Струја је уобичајена и витална појава за већину људи. И као свака позната ствар, ретко је приметна. Мало људи се пита одакле долази, како функционише, шта се може учинити са њим. Међутим, његово истраживање је спроведено много пре наше ере, а до сада су неке мистерије остале без одговора.
Садржај
Шта се подразумева под електричном струјом
Електрицитет је комплекс појава повезаних са постојањем електричних наелектрисања. Ова реч најчешће означава електричну струју и све процесе које она изазива.
Електрична струја је усмерено кретање честица које носе наелектрисање под утицајем електричног поља.
Ко је измислио струју – историја
Поједине манифестације електрицитета проучаване су много пре наше ере.Али њихово комбиновање у једну теорију која објашњава бљескове муња на небу, привлачност објеката, могућност изазивања пожара и утрнулости делова тела, па чак и смрти особе, показало се као тежак задатак.
Од давнина, научници су проучавали три манифестације електрицитета:
- Рибе које производе електричну енергију;
- Статички електрицитет;
- Магнетизам.
У старом Египту, исцелитељи су знали за чудне способности нилског сома и покушавали да њиме лече главобољу и друге болести. Древни римски лекари су у сличне сврхе користили електричну рампу. Стари Грци су детаљно проучавали чудне способности ража и знали су да створење може омамити особу без директног контакта кроз трозубац и рибарске мреже.
Нешто раније је откривено да ако трљате ћилибар о комад вуне, он ће почети да привлачи вуну и мале предмете. Касније је откривен још један материјал сличних својстава - турмалин.
Око 500 година п.н.е. Индијски и арапски научници су знали за супстанце способне да привуку гвожђе и активно су користили ову способност у различитим областима. Око 100 година п.н.е. Кинески научници су измислили магнетни компас.
Године 1600. Вилијам Гилберт, дворски лекар Елизабете И и Џејмса И, открио је да је цела планета један огроман компас и увео појам „електричне енергије” (од грчког „ћилибар”). У његовим списима, експерименти са трљањем ћилибара о вуну и способношћу компаса да усмерава на север почели су да се комбинују у једну теорију. На слици испод показује магнет Елизабети И.
Инжењер Ото фон Герике 1633. године изуме електростатичку машину која не само да може да привлачи, већ и одбија предмете, а 1745. године Петер ван Мушенбрук прави први на свету уређај за складиштење електричног набоја.
1800. Италијан Алесандро Волта измишља прву струјни извор - електрична батерија која производи Д.Ц.. Такође је био у стању да преноси електричну струју на даљину. Стога ову годину многи сматрају годином проналаска електричне енергије.
Године 1831. Мајк Фарадеј открива феномен електромагнетне индукције и отвара пут проналаску различитих уређаја заснованих на електричној струји.
На прелазу из 19. до 20. века направљен је огроман број открића и достигнућа захваљујући активностима Николе Тесле. Између осталог, изумео је високофреквентни генератор и трансформатор, електромотор, антена за радио сигнале.
Наука која проучава електрицитет
Струја је природни феномен. Делимично се проучава из биологије, хемије и физике. Најпотпунија електрична наелектрисања се разматрају у оквиру електродинамике - једне од грана физике.
Теорије и закони електрицитета
Постоји неколико закона који регулишу електричну енергију, али они у потпуности описују овај феномен:
- Закон одржања енергије је основни закон којем се повинују и електрични феномени;
- Омов закон је основни закон електричне струје;
- Закон електромагнетне индукције – о електромагнетним и магнетним пољима;
- Амперов закон – о интеракцији два проводника са струјама;
- Џул-Ленцов закон – о топлотном ефекту електричне енергије;
- Кулонов закон – о електростатици;
- Правила десне и леве руке – одређивање праваца линија магнетног поља и Амперове силе која делује на проводник у магнетном пољу;
- Ленцово правило – одређивање правца индукционе струје;
- Фарадејеви закони се односе на електролизу.
Први експерименти са струјом
Први експерименти са струјом били су углавном забавни. Њихова суштина је била у лаким објектима који су се привлачили и одбијали под утицајем слабо схваћене силе. Још једно забавно искуство је пренос електричне енергије кроз ланац људи који се држе за руке. Физиолошки ефекат електричне енергије активно је проучавао Јеан Ноллет, који је учинио да електрични набој прође кроз 180 људи.
Од чега се састоји електрична струја?
Електрична струја је усмерено или уређено кретање наелектрисаних честица (електрона, јона). Такве честице се називају носиоцима електричног набоја. Да би се појавило кретање, у материји морају постојати слободне наелектрисане честице. Способност наелектрисаних честица да се крећу у супстанци одређује проводљивост те супстанце. Према проводљивости, супстанце се разликују на проводнике, полупроводнике, диелектрике и изолаторе.
У металима, наелектрисање се помера електронима. Истовремено, сама супстанца нигде не цури - метални јони су сигурно фиксирани у чворовима структуре и само мало осцилирају.
У течностима наелектрисање носе јони: позитивно наелектрисани катјони и негативно наелектрисани ањони. Честице јуре ка електродама са супротним наелектрисањем, где постају неутралне и таложе се.
Плазма се формира у гасовима под дејством сила различитих потенцијала. Наелектрисање носе слободни електрони и јони оба пола.
У полупроводницима, наелектрисање се помера електронима, крећући се од атома до атома и остављајући за собом дисконтинуитете који се сматрају позитивно наелектрисаним.
Одакле долази електрична струја
Струја која преко жица долази до кућа производи се електричним генератором на разним електранама. На њима је генератор повезан са стално ротирајућом турбином.
У дизајну генератор постоји ротор – калем који се налази између полова магнета. Када турбина ротира овај ротор у магнетном пољу, према законима физике, појављује се или индукује електрична струја. Дакле, сврха генератора је да претвори кинетичку силу ротације у електричну енергију.
Постоји много начина да се турбина окреће, користећи различите изворе енергије. Они су подељени у три типа:
- Обновљиви – енергија добијена из неисцрпних ресурса: токова воде, сунчеве светлости, ветра, геотермалних извора и биогорива;
- Необновљиви - енергија добијена из ресурса који настају веома споро, несразмерно стопи потрошње: угаљ, нафта, тресет, природни гас;
- Нуклеарна - енергија добијена процесом деобе нуклеарне ћелије.
Електрична енергија се најчешће производи радом:
- Хидроелектране (ХЕ) - граде се на рекама и користе снагу тока воде;
- Термоелектране (ТЕ) - раде на топлотну енергију из сагоревања горива;
- Нуклеарне електране (НПП) – раде на топлотној енергији добијеној процесом нуклеарне реакције.
Претворена енергија се путем жица доводи до трансформаторских подстаница и расклопних уређаја и тек тада стиже до крајњег потрошача.
Сада се активно развијају такозване алтернативне врсте енергије. Ту спадају турбине на ветар, соларни панели, коришћење геотермалних извора и било који други начини добијања електричне енергије кроз необичне појаве. Алтернативна енергија је много инфериорнија у погледу продуктивности и исплативости у односу на традиционалне изворе, али у одређеним ситуацијама помаже у уштеди новца и смањењу оптерећења на главним енергетским мрежама.
Постоји и мит о постојању БТГ - генератори без горива. На интернету постоје видео снимци који демонстрирају њихов рад и нуди се њихова продаја. Али постоји много контроверзи о поузданости ових информација.
Врсте електричне енергије у природи
Најједноставнији пример природног електрицитета је муња. Честице воде у облацима се стално сударају једна са другом, добијајући позитивно или негативно наелектрисање. Лакше, позитивно наелектрисане честице завршавају на врху облака, док се теже, негативне честице крећу доле. Када су два слична облака на довољно блиској удаљености, али на различитим висинама, позитивна наелектрисања једног почињу да се међусобно привлаче негативним честицама другог. У овом тренутку долази до муње. Такође, ова појава се јавља између облака и саме површине земље.
Друга манифестација електрицитета у природи су посебни органи у рибама, зрацима и јегуљама. Уз њихову помоћ, они могу створити електричне набоје како би се бранили од предатора или омамили свој плен. Њихов потенцијал се креће од веома слабих пражњења, неприметних за људе, до смртоносних.Неке рибе стварају слабо електрично поље око себе, што им помаже да траже плен и да се крећу у мутној води. Сваки физички објекат га на неки начин искривљује, што помаже да се поново створи околни простор и „види“ без очију.
Електрицитет се манифестује и у раду нервног система живих организама. Нервни импулс преноси информације из једне ћелије у другу, омогућавајући вам да одговорите на спољашње и унутрашње стимулусе, размишљате и контролишете своје покрете.
Слични чланци:
