Базовые понятия о электричестве. Что такое электричество и что значит работа тока? Объясняем доступным языком

Сегодня я хочу рассказать Вам вкратце, что такое электричество.

А то все изучаем темы по электричеству, а про основы и внутренние процессы его возникновения даже не задумываемся.

Сильно углубляться в изучение происхождения и возникновения электричества мы не будем, т.к. это очень трудоемко и время затратно, а вот рассмотреть основы я считаю нужно.

Как Вы все знаете из курса школьной физики, а может и не знаете, все тела состоят из следующих мельчайших частиц:

молекула
молекула в свою очередь состоит из атомов
атом состоит из протонов, нейтронов и электронов

Так вот каждая из перечисленных частиц обладает своим электрическим зарядом.

Заряд бывает положительным, либо отрицательным. Соответственно, тело с положительным зарядом всегда притягивается к телу с отрицательным зарядом. А два тела с положительными зарядами, либо отрицательными, всегда отталкиваются друг от друга.

Разноименные заряженные тела притягиваются, а одноименные — отталкиваются, т.е. в этот момент можно наблюдать тенденцию движения этих тел.

Интенсивность и скорость движения мельчайших частиц в телах зависит от множества следующих факторов:

температура
деформация
трение
химические реакции

Происхождение и возникновение электричества

Чуть выше я упоминал, что атом состоит из протонов, нейтронов и электронов. Так вот протоны (положительно заряженные) и нейтроны (нейтрально заряженные) это и есть само ядро атома. На изображении ниже смотрите из чего состоит атом.

Ядро атома всегда имеет положительный заряд. Нейтрон (показаны красным цветом) не обладает электрическим зарядом. Протон (показаны голубым цветом) обладает всегда положительным зарядом.

Вокруг этого ядра вращаются отрицательно заряженные электроны (изображены синим цветом), которые могут находиться от ядра на различном расстоянии, в зависимости от материала вещества. Расстояние, а точнее, энергетический уровень электрона, зависит от энергии, которую электрон может поглощать из вне (обычно от фотонов) и излучать. Этим занимаются электроны внешних электронных оболочек (самые удалённые от ядра). Если электрон «захапает» слишком много энергии, то может покинуть атом, о чём и говорится чуть ниже. Т.е. взаимодействие атома с другими атомами и прочими частицами происходит благодаря внешним электронам.

Заряд электрона в точности равен заряду протона по величине и противоположен по знаку. Поэтому в целом атом нейтрален.

Взаимодействие положительных протонов ядра с отрицательными электронами не всегда постоянно, и по мере удаления электронов от ядра оно уменьшается.

Т.е. получается, что количество электронов в атомах мы можем изменить.

Способы воздействия и факторы, воздействующие на тела я упоминал выше — это свет, температура, деформация, трение и различные химические реакции. А теперь о каждом воздействии поговорим подробнее.

Свет

Например, под воздействием светового излучения на вещество, из него могут вылететь электроны, которые в свою очередь заряжаются положительным зарядом. Такое явление в физике названо фотоэффектом . О нем мы поговорим в следующих статьях. Чтобы не пропустить новые статьи — подпишитесь на получение уведомления о выходе новых статей на сайте.

На явлении фотоэффекта основан принцип действия фотоэлементов.

Температура

При воздействии на вещество (тело) высокой температурой, удаленные от ядра электроны увеличивают свою скорость вращения вокруг ядра и в один прекрасный момент им хватает кинетической энергии, чтобы оторваться от ядра. В этом случае электроны становятся свободными частицами с отрицательными зарядами.

Такое явление в физике называется термоэлектронной эмиссией . Применяется это явление достаточно обширно. Но об этом в следующих статьях. Следите за обновлениями на сайте.

Химическая реакция

При химических реакциях в результате переноса зарядов образуются положительные и отрицательные полюсы. На этом основано устройство аккумуляторов.

Трение и деформация

При воздействии на некоторые тела трением, сжатием, растяжением или же просто деформировать их, то на их поверхности могут появиться электрические заряды. Такое явление физики называют пьезоэлектрическим эффектом, или сокращенно, пьезоэффектом .

Электродвижущая сила

При каждом способе воздействия на тело, в результате появляются небольшие источники двух полярностей: положительной и отрицательной. Каждая из этих полярностей имеет свою величину, которая называется потенциалом. Все Вы наверное слышали такое выражение.

Потенциал — это запасенная потенциальная энергия единицы количества электричества, находящейся в определенной точке электрического поля.

Так вот, чем больше потенциал, тем больше разница между положительным и отрицательным полюсами. Эта вот самая разница потенциалов и есть электродвижущая сила (ЭДС).

Если цепь замкнуть, то под действием ЭДС источника в цепи появится электрический ток.

Единицей измерения разницы потенциалов является вольт. Измерить разницу потенциалов можно вольтметром, или .

P.S. Все перечисленные способы получения электричества являются лишь небольшими примерами. Человек же создал на их основе более крупные источники энергии, такие как генераторы, аккумуляторы и прочее.

Среди жителей планеты найти таких, которые не имеют понятия об электричестве, трудно. Но вот тех, кто знает, когда и кто открыл электричество, из чего оно состоит, кто сделал важное и полезное для человечества открытие, мало. Потому стоит разобраться, что представляют собой электрические явления и кому мы обязаны их открытием.

Вконтакте

Когда и как было открыто

История открытия этого явления была очень длительной. Само слово придумал греческий ученый Фалес. Оно стало производным от понятия «электрон», которое переводится как «янтарь». Появился этот термин до нашей эры, благодаря Фалесу, заметившему свойство янтаря после того, как его потереть, притягивать легкие предметы.

Произошло это за семь столетий до н.э. Фалес проводил много опытов, изучая увиденное. Это были первые опыты с зарядами в мире. На этом его наблюдения и закончились. Далее он не смог продвинуться, но именно этот ученый считается основоположником теории электроэнергии , ее первооткрывателем, хотя как наука это явление не получило развития. Его наблюдения были надолго забыты, не вызвав интереса у ученых.

Первые опыты

В середине XVII столетия Отто Герике занялся научным исследованием наблюдений Фалеса. Немецкий ученый сконструировал первый прибор в форме вращающегося шара, который он зафиксировал на железном штифте.

После его смерти исследования продолжили другие ученые:

немецкие физики Бозе и Винклер;
англичанин Хоксби.

Они усовершенствовали прибор, изобретенный Генрике, и открыли некоторые другие свойства явления. Первые опыты, проводимые с помощью этого аппарата, послужили толчком для новых изобретений.

История открытия

Дальнейшее развитие теория электричества получила несколько столетий спустя. Создал теорию У. Гильберт, который заинтересовался подобными явлениями.

В начале 18века было доказано, что получаемое при трении разных материалов электричество бывает разное. А в 1729 г. голландец Мушенбрук обнаружил, что если стеклянную банку залепить с обеих сторон листиками станиоля, там будут накапливаться электроэнергия.

Это явление получило название лейденской банки .

Важно! УченыйБ. Франклин первым предположил, что существуют положительные и отрицательные заряды.

Он смог пояснить процесс лейденской банки, доказав, что обкладку банки можно «заставить» электризоваться разными по знаку зарядами. Франклин занимался изучением атмосферных электрических явлений. Почти одновременно с ним подобные исследования вели русский физик Г. Рихман и ученый М.В. Ломоносов. Тогда же был изобретен громоотвод , действие которого пояснялось возникновением разности напряжений.

А. Вольт (1800 год) создал гальваническую батарею, составив ее из круглых серебряных пластин, между которыми он расположил размоченные соленой водой бумажные кусочки. Химическая реакция внутри батареи вырабатывала электрический заряд.

Начало 1831 г. ознаменовалось тем, что Фарадей создал электрический генератор, действие которого основано было на открытом этим ученым .

Немало электрических приборов создал известный ученый Никола Тесла в XX тысячелетии. Основные события в развитии электричества можно изложить в таком хронологическом порядке:

1791 г. - ученый Л. Гальвани открыл зарядов по проводникам, т.е. электрический ток;
1800 г. – представлен генератор тока А. Вольтом;
1802 г. - Петров открыл электродугу;
1827 г. - Дж. Генри сконструировал изоляцию проводов;
1832 г. - член академии Петербурга Шиллинг показал электрический телеграф;
1834 г. - академик Якоби создал электродвигатель;
1836 год - С. Морзе запатентовал телеграф;
1847 г. - Сименс предложил резиновый материал для изоляции проводов;
1850 год - Якоби изобрел буквопечатающий телеграф;
1866 г. - Сименс предложил динамо-машину;
1872 г. - А.Н. Лодыгин создал лампу накаливания, где использовал угольную нить;
1876 г - изобретен телефон;
1879 год - Эдисон разработал систему электроосвещения, используемую до сих пор;
1890 год - стал стартовым относительно широкого применения электроприборов в быту;
1892 г. - появились первые бытовые приборы, используемые хозяйками на кухне;

Перечень открытий можно продолжить. Но все они были уже основаны на предыдущих.

Первые опыты с электричеством

Впервые опыты с зарядами были проведены в 1729 г. англичанином С. Греем. Во время этих опытов ученый установил: не все предметы передают электрический заряд . С середины 1833 г. серьёзными исследованиями этой области науки занялся француз Ш. Дюфе. Повторив опыты Фалеса и Гильберта, он подтвердил существование двух видов заряда.

Важно! С конца 18 столетия началась новая эра достижений науки. Россиянин В. Петров открыл «Вольтову дугу». Жан А. Нолле сконструировал первый электроскоп, который послужил впоследствии прообразом электрокардиографа. А 1809 год ознаменовался важным открытием: английский ученый Деларю изобрел первую лампочку накаливания, давшую толчок в промышленном применении открытых законов физики.

Явления в природе, связанные с электричеством

Природа богата явлениями электрической природы. Примерами таких явлений, которые связаны с электричеством, служат северное сияние, молния и др.

Северное сияние

Верхние слои воздушной оболочки часто накапливают мелкие частички, прилетающие из космоса. Их столкновение с атмосферой и пылью вызывает свечение на небе, которое сопровождают сполохи. Такое явление наблюдают жители полярных районов. Назвали это явление полярным сиянием . Северное свечение длится порой несколько суток, переливаясь разными цветами.

Молния

Перемещаясь с атмосферными потоками, кучевые облака вызывают трение капель и ледяных кристаллов. В результате трения в облаках накапливаются заряды. Это приводит к образованию между облаками и землей гигантских искр. Это и есть молнии. Они сопровождаются раскатами грома.

Накопление электрических зарядов в воздухе иногда вызывает образование небольших светящихся шариков или крупных искр. Эти шары и искры названы шаровым молниями. Они перемещаются с воздухом, взрываясь от контакта с отдельными предметами. Такие молнии нередко вызывают ожоги и гибель живых существ и людей, возгорание предметов. Точно объяснить причины появления молний ученые пока не могут.

Огни святого Эльма

Так называют явление, знакомое плававшим на парусниках морякам с древности. Они радовались, когда видели свечение мачт в непогоду. Моряки считали, что огни свидетельствуют о покровительстве святого Эльма.

Свечение можно наблюдать в грозу на высоких шпилях. Огоньки выглядят как свечи и кисти голубого или светло-фиолетового оттенка. Длина этих огней иногда достигает метра. Сияние порой сопровождает шипение или негромкий свист.

Моряки пытались отломить часть мачты вместе с огнем. Но это никогда не удавалось, поскольку огонь «перетекал» на мачту и поднимался по ней вверх. Пламя это холодное, от него не происходит возгорания, оно не обжигает руки. И гореть может несколько минут, иногда около часа. Современные ученые установили, что эти огни имеют электрическую природу.

Когда появилось электричество в России

Даты, когда в России началась эра использования электроэнергии, называют разные. Все зависит от критерия, по которому ее устанавливают.

Многие соотносят это событие с 1879 годом. В Петербурге тогда были установлены электрические фонари на Литейном мосту . Но есть люди, которые считают датой появления в России электричества начало 1880 года – дату создания электрического отдела в Российском техническом обществе.

Знаковой датой также можно полагать май 1883 г., время, когда рабочие выполнили иллюминацию кремлевского двора к церемонии коронования Александра ІІІ. Для этого на Софийскую набережную установили электростанцию. А чуть позже электрифицировали главную улицу в Петербурге и Зимний.

Через три года в Российской империи создали «Общество электроосвещения», которое занялось разработкой плана установки фонарей на улицах Москвы и Санкт-Петербурга. А еще через пару лет начинается всюду по империи строительство и оснащение электростанций.

Из чего состоит электроэнергия

Все, что окружает нас, в том числе и люди, состоит из атомов. Атом же состоит из положительно заряженного ядра. Вокруг этого ядра вращаются отрицательно заряженные частицы, которые называются электронами. Эти частицы нейтрализуют положительный заряд ядра. Потому атом имеет нейтральный заряд. Образуется электричество направленным перемещением электронов из одного атома на другой. Такое действие можно осуществить с помощью генератора, трения или химической реакции.

Внимание! Процесс основан на свойстве притяжения частиц, имеющих разные заряды, и отталкивания одинаковых зарядов. В результате возникает ток, который может передаваться через проводники (чаще всего металлы). Материалы, которые не способны передавать ток, называются изоляторами. Хорошие изоляторы – это дерево, пластмассовые и эбонитовые предметы.

Как образуется разное электричество

Электроэнергия бывает разной природы: . Кроме того, есть еще статическое электричество. Оно образуется при нарушении равновесия зарядов внутри атомов, как уже было сказано ранее.

В быту человеку постоянно приходится сталкиваться с ним, поскольку одежда синтетической природы есть в каждом доме. А она во время трения накапливает заряд. Некоторые предметы одежды при раздевании или одевании дают такой эффект.

Об этом сигнализируют искры и треск. Источники статического электричества находятся в каждой квартире. Это бытовые электроприборы и компьютеры, электризующие мельчайшую пыль, которая оседает на полу, поверхностях мебели и одежде. Она оказывает отрицательное действие на здоровье людей.

Важно! Для получения электроэнергии создают магнитное поле. Оно притягивает электроны, заставляя их двигаться по проводнику. Этот процесс перемещения частиц называется электрическим током. При стационарном магнитном поле ток течет по проводнику постоянный.

Наука электродинамика

Теория электричества содержит законы, охватывающие огромное количество электромагнитных явлений и законов взаимодействий.

Это связано с тем, что все тела состоят из заряженных частиц . Взаимодействие между ними намного сильнее гравитационных. И в настоящее время эта наука является наиболее полезной для человечества.

Основателем науки признан ученый Гильберт. До 1600 г. наука эта была на уровне знаний Фалеса. Гильберт попытался построить теорию электричества.

До него замеченные греческим ученым свойства притяжения считались только забавным фактом. Гильберт свои наблюдения проводил, используя электроскоп. Его исследования и научные основания стали основополагающим этапом в науке. А само название стало применяться с 1650 г.

Современная наука об электрических явлениях и законах называется электродинамикой . Сейчас трудно себе представить жизнь без электроэнергии. С помощью электрического тока созданы многие приборы, помогающие передавать информацию на огромные расстояния, даже в . Технический прогресс позволил поставить его на службу всему человечеству, все больше открывая тайны этого природного явления. Но все же в этой области науки еще содержится много неизведанного.

Откуда появилось электричество

Кто изобрел электричество

Электричество можно смело назвать одним из самых важных открытий, которые были когда-либо сделаны человеком . Оно помогало развиваться нашей цивилизации с самого начала своего появления. Это самый экологический вид энергии на планете, и вероятно, что именно электричество сможет заменить все сырьевые ресурсы, если оных более не останется на Земле.

Термин пошел от греч. «электрон», и означает «янтарь». Ещё в VII веке до нашей эры древнегреческий философ Фалес заметил, что янтарь имеет свойство притягивать к себе волосы и легкие материалы, например, пробковую стружку. Таким образом, он стал первооткрывателем электричества . Но только лишь к средине XVII века наблюдения Фалеса были подробно изучены Отто фон Герике. Этот немецкий физик создал первый в мире электроприбор. Это был вращающийся шар из серы, зафиксированный на металлическом штифте и был похож на янтарь имеющий силу притяжения и отталкивания.

Фалес — первооткрыватель электричества

За пару столетий «электрическую машину» Герике заметно усовершенствовали такие немецкие ученые, как Бозе, Винклер, а также англичанин Хоксби. Эксперименты с электрической машиной дали толчок к новым открытиям в XVIII столетии : в 1707 году физик дю Фей родом из Франции, выявил разницу между электричеством, которое мы получаем от трения стеклянного круга, и которое мы получаем от трения круга из древесной смолы. В 1729 году английские ученые Грей и Уилер выявили, что некоторые тела могут пропускать через себя электричество, и они были первыми, кто сделал акцент на том, что тела можно разделять на два типа: проводники и непроводники электричества.

Очень значительное открытие было изложено в 1729 году голландским физиком Мушенбруком, который родился в Лейдене. Этот профессор философии и математики был первым, кто выявил, что стеклянная банка, залепленная с двух сторон листками станиоля, может скапливать электричество. Так как опыты проводились в городе Лейдене, прибор так и назвали – лейденская банка .

Ученый и общественный деятель Бенджамин Франклин привел одну теорию в которой он говорил, что существует как положительное, так и отрицательное электричество. Ученый смог объяснить сам процесс заряда и разряда стеклянной банки и привел доказательства того, что обкладки лейденской банки можно непринужденно электризовать разными зарядами электричества.

Бенджамин Франклин, более чем достаточно уделил внимания познанию атмосферного электричества, как и русские ученые Г. Рихман, а также М.В. Ломоносов. Ученый изобрел громоотвод , с помощью которого обосновал, что сама молния возникает от разности электрических потенциалов.

В 1785 году был выведен закон Кулона, который описывал между точечными зарядами электрическое взаимодействие. Закон был открыт Ш. Кулоном ученым из Франции, который создал его на основе многократных экспериментов со стальными шариками.

Одним из великих открытий, которое обнаружил итальянский ученый Луиджи Гальвани в 1791 году, было то, что электричество могло появляться при соприкосновении двух неоднородных металлов с телом препарированной лягушки.

В 1800 году итальянский ученый Алессандро Вольта изобрел химическую батарею. Это открытие было важным в изучении электричества . Этот гальванический элемент состоял из серебряных пластинок круглой формы, между пластинками были смоченные предварительно в соленой воде куски бумаги. Благодаря химическим реакциям химическая батарея регулярно получала электрический ток.

В 1831 году известный ученый Майкл Фарадей обнаружил электромагнитную индукцию и на этом базисе изобрел первый в мире электрогенератор. Открыл такие понятия, как магнитное и электрическое поле и изобрел элементарный электродвигатель .

Человек, который вложил огромный вклад в изучение магнетизма и электричества, и применял свои исследования на практике, был изобретатель Никола Тесла. Бытовые и электроприборы, которые создал ученый – незаменимы. Этого человека можно назвать одним из великих изобретателей XX ст.

Кто первым открыл электричество?

Отыскать людей, которые не знали бы, что такое электроэнергия, сложно. А вот кто открыл электричество? Об этом имеет представление далеко не каждый. Нужно разобраться, что же это за явление, кто первым его открыл и в каком году все произошло.

Пара слов об электричестве и его открытии

История открытия электричества довольно обширна. Впервые это произошло в далеком 700 году до н.э. Пытливый философ из Греции по имени Фалес обратил внимание, что янтарь способен притягивать маленькие предметы, когда происходит трение с шерстью. Правда, после этого все наблюдения на долгое время закончились. Но именно он считается первооткрывателем статического электричества.

Дальнейшее развитие произошло значительно позднее — через несколько веков. Врач Уильям Гильберт, которому были интересны основы физики, стал основоположником науки об электричестве. Он изобрел нечто похожее на электроскоп, назвав его версор. Благодаря ему Гильберт понял, что множество минералов притягивают маленькие предметы. Среди них алмазы, стекло, опалы, аметисты и сапфиры.

При помощи версора Гильберт сделал пару любопытных наблюдений:

пламя влияет на электрические свойства тел, возникающие при трении;
молния с громом — это явления электрической природы.

Слово «электричество» появилось в 16 столетии. В 60-х годах XVII века бургомистр Отто фон Герике создал специальную машину для опытов. Благодаря ей он наблюдал за эффектами притяжения и отталкивания.

После этого исследования продолжились. Использовали даже электростатические машины. В начале 30-х годов XVIII века Стивен Грей преобразовал конструкцию Герике. Он поменял серный шарик на стеклянный. Стивен продолжил эксперименты и обнаружил такое явление, как электропроводность. Несколько позднее Шарль Дюфе обнаружил два вида зарядов — от смол и стекла.

В 40-м году XVIII века Клейст и Мушенбрук придумали «лейденскую банку», ставшую первым конденсатором на Земле. Бенджамин Франклин говорил, что заряд накапливает стекло. Благодаря ему появились обозначения «плюс» и «минус» для электрических зарядов, а также «проводник», «заряд» и «конденсатор».

Бенджамин Франклин вел насыщенную событиями жизнь. Удивительно то, что у него вообще хватало времени на изучение электричества. Однако именно Бенджамин Франклин изобрел первый громоотвод.

В конце XVIII столетия Гальвани выпустил «Трактат о силе электричества при движении мышц». В начале XIX века изобретатель из Италии Вольта придумал новейший источник тока, назвав его Гальванический элемент. Эта конструкция выглядит как столб из серебряных и цинковых колец. Они разделены бумагами, которые смочили в соленой воде. Так и произошло открытие гальванического электричества. Через 2 года изобретатель из России Василий Петров открыл Вольтову дугу.

Примерно в тот же временной период Жан Антуан Нолле сконструировал электроскоп. Он зарегистрировал быстрое «стекание» электричества с тел острой формы. На основе этого появилась теория о том, что ток влияет на живые существа. Благодаря обнаруженному эффекту появился медицинский электрокардиограф.

С 1809 году в сфере электричества случилась революция. Изобретатель из Англии Деларю придумал лампочку накаливания. Спустя век были созданы приборы с вольфрамовой спиралью, которые заполняли инертным газом. Ирвинг Ленгмюр стал их основоположником.

Прочие открытия

В XVIII столетии знаменитый в дальнейшем Майкл Фарадей придумал учение об электромагнитных полях.

Электромагнитное взаимодействие обнаружил во время своих экспериментов ученый из Дании по имени Эрстед в 1820 году. В 1821 году физик Ампер в собственном трактате связал электричество и магнетизм. Благодаря этим исследованиям зародилась электротехника.

В 1826 году Георг Симон Ом провел опыты и обозначил главный закон электрической цепи. После этого возникли специализированные термины:

электродвижущая сила;
проводимость;
падение напряжения в сети.

Андре-Мари Ампер позднее придумал правило, как определять направление тока на магнитную стрелку. У него было множество названий, но больше всего прижилось «правило правой руки». Именно Ампер сконструировал усилитель электромагнитного поля — катушки с множеством витков. Они сделаны из медных проводов, в которых с установлены железные сердечники. В 30-х годах XIX века был изобретен электромагнитный телеграф на основании вышеописанного правила.

В 20-х годах XX века в Советском Союзе правительство начало глобальную электрификацию. В этот период возник термин «лампочка Ильича».

Волшебное электричество

Дети должны знать, что такое электричество. Но обучать нужно в игровой форме, чтобы полученные знания не наскучили в первые же минуты. Для этого можно посетить открытое занятие «Волшебное электричество». В него входят следующие образовательные задачи:

обобщение у детей информации про электричество;
расширить знания о том, где обитает электричество и чем оно может помочь людям;
познакомить ребенка с причинами возникновения статического электричества;
объяснить правила безопасности в обращении с бытовыми электроприборами.

Также ставятся и иные задачи:

у ребенка формируется желание открывать что-то новое;
дети учатся взаимодействовать с окружающим миром и его объектами;
развивается мышление, наблюдение, способности к анализу и умение делать правильные выводы;
осуществляется активная подготовка к школе.

Занятие необходимо и в воспитательных целях. Во время его проведения:

подкрепляется интерес к изучению окружающего мира;
появляется удовлетворение от открытий, которые получились в результате проведенных экспериментов;
воспитывается умение работать в коллективе.

В качестве материала предоставляются:

игрушки с батарейками;
пластмассовые палочки по числу присутствующих;
шерстяная и шелковая ткани;
обучающая игрушка «Собери предмет»;
карточки «Правила по использованию бытовых электроприборов»;
цветные шарики.

Для ребенка это будет отличным занятием на лето.

Заключение

Мы не можем точно утверждать, кто на самом деле первым открыл электричество. Есть все основания полагать, что о нем знали еще до Фалеса. Но большинство ученых (Уильям Гилберт, Отто фон Герике, Вольт Ом, Ампер) в полной мере внесли собственный вклад в развитие электричества.

Альтернативная версия истории открытия электричества

Науке не известно, когда произошло открытие электричества. Еще древние люди наблюдали молнии. Позже они заметили, что некоторые тела, если их потереть друг о друга, могут притягиваться или отталкиваться. Свойство притягивать или отталкивать небольшие предметы хорошо проявлялось у янтаря.
В 1600 г. появился первый термин, связанный с электричеством, — электрон. Ввел его Уильям Гилберт, заимствовавший это слово из греческого языка, где оно обозначало янтарь. Позже такие свойства были обнаружены у алмаза, опала, аметиста, сапфира. Эти материалы он назвал электриками, а само явление — электричеством.
Отто фон Герике продолжил исследования Гилберта. Он изобрел электростатическую машину — первый прибор для изучения электрических явлений. Она представляла собой вращающийся металлический стержень с шаром, сделанным из серы. При вращении шар терся о шерсть и приобретал значительный заряд статического электричества.

В 1729 г. англичанин Стивен Грей усовершенствовал машину Герике, заменив в ней серный шар на стеклянный.

В 1745 г. Юрген Клейст и Питер Мушенбрук изобрели лейденскую банку, представляющую собой стеклянную емкость с водой, способную накопить значительный заряд. Она стала прототипом современных конденсаторов. Ученые ошибочно полагали, что накопителем заряда является вода, а не стекло. Позже вместо воды стали использовать ртуть.
Бенджамин Франклин расширил набор терминов для описания электрических явлений. Он ввел понятия: заряд, два рода зарядов, плюс и минус для их обозначения. Ему принадлежат термины конденсатор, проводник.
Множество проведенных в 17 веке экспериментов носило описательный характер. Практического применения они не получили, но послужили фундаментом для развития теоретических и практических основ электричества.

Первые научные эксперименты с электричеством

Научные исследования электричества начались в 18 веке.

В 1791 г. итальянский врач Луиджи Гальвани обнаружил, что ток, протекающий по мышцам препарированных лягушек, вызывает их сокращение. Свое открытие он назвал животным электричеством. Но Луиджи Гальвани не смог полностью объяснить полученные результаты.

Открытие животного электричества заинтересовало итальянца Александро Вольта. Известный ученый повторил опыты Гальвани. Он повторно доказал, что живые клетки вырабатывают электрический потенциал, но причина его появления химическая, а не животная. Так произошло открытие гальванического электричества.
Продолжая свои опыты, Александро Вольта сконструировал устройство, вырабатывающее напряжение без электростатической машины. Это была стопка чередующихся медных и цинковых пластин, разделенных смоченными в растворе соли кусочками бумаги. Устройство получило название вольтового столба. Оно стало прототипом современных гальванических элементов, служащих для выработки электроэнергии.
Важно отметить, что Наполеон Бонапарт очень заинтересовался изобретением Вольта, и в 1801 г. пожаловал ему титул графа. А позже знаменитые физики решили в его честь назвать единицу измерения напряжения 1 В (вольт).

Луиджи Гальвани и Александро Вольта — великие экспериментаторы в области электричества. Но в 18 в. объяснить суть явлений они не могли. Построение теории электричества и магнетизма началось в 19 в.

Научные исследования электричества в 19 веке

Русский изобретатель Василий Петров, продолжая эксперименты Вольта, в 1802 г. открыл вольтову дугу. В его опытах использовались угольные электроды, которые вначале сдвигались, за счет протекания тока раскалялись, а затем раздвигались. Между ними возникала устойчивая дуга, способная гореть при напряжении всего в 40-50 вольт. При этом выделялось значительное количество тепла. Опыты Петрова впервые показали возможности практического применения электричества, способствовали изобретению лампы накаливания и электросварки. Для своих опытов В. Петров сконструировал батарею длиною 12 м. Она была способна создать напряжение 1700 вольт.

Недостатками вольтовой дуги были быстрое сгорание углей, выделение углекислого газа и копоти. За усовершенствование источника света взялись несколько величайших изобретателей того времени, каждый из которых внес свой вклад в развитие электрического освещения. Все они считали, что источник тепла и света должен находиться в стеклянной колбе, из которой выкачан воздух.
Идею использования металлической нити накаливания еще в 1809 г. предложил английский физик Деларю. Но в течение многих лет продолжались эксперименты с угольными стержнями и нитями.
В американских учебниках по электричеству утверждается, что отцом лампы накаливания является их соотечественник Томас Эдисон. Он внес огромный вклад в историю открытия электричества. Но опыты Эдисона по усовершенствованию ламп накаливания закончились в конце 1870-х гг., когда он отказался от металлической нити накала и вернулся к угольным стержням. Его лампы могли бесперебойно гореть около 40 часов.

Спустя 20 лет русский изобретатель Александр Николаевич Лодыгин изобрел лампу, в которой использовалась проволочная нить накала из тугоплавкого металла, скрученная в спираль. Из колбы был выкачан воздух, из-за которого происходило окисление нити и ее перегорание.
Крупнейшая компания мира по производству электротехнической продукции General Electric выкупила у Лодыгина патент на производство ламп с вольфрамовой нитью. Это позволяет считать, что отцом лампы накаливания является наш соотечественник.
Над усовершенствованием лампы накаливания работали химики и физики, и их открытия, изобретения и усовершенствования позволили создать лампу накаливания, которой люди пользуются сегодня.

В 19 в. электричество стало применяться не только для освещения.
В 1807 г. английскому химику Хэмфри Дэви электролитическим способом удалось выделить из раствора щелочные металлы натрий и калий. Других способов получения этих металлов в то время не было.
Его соотечественник Уильям Стэрджен в 1825 г. изобрел электромагнит. Продолжая исследования, он создал первую модель электродвигателя, работу которого продемонстрировал в 1832 г.

Становление теоретических основ электричества

Кроме изобретений, получивших практическое применение, в 19 в. началось построение теоретических основ электричества, открытие и формулировка основных законов.

В 1826 г. немецкий физик, математик, философ Георг Ом экспериментально установил и теоретически обосновал свой знаменитый закон, описывающий зависимость тока в проводнике от его сопротивления и напряжения. Ом расширил набор терминов, используемых в электричестве. Он ввел понятия электродвижущей силы, проводимости, падения напряжения.
Благодаря нашумевшим в научном мире публикациям Г. Ома, теория электричества стала бурно развиваться, но сам автор подвергся гонениям со стороны начальства и был уволен с должности школьного учителя математики.

Огромный вклад в развитие теории электричества внес французский философ, биолог, математик, химик Андре-Мари Ампер. По причине бедности родителей он вынужден был заниматься самообразованием. В возрасте 13 лет он уже овладел интегральным и дифференциальным исчислением. Это позволило ему получить математические уравнения, описывающие взаимодействия круговых токов. Благодаря трудам Ампера в электричестве появились 2 смежные области: электродинамика и электростатика. По неизвестным причинам Ампер в зрелом возрасте перестал заниматься электричеством и увлекся биологией.

Над развитием теории электричества трудились многие физики разных национальностей. Изучив их труды, выдающийся английский физик Джеймс-Клерк Максвелл построил единую теорию электрических и магнитных взаимодействий. Электродинамика Максвелла предусматривает наличие особой формы материи — электромагнитного поля. Свой труд, посвященной этой проблеме, он опубликовал в 1862 г. Теория Максвелла позволила описать уже известные электромагнитные явления и предсказать неизвестные.

История развития электрических средств связи

Как только у древних людей возникла потребность в общении, появилась необходимость в организации обмена сообщениями. История развития средств связи до открытия электричества многогранна и у каждого народа своя.

Когда люди оценили возможности электричества, встал вопрос о передаче информации с его помощью.
Первые попытки передачи электрических сигналов были предприняты сразу после опытов Гальвани. Источником энергии служил вольтов столб, приемником — лягушечьи лапки. Так появился первый телеграф, который долгое время усовершенствовался и модернизировался.

Для передачи информации ее сначала нужно было кодировать, а после приема раскодировать. Для кодирования информации американский художник Самюэл Морзе в 1838 г. придумал специальную азбуку, состоящую из комбинаций точек и тире, разделенных промежутками. Известна точная дата первой телеграфной передачи — 27 мая 1844 г. Связь была установлена между Балтимором и Вашингтоном, расположенных на расстоянии 64 км.

Средства связи такого рода умели передавать сообщения на большие расстояния, сохранять их на бумажной ленте, но имели и ряд недостатков. На кодирование и декодирование сообщений тратилось много времени, приемник и передатчик должны были обязательно соединяться проводами.

В 1895 г. русскому изобретателю Александру Попову удалось продемонстрировать работу первого беспроводного передатчика и приемника. В качестве приемного элемента использовалась антенна (или вибратор Герца), а в качестве регистрирующего элемента — когерер. Для питания прибора использовалась батарея постоянного тока с напряжением в несколько вольт.
В изобретении когерера велика заслуга французского физика Эдварта Бранли, открывшего возможность изменять сопротивление металлического порошка за счет воздействия на него электромагнитных волн.
Средства связи, построенные на основе передатчика и приемника Попова, служат и в настоящее время.

Сенсационное сообщение о своих открытиях в области передачи электромагнитных волн в 1891 г. сделал сербский ученый Никола Тесла. Но человечество не было готово принять его идеи и понять, как на практике применить изобретения Тесла. Через много десятилетий они легли в основу сегодняшних средств электронных коммуникаций: радио, телевидения, сотовой и космической связи.

Warning : strtotime(): It is not safe to rely on the system"s timezone settings. You are *required* to use the date.timezone setting or the date_default_timezone_set() function. In case you used any of those methods and you are still getting this warning, you most likely misspelled the timezone identifier. We selected the timezone "UTC" for now, but please set date.timezone to select your timezone. in on line 56

Warning : date(): It is not safe to rely on the system"s timezone settings. You are *required* to use the date.timezone setting or the date_default_timezone_set() function. In case you used any of those methods and you are still getting this warning, you most likely misspelled the timezone identifier. We selected the timezone "UTC" for now, but please set date.timezone to select your timezone. in /var/www/vhosts/сайт/htdocs/libraries/joomla/utilities/date.php on line 198

Каждый из нас ещё из школьного курса помнит, что электрический ток – направленное движение электрических частиц под воздействием электрического поля. Такими частицами могут быть электроны, ионы и т. д. Тем не менее, несмотря на простую формулировку, многие признаются, что не до конца знают, что же такое электричество, из чего оно состоит, как и, вообще, почему работает вся электротехника.

Для начала стоит обратиться к истории этого вопроса. Впервые термин «электричество» появился ещё в 1600 году в сочинениях английского естествоиспытателя Уильяма Гилберта. Он изучал магнитные свойства тел, в своих сочинениях затрагивая магнитные полюса нашей планеты, описывал несколько опытов с наэлектризованными телами, которые сам провёл.

Об этом можно прочитать в его труде «О магните, магнитных телах и о большом магните - Земле». Главным выводом его работы был такой, что многие тела и вещества могут наэлектризоваться, из-за чего у них появляются магнитные свойства. Его исследования применялись при создании компасов и во многих других областях.

Но Ульям Гилберт отнюдь не является первым, кто обнаружил подобные свойства тел, он просто первый, кто стал изучать их. Ещё в 7 веке до нашей эры греческий философ Фалес заметил, что янтарь, потёртый о шерсть, приобретает удивительные свойства – он начинает притягивать к себе предметы. Знания об электричестве ещё на протяжении нескольких веков так и оставались на этом уровне.

Такое положение оставалось вплоть до 17-18 веков. Это время можно назвать рассветом науки об электричестве. Ульям Гилберт был первым, после него этим вопросом занимались множество других учёных со всего мира: Франклин, Кулон, Гальвани, Вольт, Фарадей, Ампер, а также, русский учёный Василий Петров, открывший в 1802 году вольтову дугу.

Все эти учёные сделали выдающиеся открытия в области электричества, которые положили основу для последующего изучения этого вопроса. С тех пор электричество перестало быть чем-то загадочным, но, несмотря на большие достижения в этом вопросе, загадок и неясностей оставалось ещё очень много.

Самым главным вопросов, как и всегда, был: как же использовать все эти достижения на благо человечества? Потому что, несмотря на значительные успехи в области изучения природы электричества, до внедрения его в жизнь было ещё далеко. Оно всё ещё казалось чем-то загадочным и недостижимым.

Это можно сравнить с тем, как сейчас учёные всего мира изучают космос и ближайшую планету Марс. Уже получено множество сведений, установлено, что до него можно долететь и даже высадиться на поверхность и прочее, но до реального достижения подобных целей пока ещё очень много работы.

Говоря о природе электричества, нельзя не упомянуть о самом главном проявлении его в природе. Ведь именно там человек столкнулся с ним впервые, именно в природе он начал его изучать и старался понять, и делал первые попытки приручить и извлечь пользу для себя.

Конечно, когда мы говорим о природном проявлении электричества, то каждому на ум приходят молнии. Хотя сначала ещё было не понятно, что они собой представляют, а их электрическая природа была установлена только в 18 веке, когда началось активное изучение этого феномена в совокупности с ранее полученными знаниями. Кстати, по одной из версий, именно молнии повлияли на появления жизни на Земле, потому что без них бы не начался бы синтез аминокислот.

Внутри тела человека также есть электричество, без него бы не работала нервная система, а нервный импульс возникает в результате кратковременного напряжения. В океанах и морях живёт множество рыб, которые используют электричество для охоты и защиты. К примеру, электрический угорь может достигать напряжения до 500 Вольт, а у ската мощность разрядов составляет примерно 0,5 киловатт.

Некоторые виды рыб создают вокруг себя легкое электрическое поле, которое искажается от всех предметов в воде, так они могут с лёгкостью ориентироваться даже в очень мутной воде и имеют преимущества перед другими рыбами.

Так что с древних времён электричество часто встречалось в природе, без него невозможно было бы появление человека, а многие животные используют его для нахождения пропитания. Впервые человек столкнулся с этими явлениями именно в природном проявлении, это и подталкивало его на дальнейшие изучения.

Практическое применение электричества

Со временем человек продолжал накапливать знания об этом удивительном феномене. Электричество нехотя раскрывало свои тайны перед ним. Примерно с середины 19 века электричество начало проникать в жизнь человеческой цивилизации. В первую очередь оно стало использоваться для освещения, когда была изобретена лампочка. С его помощью стали передавать информацию на большие расстояния: появилось радио, телевидение, телеграф и т.д.

Но отдельное внимание заслуживает появление различных механизмов и устройств, которые приводились в движение с помощью электричества. И по сей день трудно представить работу какого-либо прибора или машины без электричества. Вся бытовая техника в современном доме работает только на электричестве.

Большим прорывом были и достижения в области добывания электричества, так начали создаваться всё более мощные электростанции, генераторы; для хранения были придуманы аккумуляторные батареи.

Электричество помогло сделать множество других открытий, оно помогает в науке и при исследовании новых вопросов. Некоторые технологии работают на основе электрических свойств, они используются в медицине, промышленности и, конечно, в быту.

Так что же такое электричество?

Как бы странно это не звучало, но повсеместное использование электричества не делает его более понятным. Все знают основные принципы работы, техники безопасности и всё. Одни люди признаются, что вообще не представляют, что такое электричество, другие не знают, почему оно работает именно так, а не иначе, третьи не понимают разницы между напряжением, мощностью и сопротивлением и подобных примеров множество.

Проще всего понять природу электричества на молекулярном уровне. Все вещества состоят из молекул, все молекулы состоят из атомов, а каждый атом же, состоит из ядра, вокруг которого вращаются электроны.

Электроны и являются «переносчиками» электричества, а электрический ток – это непрерывное перемещение большого количества таких электронов.

Электротехника достигла больших успехов за время своего развития, однако, по-прежнему изучение её природы требует больших усилий, ведь многие задачи до сих пор остаются нерешёнными или те решения, которые найдены, не столь эффективны, как могли бы быть. В основе всего лежит превращение сил. Электрическую энергию сегодня можно легко преобразовать в световую, используя для освещения, с её помощью можно двигать различные механизмы и прочее.

Другой особенностью и главным преимуществом электрической перед другими видами энергии является её распространённость, неограниченность в пространстве. Электричество непрерывно сопровождает человека во всех сферах его жизни, считается примером эволюции и взглядов в будущее, а процесс развития техники непрерывно связан с развитием науки и новыми достижениями.

Это расширяет возможности человека, совершенствует его инструменты и гарантирует ему постоянное развитие и движение вперёд в будущее, а многие задачи со временем уже перестают казаться невыполнимыми.

Warning : strftime(): It is not safe to rely on the system"s timezone settings. You are *required* to use the date.timezone setting or the date_default_timezone_set() function. In case you used any of those methods and you are still getting this warning, you most likely misspelled the timezone identifier. We selected the timezone "UTC" for now, but please set date.timezone to select your timezone. in /var/www/vhosts/сайт/htdocs/libraries/joomla/utilities/date.php on line 250

Современную жизнь невозможно представить без электричества, этот тип энергии используется человечеством наиболее полно. Однако далеко не все взрослые люди способны вспомнить из школьного курса физики определение электрического тока (это направленный поток протекания элементарных частиц, имеющих заряд), совсем мало кто понимает, что же это такое.

Что такое электричество

Наличие электричества как явления объясняется одним из главных свойств физической материи – способностью обладать электрическим зарядом. Они бывают положительными и отрицательными, при этом объекты, обладающие разнополюсными знаками, притягиваются друг к другу, а «равнозначные», наоборот, отталкиваются. Движущиеся частицы также являются источником возникновения магнитного поля, что лишний раз доказывает связь между электричеством и магнетизмом.

На атомарном уровне существование электричества можно объяснить следующим образом. Молекулы, из которых состоят все тела, содержат атомы, составленные из ядер и электронов, циркулирующих вокруг них. Эти электроны могут при определенных условиях отрываться от «материнских» ядер и переходить на другие орбиты. Вследствие этого некоторые атомы становятся «недоукомплектованными» электронами, а у некоторых их в избытке.

Поскольку природа электронов такова, что они текут туда, где их не хватает, постоянное перемещение электронов от одного вещества к другому и составляет электрический ток (от слова «течь»). Известно, что электричество имеет направление от полюса «минус» к полюсу «плюс». Поэтому вещество с нехваткой электронов считается заряженным положительно, а с переизбытком – отрицательно, и именуется оно «ионами». Если речь идет о контактах электрических проводов, то положительно заряженный называется «нулевой», а отрицательно – «фаза».

В разных веществах расстояние между атомами различно. Если они очень маленькие, электронные оболочки буквально касаются друг друга, поэтому электроны легко и быстро переходят от одного ядра к другому и обратно, чем создается движение электрического тока. Такие вещества, например, как металлы, называются проводниками.

В других веществах межатомные расстояния относительно велики, поэтому они являются диэлектриками, т.е. не проводят электричество. Прежде всего, это резина.

Дополнительная информация . При испускании ядрами вещества электронов и их движении происходит образование энергии, которая прогревает проводник. Такое свойство электричества называется «мощность», измеряется она в ваттах. Также эту энергию можно преобразовывать в световую или другой вид.

Для непрерывного течения электричества по сети потенциалы на конечных точках проводников (от линий ЛЭП до домовой электропроводки) должны быть разными.

История открытия электричества

Что такое электричество, откуда оно берется, и прочие его характеристики фундаментально изучает наука термодинамика с сопредельными науками: квантовой термодинамикой и электроникой.

Сказать, что какой-либо ученый изобрел электрический ток, было бы неверным, ибо с древних времен много исследователей и ученых занимались его изучением. Сам термин «электричество» ввел в обиход греческий ученый-математик Фалес, это слово означает «янтарь», поскольку именно в опытах с янтарной палочкой и шерстью Фалесу получилось выработать статическое электричество и описать это явление.

Римлянин Плиний также занимался исследованием электрических свойств смолы, а Аристотель изучал электрических угрей.

В более позднее время первым, кто досконально стал изучать свойства электрического тока, стал В. Жильбер, врач английской королевы. Немецкий бургомистр из Магдебурга О.ф Герике считается создателем первой лампочки из натертого серного шарика. А великий Ньютон вывел доказательство существования статического электричества.

В самом начале 18 века английский физик С. Грей поделил вещества на проводники и непроводники, а голландским учёным Питером ван Мушенбруком была изобретена лейденская банка, способная накапливать электрический заряд, т. е. это был первый конденсатор. Американский ученый и политический деятель Б. Франклин впервые в научных терминах вывел теорию электричества.

Все 18 столетие было богатым на открытия в сфере электричества: установлена электрическая природа молнии, сконструировано искусственное магнитное поле, выявлено существование двух видов зарядов («плюс» и «минус») и, как следствие, двух полюсов (естествоиспытатель из США Р. Симмер), Кулоном открыт закон взаимодействия между точечными электрозарядами.

В следующем веке изобретены батарейки (итальянский ученый Вольта), дуговая лампа (англичанин Дейви), а также прототип первой динамо-машины. 1820 год считается годом зарождения электродинамической науки, сделал это француз Ампер, за что его имя присвоили единице для показаний силы электротока, а шотландец Максвелл вывел световую теорию электромагнетизма. Россиянин Лодыгин изобрел лампу накаливания, имеющую стержень из угля, – прародитель современных лампочек. Чуть более ста лет назад была изобретена неоновая лампа (французский ученый Жорж Клод).

И по сей день исследования и открытия в области электричества продолжаются, например, теория квантовой электродинамики и взаимодействия слабых электрических волн. Среди всех ученых, занимавшихся исследованием электричества, особое место принадлежит Николе Тесла –многие его изобретения и теории о том, как работает электричество, до сих пор не оценены по достоинству.

Природное электричество

Долгое время считалось, что электричества «самого по себе» не существует в природе. Это заблуждение развеял Б. Франклин, который доказал электрическую природу молний. Именно они, по одной из версий ученых, способствовали синтезу первых аминокислот на Земле.

Внутри живых организмов также вырабатывается электричество, которое порождает нервные импульсы, обеспечивающие двигательные, дыхательные и другие жизненно необходимые функции.

Интересно. Многие ученые считают человеческое тело автономной электрической системой, которая наделена функциями саморегуляции.

У представителей животного мира тоже имеется свое электричество. Например, некоторые породы рыб (угри, миноги, скаты, удильщики и другие) используют его для защиты, охоты, добывания пищи и ориентации в подводном пространстве. Особый орган в теле этих рыб вырабатывает электроэнергию и накапливает ее, как в конденсаторе, его частота – сотни герц, а напряжение – 4-5 вольт.

Получение и использование электричества

Электричество в наше время – это основа комфортной жизни, поэтому человечество нуждается в его постоянной выработке. Для этих целей возводятся различного рода электростанции (гидроэлектростанции, тепловые, атомные, ветровые, приливные и солнечные), способные с помощью генераторов вырабатывать мегаватты электричества. В основе этого процесса лежит преобразование механической (энергия падающей воды на ГЭС), тепловой (сжигание углеродного топлива – каменного и бурого угля, торфа на ТЭЦ) или межатомной энергии (атомного распада радиоактивных урана и плутония на АЭС) в электрическую.

Много научных исследований посвящено электрическим силам Земли, все они стремятся использовать атмосферное электричество для блага человечества – выработки электроэнергии.

Учеными предложено множество любопытных устройств генераторов тока, которые дают возможность добывать электричество из магнита. Они используют способности постоянных магнитов совершать полезную работу в виде крутящего момента. Он возникает в результате отталкивания между одноименно заряженными магнитными полями на статорном и роторном устройствах.

Электричество популярнее всех остальных источников энергии, поскольку обладает множеством преимуществ:

легкое перемещение до потребителя;
быстрый перевод в тепловой или механический вид энергии;
возможны новые области его применения (электромобили);
открытие все новых свойств (сверхпроводимость).

Электричество – это движение разнозаряженных ионов внутри проводника. Это большой подарок от природы, который люди познают с давних времен, и процесс этот еще не закончен, хотя человечество уже научилось добывать его в огромных объемах. Электричество играет огромную роль в развитии современного общества. Можно сказать, что без него жизнь большинства наших современников просто остановится, ведь недаром при отключении электричества люди говорят, что «отключили свет».