Где электричества. Что такое электричество? Информация о электрическом токе. Новое на форуме
Этот вопрос, как капуста, его раскрываешь-раскрываешь, а до "фундаментальной" кочерыжки всё ещё далеко. Хоть вопрос, видимо, касается этой самой кочерыжки, придётся всё же попробовать одолеть всю капусту.
На самый поверхностный взгляд природа тока кажется простой: ток - это когда заряженные частицы движутся. (Если частица не движется, то тока нет, есть только электрическое поле.) Пытаясь постичь природу тока, и не зная из чего состоит ток, выбрали для тока направление, соответствующее направлению движения положительных частиц. Позже оказалось, что неотличимый, точно такой же по действию ток получается при движении отрицательных частиц в противоположном направлении. Эта симметрия является примечательной деталью природы тока.
В зависимости от того, где движутся частицы природа тока тоже различна. Отличается сам текущий материал:
- В металлах есть свободные электроны;
- В металлических и керамических сверхпроводниках - тоже электроны;
- В жидкостях - ионы, которые образуются при протекании химических реакций или при воздействии приложенного электрического поля;
- В газах - снова ионы, а также электроны;
- А вот в полупроводниках электроны несвободны и могут двигаться "эстафетно". Т.е. двигаться может не электрон, а как бы место, где его нет - "дырка". Такая проводимость называется дырочной. На спайках разных полупроводников природа такого тока рождает эффекты, делающие возможной всю нашу радиоэлектронику.
У тока две меры: сила тока и плотность тока. Между током зарядов и током, например, воды в шланге больше различий, чем сходства. Но такой взгляд на ток вполне продуктивен, для понимания природы последнего. Ток в проводнике это векторное поле скоростей частиц (если это частицы с одинаковым зарядом). Но мы обычно для описания тока не учитываем эти детали. Мы усредняем этот ток.
Если мы возьмём одну только частицу (естественно заряженную и движущуюся), то ток равный произведению заряда и мгновенной скорости в конкретный момент времени существует ровно там, где находится эта частица. Помните, как было в песне дуэта Иваси "Пора по пиву": "...если климат тяжёл и враждебен астрал, если поезд ушёл и все рельсы ЗА-БРАЛ..." :)
И вот мы пришли к той кочерыжке, которую упоминали вначале. Почему частица имеет заряд (с движением вроде всё ясно, а что же такое заряд)? Наиболее фундаментальные частицы (вот теперь уж точно:) вроде бы неделимые) несущие заряд - это электроны, позитроны (антиэлектроны) и кварки. Отдельно взятый кварк вытащить и исследовать невозможно из-за конфайнмента, с электроном вроде проще, но тоже пока не очень-то ясно. На данный момент видно, что ток квантуется: не наблюдается зарядов меньше заряда электрона (кварки наблюдаются только в виде адронов с совокупным зарядом таким же или нулевым). Электрическое поле отдельно от заряженной частицы может существовать только в связке с магнитным полем, как электромагнитная волна, квантом которой является фотон. Возможно, какие-то интерпретации природы электрического заряда лежат в сфере квантовой физики. Например, предсказанное ею и обнаруженное сравнительно недавно поле Хиггса (есть бозон - есть и поле) объясняет массу ряда частиц, а масса - это мера того, как частица откликается на гравитационное поле. Может быть и с зарядом, как с мерой отклика на электрическое поле, обнаружится какая-то похожая история. Почему есть масса и почему есть заряд - это в чём-то родственные вопросы.
Многое известно о природе электрического тока, но самое главное пока нет.
Или электрическим током называют направленно движущийся поток заряженных частиц, например электронов. Также электричеством называется энергия, получаемая в результате такого движения заряженных частиц, и освещение, которое получают на основе этой энергии. Термин «электричество» был введён английским учёным Уильямом Гилбертом в 1600 году в его сочинении «О магните, магнитных телах и о большом магните-Земле».
Гилберт проводил опыты с янтарём, который в результате трения о сукно получил возможность притягивать другие лёгкие тела, то есть приобрёл некий заряд. А так как янтарь переводится с греческого как электрон, то наблюдаемое ученым явление получило название «электричество».
Электрический ток
Немного теории об электричестве
Электричество способно создавать вокруг проводников электрического тока или заряженных тел электрическое поле. Посредством электрического поля можно оказывать воздействие на другие тела, обладающие электрическим зарядом.fv
Электрические заряды, как всем известно, делятся на положительные и отрицательные. Этот выбор является условным, однако из-за того, что он уже давно сделан исторически, то только поэтому за каждым зарядом закреплён определённый знак.
Тела, которые заряжены одним видом знака, отталкиваются друг от друга, а которые имеют разные заряды-наоборот притягиваются.
Во время движения заряженных частиц, то есть существования электричества, также помимо электрического поля возникает и магнитное поле. Это позволяет установить родство между электричеством и магнетизмом .
Интересно, что существуют тела, которые проводят электрический ток или тела с очень большим сопротивлением.. Это было открыто английским учёным Стивеном Греем в 1729 году.
Изучением электричества, наиболее полно и фундаментально, занимается такая наука, как термодинамика. Однако квантовые свойства электромагнитных полей и заряженных частиц изучаются уже совсем другой наукойm – квантовой термодинамикой, однако некоторую часть квантовых явлений можно довольно просто объяснить обычными квантовыми теориями.
Основы электричества
История открытия электричества
Для начала необходимо сказать, что нет такого учёного, который может считаться открывателем электричества, так как с древнейших времен до наших дней многие учёные изучают его свойства и узнают что-то новое об электричестве.
- Первым, кто заинтересовался электричеством, был древнегреческий философ Фалес. Он обнаружил, что янтарь, который потереть о шерсть приобретает свойство притягивать другие лёгкие тела.
- Затем другой древнегреческий ученый Аристотель занимался изучением некоторых угрей, которые поражали врагов, как мы теперь знаем, электрическим разрядом.
- В 70 году нашей эры римский писатель Плиний изучал электрические свойства смолы.
- Однако затем долгое время об электричестве не было получено никаких знаний.
- И только в 16 веке придворный врач английской королевы Елизаветы 1 Вильям Жильбер занялся изучением электрических свойств и сделал ряд интересных открытий. После этого началось буквально «электрическое помешательство».
- Только в 1600 году появился термин «электричество», введённый английским ученым Уильямом Гилбертом.
- В 1650 году, благодаря бургомистру Магдебурга Отто фон Герике, который изобрёл электростатическую машину, появилась возможность наблюдать эффект отталкивания тел под действием электричества.
- В 1729 году английский учёный Стивен Грей, проводя опыты по передачи электрического тока на расстояние, случайно обнаружил, что не все материалы обладают свойством одинаково передавать электричество.
- В 1733 году французский ученый Шарль Дюфе открыл существование двух типов электричества, которые он назвал стеклянным и смоляным. Эти названия они получили из-за того, что выявлялись при трении стекла о шёлк и смолы о шерсть.
- Первый конденсатор, то есть накопитель электричества, изобрёл голландец Питер ванн Мушенбрук в 1745 году. Этот конденсатор получил название Лейденская банка.
- В 1747 году американец Б.Франклин создал первую в мире теорию электричества. По франклину электричество – это нематериальная жидкость или флюид. Другая заслуга Франклина перед наукой заключается в том, что он изобрёл громоотвод и с помощью него доказал, что молния имеет электрическую природу возникновения. Также он ввёл такие понятия как положительный и отрицательный заряды, но не открывал заряды. Это открытие сделал учёный Симмер, который доказал существование полюсов зарядов: положительного и отрицательного.
- Изучение свойств электричества перешло к точным наукам после того как в 1785 году Кулон открыл закон о силе взаимодействия, происходящей между точечными электрическими зарядами, который получил название Закон Кулона.
- Затем, в 1791 году итальянский учёный Гальвани публикует трактат о том, что в мышцах животных, при их движении возникает электрический ток.
- Изобретение батареи другим итальянским учёным – Вольтом в 1800, привело к бурному развитию науки об электричестве и к последовавшему ряду важных открытий в этой области.
- Затем последовали открытия Фарадея, Максвелла и Ампера, которые произошли всего за 20 лет.
- В 1874 году российский инженер А.Н.Лодыгин получил патент, на изобретённую в 1872 году лампу накаливания с угольным стержнем. Затем в лампе стал использоваться стержень из вольфрама. А в 1906 году он продал свой патент компании Томаса Эдисона.
- В 1888 году Герц регистрирует электромагнитные волны.
- В 1879 году Джозеф Томсон открывает электрон, который является материальным носителем электричества.
- В 1911 году француз Жорж Клод изобрёл первую в мире неоновую лампу.
- Двадцатый век дал миру теорию Квантовой электродинамики.
- В 1967 году был сделан еще один шаг на пути изучения свойств электричества. В этом году была создана теория электрослабых взаимодействий.
Однако это только основные открытия, сделанные учёными, и способствовавшие применению электричества. Но исследования продолжаются и сейчас, и каждый год происходят открытия в области электричества.
Все уверенны что самым великим и могущественным в плане открытий связанных с электричеством, был Никола Тесла. Сам он родился в Австрийской империи, теперь это территория Хорватии. В его багаже изобретений и научных работ: переменный ток, теория полей, эфир, радио, резонанс и многое другое. Некоторые допускают возможность что явление “Тунгусского метеорита”, это ни что иное как работа рук самого Николы Теслы, а именно взрыв огромной мощности на территории Сибири.
Властелин мира - Никола Тесла
Какое-то время считалось, что электричество в природе не существует. Однако после того как Б.Франклин установил, что молнии имеют электрическую природу возникновения, это мнение перестало существовать.
Значение электричества в природе, как и в жизни человека достаточно огромно. Ведь именно молнии привели к синтезу аминокислот и, следовательно, к появлению жизни на земле .
Процессы в нервной системе человека и животных, например, движение и дыхание, происходят благодаря нервному импульсу, который возникает из-за электричества, существующего в тканях живых существ.
Некоторые виды рыб использую электричество, а точнее электрические разряды для защиты от врагов, поиска пищи под водой и её добывания. Такими рыбами являются: угри, миноги, электрические скаты и даже некоторые акулы. Все эти рыбы имеют специальный электрический орган, который работает по принципу конденсатора, то есть накапливает достаточно большой электрический заряд, а затем разряжает его на жертву, прикоснувшуюся к такой рыбе. Также такой орган работает с частотой в несколько сотен герц и имеет напряжение несколько вольт. Сила тока электрического органа рыб меняется с возрастом: чем старше становится рыба, тем сила тока больше. Также благодаря электрическому току рыбы, обитающие на большой глубине, ориентируются в воде. Электрическое поле искажается под действие предметов, находящихся в воде. А эти искажения и помогают рыбам ориентироваться.
Смертельные опыты. Электричество
Получение электричества
Для получения электричества были специально созданы электростанции. На электростанциях при помощи генераторов, создается электроэнергия, которая после передается в места потребления по линиям электропередач. Электрический ток создается благодаря переходу механической или внутренней энергии в электрическую энергию. Электростанции делятся на: гидроэлектростанции или ГЭС, тепловые атомные, ветровые, приливные, солнечные и другие электростанции.
В гидроэлектростанциях турбины генератора, движущиеся под действием потока воды, вырабатывают электрический ток. В тепловых электростанциях или по-другому ТЭЦ электрический ток образуется также, но только вместо воды используется водяной пар, возникающий в процессе нагрева воды при сгорании топлива, например, угля.
Очень похожий принцип работы используется в атомной станции или АЭС. Только в АЭС используется другой вид топлива – радиоактивные материалы, например, уран или плутоний. Происходит деление их ядер, благодаря чему выделяется очень большое количество теплоты, используемое для нагревания воды и превращения её в водяной пар, который затем поступает в турбину, вырабатывающую электрический ток. Для работы таких станций требуется очень мало топлива. Так десять граммов урана вырабатывает такое же количество электричества, как и вагон угля.
Использование электричества
В наше время жизнь без электричества становится невозможной. Оно достаточно плотно вошло в жизнь людей двадцать первого века. Часто электричество используют для освещения, например, используя электрическую или неоновую лампу, и для передачи всевозможной информации с помощью телефона, телевидения и радио, а в прошлом и телеграфа. Также еще в двадцатом веке появилась новая область применения электричества: источник питания электрических двигателей трамваев, поездов в метро, троллейбусов и электричек. Электричество необходимо для работы различных бытовых приборов, которые значительно улучшают жизнь современного человека.
Сегодня электричество также применяется для получения качественных материалов и их обработки. С помощью электрогитар, работающих благодаря электричеству, можно создавать музыку. Также электричество продолжает использоваться, как гуманный способ умерщвления преступников (электрический стул), в странах, в которых разрешена смертная казнь.
Также учитывая то, что жизнь современного человека становится практически невозможной без компьютеров и сотовых телефонов, для работы которых необходимо электричество, то важность электричества будет достаточно сложно переоценить.
Электричество в мифологии и искусстве
В мифологии почти всех народов есть боги, которые способны метать молнии, то есть умеющие использовать электричество. Например, у греков таким богом был Зевс, у индусов-Агни, который умел превращаться в молнию, у славян – это Перун, а у скандинавских народов-Тор.
В мультфильмах также есть электричество. Так в диснеевском мультфильме Черный плащ есть антигерой Мегавольт, который способен повелевать электричеством. В японской анимации электричеством владеет покемон Пикачу.
Заключение
Изучение свойств электричества началось ещё в глубокой древности и продолжается до сих пор. Узнав, основные свойства электричества и, научившись их правильно использовать, люди значительно облегчили свою жизнь. Электричество также используется на заводах, фабриках и тд., то есть с помощью него можно получать другие блага. Значение электричества, как в природе, так и в жизни современного человека огромно. Без такого электрического явления как молния на земле не зародилась бы жизнь, а без нервных импульсов, возникающих также благодаря электричеству, не возможно было бы обеспечить согласованную работу между всеми частями организмов.
Люди всегда были благодарны электричеству, даже когда не знали об его существовании. Они наделяли своих главных богов возможностью метать молнии.
Современный человек также не забывает об электричестве, но возможно ли о нем забыть? Он наделяет электрическими способностями героев мультфильмов и фильмов, строит электростанции, чтобы получать электричество и делает многое другое.
Таким образом, электричество величайший дар, данный нам самой природой и которым мы, к счастью, научились пользоваться.
Свет / Подключение к электросетям
Воспитать сына, вырастить дерево, построить дом… Но дом мало построить, его надо подключить к электросетям. Без света – никуда! Но в наших российских условиях подключение к электросетям это всегда стресс, а вернее сказать – небольшая юридическая война.
Мы на ЭнергоВОПРОС.ру стараемся в меру своих сил помочь людям в их борьбе за энергию. Когда вы только в начале пути, необходимо понять, с чего начинать, какие могут быть основные подводные камни, и чего стоит опасаться? Чтобы прояснить основные моменты нелегкого процесса, мы собрали ответы на наиболее типичные вопросы, которые люди задают в связи с подключением частного дома к электросетям. Часть их получены от государственных организаций, часть – дана экспертами ЭнергоВОПРОС.ру
Подключение к электросетям: в какую стоимость выйдет присоединение к электрическим сетям участка в деревне?
Я физ. лицо. Куплен мною участок в деревне. От моего участка до ближайшего столба линии эл. передач метров 70-100 напрямую, если по дороге в обход, то будет метров 300-400, нужна мощность 15кВт. Вопросы:
В какую стоимость выйдет присоединение к эл. сетям? столбы, счетчик, провода и т.п. за чей счет?
Какие документы нужны для подачи заявки?
В какой срок выполняется техническое присоединение в моем случае?
Отвечает:
В соответствии с пунктом 2 Правил технологического присоединения энергопринимающих устройств потребителей электрической энергии, объектов по производству электрической энергии, а также объектов электросетевого хозяйства, принадлежащим сетевым организациям и иным лицам, к электрическим сетям, утвержденных постановлением Правительства РФ от 27.12.2007 № 861 (далее - Правила), независимо от наличия или отсутствия технической возможности технологического присоединения на дату обращения заявителя, сетевая организация обязана заключить договор с лицами, максимальная мощность энергопринимающих устройств которых составляет до 15 кВт включительно (с учетом ранее присоединенной в данной точке присоединения мощности) и принадлежащих им на праве собственности или на ином предусмотренном законом основании объект капитального строительства и (или) земельный участок, на котором расположены (будут располагаться) объекты заявителя, либо право собственности или иное предусмотренное законом основание на энергопринимающие устройства, а также выполнить в отношении энергопринимающих устройств таких лиц мероприятия по технологическому присоединению.
Согласно пункту 16. « б» Правил по договору срок осуществления мероприятий по технологическому не может превышать 6-ти месяцев для заявителя, максимальная присоединенная мощность которого составляет до 15 кВт включительно, электроснабжение которого предусматривается по одному источнику.
Технологическое присоединение данного заявителя к электрическим сетям сетевой организации может осуществляться классом напряжения до 20 кВ включительно, если минимальное расстояние, измеряемое по прямой линии от границ участка заявителя, на котором расположены присоединяемые энергопринимающие устройства до ближайшего объекта электрической сети (опора линий электропередачи, кабельная линия, распределительное устройство, подстанция), имеющего класс напряжения, указанный в заявке, составляет не более 300 метров в городах и поселках городского типа и не более 500 метров в сельской местности.
Размер платы за технологическое присоединение энергопринимающих устройств максимальной мощностью, не превышающей 15 кВт включительно, устанавливается исходя из стоимости мероприятий по технологическому СЭД-46-01-32-648 12.12.2011 присоединению в размере не более 550 рублей (с учетом НДС) при условии выше перечисленных расстояний.
Запрещается навязывать заявителю услуги и обязательства, не предусмотренные Правилами. Никакого дополнительного взимания в виде платы за ликвидацию технологических ограничений, за оказание каких-то дополнительных услуг или дополнительного строительства до границ земельного участка заявителя с максимальной присоединяемой мощностью до 15 включительно, в соответствии с действующим законодательством, заявителю производить не требуется.
Для заключения договора заявитель направляет заявку в сетевую организацию, объекты электросетевого хозяйства которой расположены на наименьшем расстоянии от границ участка заявителя.
В заявке, направляемой заявителем - физическим лицом в целях технологического присоединения энергопринимающих устройств, максимальная мощность которых составляет до 15 кВт включительно, которые используются для бытовых нужд и иных нужд, не связанных с осуществлением предпринимательской деятельности, и электроснабжение которых предусматривается по одному источнику, должны быть указаны:
- Фамилия, имя и отчество заявителя, серия, номер и дата выдачи паспорта или иного документа, удостоверяющего личность в соответствии с законодательством Российской Федерации;
- Место жительства заявителя;
- Наименование и место нахождения энергопринимающих устройств, которые необходимо присоединить к электрическим сетям сетевой организации;
- Сроки проектирования и поэтапного введения в эксплуатацию энергопринимающих устройств (в том числе по этапам и очередям);
- Максимальная мощность энергопринимающих устройств заявителя.
К заявке прилагаются следующие документы:
- Копия документа, указанного в заявке, удостоверяющего личность заявителя;
- Копия документа, подтверждающего право собственности или иное предусмотренное законом основание на объект капитального строительства и (или) земельный участок, на котором расположены (будут располагаться) объекты заявителя, либо право собственности или иное предусмотренное законом основание на энергопринимающие устройства;
- Перечень и мощность энергопринимающих устройств, которые могут быть присоединены;
- ИНН заявителя;
- План расположения энергопринимающих устройств, которые необходимо присоединить к электрическим сетям сетевой организации (выкопировка в масштабе, позволяющем определить расстояние от границ земельного участка заявителя до объектов электросетевого хозяйства);
- Расчет нагрузки потребителя;
- Доверенность или иные документы, подтверждающие полномочия заявителя, подающего и получающего документы, в случае если заявка подается в сетевую организацию представителем заявителя.
За более полной информацией по документам на подключение электроэнергии к вашему энергопринимающему устройству Вам необходимо обратиться в сетевую организацию по территориальной принадлежности.
Подключение к электросетям частного дома: сколько времени готовят технические условия (ТУ) и кто должен их выполнять?
Здравствуйте. Для подключения к сетям электроснабжения мне предстоит стоит обратится в электросетевую организацию и запросить технические условия. В связи с этим возникает ряд вопросов.
Вопрос 1: сколько времени дается электросетевой организации на выдачу технических условий и на основании каких документов?
Вопрос 2: после получения технических условий, кто должен выполнять технические условия, все что в них сказано (установка столбов, установка подстанции, прокладка провода на мой участок.), я плачу лишь 550 руб. за технологическое присоединение 380В 15кВт (я так понимаю за подключение на столбе)? И на основании каких документов все работы должен произвести я, ЭСО, городские власти или еще кто-либо.
Заранее благодарю за ответ.
Отвечает:
По времени выдачи ТУ: сетевой организации, согласно 861 постановлению Правительства РФ, дается 30 дней.
По выполнению ТУ: если линии ЭСО находится на расстоянии не превышающем, 300 метров для города и 500 метров для села, от границ Вашего земельного участка то мероприятия по строительству электросетей до границ вашего участка лягут на сетевую организацию, согласно все тому же 861 постановлению и на все это им дается 6 месяцев.
Подключение к электросетям частного дома в городе. Расстояние - более 300 метров. Как быть?
Если расстояние от существующих электрических сетей необходимого класса напряжения до границ земельного участка заявителя, на котором расположены присоединяемые энергопринимающие устройства, составляет более 300 метров (примерно от800 до1500 метров), в городе действует ли ПП-334? И в какие сроки СО обязаны подключить к электросетям данный участок?
Отвечает:
Тут может быть два варианта. Вы пишите заявку на ТУ в сетевую организацию и вам выдают ТУ по индивидуальному тарифу т.е. сетевая компания сама строит Вам линию в течение действия ТУ это как правило 2 года. Либо к заявке прикладываете письмо - согласие о строительстве данной линии за свой счет и ТУ вам обходятся в 550 рублей за 15 кВт. А дальше все будет зависить от Вас.
Подключение к электросетям в Домодедовском районе Московской области. Куда нужно обратиться, какие документы необходимы и сколько времени займет оформление?
Добрый день! У нас участок без построек в Домодедовском районе МО, для строительства дома необходима точка присоединения к электросетям. Куда нужно обратиться, какие документы необходимы и сколько времени займет оформление?
Отвечает:
Для начала нужно найти ближайшую ЛЭП 0,4 кВ и выяснить на чьм балансе и обслуживании она находится, после выяснения баланса обратится в сетевую организацию с заявкой на тех. присоединение. По истечении 30 дней Вам выдадут договор тех. присоединения и технические условия. А дальше все будет зависить от Вас как быстро вы сможете выполнить все пункты ТУ и узаконить свою электроустановку. От редакции ЭнергоВОПРОС.ру: Скорее всего вам нужен Домодедовский РЭС Южных электросетей Московской объединенной электросетевой компании (МОЭСК). Их координаты можно посмотреть
Подключение частного дома к электросетям: сетевая компания сорвали сроки, подключать отказывается. Куда и как жаловаться?
17 января 2012 года заключила договор с электросетями по присоединению вновь построенного дома, получила на руки договор, технические условия, выполнили свою часть договора (присоединение в пределах участка), уплатила 550 рублей, срок договора истек 19 июля 2012. В электросетях устно говорят, что нет финансирования. Куда жаловаться и какие статьи привести в качестве доводов? Нужно ли требовать письменный отказ в присоединении дома?
Отвечает:
Вам необходимо подготовить в письменном виде претензию по факту нарушения сроков договора и направить ее в электросетевую компанию. Можно ее вручить лично в канцелярию под роспись руководителя (секретаря) канцелярии на Вашем экземпляре претензии. Можно и по почте, но только с уведомлением.
Учтите, что претензия должна быть адресована именно юридическому лицу, а не в его структурное подразделение - РЭС (район электрических сетей). Для этого посмотрите преамбулу договора, в ней должно быть указано правильное (полное) наименование этого юридического лица. В конце договора, где указаны адреса и платежные реквизиты сторон, найдите юридический и почтовый адреса компании. Лучше направить претензию по юридическому адресу (эти адреса, как правило, совпадают).
В претензии изложите свое требование исполнить обязательства и обещание направить свое заявление (жалобу) в УФАС (управление федеральной налоговой службы по Вашему региону) о привлечении сетевой компании к ответственности. В претензию не следует включать никаких требований отказа сетевой компании в присоединении. В основание претензии достаточно указать статьи Гражданского кодекса РФ: 401 (основания ответственности за нарушение обязательства), 779 (общие положения о договоре оказания услуг). Также добавьте ссылку на пункт 16 Правил технологического присоединения, утвержденные постановлением Правительства РФ от 27.12.2004 г. № 861 (в нем установлены сроки исполнения договора). В претензии укажите срок, в течение которого сетевой компании надлежит выполнить ее обязательства перед Вами.
Понятно, что если она не выполнила обязательства в 6-ти месячный срок, то в месячный она уже не успеет. Тем не менее, укажите месячный срок, по истечению которого Вы можете направить свою жалобу в УФАС для привлечения сетевой компании к ответственности.
– В Европе теперь никто на пианино не играет,
играют на электричестве.
–На электричестве играть нельзя – током убьет.
–А они в резиновых перчатках играют…
–Э! В резиновых перчатках можно!
«Мимино»
Странно… Играют на электричестве, а убивает почему-то каким-то там током… Откуда в электричестве ток? И что это за ток? Здравствуйте, уважаемые! Давайте разбираться.
Ну, во-первых, начнём с того, почему это играть на электричестве в резиновых перчатках всё-таки можно, а, например, в железных или свинцовых – нельзя, хотя металлические прочнее? Дело все в том, что резина не проводит электричество, а железо и свинец – проводят, поэтому и током ударит. Стоп-стоп… Мы идем не в ту сторону, давайте, разворачиваемся… Ага… Начинать нужно с того, что все в нашей Вселенной состоит из мельчайших частичек – атомов. Эти частички настолько малы, что, например, человеческий волос по толщине в несколько миллионов раз превосходит размер самого маленького атома водорода. Атом состоит (см. рисунок 1.1) из двух основных частей – положительно заряженного ядра, состоящего в свою очередь из нейтронов и протонов и вращающихся по определенным орбитам вокруг ядра электронов.
Рисунок 1.1 – Строение электрона
Суммарный электрический заряд атома всегда (!) равен нулю, то есть атом электрически нейтрален. Электроны имеют довольно сильную связь с атомным ядром, однако, если приложить некоторую силу и «вырвать» один или несколько электронов из атома (посредством нагревания или трения, например), то атом превратиться в положительно заряженный ион, поскольку величина положительного заряда его ядра будет больше величины отрицательного суммарного заряда оставшихся электронов. И наоборот, – если каким-либо образом добавить к атому один или несколько электронов (но не посредством охлаждения…), то атом превратится в отрицательно заряженный ион.
Электроны, входящие в состав атомов любого элемента,абсолютно идентичны по своим характеристикам: заряду, размеру, массе.
Теперь, если посмотреть на внутренний состав любого элемента можно увидеть, что не весь объем элемента занимают атомы. Всегда, в любом материале так же присутствуют как отрицательно заряженные, так и положительно заряженные ионы, причем процесс преобразования «отрицательно заряженный ион–атом–положительно заряженный ион» происходит постоянно. В процессе этого преобразования образуются так называемые свободные электроны – электроны, не связанные ни с одним из атомов или ионом. Оказывается, что различных веществ количество этих свободных электронов разное.
Так же из курса физики известно, что вокруг любого заряженного тела (даже такого ничтожно малого, как электрон) существует так называемое невидимое электрическое поле, основными характеристиками которого являются напряженность и направление. Условно принято, что поле всегда направлено из точки положительного заряда к точке отрицательного заряда. Такое поле возникает, например, при натирании эбонитовой или стеклянной палочки о шерсть, при этом в процессе можно услышать характерный треск, явление которого мы рассмотрим позже. Причем, на стеклянной палочке будет образовываться положительный заряд, а на эбонитовой – отрицательный. Это как раз и будет означать переход свободных электронов одного вещества в другое (со стеклянной палочки в шерсть и из шерсти в эбонитовую палочку). Переход электронов означает изменение заряда. Для оценки этого явления существует специальная физическая величина – количество электричества, названная кулон, причем 1Кл= 6.24 10 18 электронов. Исходя из этого соотношения заряд одного электрона (или его по-другому называют элементарным электрическим зарядом) равен:
Так при чем же здесь все эти электроны и атомы… А вот при чём. Если взять материал с большим содержанием свободных электронов и поместить его в электрическое поле, то все свободные электроны будут двигаться в направлении положительной точки поля, а ионы – поскольку они имеют сильные межатомные (межионные) связи –оставаться внутри материала, хотя по идее они должны двигаться к той точке поля, заряд которой противоположен заряду иона. Это было доказано с помощью простого эксперимента.
Два различных материала (серебро и золото) соединили друг с другом и поместили в электрическое поле на несколько месяцев. Если бы наблюдалось движение ионов между материалами, то в месте контакта должен был бы произойти процесс диффузии и в узкой зоне серебра образоваться золото, а в узкой зоне золота – серебро, но такого не произошло, что и доказало неподвижность «тяжелых» ионов. На рисунке 2.1 показано движение положительной и отрицательной частиц в электрическом поле: отрицательно заряженные электроны движутся против направления поля, а положительно заряженные частицы – по направлению поля. Однако это справедливо только для частиц, не входящих в кристаллическую решетку какого-либо материала и не связанных между собой межатомными связями.
Рисунок 1.2 – Движение точечного заряда в электрическом поле
Движение происходит именно таким образом, потому как одноимённые заряды отталкиваются, а разноимённые – притягиваются: на частицу всегда действуют две силы: сила притяжения и сила отталкивания.
Так вот, именно упорядоченное движение заряженных частиц и называют электрическим током. Существует забавный факт: изначально считалось (до открытия электрона), что электрический ток порождён именно положительными частицами, поэтому направление тока соответствовало движению положительных частиц от «плюса» к «минусу», однако впоследствии обнаружилось обратное, но направление тока решено было оставить прежним, и в современной электротехнике осталась эта традиция. Так что всё на самом деле наоборот!
Рисунок 1.3 – Строение атома
Электрическое поле можно, хоть и характеризуется величиной напряженности, но создается вокруг любого заряженного тела. Например, если всё ту же стеклянную и эбонитовую палочки натереть о шерсть, то вокруг них возникнет электрическое поле. Электрическое поле существует около любого объекта и воздействует на другие объекты, сколь угодно далеко они бы ни располагались.Однако с ростом расстояния между ними напряженность поля уменьшается и её величиной можно пренебречь, так что два человека, стоящие рядом и имеющие некоторый заряд, хоть и создают электрическое поле, и между ними протекает электрический ток, но он настолько мал, что его величину трудно зафиксировать даже специальными приборами.
Так вот, пора бы уже побольше рассказать о том, что это за характеристика – напряженность электрического поля. Начинается всё с того, что в 1785 году французский военный инженер Шарль Огюстен де Кулон, отвлекшись от рисования военных карт, вывел закон, описывающий взаимодействие двух точечных зарядов:
Модуль силы взаимодействия двух точечных зарядов в вакууме прямо пропорционален произведению модулей этих зарядов и обратно пропорционален квадрату расстояния между ними.
Мы не будем углубляться в то, почему это именно так, просто поверим на слово господину Кулону и введём некоторые условия для соблюдения этого закона:
- точечность зарядов - то есть расстояние между заряженными телами много больше их размеров - впрочем, можно доказать, что сила взаимодействия двух объёмно распределённых зарядов со сферически симметричными не пересекающимися пространственными распределениями равна силе взаимодействия двух эквивалентных точечных зарядов, размещённых в центрах сферической симметрии;
- их неподвижность. Иначе вступают в силу дополнительные эффекты: магнитное поле движущегося заряда и соответствующая ему дополнительная сила Лоренца, действующая на другой движущийся заряд;
- взаимодействие в вакууме.
Математически закон записывается следующим образом:
где q 1 ,q 2 – величины взаимодействующих точечных зарядов,
r – расстояние между этими зарядами,
k – некоторый коэффициент, описывающий влияние среды.
На рисунке ниже приведено графическое пояснение закона Кулона.
Рисунок 1.4 – Взаимодействие точечных зарядов. Закон Кулона
Таким образом, сила взаимодействия между двумя точечными зарядами возрастает при увеличении этих зарядов и уменьшается при увеличении расстояния между зарядами, причём увеличение расстояния в два раза приводит к уменьшению силы в четыре раза. Однако подобная сила возникает не только между двумя зарядами, но и между зарядом и полем (и опять электрический ток!). Логично было бы предположить, что на различные заряды одно и то же поле оказывает различное влияние. Так вот отношение силы взаимодействия поля и заряда к величине этого заряда и называется напряжённостью электрического поля. При условии, что заряд и поле неподвижны и не изменяют своих характеристик с течением времени.
где F – сила взаимодействия,
q – заряд.
Причём, как говорилось ранее, поле имеет направление, и это возникает именно исходя из того, что сила взаимодействия имеет направление (является векторной величиной: одноимённые заряды притягиваются, разноимённые – отталкиваются).
После того, как я написал этот урок, я попросил моего друга прочитать его, оценить, так скажем. Кроме того, я задал ему один интересный на мой взгляд вопрос как раз по теме этого материала. Каково же было моё удивление, когда он ответил неверно. Попробуйте и Вы ответить на этот вопрос (он помещен в раздел задач в конце урока) и аргументировать свою точку зрения в комментариях.
И последнее: поскольку поле может переместить заряд из одной точки пространства в другую, оно обладает энергией, а, следовательно, может совершать работу. Этот факт пригодится нам в дальнейшем при рассмотрении вопросов работы электрического тока.
На этом первый урок окончен, но у нас так и остался без ответа вопрос, почему же, в резиновых перчатках током не убьет. Оставим его как интригу на следующий урок. Спасибо за внимание, до новых встреч!
- Предположим, что в городе-герое Москве имеется некая розетка, самая такая обычная розетка, которые есть и у Вас дома. Так же предположим, что мы протянули провода из Москвы во Владивосток и подключили во Владивостоке лампочку (опять же, лампа совершенно обычная, такая же освещает сейчас комнату и мне, и Вам). Итого, что мы имеем: лампочка, присоединенная к концам двух проводов во Владивостоке и розетку в Москве. Теперь вставим «московские» провода в розетку. Если мы не будем учитывать массу всяких условий и просто предположим, что лампочка во Владивостоке загорелась, то попробуйте предположить, доберутся ли электроны, которые в данный момент находятся в розетке в Москве в нить накала лампочки во Владивостоке? Что случится, если мы подключим лампочку не к розетке, а к аккумулятору?
