ไฟฟ้าคืออะไร
ในแง่กว้าง ไฟฟ้าคือปรากฏการณ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้าทั้งชุด ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ต่างๆ ของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าและอันตรกิริยากับสสาร ในความหมายที่แคบ มันถูกใช้ในนิพจน์ "ปริมาณไฟฟ้า" ซึ่งมีความหมายเหมือนกันกับ "ประจุไฟฟ้า" ในการวัดปริมาณของสิ่งหลัง
คุณนึกถึงอะไรเมื่อคุณได้ยินคำว่า "ไฟฟ้า" หรือ "ไฟฟ้า"? คนหนึ่งจะนึกถึงปลั๊กไฟ อีกคนนึกถึงสายไฟ หม้อแปลงหรือเครื่องเชื่อม ชาวประมงจะนึกถึงฟ้าผ่า แม่บ้านจะนึกถึงแบตเตอรี่ด้วยนิ้วหรือที่ชาร์จโทรศัพท์มือถือ ตะหลิวจะนึกถึง มอเตอร์ไฟฟ้าและบางคนจะจินตนาการได้ นิโคลา เทสลานั่งอยู่ในห้องทดลองของเขาใกล้กับขดลวดเหนี่ยวนำที่สะท้อนฟ้าแลบ
ไม่ทางใดก็ทางหนึ่ง มีการแสดงไฟฟ้ามากมายในโลกสมัยใหม่ อารยธรรมของวันนี้โดยรวมเป็นไปไม่ได้ที่จะจินตนาการได้หากไม่มีไฟฟ้า แต่เรารู้อะไรเกี่ยวกับเขาบ้าง? ขอชี้แจงข้อมูลนี้
จากโรงไฟฟ้าสู่เครื่องใช้ไฟฟ้า
เมื่อเราเสียบปลั๊กไฟที่บ้าน เปิดกาต้มน้ำ หรือกดสวิตช์ โดยพื้นฐานแล้วต้องการให้หลอดไฟสว่าง ในขณะนั้น เราก็ปิดวงจรระหว่าง แหล่งที่มา และ รับไฟฟ้าเพื่อจัดเตรียมเส้นทางให้ประจุไฟฟ้าเดินทาง เช่น ผ่านเกลียวของกาต้มน้ำ
แหล่งกำเนิดไฟฟ้าในบ้านเรามักจะเป็นเต้าเสียบ ประจุไฟฟ้าที่เคลื่อนที่ผ่านเส้นลวด (ซึ่งในตัวอย่างของเราคือขดลวดนิโครมบนกาต้มน้ำ) คือ ไฟฟ้า… สายเชื่อมต่อซ็อกเก็ตกับผู้ใช้ด้วยสายไฟสองเส้น: ตามสายหนึ่ง ประจุจะเคลื่อนที่จากซ็อกเก็ตไปยังผู้ใช้ ไปตามสายที่สองพร้อมกัน — จากผู้ใช้ — ไปยังซ็อกเก็ต หากกระแสสลับ สายไฟจะเปลี่ยนบทบาท 50 ครั้งทุกวินาที
แหล่งที่มาของพลังงานสำหรับการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้า (หรือมากกว่านั้น แหล่งที่มาของไฟฟ้า) ในเครือข่ายเมืองนั้นโดยหลักแล้วคือโรงไฟฟ้า ในโรงไฟฟ้า กระแสไฟฟ้าถูกสร้างโดยผู้มีอำนาจ เครื่องกำเนิดไฟฟ้า, โรเตอร์ซึ่งขับเคลื่อนด้วยการหมุนโดยการติดตั้งนิวเคลียร์หรือโรงไฟฟ้าประเภทอื่น (เช่น กังหันพลังน้ำ)
ภายในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า โรเตอร์แม่เหล็กตัดผ่านสายสเตเตอร์ ทำให้เกิด แรงเคลื่อนไฟฟ้า (EMF)สร้างแรงดันไฟฟ้าระหว่างขั้วของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า และมันก็เป็นเช่นนั้นเสมอ แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับที่มีความถี่ 50 Hzเนื่องจากโรเตอร์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ามีขั้วแม่เหล็ก 2 ขั้ว และหมุนด้วยความถี่ 3,000 รอบต่อนาที หรือมี 4 ขั้ว ความเร็วรอบ 1,500 รอบต่อนาที
มันเป็นความตึงเครียดในการสัมผัสของเราที่เราใช้ทุกวันโดยไม่ต้องคิด เกี่ยวกับการเดินทางไกลของไฟฟ้า จากสถานีไฟฟ้าไปยังเต้าเสียบของเราด้วยความเร็วแสง (299,792,458 เมตรต่อวินาที - ความเร็วของการแพร่กระจายของสนามไฟฟ้าไปตามสายไฟซึ่งผลักอิเล็กตรอนที่อยู่ภายในทำให้เกิดกระแส)
แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ 220 โวลต์ที่เอาต์พุต
แรงดันไฟฟ้าที่สร้างขึ้นสำหรับเอาต์พุตนั้นผันแปรเนื่องจาก: ประการแรก มันสามารถแปลงได้ง่าย (ลดลงหรือเพิ่มขึ้น) และประการที่สอง มันถูกสร้างได้ง่ายกว่าและส่งผ่านโดยมีการสูญเสียในสายไฟน้อยกว่าแรงดันคงที่
โดยจ่ายไฟให้กับสายไฟที่เชื่อมต่ออยู่ หม้อแปลงเราได้รับแรงดันไฟฟ้าสลับ กระแสสลับซึ่งเปลี่ยนทิศทางอย่างกลมกลืน 50 ครั้งต่อวินาที สามารถสร้างสนามแม่เหล็กสลับในวงจรแม่เหล็กของหม้อแปลง ซึ่งในทางกลับกัน ก็สามารถกระตุ้นกระแสไฟฟ้าในสายไฟของขดลวดทุติยภูมิที่พันขดลวดได้อีกครั้ง วงจรแม่เหล็ก...
ถ้าสนามแม่เหล็กคงที่ในพื้นที่ที่ครอบคลุมโดยขดลวด กระแสในขดลวดก็จะไม่ถูกกำกับ (เปรียบเทียบ กฎของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า).
ในการรับกระแสจำเป็นต้องเปลี่ยนฟลักซ์แม่เหล็กในอวกาศหลังจากนั้นจะสิ้นสุดลง สนามไฟฟ้ามันจะทำหน้าที่เกี่ยวกับประจุไฟฟ้า ตัวอย่างเช่น สามารถอยู่ภายในลวดทองแดง (อิเล็กตรอนอิสระ) ที่อยู่รอบ ๆ พื้นที่นี้ด้วยฟลักซ์แม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลง
การทำงานของทั้งเจเนอเรเตอร์และหม้อแปลงเป็นไปตามหลักการนี้ ข้อแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือในหม้อแปลงไม่มีส่วนทำงานเคลื่อนที่: แหล่งที่มาของฟลักซ์แม่เหล็กสลับในหม้อแปลงคือกระแสสลับของขดลวดปฐมภูมิ และในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า มีโรเตอร์หมุนด้วยสนามแม่เหล็กถาวร
และที่นี่และที่นั่น สนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงตามกฎของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า จะสร้างสนามไฟฟ้าวน ซึ่งทำหน้าที่กับอิเล็กตรอนอิสระภายในสายไฟ ทำให้อิเล็กตรอนเหล่านี้เคลื่อนที่ หากวงจรปิดที่ผู้บริโภคกระแสจะไหลผ่านผู้บริโภค
ที่เก็บไฟฟ้าและกระแสตรง
สะดวกที่สุดในการสะสมไฟฟ้าในชีวิตประจำวันในรูปของพลังงานเคมีกล่าวคือ ในแบตเตอรี่… ปฏิกิริยาทางเคมีกับอิเล็กโทรดสามารถสร้างกระแสไฟฟ้าได้เมื่อวงจรภายนอกถูกปิดต่อผู้ใช้ และยิ่งพื้นที่ของอิเล็กโทรดของแบตเตอรี่มีขนาดใหญ่เท่าใด ก็จะสามารถรับกระแสไฟฟ้าได้มากขึ้นเท่านั้น ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับวัสดุของอิเล็กโทรด อิเล็กโทรดและจำนวนเซลล์ที่ต่ออนุกรมกันในแบตเตอรี่ แรงดันไฟฟ้าที่สร้างโดยแบตเตอรี่อาจแตกต่างกันได้
ดังนั้นสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน แรงดันไฟฟ้ามาตรฐานของเซลล์เดียวคือ 3.7 โวลต์และสามารถสูงถึง 4.2 โวลต์ ในระหว่างการคายประจุ ไอออนลิเธียมที่มีประจุบวกจะเคลื่อนที่ในอิเล็กโทรไลต์จากแอโนด (-) ที่มีทองแดงและกราไฟต์ไปยังแคโทด (+) ซึ่งมีอะลูมิเนียมเป็นฐาน และระหว่างการชาร์จจากแคโทดไปยังแอโนด ซึ่งอยู่ภายใต้การกระทำของ EMF ของ เครื่องชาร์จจะเกิดสารประกอบกราไฟต์ - ลิเธียมซึ่งเป็นผลมาจากการสะสมพลังงานในรูปของสารประกอบทางเคมี
ตัวเก็บประจุแบบอิเล็กโทรลีติคทำงานในลักษณะเดียวกัน แตกต่างจากแบตเตอรี่ที่มีความจุไฟฟ้าต่ำกว่า แต่มีวงจรการคายประจุจำนวนมาก
สำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน อายุการใช้งานเต็มจะจำกัดสูงสุด 1,000 รอบการชาร์จและคายประจุ และปริมาณพลังงานเฉพาะจะอยู่ที่ 250 Wh / kg สำหรับตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า อายุการใช้งานปัจจุบันที่แก้ไขแล้วนั้นอยู่ที่ประมาณหมื่นชั่วโมง แต่โดยปกติแล้วการใช้พลังงานจะน้อยกว่า 0.25 Wh / kg
ไฟฟ้าสถิต
หากคุณวางแผ่นผ้าไหมไว้บนผ้าห่มขนสัตว์ ให้กดให้ติดกัน จากนั้นพยายามแยกออกจากกัน จากนั้นจะมี ไฟฟ้า... สิ่งนี้จะเกิดขึ้นเนื่องจากภายใต้เงื่อนไขของการเสียดสีของร่างกายที่มีค่าคงที่ไดอิเล็กตริกต่างกัน การแยกประจุเกิดขึ้นบนพื้นผิวของพวกมัน: วัสดุที่มีค่าคงที่ไดอิเล็กตริกสูงกว่าจะมีประจุบวก และวัสดุที่มีค่าคงที่ไดอิเล็กตริกต่ำกว่า - เป็นค่าลบ .
ยิ่งความแตกต่างของพารามิเตอร์เหล่านี้มากเท่าใด กระแสไฟฟ้าก็ยิ่งแรงขึ้นเท่านั้น เมื่อคุณถูเท้าด้วยพรมขนสัตว์ พรมจะส่งผลด้านลบ และพรมจะเป็นด้านบวก ระดับศักย์ไฟฟ้าอาจสูงถึงหลายหมื่นโวลต์ที่นี่ และการสัมผัส เช่น ก๊อกน้ำที่เชื่อมต่อกับสิ่งที่ต่อลงดินจะทำให้คุณถูกไฟฟ้าช็อต แต่เนื่องจากความจุไฟฟ้ามีน้อย เหตุการณ์ที่ไม่พึงประสงค์นี้จะไม่เป็นอันตรายต่อชีวิตของคุณ
อีกสิ่งหนึ่งคือเครื่องอิเล็กโทรโฟเรติคซึ่งประจุไฟฟ้าสถิตที่เกิดจากแรงเสียดทานจะสะสมอยู่ในตัวเก็บประจุ ค่าใช้จ่ายที่สะสมใน Leyden Bank นั้นเป็นอันตรายถึงชีวิตแล้ว
คำศัพท์และคำจำกัดความที่สำคัญที่สุด
สนามแม่เหล็กไฟฟ้าคืออะไร
สนามแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นสสารชนิดพิเศษที่มีลักษณะการกระจายตัวอย่างต่อเนื่องในอวกาศ (คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า) และเผยให้เห็นความไม่ต่อเนื่องของโครงสร้าง (โฟตอน) โดดเด่นด้วยความสามารถในการแพร่กระจายในสุญญากาศ (ในกรณีที่ไม่มีสนามแรงโน้มถ่วงที่รุนแรง) ออกแรงที่ส่งผลต่ออนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า ขึ้นอยู่กับความเร็วของอนุภาคนั้น
ประจุไฟฟ้าคืออะไร
ประจุไฟฟ้าเป็นสมบัติของอนุภาคของสสารหรือวัตถุที่กำหนดลักษณะความสัมพันธ์ของพวกมันกับสนามแม่เหล็กไฟฟ้าของพวกมันเองและอันตรกิริยาของพวกมันกับสนามแม่เหล็กไฟฟ้าภายนอก มันมีสองประเภทที่เรียกว่าประจุบวก (ประจุของโปรตอน โพสิตรอน ฯลฯ) และประจุลบ (ประจุของอิเล็กตรอน ฯลฯ) ในเชิงปริมาณ จะถูกวัดโดยปฏิสัมพันธ์ที่แข็งแกร่งของวัตถุที่มีประจุหนึ่งกับวัตถุที่มีประจุอื่น
อนุภาคมีประจุคืออะไร
อนุภาคที่มีประจุคืออนุภาคของสสารที่มีประจุไฟฟ้า
สนามไฟฟ้าคืออะไร
สนามไฟฟ้าเป็นหนึ่งในสองด้านของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งเกิดจากประจุไฟฟ้าและการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็ก ทำให้เกิดแรงที่ส่งผลต่ออนุภาคและวัตถุที่มีประจุ และถูกเปิดเผยโดยผลของแรงต่อวัตถุและอนุภาคที่มีประจุที่อยู่นิ่ง
สนามแม่เหล็กคืออะไร
สนามแม่เหล็กเป็นหนึ่งในสองด้านของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดจากประจุไฟฟ้าบนอนุภาคและวัตถุที่มีประจุเคลื่อนที่ และจากการเปลี่ยนแปลงของสนามไฟฟ้าที่ออกแรงบนอนุภาคที่มีประจุเคลื่อนที่ และถูกเปิดเผยโดยแรงที่กระทำโดยทั่วไป สัมพันธ์กับทิศทางการเคลื่อนที่ของอนุภาคเหล่านี้และเป็นสัดส่วนกับความเร็ว
กระแสไฟฟ้าคืออะไร
กระแสไฟฟ้าเป็นปรากฏการณ์ของการเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุและปรากฏการณ์ของการเปลี่ยนแปลงของสนามไฟฟ้าเมื่อเวลาผ่านไปพร้อมกับสนามแม่เหล็ก
พลังงานของสนามไฟฟ้าคืออะไร
พลังงานสนามไฟฟ้า — พลังงานที่เกี่ยวข้องกับสนามไฟฟ้าและแปลงเป็นพลังงานรูปอื่นเมื่อสนามไฟฟ้าเปลี่ยนแปลง
พลังงานสนามแม่เหล็กคืออะไร
พลังงานสนามแม่เหล็ก — พลังงานที่เกี่ยวข้องกับสนามแม่เหล็กและแปลงเป็นพลังงานรูปแบบอื่นโดยการเปลี่ยนแปลงสามครั้งในสนามแม่เหล็ก
พลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าคืออะไร (พลังงานไฟฟ้า)
พลังงานไฟฟ้า — พลังงานของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งประกอบด้วยพลังงานของสนามไฟฟ้าและพลังงานของสนามแม่เหล็ก
ดูสิ่งนี้ด้วย:
เงื่อนไขของการมีอยู่ของกระแสไฟฟ้า