект за громобран во 1752 година.
- Тој дошол на идеја за електричен мотор. Олицетворение на оваа идеја беше демонстрација на тркало што ротира под влијание на електростатските сили.
Објавувањето на неговата теорија и бројните пронајдоци му даваат на Френклин секое право да се смета за еден од оние што ја измислиле електричната енергија.
Од теорија до егзактна наука
Истражувањето и спроведените експерименти овозможија проучувањето на електричната енергија да премине во категоријата на егзактна наука. Прв во редот научни достигнувањабеше откривањето на законот на Кулон.
Закон за интеракција на полнење
Француски инженер и физичар Чарлс Аугустин де Кулонво 1785 година открил закон кој ја рефлектирал силата на интеракцијата помеѓу статичките точки полнежи. Кулон претходно го измислил торзиониот баланс. Појавата на законот се случи благодарение на експериментите на Кулон со овие ваги. Со нивна помош, тој ја мери силата на интеракција помеѓу наелектризираните метални топчиња.
Кулоновиот закон беше првиот основен закон што објаснува електромагнетни појави, со што започна науката за електромагнетизмот. Единица за електрично полнење беше именувана во чест на Кулон во 1881 година.
Измислување на батеријата
Во 1791 г италијански лекар, физиологот и физичарот напиша „Трактат за силите на електричната енергија во мускулното движење“. Во него тој забележал присуство на електрични импулси во мускулните ткива на животните. Тој, исто така, открил потенцијална разлика за време на интеракцијата на два вида метал и електролит.
Откритието на Луиџи Галвани беше развиено во работата на италијанскиот хемичар, физичар и физиолог Алесандро Волта. Во 1800 година, тој ја измислил „Колоната Волта“ - извор на континуирана струја. Се состоеше од куп сребрени и цинкови чинии, кои беа одделени една од друга со парчиња хартија натопени во солен раствор. „Волта колона“ стана прототип на галвански ќелии, во кои хемиската енергија се претвора во електрична енергија.
Во 1861 година во негова чест беше воведено името „волт“ - единица за мерење на напон.
Галвани и Волта се меѓу основачите на доктрината за електрични феномени. Пронајдокот на батеријата предизвика брз развој и последователен раст научни откритија. Крајот на 18 век и почетокот на XIXвек може да се окарактеризира како време кога е измислена електричната енергија.
Појавата на концептот на струја
Во 1821 година, францускиот математичар, физичар и природен научник Андре-Мари Амперво својот трактат воспоставил врска помеѓу магнетните и електричните појави, што отсуствува во статичната природа на електрицитетот. Така, тој прво го воведе концептот на „електрична струја“.
Ampere дизајнираше калем со повеќе вртења на бакарни жици, што може да се класифицира како електричен засилувач магнетно поле. Овој изум послужил за создавање на електромагнетниот телеграф во 30-тите години на 19 век.
Благодарение на истражувањето на Ампере, раѓањето на електротехниката стана возможно. Во 1881 година, во негова чест, единицата на струја беше наречена „ампер“, а инструментите што ја мерат силата беа наречени „амперметри“.
Закон за електрично коло
Физичар од Германија Георг Симон Омво 1826 година воведе закон кој ја докажа врската помеѓу отпорот, напонот и струјата во колото. Благодарение на Ом, се појавија нови термини:
- пад на напон во мрежата;
- спроводливост;
- електромоторна сила.
Единица за електричен отпор беше именувана по него во 1960 година, а Ом несомнено е вклучен во списокот на оние кои ја измислиле електричната енергија.
Англиски хемичар и физичар Мајкл Фарадејоткрил во 1831 година електромагнетна индукција, што лежи во основата на масовното производство на електрична енергија. Врз основа на овој феномен, тој го создава првиот електричен мотор. Во 1834 година, Фарадеј ги открил законите за електролиза, што го навело до заклучок дека носачот електрични силиможе да се избројат атомите. Студиите за електролиза одиграа значајна улога во појавата на електронската теорија.
Фарадеј е творец на доктрината за електромагнетното поле. Тој беше во можност да го предвиди присуството на електромагнетни бранови.
Јавна употреба
Сите овие откритија немаше да станат легендарни без практична употреба. Првиот можен метод на примена беше електричната светлина, која стана достапна по пронаоѓањето на блескаво светилка во 70-тите години на 19 век. Неговиот творец беше руски електроинженер Александар Николаевич Лодигин.
Првата светилка беше затворен стаклен сад кој содржи јаглеродна прачка. Во 1872 година беше поднесена апликација за пронајдокот, а во 1874 година на Лодигин му беше одобрен патент за пронаоѓање на блескаво светилка. Ако се обидете да одговорите на прашањето во која година се појавила струјата, тогаш оваа година може да се смета за еден од точните одговори, бидејќи изгледот на сијалицата стана очигледен знак за пристапност.
Појавата на електрична енергија во Русија
Електричната енергија е форма на енергија која не требаше да се измисли, туку само да се открие и проучува. Историјата му оддава почит на откривачот Бенџамин Френклин; токму неговите експерименти помогнаа да се воспостави врската помеѓу молњата и електричната енергија. Иако во реалноста, вистината за откривањето на електричната енергија е многу посложена, бидејќи не постои единствен дефинитивен момент во неговата историја кој дава директен одговор на прашањето кој ја измислил електричната енергија.
Како луѓето почнаа да произведуваат, дистрибуираат и користат електрична енергија и уредите на кои се одвиваат процесите на производство е кулминација на речиси 300 летна приказнаистражување и развој на електрична енергија.
Историја на откривање
Денес, научниците веруваат дека човештвото почнало да користи електрична енергија многу порано. Околу 600 п.н.е. Старите Грци откриле дека триењето крзно на килибар предизвикува привлечност меѓу двајцата. Овој феномен демонстрира статички електрицитет, кој беше целосно опишан од научниците во 17 век во објаснувањата за тоа како настанува струјата.
Дополнително, истражувачите и археолозите во 1930-тите откриле садови со бакарни листови внатре и го објасниле нивното потекло како антички батерии дизајнирани да произведуваат светлина во античките римски локации. Слични уреди се пронајдени и на археолошки локалитети во близина на Багдад, што значи дека античките Персијци можеби откриле дизајн на рана форма на батерија.
Кој ја измислил струјата
До 17 век, беа направени многу откритија поврзани со електричната енергија, како што е пронајдокот на раниот електростатички генератор, разликата помеѓу позитивните и негативните полнежи и класификацијата на материјалите како проводници или изолатори.
Важно!Во 1600 година, англискиот лекар Вилијам Гилберт го користел латинскиот збор „електрикус“ за да ја опише силата што ја создаваат одредени супстанции кога се тријат. Малку подоцна, друг англиски научник, Томас Браун, напиша неколку книги користејќи го терминот „електрична енергија“ за да го опише своето истражување засновано на работата на Гилберт.
Кој ја измислил струјата
Пронајдокот на електрична енергија во 19 век стана возможен благодарение на откритијата на цела галаксија на големи научници. Во 1752 година, Бен Френклин го спроведе својот експеримент со змеј, клуч и бура. Само што докажа дека молњите и малите електрични искри се иста работа.
Експеримент на Бен Френклин
Италијанскиот физичар Алесандро Волта открил дека одредени хемиски реакции можат да произведат електрична енергија, а во 1800 година ја создал волтаичната ќелија, рана електрична батерија која произведувала постојана струја на електрична енергија. Тој, исто така, го постигна првиот пренос на струја на растојание со поврзување на позитивно и негативно наелектризираните терминали и создавање на напон меѓу нив. Затоа, многу историчари веруваат дека 1800 година е година на пронаоѓањето на електричната енергија.
Во 1831 година, електричната енергија стана возможна да се користи во технологијата, кога Мајкл Фарадеј создаде електродинамо, што практично го реши проблемот со генерирање на постојана електрична струја. Прилично едноставен изум со помош на магнет кој се движи во калем од бакарна жица за да создаде мала струја што тече низ жицата. Тоа им помогна на Американецот Томас Едисон и на британскиот научник Џозеф Сван, секој одделно, да ја измислат ламбата со блескаво приближно исто време во 1878 година. Самите светилки биле измислени од други истражувачи, но сијалицата со вжарено е првиот практичен уред кој обезбедувал светлина со часови.
Рускиот научник и инженер А.Н. Лодигин
Во 1800-тите и раните 1900-ти, српско-американскиот инженер, пронаоѓач и електро мајстор Никола Тесла бил еден од пионерите на комерцијалната електрична енергија. Тој работеше со Едисон, направи многу револуционерни случувања во областа на електромагнетизмот и е добро познат по неговата работа со мотори наизменична струјаи повеќефазен систем за дистрибуција на електрична енергија.
Забелешка!Рускиот научник и инженер А.Н. Лодигин измислил и патентирал светилка за осветлување, каде што функцијата на блескаво влакно ја извршувала јаглеродна прачка поставена во вакуумската средина на сад направен од стакло. Ова беа првите светилки во Русија. Само 16 години подоцна во 1890-тите. употребил конец од огноотпорен метал - волфрам.
Невозможно е да се каже дефинитивно во која година се појавила светлината. И покрај фактот што многу историчари веруваат дека сијалицата ја измислил американскиот Едисон, првата светилка со платина влакно во вакуум стаклен сад била измислена во 1840 година од англискиот пронаоѓач Де ла Ру.
Дополнителни информации.Русите му беа благодарни на рускиот научник П. Н. Јаблочков за изгледот на ламбата со електричен лак, и иако нејзиниот работен век не надминуваше 4 часа, уредот за осветлување беше широко користен на територијата на Зимската палата скоро 5 години.
Светилка со електричен лак од П.Н. Јаблочков
Кои се основачите на науката за електрична енергија?
Еве список на некои познати научници кои придонеле за развојот на електричната енергија.
Францускиот физичар Андре Мари Ампер
Основачи на науката за електрична енергија се:
- Францускиот физичар Андре Мари Ампер, 1775-1836, кој работел на електромагнетизмот. Единицата на струја SI, ампер, е именувана во негова чест.
- Францускиот физичар Чарлс Августин од Кулон, 1736-1806 година, кој беше пионер во студиите за триење и вискозност, дистрибуција на полнеж на површините и законите на електричната и магнетната сила. Единицата за полнење на SI, кулонот и Кулоновиот закон се именувани по него.
- Италијанскиот физичар Алесандро Волта, 1745-1827 година, кој го измислил изворот на директна струја, е награден Нобелова наградаво физиката во 1921 година, во негова чест е именувана единицата за напон SI, волт.
- Георг Симон Ом, 1789-1854, германски физичар, откривач кој влијаел на развојот на теоријата на електрична енергија, особено на законот на Ом. Единицата за отпор SI, омот, е именувана по него.
- Густав Роберт Кирхоф, 1824-1887 година, германски физичар кој придонесе за фундаменталното разбирање на електричните кола, е познат по неговите два закони за теоријата на кола.
- Хајнрих Херц, 1857-1894, германски физичар кој го демонстрира постоењето на електромагнетни бранови. Единицата за фреквенција SI, Херц, е именувана во негова чест.
- Џејмс Клерк Максвел, 1831-1879 година, шкотски математичар и физичар, формулирал систем на равенки за основните закони на електричната енергија и магнетизмот, наречен Максвелови равенки.
- Мајкл Фарадеј, 1791-1867, англиски хемичар и физичар, основач на законот за индукција. Еден од најдобрите експерименталисти во историјата на науката, тој генерално се смета за татко на електротехниката. Единицата за капацитивност SI, константата на Фарадеј, е именувана по него.
- Томас Едисон, 1847-1931 година, американски пронаоѓач со над 1.000 патенти, е најпознат по развојот на сијалицата со вжарено светло.
Томас Едисон
Теории и закони на електрична енергија
Општите закони кои ја регулираат електричната енергија се неколку и едноставни и се применуваат на неограничен број начини.
Закон на Ом
Закон на Ом - струјата што минува низ проводник помеѓу две точки е директно пропорционална на напонот меѓу нив.
I = V / R или V = IR или R = V / I
I - струја низ жицата во ампери;
V е напонот измерен на проводникот во волти;
R е отпорот на жицата во Ом.
Конкретно, тој исто така наведува дека R е константен во овој поглед, независно од струјата.
Законот на Ват, како и законот на Ом, ја потврдува врската помеѓу моќноста (вати), струјата и напонот: P = VI или P = I 2 R.
Кирхофовиот закон (KCL) докажува дека вкупната струја или полнеж што влегува во спој или јазол е точно еднаква на полнежот што го напушта јазолот, бидејќи нема каде да оди, бидејќи полнењето не може да се апсорбира во јазолот. Со други зборови, алгебарскиот збир на сите струи кои влегуваат и излегуваат од јазол мора да биде еднаков на нула.
Законот на Фарадеј вели дека индуцираната електромоторна сила во кое било затворено коло е еднаква на негативна вредноствременска стапка на промена магнетен тек, содржани во него.
Ленцовиот закон вели дека насоката на струјата индуцирана во жица од променливо магнетно поле според законот на Фарадеј ќе создаде магнетно поле што се спротивставува на промената што ја предизвикала. Едноставно кажано, големината на EMF индуцирана во коло е пропорционална со брзината на промена на флуксот.
Гаусовиот закон вели дека вкупниот електричен флукс од затворена површина е еднаков на депонираниот полнеж поделен со диелектричната константа.
Кој бил првиот електричен изум?
Во 1731 година, се појави статија во Филозофски трансакции, публикација на Кралското друштво, која направи огромен скок напред за младите електротехника. Неговиот автор, англискиот научник Стивен Греј (1670-1736), додека спроведувал експерименти за пренос на електрична струја на далечина, случајно открил дека не сите материјали имаат иста способност да пренесуваат електрична енергија.
Создавање на теглата Лејден
Следно дојде создавањето на батерија - „Лејден тегла“, уред за складирање на статички електрицитет. Процесот бил случајно откриен и проучен од холандскиот физичар Питер Ван Мусенбрук од Универзитетот во Лајден во 1746 година и независно од германскиот пронаоѓач Евалд Георг фон Клајст во 1745 година. Околу истиот период, руските научници Г.В.Рихман и М.В.Ломоносов спроведоа работа на проучување атмосферски електрицитет.
Кога се појави електрична енергија во Русија?
Во пракса, електричното осветлување во Русија се појави во 1879 година на мостот Литеини во Санкт Петербург, а официјално во 1880 година, со создавањето на 1-виот оддел за електротехника, кој беше вклучен во воведувањето на електрична енергија во државната економија. Во 1881 година Царско Село беше осветлено со електрични фенери. Светилки со вжарено влакно во Кремљ во 1881 година го осветлуваа пристапувањето на тронот на Александар III.
Руска енергија 2018 година
Прототипот на рускиот енергетски систем е создаден во 1886 година со основањето на индустриско и комерцијално општество. Неговите планови вклучуваат електрификација населби: улици, фабрики, продавници и станбени згради. Прва специјалност централаја започна својата работа во 1888 година во Зимски двореци 15 години се сметаше за најмоќна во Европа. До 1917 година, околу 30% од куќите во главниот град веќе биле електрифицирани. Понатаму, развојот на енергијата во СССР се одвиваше според планот ГОЕЛРО усвоен на 22 декември 1920 година. Овој ден сè уште се слави во Русија и земјите од ЗНД како Ден на енергетскиот инженер. Планот во голема мера го позајмил развојот на руските специјалисти во 1916 година. Благодарение на него, производството на електрична енергија беше зголемено, а до 1932 година се зголеми од 2 на 13,5 милијарди kW.
Во 1960 година, нивото на производство на електрична енергија изнесуваше 197,0 милијарди kWh, а потоа продолжи да расте. Секоја година во земјата се воведуваа нови енергетски капацитети: државни окружни електрани, термоелектрани, термоелектрани, хидроцентрали и нуклеарни централи. Нивниот вкупен капацитет до крајот на 1980 година изнесуваше 266,7 илјади MW, а производството на електрична енергија во СССР достигна рекордни 1293,9 милијарди kWh.
По распадот на СССР, Русија продолжи да го зголемува темпото на енергетскиот развој; според резултатите од 2018 година, производството на електрична енергија во земјата изнесуваше −1091 милијарди kWh, што и овозможи на земјата да влезе во првите четири светски лидери по Кина. САД и Индија.
Во денешно време животот без струја едноставно ќе престане. Сепак, тоа не беше секогаш така - луѓето никогаш порано не слушнале таков збор. Низ вековите, благодарение на напорите на генерации талентирани научници и истражувачи, човештвото се движело кон откривање и употреба на овој прекрасен природен феномен. Развојот на електрична струја лесно може да се смета за едно од главните достигнувања на човештвото.
Откривање на електрична енергија: првите чекори
Нема точен одговор на прашањето кога се појавила струјата. Како природна сила, таа отсекогаш постоела, но долгото патување до пронаоѓањето и употребата на електричната енергија започнало уште во 8 век п.н.е. Историјата го зачувала дури и името на личноста која го дала името на овој феномен. Филозофот Талес од Милет, кој живеел во Античка Грција, го привлече вниманието на фактот дека килибарот намачкан со волна може да привлече мали предмети кон себе поради некаква сила. „Килибарот“ на грчки значи „електрон“, од каде доаѓа „електриката“.
Историјата на електричната енергија го датира вистинското потекло на истражувањата во оваа област од средината на 17 век, а се поврзува со името на бургомајсторот од германскиот Магдебург Ото ф. Герике (со скратено работно време физичар и пронаоѓач). Во 1663 година, откако ги проучувал делата на Талес, тој создал специјална машина за проучување на ефектите на електричната привлечност и одбивност; ова бил првиот електричен механизам во светот. Апаратот се состоеше од сулфурна топка која се вртеше на метална прачка и, како килибар, привлекуваше и одбиваше разни предмети.
Меѓу пионерите кои придонеле за појавата на електрична енергија во нашите животи, може да се именува Англичанецот В. Гилберт, кој служел како физичар и лекар на дворот. Тој се смета за основач на електротехниката (науката за својствата и примената на електричната енергија), го измислил електроскопот и направил неколку извонредни откритија во оваа област.
Нови откритија
Во 1729 година, Англичаните Стивен Греј и Гранвил Вилер првпат открија дека електричната струја слободно поминува низ некои тела (наречени проводници) и не поминува низ други (непроводници), ова беше првиот чекор кон употреба на електрична енергија за индустриски цели.
Во Англија, за прв пат во светот, тие се обидуваат да пренесат електрична енергија на одредено растојание, со тоа се занимавал научникот С. Греј; во процесот на експерименти, тој исто така наишол на различни степени на спроводливост на телата.
Холандскиот професор по математика П. ван Мушенбрук се нарекува оној кој го измислил првиот кондензатор за електрична енергија - ова е познатата „тегла Лејден“ (именувана по родниот град на пронаоѓачот). Уредот беше обична стаклена тегла, запечатена на двата краја со тенки листови од легура од калај-олово. Така, станува возможно да се акумулира електрична енергија.
Познатиот американски политичар Бенџамин Френклин исто така беше меѓу оние кои ја открија електричната енергија за широка употреба во животот. Тој експериментално утврдил дека електричните полнежи се поделени на позитивни и негативни, а ја проучувал и електричната природа на молњите.
Врз основа на откритијата на Френклин во Русија, научниците Ричман и големиот Михаило Василиевич Ломоносов измислиле громобран, што во пракса докажало дека молњите се произведуваат од потенцијалната разлика во атмосферската електрична енергија. Ломоносов воопшто имаше огромно влијание врз проучувањето на електричните феномени (особено атмосферските).
Младата наука за електрична енергија продолжува да се развива брзо - во текот на 18-19 век, се појавија нови откритија и пронајдоци, беа напишани нови научни трактати, чија главна тема беше електричната струја.
Така, во 1791 година, беше објавена книга за електрична енергија во мускулите на луѓето и животните, која се појавува за време на нивната контракција, а авторот беше италијанскиот физичар Галвани. Друг Италијанец, Алесандро Волта, е тој што во 1800 година создал досега непознат извор на струја, наречен „галванска ќелија“ (во чест на истиот Галвани), кој неколку стотици години подоцна се појавува во форма на добро познатата батерија.
„Столбот Волта“ беше направен во форма на самиот столб, излеан од цинк и сребро, меѓу чии слоеви беше поставена солена хартија.
Неколку години подоцна во Русија презентира професорот по физика од Санкт Петербург В.Петров научниот светмоќен електричен лак, нарекувајќи го „Волта лак“. Тој е оној кој дошол на идеја да користи светлина од електрична енергија за осветлување во затворен простор. Беа демонстрирани можностите за користење на електричните појави во економскиот живот. Батеријата што ја состави научникот беше навистина гигантска (должина - 12, а висина - околу 3 метри), нејзиниот напон беше константен и изнесуваше 1700 волти. Овој изум го означи почетокот на експериментите во создавањето на лампи и методи за електрично заварување на метали.
Големи откритија во областа на електричната енергија
Експериментите на Петров во Русија придонесоа за фактот дека во 1809 година научникот Делару од Англија ја дизајнирал првата светилка со вжарено влакно. И сто години подоцна, американскиот хемичар и Нобеловец I. Langmuir ја ослободил првата сијалица, која имала прозрачна волфрамска спирала сместена во запечатена колба со инертен гас. Ова го означи почетокот на една нова ера. Многу научници во Европа, САД и Русија спроведоа бројни експерименти и студии за подобро да ја разберат природата на електричната енергија и да ја стават во служба на човекот.
Така, во 1820 година, Данецот Оерстред ја открил интеракцијата на електричните честички, а во 1821 година познатиот Ампер ја поставил и докажал теоријата за поврзаноста помеѓу магнетизмот и електричните феномени. Својствата на електромагнетното поле биле проучени во длабочина од Англичанецот М. Фарадеј, тој исто така го открил законот за електромагнетна индукција, кој вели дека во затворено спроводно коло, кога магнетниот тек се менува привремено, се појавуваат електрични импулси, а исто така го дизајнирал првиот електричен генератор. Работата на овие научници и десетици други помалку познати доведе до појава на нова наука, на кој германскиот инженер Вернер фон Сименс го даде името „електротехника“.
Во 1826 година, Г. . Неговиот следбеник А-М. Ампер, произлезе од познатото правило „десна рака“, т.е. одредување на насоката на проток на електрична струја со помош на магнетна игла. Тој исто така измислил уред за засилување на електричното поле - намотки од бакарни жици околу железните јадра. Овие случувања станаа предвесници на еден од главните пронајдоци во областа на електротехниката (електромагнетен телеграф) на германскиот научник Самуел Томас Семеринг.
Во Русија, пронаоѓачот Александар Лодигин смислил сијалица која многу наликува на нејзините современи колеги: вакуумска колба, во чија внатрешност е поставена спирална нишка направена од огноотпорен волфрам. Научникот ги продаде правата за овој изум на американската корпорација Џенерал Електрик, која ги лансираше во масовно производство. Затоа, би било фер да се смета Русинот за откривач на светилки, иако во сите американски учебници по физика „татко на сијалицата“ е нивниот научник Т. Едисон, кој исто така даде значаен придонес во пронаоѓањето на електричната енергија.
Модерен круг на истражување
Неодамнешните грандиозни откритија во областа на електричната енергија се поврзуваат со името на големиот Никола Тесла, чие значење и обем сè уште не се целосно ценети. Овој брилијантен човек измислил такви работи кои допрва треба да се користат:
- синхрон генератор и асинхрон електричен мотор, кој направи индустриска револуција во современиот свет;
- флуоресцентни светилки за осветлување на големи простори;
- концептот на радио беше претставен од Тесла неколку години пред „официјалниот татко“ на радиото, Маркони;
- далечински управувани инструменти (првиот беше брод со големи батерии, контролиран со радио);
- мотор со ротирачки магнетни полиња (на оваа основа сега се произведуваат најновите автомобили кои не бараат бензин);
- индустриски ласери;
- „Laser Tower“ е првиот уред во светот за безжична комуникација, прототип на World Wide Web;
- многу домашни и индустриски електрични апарати.
Во Русија за време на советските години беше извршена масовна електрификација, масовно се произведуваа „сијалиците на Илич“, советските научници го развија и го подобрија своето знаење за електрична енергија и електротехника.
Секој знае што е струја и се среќава со неа постојано во секојдневниот живот. Сепак, невозможно е дефинитивно да се именува кој ја измислил електричната енергија. Секој од големите научници и истражувачи даде свој непроценлив придонес во проучувањето и користењето на овој прекрасен природен феномен.
Видео
ВОВЕД
Да ја започнеме нашата приказна со зборовите на самиот Тесла, кој непосредно пред неговата смрт напиша прекрасен есеј за историјата на електротехниката, „Приказната за електрична енергија“: „Кој навистина сака да се сети на сета големина на нашето време, треба да се запознае со историјата на науката за електрична енергија“.
За прв пат се забележани појавите кои сега се нарекуваат електрични античка Кина, Индија, а подоцна и во античка Грција. Преживеаните легенди велат дека античкиот грчки филозоф Талес од Милет (640-550 п.н.е.) веќе ја знаел сопственоста на килибарот, намачкан со крзно или волна, да привлекува остатоци од хартија, пената и други лесни тела. Од Грчко имекилибар - „електрон“ - овој феномен подоцна го доби името електрификација.
За многу векови, електричните феномени се сметаа за манифестации на божествената моќ, сè до 17 век. Научниците не се приближиле до проучување на електрична енергија. Кулом, Хилберт, Ото фон Герике, Мушенбрек, Френклин, Оерстед, Араго, Ломоносов, Луиџи Галвани, Алесандро Волта - тоа е далеку од целосна листанаучници кои работеле на проблеми со електрична енергија. Посебно треба да се спомене активностите на извонредниот научник Андре Мари Ампер, кој го иницираше проучувањето на динамичките ефекти на електричната струја и воспостави голем број закони на електродинамиката.
Откритијата на Оерстед, Араго и Ампер го интересираа брилијантниот англиски физичар Мајкл Фарадеј и го поттикнаа да го проучи целиот опсег на прашања за трансформацијата на електричната и магнетната енергија во механичка енергија. Друг англиски физичар, Џејмс Клерк (Кларк) Максвел, објавил големо дело во два тома, „Трактат за електрична енергија и магнетизам“ во 1873 година, кое ги комбинирало концептите на електрична енергија, магнетизам и електромагнетно поле. Од тој момент започна ерата на активно користење на електричната енергија во секојдневниот живот.
1. ЕЛЕКТРИЧНА ЕНЕРГИЈА
Електричната енергија е концепт кој изразува својства и појави утврдени од структурата физички телаи процеси, чија суштина е движењето и интеракцијата на микроскопските наелектризирани честички на материјата (електрони, јони, молекули, нивните комплекси итн.).
Гилберт беше првиот што откри дека својствата на електрификација се својствени не само на килибарот, туку и на дијамантот, сулфурот и смолата. Тој исто така забележал дека некои тела, на пример метали, камења, коски, не се наелектризирани и ги подели сите тела кои се наоѓаат во природата на наелектризирани и неелектрифицирани. Обрнувајќи посебно внимание на првото, тој спроведе експерименти за да ги проучува нивните својства.
Во 1650 година, познатиот германски научник, градоначалник на градот Магдебург, пронаоѓач на воздушната пумпа, Ото фон Герике, изградил специјална „електрична машина“, која била топка од сулфур со големина на детска глава, поставена на оска. .
Слика 1 - Електричната машина на Фон Герике, подобрена од Ван де Граф
Ако при вртењето на топката се триело со дланките, набргу се здобило со својство да привлекува и одбива светлосни тела. Во текот на неколку векови, машината на Герике беше значително подобрена од Англичанецот Хоксби, германските научници Бозе, Винклер и други. Експериментите со овие машини доведоа до голем број важни откритија:
· во 1707 година, францускиот физичар Ду Фај ја открил разликата помеѓу електричната енергија добиена од триење на стаклена топка и онаа добиена од триењето на кругот од смола од дрво;
· во 1729 година, Англичаните Греј и Вилер ја откриле способноста на некои тела да спроведуваат струја и за прв пат укажале дека сите тела можат да се поделат на спроводници и непроводници на електрична енергија.
Но, многу повеќе важно откритиебеше опишан во 1729 година од Мушенбрек, професор по математика и филозофија во градот Лајден. Тој открил дека стаклена тегла, обложена од двете страни со лимена фолија (листови од станиол), е способна да складира електрична енергија. Наполнет до одреден потенцијал (чиј концепт се појави многу подоцна), овој уред може да се испразни со значителен ефект - голема искра што произведува силен звук на крцкање, сличен на гром и има физиолошки ефекти кога рацете ги допираат облогите. на конзервата. Од името на градот каде што се вршеле експериментите, уредот создаден од Мушенбрек бил наречен Лејден тегла.
Слика 2 - Тегла Лејден. Паралелно поврзување на четири лименки
Студиите за неговите својства беа спроведени во различни земји и доведоа до многу теории кои се обидуваа да го објаснат откриениот феномен на кондензација на полнеж. Една од теориите за овој феномен ја даде извонредниот американски научник и јавна личност Бенџамин Френклин, кој укажа на постоењето на позитивна и негативна електрична енергија. Од гледна точка на оваа теорија, Френклин го објаснил процесот на полнење и празнење на тегла Лајден и докажал дека неговите плочи можат произволно да се наелектризираат со електрични полнежи со различни знаци.
Френклин, како и руските научници М.В.Ломоносов и Г.Ричман, посвети многу внимание на проучувањето на атмосферскиот електрицитет и молњите. Како што знаете, Ричман умре додека спроведуваше експеримент за проучување на молња. Во 1752 година, Бенџамин Френклин го измислил громобранот. Громобран (во секојдневниот живот се користи и поеуфоничната „громобран“) е уред инсталиран на згради и објекти и служи за заштита од удари од гром. Се состои од три меѓусебно поврзани делови:
Во 1785 година, C. Coulomb го открил основниот закон на електростатиката. Врз основа на бројни експерименти, Кулом го утврди следниов закон:
Силата на интеракција помеѓу стационарни полнежи сместени во вакуум е директно пропорционална на производот на модулите на полнење и обратно пропорционална на квадратот на растојанието меѓу нив - , :
Во 1799 година е создаден првиот извор на електрична струја - галванска ќелија и батерија од ќелии. Галванска ќелија (хемиски извор на струја) - уред кој ви овозможува да конвертирате енергија хемиска реакцијаВ електрична работа. Врз основа на принципот на работа, постојат примарни (за еднократна употреба), секундарни (батерии) и горивни ќелии. Галванската ќелија се состои од јонско-спроводлив електролит и две различни електроди (полу-клетки); процесите на оксидација и редукција во галванската ќелија се просторно одвоени. Позитивниот пол на галванска ќелија се нарекува катода, негативен - анодна. Електроните ја напуштаат ќелијата преку анодата и се движат во надворешно коло до катодата.
Делата на руските академици Епинус, Крафт и други открија голем број многу важни својства на електричното полнење, но сите тие ја проучуваа електричната енергија во стационарна состојба или неговото моментално празнење, односно својствата на статичкиот електрицитет. Неговото движење се манифестираше само во форма на исцедок. Сè уште ништо не се знаело за електричната струја, односно за континуираното движење на електричната енергија.
Еден од првите што длабоко ги проучувал својствата на електричната струја во 1801-1802 година бил академик од Санкт Петербург В.В.Петров. Работата на овој извонреден научник, кој ја изгради најголемата батерија во светот во тие години од 4200 кругови од бакар и цинк, ја воспостави можноста за практично користење на електрична струја за загревање на проводниците. Покрај тоа, Петров го забележа феноменот на електрично празнење помеѓу краевите на малку разредениот јаглен и во воздухот и во другите гасови и вакуум, што беше наречено електричен лак. В.В.Петров не само што го опиша феноменот што го откри, туку и укажа на можноста за негово користење за осветлување или топење метали и со тоа за прв пат ја изрази идејата за практична употреба на електрична струја. Од овој момент треба да започне историјата на електротехниката како независна гранка на технологијата.
Експериментите со електрична струја го привлекоа вниманието на многу научници од различни земји. Во 1802 година, италијанскиот научник Ромањози открил отклонување на магнетна игла под влијание на електрична струја што тече низ блискиот проводник. Кон крајот на 1819 година, овој феномен повторно бил забележан од данскиот физичар Оерстед, кој во март 1820 година објавил на латинскиброшура со наслов „Експерименти во врска со ефектот на електричниот конфликт на магнетната игла“. Во оваа работа, „електричен конфликт“ беше наречен електрична струја.
Штом Араго го покажал експериментот на Оерстед на состанокот на Париската академија на науките, Ампер, повторувајќи го, на 18 септември 1820 година, точно една недела подоцна, презентирал извештај за неговото истражување на Академијата. На следниот состанок, на 25 септември, Ампер го завршил читањето на извештајот во кој ги навел законите на интеракцијата на две струи што течат низ паралелни проводници. Од тој момент, Академијата слушаше неделно нови пораки од Ампер за неговите експерименти кои го комплетираа откривањето и формулирањето на основните закони на електродинамиката.
Едно од најважните достигнувања на Ампер беше тоа што тој беше првиот што комбинираше два претходно одвоени феномени - електрична енергија и магнетизам - со една теорија на електромагнетизам и предложи да се сметаат како резултат на единствен процес на природата. Оваа теорија, која современиците на Ампер ја дочекаа со голема недоверба, беше многу прогресивна и одигра огромна улога во правилното разбирање на подоцна откриените феномени.
Во 1827 година Германецот научникот ГеоргОм открил еден од основните закони на електричната енергија, воспоставувајќи ги основните односи помеѓу јачината на струјата, напонот и отпорноста на колото низ кое тече електрична струја,
Во 1847 година, Кирхоф ги формулирал законите за распоредување на струја во сложени кола:
Првиот закон на Кирхоф
Се применува на јазли и е формулиран на следниов начин: алгебарскиот збир на струите во еден јазол е еднаков на нула. Знаците се одредуваат во зависност од тоа дали струјата е насочена кон или подалеку од јазолот (во секој случај произволно).
· Вториот закон на Кирхоф
Се однесува на кола: во кое било коло, збирот на напоните на сите елементи и делови од колото вклучени во ова коло е нула. Насоката на преминување на секое коло може да се избере произволно. Знаците се одредуваат во зависност од совпаѓањето на напоните со насоката на бајпасот.
Втора формулација: во секое затворено коло, алгебарскиот збир на напоните во сите области со отпор вклучен во ова коло е еднаков на алгебарскиот збир на EMF.
· Генерализација на Кирхофовите закони
Нека Y е бројот на јазли во синџирот, B бројот на гранки, K бројот на кола.
Слика 3 - Линеарно разгрането електрично коло (U=3, V=5, K=6)
2. МАГНЕТИЗАМ (МАГНЕТИ)
Магнетизам- тоа е форма на интеракција помеѓу подвижните електрични полнежи извршени на растојание низ магнетно поле.
Магнетното поле е посебен вид материја, чија специфична карактеристика е ефектот врз движењето Електрично полнење, спроводници со струја, тела со магнетен момент, со сила во зависност од векторот на брзината на полнење, насоката на струјата во спроводникот и насоката на магнетниот момент на телото.
Постојан магнет е производ направен од тврд магнетен материјал, автономен извор на постојано магнетно поле.
Магнети [грчки] magnetis, од Magnetis Lithos, е камен од Магнезија ( антички градво Мала Азија)] се природни и вештачки. Природен магнет е парче железна руда кое има способност да привлекува мали железни предмети кои се во близина.
Земјата и другите планети (магнетосфера) се огромни природни магнети бидејќи имаат магнетно поле. Вештачки магнети се предмети и производи кои стекнале магнетни својства како резултат на контакт со природен магнет или магнетизирани во магнетно поле. Постојан магнет е вештачки магнет.
Во наједноставните случаи, постојан магнет е тело (во форма на потковица, лента, мијалник, прачка итн.) кое поминало низ соодветна термичка обработка и претходно е магнетизирано до заситеност.
Слика 4 - Видови магнети: а) во облик на потковица; б) лента; в) кружни
Постојаниот магнет обично се вклучува како компонентаво магнетен систем дизајниран да формира магнетно поле. Јачината на магнетното поле генерирана од постојан магнет може да биде или константна или прилагодлива.
Различни делови постојан магнетпривлекуваат железни предмети на различни начини. Краевите на магнетот, каде што привлечноста е максимална, се нарекуваат полови на магнетот, а средниот дел, каде што практично нема привлечност, се нарекува неутрална зона на магнетот. Вештачките магнети во форма на лента или потковица секогаш имаат два пола на краевите на лентата и неутрална зона меѓу нив. Можно е да се магнетизира парче челик на таков начин што ќе има 4, 6 или повеќе столбови одделени со неутрални зони, додека бројот на столбови секогаш останува рамномерен. Невозможно е да се добие магнет со еден пол. Односот помеѓу големините на областите на половите и неутралната зона на магнетот зависи од неговата форма.
Осамен магнет во форма на долга и тенка прачка се нарекува магнетна игла. Крајот на магнетната игла монтирана на врв или суспендирана е наједноставниот компас, го означува географскиот север на Земјата и се нарекува северен пол (N) на магнетот, спротивниот пол на магнетот покажува кон југ, и се нарекува јужен пол (S).
Областите на примена на постојаните магнети се многу разновидни. Тие се користат во електрични мотори, автоматизација, роботика, за магнетни спојки на магнетни лежишта, во индустријата за часовници, во апарати за домаќинство, како автономни извори на постојано магнетно поле во електротехниката и радиотехниката.
Магнетните кола што содржат постојани магнети мора да бидат отворени, односно да имаат воздушен јаз. Ако постојан магнет е направен во форма на прстенесто јадро, тогаш тој практично не испушта енергија на надворешниот простор, бидејќи скоро сите магнетни линии на сила се затворени во него. Во овој случај, магнетното поле надвор од јадрото е практично отсутно. За да ја искористите магнетната енергија на постојаните магнети, треба да создадете воздушен јаз со одредена големина во затворено магнетно коло.
Кога постојаниот магнет служи за создавање магнетен флукс во воздушниот јаз, како што е помеѓу половите на магнетот на потковица, воздушниот јаз ја намалува индукцијата (и магнетизацијата) на постојаниот магнет.
3. ЕЛЕКТРОМАГНЕТИЗАМ
Електромагнетната интеракција е една од четирите фундаментални интеракции. Електромагнетна интеракција постои помеѓу честичките кои имаат електричен полнеж. Од модерна гледна точка, електромагнетната интеракција помеѓу наелектризираните честички не се врши директно, туку само преку електромагнетно поле.
Од гледна точка квантна теоријаполе, електромагнетната интеракција ја носи бозон без маса - фотон (честичка што може да се претстави како квантно возбудување на електромагнетно поле). Самиот фотон нема електричен полнеж, што значи дека не може директно да комуницира со другите фотони.
Од основни честичкиЕлектромагнетната интеракција вклучува и честички со електричен полнеж: кваркови, електрони, муони и тау честички (од фермиони), како и наелектризирани мерач бозони.
Електромагнетната интеракција се разликува од слабите и силните интеракции по својата природа на долг дострел - силата на интеракција помеѓу два полнежи се намалува само како втората моќност на растојанието (види: Кулонов закон). Според истиот закон, гравитациската интеракција се намалува со растојанието.
Електромагнетната интеракција на наелектризираните честички е многу посилна од гравитациската и единствената причина зошто електромагнетната интеракција не се манифестира со голема силана космичка скала - електричната неутралност на материјата, односно присуството во секој регион на Универзумот со висок степенточно еднакви количини на позитивни и негативни полнежи.
Електромагнетно поле- ова е посебна форма на материја преку која се јавува интеракција помеѓу наелектризираните честички. Ги претставува меѓусебно поврзаните променливи електрично поле и магнетно поле. Меѓусебната врска помеѓу електричните полиња Е и магнетните H лежи во фактот дека секоја промена на едното од нив доведува до појава на другото: наизменично електрично поле генерирано од забрзани подвижни полнежи (извор) возбудува наизменично магнетно поле во соседните региони. на просторот, што, пак, возбудува наизменично електрично поле во соседните области на просторот итн. Така, електромагнетното поле се шири од точка до точка во просторот во форма на електромагнетни бранови кои патуваат од изворот. Поради конечната брзина на ширење, електромагнетното поле може да постои автономно од изворот што го генерирал и не исчезнува кога изворот е отстранет (на пример, радио брановите не исчезнуваат кога ќе престане струјата во антената што ги емитувала).
Електромагнетното поле во вакуум се опишува со јачината на електричното поле E и магнетната индукција Б. Електромагнетното поле во медиум дополнително се карактеризира со две помошни величини: јачина на магнетно поле H и електрична индукција D. Односот на компонентите на електромагнетното полето со полнежи и струи е опишано со Максвеловите равенки.
Електромагнетните бранови се електромагнетни осцилации кои се шират во просторот со конечна брзина, во зависност од својствата на медиумот (Слика 5).
Слика 5 - Електромагнетни бранови
Постоењето на електромагнетни бранови било предвидено од англискиот физичар М. Фарадеј во 1832 година. Друг англиски научник, Џ. Максвел, теоретски покажал во 1865 година дека електромагнетните осцилации не остануваат локализирани во вселената, туку се шират во сите правци од изворот. Теоријата на Максвел дозволи унифициран пристап кон описот на радио брановите, оптичкото зрачење, х-зраците и гама зрачењето. Се покажа дека сите овие типови на зрачење се електромагнетни бранови со различни бранови должини λ, односно тие се поврзани по природа. Секој од нив има свое специфично место во една скала на електромагнетни бранови (Слика 6).
Слика 6 - Скала на електромагнетни бранови
Пропагирајќи се во медиум, електромагнетните бранови, како и сите други бранови, можат да доживеат рефракција и рефлексија на интерфејсот помеѓу медиумот, дисперзија, апсорпција, пречки; При размножување во нехомогени подлоги се забележува дифракција на бранови, расејување на бранови и други појави.
Електромагнетните бранови со различен опсег на бранови должини се карактеризираат со различни методи на возбудување и регистрација, и комуницираат со материјата на различни начини. Процесите на емисија и апсорпција на електромагнетни бранови од најдолго до IR зрачење се сосема целосно опишани со односите на класичната електродинамика.
Во опсегот на пократки бранови должини, особено во опсегот на Х-зраци и γ-зраци, процесите од квантна природа доминираат и можат да се опишат само во рамките на квантната електродинамика заснована на идејата за дискретност на овие процеси.
Електромагнетните бранови се широко користени во радио комуникациите, радарот, телевизијата, медицината, биологијата, физиката, астрономијата и други области на науката и технологијата.
Откритијата на Оерстед, Араго и Ампер го интересираа брилијантниот англиски физичар Мајкл Фарадеј и го поттикнаа да го проучи целиот опсег на прашања за трансформацијата на електричната и магнетната енергија во механичка енергија. Во 1821 година, тој најде друго решение за проблемот со претворање на електричната и магнетната енергија во механичка енергија и го демонстрираше својот уред, во кој го доби феноменот на континуирана електромагнетна ротација. Истиот ден, Фарадеј го напиша спротивниот проблем во својот работен дневник: „Претворете го магнетизмот во електрична енергија“. Беа потребни повеќе од десет години за да се реши и да се најде начин да се добие електрична енергија од магнетна и механичка енергија. Само на крајот на 1831 година Фарадеј го објави своето откритие за феномен кој тогаш беше наречен електромагнетна индукција и ја формира основата на целото модерно електроенергетско инженерство.
4. ЕЛЕКТРИЧНИ МАШИНИ
Истражувањето на Фарадеј и работата на рускиот академик Е.
На почетокот, електричните генератори и електричните мотори се развиваа независно еден од друг, како две сосема различни машини. Првиот пронаоѓач на електричен генератор заснован на принципот на електромагнетна индукција сакаше да остане анонимен. Се случи вака. Набргу по објавувањето на извештајот на Фарадеј до Кралското друштво, во кој е наведено откривањето на електромагнетната индукција, научникот пронашол писмо во неговото поштенско сандаче потпишано со иницијалите R.M. Тоа содржело опис на првиот синхрони генератор во светот и цртеж прикачен на него. Фарадеј, откако внимателно го испитал овој проект, испратил писмо до Р.М. и цртеж до истото списание во кое некогаш бил објавен неговиот извештај, надевајќи се дека непознатиот пронаоѓач, следејќи го списанието, ќе види не само објавен неговиот проект, туку и придружниот на Фарадеј. писмо, во кое исклучително високо го пофали изумот на Р.М.
Навистина, речиси шест месеци подоцна, Р.М. испратил дополнителни објаснувања и опис на дизајнот на електричниот генератор што го предложил до уредникот на списанието, но овој пат сакал да остане анонимен. Името на вистинскиот творец на првиот електромагнетен генератор останува скриено под иницијалите, а човештвото сепак, и покрај внимателните пребарувања на историчарите на електротехниката, останува во темнина на кои им го должи еден од најважните пронајдоци. Машината на Р.М. немаше уред за исправување на струјата и беше првиот генератор на наизменична струја. Но, оваа струја, се чинеше, не може да се користи за лачно осветлување, електролиза и телеграфија, кои веќе беа цврсто воспоставени во животот. Потребно е, според дизајнерите од тоа време, да се создаде машина во која би било можно да се добие струја која е константна во насока и големина.
Речиси истовремено со Р.М., браќата Пикси и професорот по физика биле ангажирани во изградбата на генератори Универзитетот во Лондони член на Кралското друштво В. Ричи. Машините што ги создадоа имаа посебен уред за исправување на наизменична струја во еднонасочна - таканаречен колектор. Понатамошниот развој на дизајните на DC генераторите се одвиваше со невообичаено брзо темпо. За помалку од четириесет години динамото ја зазеде речиси целосната форма на модерниот генератор на еднонасочна струја. Точно, ликвидацијата на овие динамоси беше нерамномерно распоредена околу обемот, што ја влоши работата на таквите генератори - напонот во нив или се зголеми или се намали, предизвикувајќи непријатни удари.
Во 1870 година, Зенобеј Грам предложил специјално, таканаречено намотување на прстенот за арматура на динамо. Еднообразната распределба на намотката на арматурата овозможи да се добие целосно униформа напон во генераторот и иста ротација на моторот, што значително ги подобри својствата на електричните машини. Во суштина, овој изум го повтори она што веќе беше создадено и опишано во 1860 година од италијанскиот физичар Пациноти, но остана незабележано и остана непознато за 3. Грам. Машините со прстенест арматура станаа особено широко распространети откако беше откриена реверзибилноста на електричните машини на Грам на светската изложба во Виена во 1873 година: истата машина, кога арматурата се ротира, даваше електрична струја, кога струјата течеше низ арматурата, таа ротира и можеше да се користи како електричен мотор.
Оттогаш, започна брзиот раст на употребата на електрични мотори и постојано растечката потрошувачка на електрична енергија, што беше во голема мера олеснето со пронајдокот од страна на П. Н. Јаблочков на метод за осветлување со помош на таканаречената „свеќа Јаблочков“ електричен лак светилка со паралелен распоред на јаглен.
Едноставноста и практичноста на „свеќите од Јаблочков“, кои ги заменија скапите, сложени и гломазни лачни светилки со регулатори за континуирана конвергенција на запалениот јаглен, предизвикаа нивна широка дистрибуција, а наскоро и „светлината на Јаблочков“, „руската“ или „северната“ светлина. , ги осветли париските булевари, насипите Темза, авените на главниот град на Русија, па дури и античките градови на Камбоџа. Ова беше вистински триумф за рускиот пронаоѓач.
Но, за напојување на овие свеќи со електрична енергија, неопходно беше да се создадат специјални електрични генератори кои обезбедуваат не константна, туку наизменична струја, односно струја која, иако не често, постојано ја менува својата големина и насока. Ова беше неопходно бидејќи јаглените поврзани со различни полови на DC генераторот гореа нерамномерно - анодата поврзана со позитивниот изгоре двапати побрзо од катодата. Наизменичната струја наизменично ја претвора анодата во катода и на тој начин обезбедува рамномерно согорување на јагленот. Генератор на наизменична струја беше создаден специјално за напојување на „свеќите Јаблочков“ од самиот П. Н. Јаблочков, а потоа подобрен од француските инженери Лонтен и Грам. Сепак, сè уште не се помислило за мотор со наизменична струја.
Во исто време, за одделно напојување на поединечни свеќички од генератор на наизменична струја, пронаоѓачот создал посебен уред - индукциски калем (трансформатор), кој овозможил да се промени тековниот напон во која било гранка на колото во согласност со број на поврзани свеќички. Наскоро растечките барања за електрична енергија и можноста за нејзино добивање во големи количини дојде во судир со инвалидитетпренесувајќи го на далечина. Нисконапонската (100-120 волти) директна струја користена во тоа време и нејзиното пренесување преку жици со релативно мал пресек предизвика огромни загубиво далноводи. Од крајот на 70-тите години на минатиот век, главниот проблем, од чие успешно решение зависеше целата иднина на електротехниката, беше проблемот со пренос на електрична енергија на долги растојанија без големи загуби.
Првото теоретско оправдување за можноста за пренос на кое било количество електрична енергија на кое било растојание преку жици со релативно мал дијаметар без значителни загуби со зголемување на напонот го дал Д. А. Лачинов, професор по физика на Шумскиот институт во Санкт Петербург, во јули 1880 година. По ова, францускиот физичар и електроинженер Марсел Деспре, во 1882 година, на електротехничката изложба во Минхен, пренесе електрична енергија од неколку коњски сили на растојание од 57 километри со ефикасност од 38 проценти.
Подоцна, Деспре извршил низа уште експерименти, пренесувајќи електрична енергија на растојание од сто километри и зголемувајќи ја преносната моќност на неколку стотици киловати. Понатамошното зголемување на растојанието бараше значително зголемување на напонот. Деспрес го доведе до 6 илјади волти и се увери дека изолацијата на плочите во комутаторот на генераторите и електромоторите со еднонасочна струја не дозволува да се постигнат повисоки напони.
И покрај сите овие тешкотии, во раните 80-ти, развојот на индустријата и концентрацијата на производството сè поитно бараше создавање на нов мотор, понапреден од раширената парна машина. Веќе беше јасно дека е профитабилно да се градат електрани во близина на наоѓалишта на јаглен или на реки со големи капки вода, додека фабриките се градат поблиску до изворите на суровини. Ова често бараше пренос на огромни количества електрична енергија на објекти на нејзина потрошувачка на значителни растојанија. Таков пренос би бил препорачлив само кога се применува напон од десетици илјади волти. Но, беше невозможно да се добие таков напон во DC генераторите. Наизменичната струја и трансформаторот дојдоа на помош: користејќи ги, тие почнаа да произведуваат нисконапонска наизменична струја, потоа ја зголемуваат до која било потребна вредност, ја пренесуваат на растојание на висок напон и на местото на потрошувачка повторно ја намалуваат на потребната вредност и употребете ја во пантографи.
Електричните мотори со наизменична струја сè уште не постоеја. На крајот на краиштата, веќе во раните 80-ти, електричната енергија се трошеше главно за потребите на електричната енергија. Електричните мотори со еднонасочна струја се користеа сè почесто за возење на широк спектар на машини. Создавањето електричен мотор кој може да работи на наизменична струја стана главна задача на електротехниката. Во потрага по нови патишта, секогаш е неопходно да се погледне назад. Имаше ли нешто во историјата на електротехниката што би можело да укаже на патот кон создавање на електричен мотор со наизменична струја? Пребарувањата во минатото беа успешни. Се сетивме: уште во 1824 година, Араго демонстрираше експеримент што ја постави основата за многу плодни студии. Зборуваме за демонстрација на „магнетизам на ротација“. Бакарниот (немагнетен) диск беше однесен со ротирачки магнет.
Се појави идеја: дали е можно, со замена на дискот со вртења на ликвидација, и ротирачки магнет со ротирачко магнетно поле, да се создаде електричен мотор на наизменична струја? Веројатно е можно, но како да се добие ротација на магнетното поле?
Со текот на годините, беа предложени многу различни примени на наизменична струја. Еден совесен историчар на електротехниката ќе мора да ги именува различните физичари и инженери кои се обиделе да создадат електрични мотори со наизменична струја во средината на 1980-тите. Тој нема да заборави да се потсети на експериментите на Бејли (1879), Марсел Деспре (1883), Бредли (1887), делата на Венстром, Хаселвандер и многу други. Предлозите беа несомнено многу интересни, но ниту еден од нив не можеше да ја задоволи индустријата: нивните електрични мотори беа или обемни и неекономични, или сложени и несигурни. Самиот принцип на конструирање на едноставни, економични и сигурни електрични мотори со наизменична струја сè уште не е пронајден.
Токму во овој период Никола Тесла, како што веќе знаеме, почна да бара решение за овој проблем. Тој го следеше својот пат, размислувајќи за суштината на искуството на Араго и предложи радикално решение за проблемот што се појави, што веднаш се покажа како прифатливо за практични цели. Назад во Будимпешта во пролетта 1882 година, Тесла јасно замислил дека ако на некој начин намотките на магнетните столбови на електричниот мотор се напојуваат од две различни наизменични струи, кои се разликуваат една од друга само со фазно поместување, тогаш наизменичното на овие струи би предизвикуваат наизменично формирање на северниот и јужниот пол или ротација на магнетно поле. Ротирачкото магнетно поле треба да го внесе и намотувањето на роторот на машината.
Откако изгради специјален двофазен извор на струја (двофазен генератор) и истиот двофазен електричен мотор, Тесла ја реализираше својата идеја. И иако неговите машини беа структурно многу несовршени, принципот на ротирачко магнетно поле, применет во првите модели на Тесла, се покажа како точен.
Разгледувајќи ги сите можни случаи на фазно поместување, Тесла се населил на поместување од 90 °, односно на двофазна струја. Беше сосема логично - пред да се создадат електрични мотори со голем бројфази, потребно беше да се започне со двофазна струја. Но, би било можно да се примени уште едно фазно поместување: 120° (трифазна струја). Без теоретски анализирање и разбирање на сите можни случаи, дури и без да ги споредува едни со други (ова е голема грешка на Тесла), тој целото свое внимание го насочил на двофазна струја, создавајќи двофазни генератори и електрични мотори и само накратко ги спомна повеќефазните струи во неговите патентни пријави и можностите за нивна примена.
Но, Тесла не беше единствениот научник кој се сети на искуството на Араго и најде решение за важен проблем. Во истите тие години, италијанскиот физичар Галилео Ферарис, италијански претставник на многу меѓународни конгреси на електричари (1881 и 1882 година во Париз, 1883 година во Виена и други), се занимаваше со истражување во областа на наизменичните струи. Додека подготвувал предавања за оптика, тој дошол на идеја да изведе експеримент кој ги покажува својствата на светлосните бранови. За да го направите ова, Ферарис прикачил бакарен цилиндар на тенка нишка, на која дејствувале две магнетни полиња поместени под агол од 90°. Кога се вклучи струјата во намотките, кои наизменично создаваа магнетни полиња во едното или другото од нив, цилиндерот, под влијание на овие полиња, се ротира и ја извртува конецот, како резултат на што се крева нагоре за одредена количина. . Овој уред совршено го симулираше феноменот познат како поларизација на светлината.
Ферарис немаше намера да го користи неговиот модел за никакви електрични цели. Тоа беше само инструмент за предавање, чија генијалност лежи во вешто користење на електродинамичките феномени за демонстрации во областа на оптиката.
Ferraris не се ограничи само на овој модел. Во вториот, понапреден модел, тој успеа да постигне ротација на цилиндрите при брзини до 900 вртежи во минута. Но, надвор од одредени граници, без разлика колку се зголемувала струјата во колото што ги создала магнетните полиња (со други зборови, без разлика колку се зголемувала потрошената моќност), не било можно да се постигне зголемување на бројот на вртежи. Пресметките покажаа дека моќноста на вториот модел не надминува 3 вати.
Несомнено, Ферарис, не само оптичар, туку и електричар, не можеше а да не го разбере значењето на експериментите што ги спроведуваше. Меѓутоа, според неговото признание, никогаш не му паднало на памет да го примени овој принцип за создавање на електричен мотор со наизменична струја. Најмногу што замислил е да го користи за мерење на струјата, па дури и почнал да конструира таков уред.
На 18 март 1888 година, во Академијата на науките во Торино, Ферарис даде извештај за „Електродинамичка ротација произведена од наизменична струја“. Во него тој зборуваше за своите експерименти и се обиде да докаже дека е невозможно да се постигне ефикасност од повеќе од 50 проценти во таков уред. Ферарис беше искрено убеден дека со докажувањето на нецелисходноста на користењето наизменични магнетни полиња за практични цели, тој прави голема услуга на науката. Извештајот на Ферарис беше пред извештајот на Никола Тесла во Американскиот институт за електроинженери. Но, апликацијата поднесена за патент во октомври 1887 година укажува на несомнениот приоритет на Тесла пред Ферари. Што се однесува до објавувањето, статијата на Ферарис, достапна за читање од сите електричари во светот, беше објавена дури во јуни 1888 година, односно по надалеку познатиот извештај на Тесла.
На тврдењето на Ферарис дека почнал да работи на проучување на ротирачкото магнетно поле во 1885 година, Тесла ги имал сите причини да се спротивстави дека работи на овој проблем уште во Грац, нашол решение за него во 1882 година, а во 1884 година во Стразбур покажал работен модел на неговиот мотор Но, се разбира, тоа не е само прашање на приоритет. Несомнено, и двајцата научници дошле до истото откритие независно еден од друг: Ферарис не можел да знае за патентната апликација на Тесла, исто како што вториот не можел да знае за работата на италијанскиот физичар.
Многу поважно е што G. Ferraris, откако го откри феноменот на ротирачко магнетно поле и го изгради својот модел со моќност од 3 вати, не размислуваше за нивната практична употреба. Освен тоа: ако се прифатеше погрешниот заклучок на Ферарис за нецелисходноста на користење наизменична полифазна струја, тогаш човештвото ќе беше испратено по погрешен пат уште неколку години и ќе беше лишено од можноста за широка употреба на електрична енергија во широк спектар на индустрии. и домаќинствата. Заслугата на Никола Тесла лежи во фактот што, и покрај многуте пречки и скептичниот став кон наизменичната струја, тој практично ја докажа изводливоста за користење повеќефазна струја. Првите двофазни струјни мотори што ги создаде, иако имаа голем број недостатоци, го привлекоа вниманието на електроинженерите ширум светот и предизвикаа интерес за неговите предлози.
Сепак, написот на Галилео Ферарис во списанието Atti di Turino одигра огромна улога во развојот на електротехниката. Беше препечатено од едно големо англиско списание, а изданието со оваа статија падна во рацете на друг научник, сега заслужено признат како креатор на модерното трифазно електротехника.
5. ТЕСЛА ТРАНСФОРМАТОР
Познато е дека трансформаторите на Tesla се разликуваат во дизајнот, од наједноставните со празнина на искра до модерни кола со врвни високофреквентни осцилатори за примарното намотување, направени и на полупроводнички и на цевки кола.
Дијаграм на наједноставниот трансформатор на Тесла:
Во својата елементарна форма, трансформаторот на Tesla се состои од две намотки, примарни и секундарни, и темперамент кој се состои од празнина од искра (сецкање, често се наоѓа англиската верзија на Spark Gap), кондензатор, тороид (не секогаш се користи) и терминал (прикажан како „излезен“ на дијаграмот) .
Слика 7 - Наједноставното коло на трансформаторот на Тесла
Слика 8 - Тесла трансформатор во акција
Примарниот калем е изграден од 5-30 (за VTTC - Тесла калем на светилка - бројот на вртења може да достигне 60) вртења на жица со голем дијаметар или бакарна цевка, а секундарната е направена од многу вртења на жица со помал дијаметар . Примарната намотка може да биде рамна (хоризонтална), конусна или цилиндрична (вертикална). За разлика од многу други трансформатори, нема феромагнетно јадро. Така, меѓусебната индуктивност помеѓу двете намотки е многу помала од онаа на конвенционалните трансформатори со феромагнетно јадро. Овој трансформатор, исто така, практично нема магнетна хистереза, феноменот на доцнење во промените во магнетната индукција во однос на промените во струјата и други недостатоци кои се воведени со присуството на феромагнет во полето на трансформаторот.
Примарниот калем, заедно со кондензаторот, формира осцилаторно коло, кое вклучува нелинеарен елемент - празнина на искра (празнина). Одводникот, во наједноставен случај, е обичен гас; обично направени од масивни електроди (понекогаш со радијатори), што е направено за поголема отпорност на абење кога големи струи течат низ електричен лак меѓу нив.
Секундарната калем формира и осцилаторно коло, каде улогата на кондензатор ја игра капацитивната врска помеѓу тороидот, терминалниот уред, вртењата на самата калем и другите електрично спроводливи елементи на колото со Земјата. Конечниот уред (терминал) може да се направи во форма на диск, наострен игла или сфера. Терминалот е дизајниран да произведува предвидливи празнења на искра со долга должина. Геометријата и релативната положба на деловите на трансформаторот Тесла во голема мера влијаат на неговите перформанси, што е слично на проблемите при дизајнирање на било какви високонапонски и високофреквентни уреди.
ЗАКЛУЧОК
Работите што користат електрична енергија кои ни станаа познати во секојдневниот живот се плод на научната и техничката мисла на многу генерации научници. Честопати, разбирањето на практичната вредност и значењето на откриените феномени доаѓало доцна или доаѓало со следната генерација на научници.
Сепак, треба да се забележи дека развојот на електротехниката беше тој што придонесе за забрзување на техничкиот напредок. Создавањето и развојот на електрични машини со директна и наизменична струја овозможи да се дизајнираат флексибилни контролни системи, што не може да се реализираат на мотори кои користат гас и течна енергија. Развојот на микропроцесорската технологија овозможи да се создадат моќни компјутери кои учествуваат во експериментите на теоретските физичари кои ги откриваат тајните на универзумот (LHC во Церн).
Според мое длабоко убедување, останаа уште многу мистерии, тајни и големи откритија во областа на електротехниката.
НазадНемате право да објавувате коментари
