什麼是電

從廣義上講,電是一整套電磁現象,是電磁場及其與物質相互作用的各種表現形式;狹義上用在“電量”的表述中,在後者的量化中與“電荷”同義。

當您聽到“電”或“電”這個詞時會想到什麼?一個人會想到電源插座,另一個人會想到電源線、變壓器或電焊機,漁夫會想到閃電,家庭主婦會想到手指上的電池或手機充電器,車工會想到電動機,有人甚至會想像 尼古拉·特斯拉坐在他的實驗室裡,靠近一個正在爆發閃電的共振感應線圈。

以某種方式,現代世界中有許多電的表現形式。如果沒有電,今天的整個文明是不可想像的。但我們對他了解多少?讓我們澄清一下這些信息。

從發電廠到電器

當我們在家裡插上插座,打開水壺或按下開關,基本上是想要點亮燈泡,然後在那個時刻我們關閉了之間的電路 來源電力接收器為電荷提供路徑,例如通過水壺的螺旋。

我們家裡的電源通常是插座。通過電線(在我們的示例中是水壺上的鎳鉻合金線圈)移動的電荷是 …電線通過兩條電線將插座連接到用戶:沿著一根電線,電荷從插座移動到用戶,同時沿著第二根電線——從用戶——移動到插座。如果電流是交變的,那麼電線每秒會改變其角色 50 次。

發電廠

城市網絡中電荷移動的能源(或更簡單地說,電力的來源)主要是發電廠。在發電廠中,電力是由一個強大的 發電機,其轉子由核裝置或其他類型的發電廠(例如,水輪機)驅動旋轉。

在發電機內部,磁化轉子穿過定子線,導致 電動勢 (EMF)在發電機的端子之間產生電壓。它總是 頻率為 50 Hz 的交流電壓,因為發電機的轉子有2個磁極,以3000rpm的頻率旋轉,或者有4個磁極,轉速為1500rpm。

110、220 或 500 千伏的超高交流電壓由發電廠變壓器提供給電線 高壓電力線 (LEP),然後從那裡進入降壓變電站,在那裡,在變壓器的幫助下,它最終降低到家庭網絡的水平——220 伏。

這是我們每天都在不假思索地使用的接觸中的緊張。 關於電力傳輸的長途 以光速(每秒 299,792,458 米——電場沿著電線傳播的速度,推動電線內部的電子,產生電流)從發電站到我們的插座。

輸出交流電壓 220 伏

輸出產生的電壓是可變的,因為:首先,它可以很容易地轉換(減少或增加),其次,它更容易產生,並且與恆定電壓相比,它在電線中的損耗更小。

通過為其連接的電線供電 變壓器, 交流電壓, 我們得到 交流電,每秒諧波改變方向 50 次,能夠在變壓器的磁路中產生交變磁場,這反過來又能夠在次級繞組的導線中激發電流,從而纏繞變壓器磁路...

如果磁場在線圈覆蓋的空間中是恆定的,那麼線圈中的電流就不會被定向(參見 電磁感應定律).

要獲得電流,必須改變空間中的磁通量,之後它會在周圍結束 電場,它將作用於電荷,例如,電荷可以位於銅線(自由電子)內,該銅線位於該空間周圍,磁通量不斷變化。

發電機和變壓器的運行都是基於這個原理,唯一的區別是變壓器沒有移動的工作部件:變壓器中的交變磁通量源是初級繞組的交流電,而在發電機中有一個帶有永久磁場的旋轉轉子。

隨處變化的磁場,根據電磁感應定律,產生渦旋電場,作用於導線內部的自由電子,使這些電子運動起來。如果電路對消費者關閉,電流將流過消費者。

儲能和直流電

日常生活中最方便的就是以化學能的形式積累電能,即 在電池中......當外部電路對用戶關閉時,與電極的化學反應能夠產生電流,電池電極的面積越大,從中獲得的電流就越大,這取決於材料電極和電池中串聯的電池數量不同,電池產生的電壓也會不同。

因此,對於鋰離子電池,單節電池的標準電壓為 3.7 伏,最高可達 4.2 伏。放電時,帶正電的鋰離子在電解液中從以銅和石墨為主體的負極(-)移動到以鋁為主體的正極(+),充電時從正極向負極移動,在電動勢的作用下充電器形成石墨-鋰化合物,結果能量以化合物的形式積累。

鋰離子電池的工作原理

電解電容器的工作方式類似,不同於電容量較低的電池,但需要大量的充放電循環。

對於鋰離子電池,完整壽命限制在最多 1000 次充放電循環,比能量含量達到 250 Wh/kg。至於電解電容,其校正後的電流壽命估計為數万小時,但能耗通常低於0.25 Wh / kg。

靜電

如果你把絲綢床單放在羊毛毯子上面​​,把它們壓在一起,然後試著把它們分開,那麼就會有 電氣化... 之所以會發生這種情況,是因為在具有不同介電常數的物體的摩擦條件下,它們的表面會發生電荷分離:介電常數較高的材料將帶正電,而介電常數較低的材料將帶負電.

這些參數差異越大,帶電越強。當你用羊毛地毯擦腳時,你帶負電,地毯帶正電。這裡的電位水平可以達到數万伏特,例如,觸摸連接到接地物體的水龍頭會觸電。但由於電容量稀少,這種不愉快的事件不會對你的生命造成很大威脅。

另一件事是電泳機,其中摩擦產生的靜電荷積聚在電容器中。萊頓銀行中積累的電荷已經危及生命。

最重要的術語和定義

什麼是電磁場

電磁場是一種特殊類型的物質,其特徵是在空間中連續分佈(電磁波)並揭示結構的離散性(光子),其特徵是能夠在真空中傳播(在沒有強引力場的情況下),根據帶電粒子的速度對帶電粒子施加力效應。

什麼是電荷

電荷是物質或物體粒子的一種特性,表徵了它們與自身電磁場的關係以及它們與外部電磁場的相互作用。它有兩種類型,稱為正電荷(質子、正電子等電荷)和負電荷(電子等電荷)。作為一個量,它是通過一個帶電體與另一個帶電體的強相互作用來量化的。

什麼是帶電粒子

帶電粒子是帶電荷的物質粒子。

什麼是電場

電場是電磁場的兩側之一,由電荷和磁場的變化引起,對帶電粒子和物體施加力效應,並通過對靜止帶電物體和粒子的力效應來揭示。

什麼是磁場

磁場是由移動的帶電粒子和物體上的電荷引起的電磁場的兩側之一,以及對移動的帶電粒子施加力的電場的變化,並由通常指向的力作用揭示相對於這些粒子的運動方向並與其速度成正比。

什麼是電流

電流是帶電粒子運動的現象,是電場隨時間變化的現象,伴隨著磁場。

電場的能量是多少

電場能——與電場相關並在電場變化時轉換為其他形式能量的能量。

什麼是磁場能量

磁場能量——與磁場相關並通過磁場的三種變化轉化為其他形式能量的能量。

什麼是電磁能(電能)

電能——電磁場的能量,由電場的能量和磁場的能量組成。

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電流載體

電流存在的條件

電場和磁場:有什麼區別?

電流的速度

基本電氣量

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