Què és l'electricitat
En un sentit ampli, l'electricitat és el conjunt de fenòmens electromagnètics, que són diverses manifestacions del camp electromagnètic i la seva interacció amb la matèria; en sentit estret s'utilitza en l'expressió "quantitat d'electricitat", que és sinònim de "càrrega elèctrica" en la quantificació d'aquesta última.
Què et ve al cap quan escoltes la paraula "electricitat" o "electricitat"? Una persona imaginarà una presa elèctrica, una altra: una línia elèctrica, un transformador o una màquina de soldar, un pescador pensarà en un llamp, una mestressa de casa pensarà en una bateria amb el dit o amb un carregador de telèfon mòbil, un torner pensarà en un motor elèctric, i algú fins i tot s'imaginarà Nikola Teslaassegut al seu laboratori a prop d'una bobina d'inducció ressonant que fa erupció d'un llamp.
D'una manera o altra, hi ha moltes manifestacions de l'electricitat al món modern. La civilització actual en conjunt és impossible d'imaginar sense electricitat. Però què sabem d'ell? Aclarim aquesta informació.
Des de central elèctrica fins a aparell elèctric
Quan endollem l'endoll de casa, encenem la tetera o premem l'interruptor, bàsicament volent encendre la bombeta, aleshores en aquest moment tanquem el circuit entre font i receptor d'electricitatper proporcionar un camí perquè la càrrega elèctrica viatgi, per exemple a través de l'espiral d'una tetera.
La font d'electricitat a casa nostra sol ser una presa de corrent. Una càrrega elèctrica que es mou a través d'un cable (que en el nostre exemple és una bobina de nicrom en una tetera) és electricitat... El cable connecta l'endoll a l'usuari amb dos cables: al llarg d'un cable, la càrrega es mou de l'endoll a l'usuari, al llarg del segon cable al mateix temps, de l'usuari, a l'endoll. Si el corrent és altern, els cables canvien de funció 50 vegades cada segon.
La font d'energia per al moviment de les càrregues elèctriques (o, més simplement, la font d'electricitat) a la xarxa de la ciutat és principalment una central elèctrica. En una central elèctrica, l'electricitat la genera un potent generador, el rotor del qual és impulsat en rotació per una instal·lació nuclear o una central elèctrica d'un altre tipus (per exemple, una turbina hidràulica).
Dins del generador, el rotor magnetitzat travessa els cables de l'estator, provocant força electromotriu (EMF)generant tensió entre els terminals del generador. I sempre ho és tensió alterna amb una freqüència de 50 Hz, perquè el rotor del generador té 2 pols magnètics i gira a una freqüència de 3000 rpm, o té 4 pols i una velocitat de 1500 rpm.
És la tensió en el nostre contacte que fem servir cada dia sense ni pensar-ho. sobre el llarg camí que recorre l'electricitat des de la central elèctrica fins a la nostra presa de corrent a la velocitat de la llum (299.792.458 metres per segon, la velocitat de propagació d'un camp elèctric al llarg dels cables, que empeny els electrons al seu interior, creant un corrent).
Tensió AC 220 volts a la sortida
La tensió generada per a les sortides és variable perquè: en primer lloc, es pot transformar fàcilment (disminuir o augmentar), i en segon lloc, es genera més fàcilment i es transmet amb menys pèrdues en els cables que una tensió constant.
Alimentant els cables als quals està connectat transformador, tensió alterna, obtenim corrent altern, que canvia harmònicament la seva direcció 50 vegades per segon, és capaç de generar un camp magnètic altern en el circuit magnètic del transformador, que, al seu torn, és capaç de tornar a excitar un corrent elèctric als cables dels bobinatges secundaris que enrotllen el circuit magnètic...
Si el camp magnètic fos constant a l'espai cobert per la bobina, el corrent a les bobines simplement no es dirigiria (cf. llei de la inducció electromagnètica).
Per obtenir un corrent, cal canviar el flux magnètic a l'espai, després del qual acabarà al voltant camp elèctric, actuarà sobre una càrrega elèctrica, que per exemple es pot situar dins d'un fil de coure (electrons lliures) situat al voltant d'aquest espai amb un flux magnètic canviant.
El funcionament tant dels generadors com dels transformadors es basa en aquest principi, amb l'única diferència que en un transformador no hi ha peces de treball mòbils: la font de flux magnètic altern en un transformador és el corrent altern del bobinatge primari i en un generador. hi ha un rotor giratori amb camp magnètic permanent.
I aquí i allà, el camp magnètic canviant, segons la llei de la inducció electromagnètica, genera un camp elèctric remolí, que actua sobre els electrons lliures dins dels cables, posant aquests electrons en moviment. Si el circuit està tancat al consumidor, el corrent fluirà a través del consumidor.
Emmagatzematge d'electricitat i corrent continu
El més convenient és acumular electricitat a la vida quotidiana en forma d'energia química, és a dir en piles... La reacció química amb els elèctrodes és capaç de crear un corrent quan el circuit extern està tancat per a l'usuari, i com més gran sigui l'àrea dels elèctrodes de la bateria, més corrent es pot obtenir d'ella i depenent del material de la bateria. elèctrodes i el nombre de cèl·lules connectades en sèrie a la bateria, la tensió generada per la bateria pot ser diferent.
Per tant, per a una bateria d'ions de liti, la tensió estàndard d'una sola cel·la és de 3,7 volts i pot arribar a 4,2 volts. Durant la descàrrega, els ions de liti carregats positivament es mouen a l'electròlit des de l'ànode (-) basat en coure i grafit fins al càtode (+) basat en alumini, i durant la càrrega del càtode a l'ànode, on sota l'acció de l'EMF de el carregador es forma un compost de grafit-liti, com a resultat del qual s'acumula energia en forma de compost químic.
Els condensadors electrolítics funcionen de manera similar, a diferència de les bateries amb una capacitat elèctrica menor, però en un gran nombre de cicles de càrrega-descàrrega.
Per a una bateria d'ions de liti, la vida completa està limitada a un màxim de 1000 cicles de càrrega-descàrrega i el contingut d'energia específica arriba als 250 Wh / kg. Pel que fa als condensadors electrolítics, la seva vida actual corregida s'estima en desenes de milers d'hores, però el consum d'energia sol ser inferior a 0,25 Wh/kg.
Electricitat estàtica
Si poseu un llençol de seda a sobre d'una manta de llana, premeu-los bé i després intenteu separar-los, llavors hi haurà electrificació... Això passarà perquè en les condicions de fricció de cossos amb diferents constants dielèctriques, es produeix una separació de càrregues a les seves superfícies: un material amb una constant dielèctrica més alta estarà carregat positivament, i un material amb una constant dielèctrica més baixa, negativament. .
Com més gran sigui la diferència d'aquests paràmetres, més forta serà l'electrificació.Quan et fregues els peus amb una catifa de llana, carregues negativament, i la catifa positivament. Els nivells potencials poden assolir desenes de milers de volts aquí, i tocar, per exemple, una aixeta d'aigua connectada a una cosa connectada a terra et donarà una descàrrega elèctrica. Però com que la capacitat elèctrica és escassa, aquest esdeveniment desagradable no suposarà una gran amenaça per a la vostra vida.
Una altra cosa és una màquina electroforètica, en la qual s'acumula una càrrega estàtica generada per la fricció en un condensador. El càrrec acumulat al Leyden Bank ja posa en perill la vida.
Termes i definicions més importants
Què és un camp electromagnètic
El camp electromagnètic és un tipus especial de matèria caracteritzat per una distribució contínua a l'espai (ones electromagnètiques) i que revela la discreció de l'estructura (fotons), caracteritzat per la capacitat de propagar-se en el buit (en absència de camps gravitatoris forts), exercint un efecte de força sobre les partícules carregades, en funció de la seva velocitat.
Què és la càrrega elèctrica
La càrrega elèctrica és una propietat de partícules de matèria o cossos que caracteritza la seva relació amb el seu propi camp electromagnètic i la seva interacció amb un camp electromagnètic extern. Té dos tipus conegudes com a càrrega positiva (càrrega de protó, positró, etc.) i càrrega negativa (càrrega d'electró, etc.). Com a quantitat, es quantifica per la forta interacció d'un cos carregat amb un altre cos carregat.
Què és una partícula carregada
Una partícula carregada és una partícula de matèria que té una càrrega elèctrica.
Què és un camp elèctric
El camp elèctric és un dels dos costats del camp electromagnètic, causat per càrregues elèctriques i canvis en el camp magnètic, exercint un efecte de força sobre partícules i cossos carregats i revelat per l'efecte de força sobre cossos i partícules carregades estacionàries.
Què és un camp magnètic
El camp magnètic és un dels dos costats del camp electromagnètic causat per les càrregues elèctriques sobre partícules i cossos carregats en moviment i pel canvi en el camp elèctric que exerceix una força sobre les partícules carregades en moviment i es revela per l'acció de la força dirigida generalment. relativa a la direcció del moviment d'aquestes partícules i proporcional a la seva velocitat.
Què és el corrent elèctric
El corrent elèctric és un fenomen del moviment de partícules carregades i un fenomen de canvis en el camp elèctric al llarg del temps, acompanyats d'un camp magnètic.
Quina és l'energia d'un camp elèctric
Energia del camp elèctric: energia associada a un camp elèctric i convertida en altres formes d'energia quan el camp elèctric canvia.
Què és l'energia del camp magnètic
Energia del camp magnètic: energia associada a un camp magnètic i convertida en altres formes d'energia mitjançant tres canvis en el camp magnètic.
Què és l'energia electromagnètica (energia elèctrica)
Energia elèctrica: l'energia del camp electromagnètic, que consisteix en l'energia del camp elèctric i l'energia del camp magnètic.
Vegeu també:
Condicions per a l'existència de corrent elèctric
Camp elèctric i magnètic: quina diferència hi ha?