Elektrik - Electricity

Vikipedi, özgür ansiklopedi

Bir şehre gece birden fazla yıldırım düşmesi
Yıldırım , elektriğin en dramatik etkilerinden biridir.

Elektrik , bir elektrik yükü özelliğine sahip olan maddenin varlığı ve hareketiyle ilişkili bir dizi fiziksel fenomendir . Elektrik, Maxwell denklemlerinde tanımlandığı gibi , her ikisi de elektromanyetizma olgusunun bir parçası olan manyetizma ile ilgilidir . Yıldırım , statik elektrik , elektrikli ısıtma , elektrik deşarjları ve diğerleri dahil olmak üzere çeşitli yaygın fenomenler elektrikle ilgilidir .

Pozitif veya negatif olabilen bir elektrik yükünün varlığı, bir elektrik alanı üretir . Elektrik yüklerinin hareketi bir elektrik akımıdır ve bir manyetik alan oluşturur .

Sıfır olmayan bir elektrik alanı olan bir yere bir yük yerleştirildiğinde, üzerine bir kuvvet etki edecektir. Bu kuvvetin büyüklüğü Coulomb yasasıyla verilir . Yük hareket ederse, elektrik alanı elektrik yükü üzerinde çalışıyor olacaktır . Böylece , uzayda belirli bir noktadaki elektrik potansiyelinden bahsedebiliriz; bu, herhangi bir ivme olmaksızın rastgele seçilen bir referans noktasından bu noktaya pozitif yüklü bir birimin taşınmasında harici bir ajanın yaptığı işe eşittir ve tipik olarak volt cinsinden ölçülür. .

Elektrik, birçok modern teknolojinin merkezinde yer alır ve şu amaçlarla kullanılır:

Teorik anlayıştaki ilerleme on yedinci ve on sekizinci yüzyıllara kadar yavaş kalmasına rağmen, elektrik olayları antik çağlardan beri incelenmiştir. Elektromanyetizma teorisi 19. yüzyılda geliştirildi ve bu yüzyılın sonunda elektrik, elektrik mühendisleri tarafından endüstriyel ve konut amaçlı kullanıma sunuldu . Bu zamanda elektrik teknolojisindeki hızlı genişleme endüstriyi ve toplumu dönüştürdü ve İkinci Sanayi Devrimi için itici bir güç haline geldi . Elektriğin olağanüstü çok yönlülüğü, ulaşım , ısıtma , aydınlatma , iletişim ve hesaplamayı içeren neredeyse sınırsız sayıda uygulamaya konulabileceği anlamına gelir . Elektrik enerjisi artık modern sanayi toplumunun bel kemiğidir.

Tarih

Dağınık saçlı sakallı bir adamın büstü
Thales , bilinen en eski elektrik araştırmacısı

Herhangi bir elektrik bilgisi mevcut olmadan çok önce, insanlar elektrikli balıkların neden olduğu şokların farkındaydı . MÖ 2750'den kalma eski Mısır metinleri bu balıklardan " Nil'in Şimşeği " olarak söz ediyor ve onları diğer tüm balıkların "koruyucusu" olarak tanımlıyordu. Elektrikli balıklar bin yıl sonra antik Yunan , Roma ve Arap doğa bilimcileri ve doktorları tarafından tekrar rapor edildi . Pliny the Elder ve Scribonius Largus gibi birkaç eski yazar, elektrikli yayın balığı ve elektrik ışınları tarafından verilen elektrik şoklarının uyuşturma etkisini onayladılar ve bu tür şokların iletken nesneler boyunca ilerleyebileceğini biliyorlardı. Gut veya baş ağrısı gibi rahatsızlıklardan muzdarip hastalar , güçlü sarsıntının onları iyileştirebileceği umuduyla elektrikli balıklara dokunmaya yönlendirildi.

Akdeniz çevresindeki eski kültürler , kehribar çubukları gibi bazı nesnelerin tüy gibi hafif nesneleri çekmek için kedi kürküyle ovulabileceğini biliyordu . Thales of Miletus , MÖ 600 civarında statik elektrik üzerine bir dizi gözlem yaptı ve sürtünmenin sürtünme gerektirmeyen manyetit gibi minerallerin aksine kehribar rengi manyetik hale getirdiğine inandı . Thales, çekiciliğin manyetik bir etkiden kaynaklandığına inanmakta hatalıydı, ancak daha sonra bilim, manyetizma ve elektrik arasında bir bağlantı olduğunu kanıtlayacaktı. Tartışmalı bir teoriye göre Partlar , 1936'da galvanik bir hücreye benzeyen Bağdat Bataryası keşfine dayanarak, yapının elektriksel doğası gereği olup olmadığı belirsiz olsa da elektrokaplama bilgisine sahip olabilirler .

Üç parçalı bir takım elbiseli kel, biraz iri bir adamın yarım boy portresi.
Benjamin Franklin , Franklin'in uzun yazışmalar yaptığı Joseph Priestley (1767) Elektrik Tarihi ve Şimdiki Durumu tarafından belgelendiği üzere, 18. yüzyılda elektrik konusunda kapsamlı bir araştırma yaptı .

Elektrik İngiliz bilim adamı 1600 yılına kadar bin yıldır entelektüel merakı biraz daha kalacağını William Gilbert yazdığı De Magnete diye ayırt, elektrik ve manyetizma dikkatli bir çalışma yapılmış olan, çekici şey kehribar sürterek üretilen statik elektrikten etkisi. O , ovalandıktan sonra küçük nesneleri çekme özelliğine atıfta bulunmak için Yeni Latince elektriksel kelimeyi ("kehribar" veya "kehribar gibi", ἤλεκτρον, elektron , Yunanca "kehribar" anlamına gelir) yazdı . Bu dernek baskı onların ilk kez çıkarıldığı İngilizce kelimelerin "elektrik" ve "elektrik" yol verdi Thomas Browne 'ın Pesudoxia Epidemica 1646 arasında.

17. ve 18. yüzyılın başlarında Otto von Guericke , Robert Boyle , Stephen Gray ve CF du Fay tarafından daha fazla çalışma yapıldı . 18. yüzyılın sonlarında, Benjamin Franklin elektrik konusunda kapsamlı bir araştırma yaptı ve eserini finanse etmek için mallarını sattı. Haziran 1752'de, ıslatılmış bir uçurtma ipinin altına metal bir anahtar taktığı ve fırtına tehdidi altındaki bir gökyüzünde uçurtmayı uçurduğu söylenir. Anahtardan elinin arkasına sıçrayan kıvılcımlar, şimşeklerin doğasında gerçekten elektriksel olduğunu gösterdi . Ayrıca, Leyden kavanozunun görünüşte paradoksal davranışını , hem pozitif hem de negatif yüklerden oluşan elektrik açısından büyük miktarda elektrik yükünü depolamak için bir cihaz olarak açıkladı .

Karanlık takım elbiseli bir adamın varoluş portresi yağlı boya
Michael Faraday'ın keşifleri elektrik motoru teknolojisinin temelini oluşturdu

1791'de Luigi Galvani , elektriğin nöronların kaslara sinyal gönderdiği ortam olduğunu gösteren biyoelektromanyetik keşfini yayınladı . Alessandro Volta'nın alternatif çinko ve bakır katmanlarından yapılan 1800'lü bataryası veya voltaik yığını , bilim insanlarına daha önce kullanılan elektrostatik makinelerden daha güvenilir bir elektrik enerjisi kaynağı sağladı . Elektrik ve manyetik olayların birliği olan elektromanyetizmanın tanınması, 1819-1820'de Hans Christian Ørsted ve André-Marie Ampère'ye bağlıdır. Michael Faraday , elektrik motorunu 1821'de icat etti ve Georg Ohm , 1827'de elektrik devresini matematiksel olarak analiz etti. Elektrik ve manyetizma (ve ışık), James Clerk Maxwell tarafından , özellikle 1861 ve 1862'deki " On Physical Lines of Force " (Kuvvet Hatları Üzerine ) tarafından kesin olarak bağlantılıydı. .

19. yüzyılın başlarında elektrik biliminde hızlı ilerleme görülürken, 19. yüzyılın sonları elektrik mühendisliğinde en büyük ilerlemeyi görecekti . Gibi insanlar sayesinde Alexander Graham Bell , Ottó Blathy , Thomas Edison , Galileo Ferraris , Oliver Heaviside , Anyós Jedlik , William Thomson, 1 Baron Kelvin , Charles Algernon Parsons , Werner von Siemens , Joseph Swan , Reginald Fessenden , Nikola Tesla ve George Westinghouse , elektrik, bilimsel bir meraktan modern yaşam için vazgeçilmez bir araca dönüştü.

1887'de Heinrich Hertz , ultraviyole ışıkla aydınlatılan elektrotların daha kolay elektrik kıvılcımı yarattığını keşfetti . 1905'te Albert Einstein , ışık enerjisinin ayrı nicelenmiş paketlerde taşınarak elektronlara enerji vermesinin sonucu olarak fotoelektrik etkiden elde edilen deneysel verileri açıklayan bir makale yayınladı . Bu keşif, kuantum devrimine yol açtı . Einstein, "fotoelektrik etki yasasını keşfettiği" için 1921'de Nobel Fizik Ödülü'ne layık görüldü . Fotoelektrik etki, güneş panellerinde bulunan fotosellerde de kullanılır ve bu genellikle ticari olarak elektrik yapmak için kullanılır.

İlk katı hal cihazı , ilk olarak 1900'lerde radyo alıcılarında kullanılan " kedi bıyığı detektörü " idi. Bıyık benzeri bir tel, kontak bağlantı etkisiyle bir radyo sinyalini algılamak için katı bir kristalle (bir germanyum kristali gibi) hafifçe temas edecek şekilde yerleştirilir . Katı hal bileşeninde akım , onu anahtarlamak ve yükseltmek için özel olarak tasarlanmış katı elementler ve bileşiklerle sınırlıdır. Akım akışı iki şekilde anlaşılabilir: negatif yüklü elektronlar ve delikler adı verilen pozitif yüklü elektron eksiklikleri . Bu yükler ve delikler, kuantum fiziği açısından anlaşılır. Yapı malzemesi çoğunlukla kristal bir yarı iletkendir .

Katı hal elektroniği , transistör teknolojisinin ortaya çıkmasıyla kendi haline geldi . Birinci çalışma transistor, bir germanyum merkezli noktasal transistörü tarafından icat edilmiştir , John Bardeen ve Walter Houser Brattain de Bell Labs , ardından 1947, çift kutuplu bağlantı transistor 1948'de Bu ilk transistor üretimi zor ve nispeten büyük araçlardır bir ilgili seri üretim olarak. Bunları 1959'da Bell Laboratuvarlarında Mohamed M. Atalla ve Dawon Kahng tarafından icat edilen silikon bazlı MOSFET (metal oksit-yarı iletken alan etkili transistör veya MOS transistörü) izledi . silikon devrimine yol açan geniş bir kullanım yelpazesi için minyatürleştirilmiş ve seri üretilmiştir . Katı hal cihazları, vakumlu tüplerden yarı iletken diyotlara , transistörlere, entegre devre (IC) yongalarına, MOSFET'lere ve ışık yayan diyot (LED) teknolojisine geçişle 1960'lardan itibaren yaygınlaşmaya başladı .

En yaygın elektronik cihaz, tarihte en çok üretilen cihaz haline gelen MOSFET'tir. Yaygın katı hal MOS cihazları arasında mikroişlemci yongaları ve yarı iletken bellek bulunur . Özel bir yarı iletken bellek türü, USB flash sürücüler ve mobil cihazlarda kullanılan flash bellektir ve ayrıca mekanik olarak dönen manyetik disk sabit disk sürücüsü (HDD) teknolojisinin yerini alan katı hal sürücüsü (SSD ) teknolojisidir.

Kavramlar

Elektrik şarjı

Şeffaf bir cam kubbe, camdan bir çift altın yaprağa bağlanan harici bir elektrota sahiptir.  Yüklü bir çubuk, dış elektroda dokunur ve yaprakların itilmesini sağlar.
Bir üzerinde şarj altın yapraklı elektroskop gözle görülür birbirlerini iterler için yaprakları neden olur

Yükün varlığı elektrostatik bir kuvvete yol açar: Yükler birbirlerine bir kuvvet uygular , bu etki antik dönemde anlaşılmasa da biliniyordu. Bir ipten sarkan hafif bir top, kendisine bir bezle ovularak yüklenmiş bir cam çubukla dokunarak şarj edilebilir. Benzer bir top aynı cam çubukla doldurulursa, ilkini ittiği bulunur: yük, iki topu birbirinden ayırmaya zorlar. Sürtünmüş kehribar bir çubukla doldurulan iki top da birbirini iter. Bununla birlikte, bir top cam çubuk ve diğeri de kehribar bir çubukla yüklenirse, iki topun birbirini çektiği anlaşılır. Bu fenomen, on sekizinci yüzyılın sonlarında , suçlamanın kendisini iki karşıt biçimde gösterdiğini çıkaran Charles-Augustin de Coulomb tarafından araştırıldı . Bu keşif, iyi bilinen bir aksiyoma yol açtı: benzer yüklü nesneler itilir ve zıt yüklü nesneler çeker .

Kuvvet, yüklü parçacıkların kendilerine etki eder, bu nedenle yük, iletken bir yüzey üzerinde mümkün olduğunca eşit bir şekilde kendini yayma eğilimindedir. İster çekici ister itici olsun, elektromanyetik kuvvetin büyüklüğü, kuvveti yüklerin çarpımıyla ilişkilendiren ve aralarındaki mesafeyle ters kare ilişkisi olan Coulomb yasası tarafından verilir . Elektromanyetik kuvvet çok güçlüdür, yalnızca güçlü etkileşime göre ikinci sırada yer alır , ancak bu kuvvetin aksine tüm mesafelerde çalışır. Daha zayıf ile karşılaştırıldığında çekim kuvveti , ayrı iki elektron itme elektromanyetik kuvvet 10 42 bu katı gravitasyonel çekim birbirine çekerek.

Yük , en bilinen taşıyıcıları elektron ve proton olan belirli atom altı parçacık türlerinden kaynaklanır . Elektrik yükü , doğanın dört temel kuvvetinden biri olan elektromanyetik kuvveti doğurur ve onunla etkileşime girer . Deney, yükün korunan bir miktar olduğunu göstermiştir , yani elektriksel olarak izole edilmiş bir sistemdeki net yük, bu sistem içinde meydana gelen herhangi bir değişiklikten bağımsız olarak her zaman sabit kalacaktır. Sistem içinde yük, doğrudan temasla veya tel gibi iletken bir malzemeden geçirilerek gövdeler arasında aktarılabilir. Gayri resmi statik elektrik terimi, genellikle birbirine benzemeyen malzemelerin birbirine sürtünmesi ve birinden diğerine yük aktarması nedeniyle oluşan net yük varlığını (veya 'dengesizliğini') ifade eder.

Elektronlar ve protonlar üzerindeki yük, işarette zıttır, bu nedenle bir miktar yük negatif veya pozitif olarak ifade edilebilir. Geleneksel olarak, elektronların taşıdığı yük negatif kabul edilir ve bu, Benjamin Franklin'in çalışmasından kaynaklanan bir gelenek olan protonlar tarafından pozitif kabul edilir . Yük miktarına genellikle Q sembolü verilir ve coulomb cinsinden ifade edilir ; her elektron aynı yükü yaklaşık -1,6022 × 10 - 19   Coulomb taşır . Proton, bir eşit ve ters yükü ve bu yüzden + 1,6022 * 10 sahiptir -19   coulomb. Yük, sadece madde tarafından değil , aynı zamanda antimadde tarafından da sahip olunur , her bir karşıt parçacık, karşılık gelen parçacığına eşit ve zıt bir yük taşır.

Şarj, bir dizi yolla ölçülebilir; erken bir enstrüman , hala sınıf gösterileri için kullanılmasına rağmen, elektronik elektrometrenin yerini almış olan altın yapraklı elektroskoptur .

Elektrik akımı

Elektrik yükünün hareketi , yoğunluğu genellikle amper cinsinden ölçülen bir elektrik akımı olarak bilinir . Akım, hareketli yüklü parçacıklardan oluşabilir; en yaygın olarak bunlar elektronlardır, ancak hareket halindeki herhangi bir yük bir akım oluşturur. Elektrik akımı bazı şeylerden, elektrik iletkenlerinden geçebilir, ancak bir elektrik yalıtkanından geçmeyecektir .

Tarihsel geleneğe göre, pozitif bir akım, içerdiği herhangi bir pozitif yük ile aynı akış yönüne sahip olarak veya bir devrenin en pozitif kısmından en negatif kısma akması olarak tanımlanır. Bu şekilde tanımlanan akıma geleneksel akım denir . En bilinen akım biçimlerinden biri olan bir elektrik devresi etrafındaki negatif yüklü elektronların hareketi , bu nedenle elektronlarınkinin tersi yönde pozitif olarak kabul edilir. Bununla birlikte, koşullara bağlı olarak, bir elektrik akımı, her iki yönde veya hatta aynı anda her iki yönde de yüklü parçacıkların akışından oluşabilir . Olumludan olumsuza sözleşmesi, bu durumu basitleştirmek için yaygın olarak kullanılmaktadır.

İki metal tel, ters bir V şekli oluşturur.  Uçları arasında göz kamaştırıcı parlak turuncu-beyaz bir elektrik arkı akıyor.
Bir elektrik arkı , elektrik akımının enerjik bir gösterimini sağlar

Elektrik akımının bir malzemeden geçtiği sürece elektrik iletimi denir ve doğası, yüklü parçacıklarınkine ve içinden geçtikleri malzemeye göre değişir. Elektrik akımlarının örnekleri, elektronların metal gibi bir iletkenden geçtiği metalik iletimi ve iyonların (yüklü atomların ) sıvılardan veya elektrik kıvılcımları gibi plazmalardan geçtiği elektrolizi içerir . Parçacıklar da kendileri bir ortalama ile, bazen çok yavaş hareket edebilir sürüklenme hızının saniyede sadece bir milimetrenin kesirleri, elektrik alanı bunları kendisine yakın olarak yayar tahrik biriminin , ışık hızında yol telleri boyunca hızlı bir şekilde geçirmek için, elektrik sinyallerini sağlayan.

Akım, tarihsel olarak varlığını tanımanın yolu olan birkaç gözlemlenebilir etkiye neden olur. Suyun, voltaik bir yığından gelen akımla ayrıştırılabileceği , 1800 yılında Nicholson ve Carlisle tarafından keşfedildi , bu işlem şu anda elektroliz olarak biliniyor . Çalışmaları , 1833'te Michael Faraday tarafından büyük ölçüde genişletildi. Direnç yoluyla akım, yerel ısınmaya neden olur, James Prescott Joule 1840'ta matematiksel olarak çalışmıştır. Akımla ilgili en önemli keşiflerden biri, 1820'de Hans Christian Ørsted tarafından tesadüfen yapılmıştır . bir ders hazırlarken, manyetik bir pusulanın iğnesini rahatsız eden bir teldeki akıma tanık oldu. Elektrik ve manyetikler arasındaki temel bir etkileşim olan elektromanyetizmayı keşfetmişti . Elektrik arkının ürettiği elektromanyetik emisyonların seviyesi , bitişik ekipmanın işleyişine zarar verebilecek elektromanyetik parazit oluşturmaya yetecek kadar yüksektir .

Mühendislik veya ev uygulamalarında, akım genellikle doğru akım (DC) veya alternatif akım (AC) olarak tanımlanır. Bu terimler, akımın zaman içinde nasıl değiştiğini ifade eder. Örnek olarak bir bataryadan üretilen ve çoğu elektronik cihaz tarafından gerekli görülen doğru akım, bir devrenin pozitif kısmından negatife doğru tek yönlü bir akıştır. En yaygın olduğu gibi, bu akış elektronlar tarafından taşınırsa, ters yönde hareket edeceklerdir. Alternatif akım, yönünü tekrar tekrar tersine çeviren herhangi bir akımdır; neredeyse her zaman bu bir sinüs dalgası şeklini alır . Dolayısıyla alternatif akım, yükün zaman içinde net bir mesafeyi hareket ettirmeden bir iletken içinde ileri ve geri titreşir. Alternatif bir akımın zaman ortalamalı değeri sıfırdır, ancak enerjiyi önce bir yönde ve sonra tersi yönde verir. Alternatif akım, endüktans ve kapasitans gibi sabit durum doğru akım altında gözlenmeyen elektriksel özelliklerden etkilenir . Bununla birlikte, bu özellikler , ilk enerji verildiğinde olduğu gibi, devre geçişlere maruz kaldığında önemli hale gelebilir .

Elektrik alanı

Elektrik alanı kavramı Michael Faraday tarafından tanıtıldı . Bir elektrik alanı, onu çevreleyen boşlukta yüklü bir cisim tarafından yaratılır ve alan içine yerleştirilen diğer yüklere uygulanan bir kuvvetle sonuçlanır. Elektrik alanı, yerçekimi alanının iki kütle arasında hareket etmesine benzer şekilde iki yük arasında hareket eder ve bu şekilde sonsuzluğa doğru uzanır ve mesafe ile ters kare bir ilişki gösterir. Ancak önemli bir fark var. Yerçekimi, her zaman iki kütleyi birlikte çekerek çekim yapar, elektrik alanı ise ya çekim ya da itme ile sonuçlanabilir. Gezegenler gibi büyük cisimler genellikle net yük taşımadığından, bir mesafedeki elektrik alanı genellikle sıfırdır. Bu nedenle yerçekimi, çok daha zayıf olmasına rağmen, evrende uzaktan hakim kuvvettir.

Düzlem iletkeni üzerindeki pozitif yükten çıkan alan çizgileri

Bir elektrik alanı genellikle uzayda değişir ve herhangi bir noktadaki gücü, o noktaya yerleştirilirse, durağan, ihmal edilebilir bir yük tarafından hissedilecek kuvvet (birim yük başına) olarak tanımlanır. ' Test yükü ' olarak adlandırılan kavramsal yük, kendi elektrik alanının ana alanı bozmasını önlemek için kaybolacak kadar küçük olmalı ve ayrıca manyetik alanların etkisini önlemek için sabit olmalıdır . Elektrik alanı açısından tanımlandığı gibi, kuvvet ve kuvvet olan vektör her ikisine birden sahip, büyüklük ve yön , yüzden, bir elektrik alanı, bir olduğu aşağıdaki vektör alanı .

Sabit yüklerin yarattığı elektrik alanlarının incelenmesine elektrostatik denir . Alan, herhangi bir noktadaki yönü alanınki ile aynı olan bir dizi hayali çizgi ile görselleştirilebilir. Bu kavram, ' kuvvet hatları ' terimi hala bazen kullanım gören Faraday tarafından tanıtıldı . Alan çizgileri, bir nokta pozitif yükünün alan içinde hareket etmeye zorlanırken yapmaya çalışacağı yollardır; ancak bunlar fiziksel varlıkları olmayan hayali bir kavramdır ve alan, çizgiler arasındaki tüm araya giren boşluğa nüfuz eder. Sabit yüklerden kaynaklanan alan çizgilerinin birkaç temel özelliği vardır: birincisi, pozitif yüklerden kaynaklanır ve negatif yüklerde sona erer; ikincisi, herhangi bir iyi iletkene dik açılarla girmeleri ve üçüncüsü, asla kesişmemeleri veya kendilerine yaklaşmamaları gerekir.

İçi boş iletken bir gövde, tüm yükünü dış yüzeyinde taşır. Alan bu nedenle vücudun her yerinde sıfırdır. Bu, içini elektriksel etkilerden izole eden iletken bir metal kabuk olan Faraday kafesinin çalışma prensibidir .

Elektrostatik prensipleri, yüksek voltajlı ekipmanların tasarımında önemlidir . Herhangi bir ortamın dayanabileceği elektrik alan gücünün sınırlı bir sınırı vardır. Bu noktanın ötesinde, elektriksel bir arıza meydana gelir ve bir elektrik arkı , yüklü parçalar arasında flashovera neden olur. Örneğin hava, santimetre başına 30 kV'u aşan elektrik alan kuvvetlerinde küçük boşluklar boyunca ark oluşturma eğilimindedir. Daha büyük boşluklarda, kırılma mukavemeti daha zayıftır, belki de santimetre başına 1 kV. Bunun en göze çarpan doğal oluşumu , bulutlarda yükün yükselen hava sütunlarıyla ayrılması ve havadaki elektrik alanını dayanabileceğinden daha büyük bir seviyeye yükselterek oluşan yıldırımdır . Büyük bir yıldırım bulutunun voltajı 100 MV kadar yüksek olabilir ve 250 kWh kadar büyük deşarj enerjilerine sahip olabilir.

Alan kuvveti, yakındaki iletken nesnelerden büyük ölçüde etkilenir ve özellikle keskin uçlu nesnelerin etrafında kıvrılmaya zorlandığında yoğunlaşır. Bu ilkeden, keskin sivri uçları, korumaya hizmet ettiği bina yerine yıldırım çarpmasının orada gelişmesini teşvik eden yıldırım iletkeninde kullanılır.

Elektrik potansiyeli

İki AA pilin her birinin bir ucunda artı işareti vardır.
Bir çift AA hücresi . + İşareti, pil terminalleri arasındaki potansiyel farkın polaritesini gösterir.

Elektrik potansiyeli kavramı, elektrik alan kavramı ile yakından bağlantılıdır. Bir elektrik alanı içine yerleştirilen küçük bir yük, bir kuvvetle karşılaşır ve bu yükü, bu kuvvete karşı o noktaya getirmek çalışma gerektirir . Herhangi bir noktadaki elektrik potansiyeli, bir birim test yükünü sonsuz bir mesafeden yavaşça o noktaya getirmek için gereken enerji olarak tanımlanır . Genellikle volt olarak ölçülür ve bir volt, sonsuzdan bir coulomb yük getirmek için bir joule iş harcanması gereken potansiyeldir . Bu potansiyel tanımı, biçimsel olsa da, çok az pratik uygulamaya sahiptir ve daha kullanışlı bir kavram, elektrik potansiyeli farkıdır ve bir birim yükü iki belirli nokta arasında hareket ettirmek için gereken enerjidir. Bir elektrik alanı, muhafazakar olma özelliğine sahiptir , bu da test yükü tarafından izlenen yolun ilgisiz olduğu anlamına gelir: belirtilen iki nokta arasındaki tüm yollar aynı enerjiyi harcar ve bu nedenle potansiyel fark için benzersiz bir değer belirtilebilir. Volt, elektrik potansiyeli farkının ölçülmesi ve tanımlanması için tercih edilen birim olarak o kadar güçlü bir şekilde tanımlanır ki, voltaj terimi daha fazla günlük kullanım görür.

Pratik amaçlar için, potansiyellerin ifade edilebileceği ve karşılaştırılabileceği ortak bir referans noktası tanımlamak yararlıdır. Bu sonsuzda olabilirken, çok daha yararlı bir referans, her yerde aynı potansiyelde olduğu varsayılan Dünya'nın kendisidir. Bu referans noktası doğal olarak toprak veya toprak adını alır . Dünya'nın eşit miktarda pozitif ve negatif yükün sonsuz bir kaynağı olduğu varsayılır ve bu nedenle elektriksel olarak yüksüz ve şarj edilemezdir.

Elektrik potansiyeli skaler bir niceliktir , yani sadece büyüklüğü vardır, yönü yoktur. Yüksekliğe benzer olarak görülebilir : tıpkı serbest bırakılan bir nesnenin yerçekimi alanının neden olduğu yükseklik farkından düşmesi gibi, bir elektrik alanın neden olduğu voltajın karşısında bir yük 'düşecektir'. Rölyef haritaları eşit yükseklikteki noktaları işaretleyen kontur çizgilerini gösterdiğinden , elektrostatik olarak yüklü bir nesnenin etrafına eşit potansiyele sahip noktaları ( potansiyeller olarak bilinir ) işaretleyen bir dizi çizgi çizilebilir. Eş potansiyeller, tüm kuvvet hatlarını dik açılarda keser. Ayrıca bir iletkenin yüzeyine paralel uzanmalıdırlar , aksi takdirde bu, yük taşıyıcıları yüzeyin potansiyeline eşit hareket ettirecek bir kuvvet üretir.

Elektrik alan resmi olarak birim yük başına uygulanan kuvvet olarak tanımlandı, ancak potansiyel kavramı daha kullanışlı ve eşdeğer bir tanımlamaya izin veriyor: elektrik alan, elektrik potansiyelinin yerel gradyanıdır . Genellikle metre başına volt olarak ifade edilen alanın vektör yönü, potansiyelin en büyük eğiminin çizgisidir ve eş potansiyellerin birbirine en yakın olduğu yerdir.

Elektromıknatıslar

Bir tel okuyucuya doğru bir akım taşır.  Okuyucu tarafından görüldüğü gibi, telin etrafında saat yönünün tersine manyetik alan dairesini temsil eden eşmerkezli daireler.
Bir akımın etrafında manyetik alan çemberleri

Ørsted'in 1821'de elektrik akımı taşıyan bir telin her tarafında bir manyetik alan bulunduğunu keşfi, elektrik ile manyetizma arasında doğrudan bir ilişki olduğunu gösterdi. Dahası, etkileşim, o zamanlar bilinen iki doğa kuvveti olan yerçekimi ve elektrostatik kuvvetlerden farklı görünüyordu. Pusula iğnesi üzerindeki kuvvet, onu akım taşıyan tele veya telden uzağa yönlendirmedi, ancak ona dik açılarda etki etti. Ørsted'in sözleri, "elektrik çatışması dönen bir şekilde hareket ediyor" şeklindeydi. Kuvvet aynı zamanda akımın yönüne de bağlıydı, çünkü eğer akış tersine çevrildiyse, o zaman kuvvet de yaptı.

Ørsted keşfini tam olarak anlamadı, ancak etkinin karşılıklı olduğunu gözlemledi: bir akım bir mıknatısa bir kuvvet uygular ve bir manyetik alan bir akıma bir kuvvet uygular. Bu fenomen, iki paralel akım taşıyan telin birbirine kuvvet uyguladığını keşfeden Ampère tarafından daha da araştırıldı : aynı yönde akım ileten iki tel birbirine çekilirken, zıt yönlerde akımlar içeren teller birbirinden zorlanır. Etkileşime, her akımın ürettiği manyetik alan aracılık eder ve amperin uluslararası tanımının temelini oluşturur .

Küçük bir elektrik motorunun kesit diyagramı
Elektrik motoru, elektromanyetizmanın önemli bir etkisinden yararlanır: manyetik alandan geçen bir akım, hem alana hem de akıma dik açılarda bir kuvvet yaşar.

Manyetik alanlar ve akımlar arasındaki bu ilişki, Michael Faraday'ın 1821'de elektrik motorunu icat etmesine yol açtığı için son derece önemlidir. Faraday'ın homopolar motoru , bir cıva havuzunda oturan kalıcı bir mıknatıstan oluşuyordu . Mıknatısın üzerindeki bir milden sarkan bir telden akıma izin verildi ve cıvaya daldırıldı. Mıknatıs tele teğetsel bir kuvvet uyguladı ve akım korunduğu sürece onu mıknatısın etrafında daire içine aldı.

Faraday tarafından 1831'de yapılan deney, manyetik alana dik olarak hareket eden bir telin uçları arasında potansiyel bir fark geliştirdiğini ortaya çıkardı. Elektromanyetik indüksiyon olarak bilinen bu sürecin daha ileri analizi , artık Faraday'ın indüksiyon yasası olarak bilinen ilkesini, kapalı bir devrede indüklenen potansiyel farkın döngü boyunca manyetik akının değişim hızıyla orantılı olduğunu belirtmesini sağladı. Bu keşfin kullanılması , 1831'de dönen bir bakır diskin mekanik enerjisini elektrik enerjisine dönüştürdüğü ilk elektrik jeneratörünü icat etmesini sağladı . Faraday'ın diski verimsizdi ve pratik bir jeneratör olarak kullanılmadı, ancak manyetizma kullanarak elektrik enerjisi üretme olasılığını gösterdi, bu, çalışmalarından sonra gelenler tarafından alınacak bir olasılıktı.

Elektrokimya

Kimyasal reaksiyonların elektrik üretme yeteneği ve tersine elektriğin kimyasal reaksiyonları yürütme kabiliyeti geniş bir kullanım alanına sahiptir.

Elektrokimya her zaman elektriğin önemli bir parçası olmuştur. Voltaik yığının ilk icadından itibaren elektrokimyasal hücreler , birçok farklı tipte pil, elektrokaplama ve elektroliz hücrelerine dönüşmüştür. Alüminyum bu şekilde büyük miktarlarda üretilir ve birçok taşınabilir cihaz, şarj edilebilir hücreler kullanılarak elektrikle çalıştırılır.

Elektrik devreleri

Temel bir elektrik devresi . Voltaj kaynağı V sol sürücülerde bir akım I sağlayan devre etrafında, elektrik enerjisi haline direnci R . Dirençten akım kaynağa döner ve devreyi tamamlar.

Bir elektrik devresi, genellikle bazı yararlı görevleri yerine getirmek için elektrik yükünün kapalı bir yol (bir devre) boyunca akması için elektrik bileşenlerinin bir ara bağlantısıdır.

Bir elektrik devresindeki bileşenler, dirençler , kapasitörler , anahtarlar , transformatörler ve elektronikler gibi öğeleri içerebilen birçok biçimde olabilir . Elektronik devreler , genellikle yarı iletkenler olmak üzere aktif bileşenler içerir ve tipik olarak karmaşık analiz gerektiren doğrusal olmayan davranış sergiler . En basit elektrik bileşenleri pasif ve lineer olarak adlandırılanlardır : geçici olarak enerji depolayabilirler ancak hiçbir kaynağı içermezler ve uyaranlara lineer tepkiler gösterirler.

Direnç , belki de pasif devre elemanlarının en basit: Adından da anlaşılacağı gibi, bu direnç ısı olarak enerjisini dağıtma, içinden akım. Direnç, yükün bir iletken boyunca hareketinin bir sonucudur: örneğin metallerde direnç, esas olarak elektronlar ve iyonlar arasındaki çarpışmalardan kaynaklanır. Ohm yasası , bir dirençten geçen akımın, üzerindeki potansiyel farkla doğru orantılı olduğunu belirten , devre teorisinin temel bir yasasıdır . Çoğu malzemenin direnci, bir dizi sıcaklık ve akımda nispeten sabittir; bu koşullar altındaki malzemeler 'omik' olarak bilinir. Ohm , direnç birimi, onuruna seçildi Georg Ohm , ve Yunan harfi Ω ile sembolize edilir. 1 Ω, bir amperlik akıma yanıt olarak bir voltluk bir potansiyel fark oluşturacak dirençtir.

Kondansatör Leyden kavanoz bir gelişmedir ve yükü depolar ve böylece elde edilen alanda elektrik enerjisini depolamak için bir cihazdır. İnce bir yalıtkan dielektrik katmanla ayrılmış iki iletken plakadan oluşur ; pratikte, ince metal folyolar birbirine sarılır ve birim hacim başına yüzey alanını ve dolayısıyla kapasitansı arttırır . Kapasitans birimidir farad adını, Michael Faraday sembolü verilen ve F : Bir farad o bir coulomba bir ücret depolayan bir voltluk potansiyel fark meydana gelmesine kapasitansdır. Bir voltaj kaynağına bağlı bir kapasitör, başlangıçta şarj biriktirirken bir akıma neden olur; Ancak bu akım, kapasitör doldukça zamanla azalacak ve sonunda sıfıra düşecektir. Bu nedenle bir kapasitör, sabit durum akımına izin vermeyecek , bunun yerine onu bloke edecektir.

İndüktör , bir iletken tel, genellikle bir bobin içinden akımına yanıt olarak bir manyetik alan içinde saklar enerjiyi. Geçerli değiştirdiğinde, manyetik alan, çok yok uyaran iletkenin uçları arasına gerilim. İndüklenen voltaj, akımın zaman değişim oranıyla orantılıdır . Orantılılık sabiti endüktans olarak adlandırılır . Endüktans birimidir Henry adını, Joseph Henry , Faraday çağdaş. Bir henry, içinden geçen akım saniyede bir amper oranında değiştiğinde bir voltluk bir potansiyel farkına neden olacak endüktanstır. İndüktörün davranışı bazı açılardan kapasitörün davranışına ters düşüyor: serbestçe değişmeyen bir akıma izin verecek, ancak hızla değişen bir akıma karşı çıkıyor.

Elektrik gücü

Elektrik gücü, elektrik enerjisinin bir elektrik devresi tarafından aktarılma hızıdır . SI birim güç olan watt , bir Joule başına saniye .

Elektrik gücü, mekanik güç gibi , yapma oranıdır, watt cinsinden ölçülür ve P harfi ile temsil edilir . Watt terimi , halk dilinde "watt cinsinden elektrik gücü" anlamında kullanılır. Her t saniyede bir V elektrik potansiyeli ( voltaj ) farkından geçen bir Q coulomb yükünden oluşan bir elektrik akımı I tarafından üretilen watt cinsinden elektrik gücü ,

nerede

Q , kulomblardaki elektrik yüküdür
t saniye cinsinden zamandır
Ben elektrik akımıdır amperlik
V , volt olarak elektrik potansiyeli veya voltajdır

Elektrik üretimi genellikle elektrik jeneratörleri ile yapılır , ancak aynı zamanda elektrik pilleri gibi kimyasal kaynaklarla veya çok çeşitli enerji kaynaklarından başka yollarla da sağlanabilir . Elektrik gücü, genellikle elektrik enerjisi endüstrisi tarafından işyerlerine ve evlere sağlanmaktadır . Elektrik genellikle kilovat saat (3,6 MJ) olarak satılır ve bu, kilovat cinsinden gücün saat cinsinden çalışma süresi ile çarpımıdır. Elektrik hizmetleri , müşteriye teslim edilen elektrik enerjisinin toplamını tutan elektrik sayaçlarını kullanarak gücü ölçer . Fosil yakıtlardan farklı olarak elektrik, düşük entropili bir enerji biçimidir ve yüksek verimlilikle harekete veya diğer birçok enerji biçimine dönüştürülebilir.

Elektronik

Yüzeye monte elektronik bileşenler

Elektronik , vakum tüpleri , transistörler , diyotlar , optoelektronik , sensörler ve entegre devreler ve ilgili pasif ara bağlantı teknolojileri gibi aktif elektrik bileşenlerini içeren elektrik devreleriyle ilgilenir . Doğrusal olmayan aktif bileşenler ve kontrol elektron kabiliyetleri davranışı yaygın olarak kullanılan zayıf mümkün sinyalleri ve elektronik markaları amplifikasyonu akar bilgi işlem , telekomünikasyon ve sinyal işleme . Elektronik cihazların anahtar görevi görme yeteneği, dijital bilgi işlemeyi mümkün kılar. Gibi Bağlantısı teknolojileri devre kartı , elektronik ambalaj teknoloji ve iletişim altyapısı tamamlanmış devre işlevselliğinin diğer çeşitli form ve düzenli bir çalışma içine karışık bileşenler dönüşümü sistemde .

Günümüzde çoğu elektronik cihaz, elektron kontrolünü gerçekleştirmek için yarı iletken bileşenler kullanmaktadır . Yarı iletken cihazların ve ilgili teknolojinin incelenmesi, katı hal fiziğinin bir dalı olarak kabul edilirken, pratik problemleri çözmek için elektronik devrelerin tasarımı ve yapımı elektronik mühendisliği kapsamındadır .

Elektromanyetik dalga

Faraday ve Ampère'nin çalışması, zamanla değişen bir manyetik alanın bir elektrik alanı kaynağı olarak davrandığını ve zamanla değişen bir elektrik alanının bir manyetik alan kaynağı olduğunu gösterdi. Bu nedenle, herhangi bir alan zaman içinde değiştiğinde, diğerinin bir alanı zorunlu olarak indüklenir. Böyle bir fenomen, bir dalganın özelliklerine sahiptir ve doğal olarak bir elektromanyetik dalga olarak adlandırılır . Elektromanyetik dalgalar teorik olarak 1864'te James Clerk Maxwell tarafından analiz edildi. Maxwell, elektrik alan, manyetik alan, elektrik yükü ve elektrik akımı arasındaki karşılıklı ilişkiyi açık bir şekilde tanımlayabilen bir dizi denklem geliştirdi. Dahası, böyle bir dalganın zorunlu olarak ışık hızında hareket edeceğini ve dolayısıyla ışığın kendisinin bir elektromanyetik radyasyon biçimi olduğunu kanıtlayabilirdi . Işığı, alanları ve yükü birleştiren Maxwell Yasaları , teorik fiziğin en büyük kilometre taşlarından biridir.

Bu nedenle, birçok araştırmacının çalışması, elektroniklerin sinyalleri yüksek frekanslı salınımlı akımlara dönüştürmek için kullanılmasını sağladı ve uygun şekilde şekillendirilmiş iletkenler aracılığıyla, elektrik, bu sinyallerin çok uzun mesafelerde radyo dalgaları aracılığıyla iletilmesine ve alınmasına izin veriyor.

Üretim ve kullanımlar

Üretim ve iletim

20. yüzyılın başlarına ait alternatör , bir
hidroelektrik istasyonunun elektrik üretim salonunda Budapeşte , Macaristan'da yapılmıştır ( Prokudin-Gorsky'nin fotoğrafı , 1905–1915).

MÖ 6. yüzyılda, Yunan filozof Thales of Miletus kehribar çubuklarla deneyler yaptı ve bu deneyler, elektrik enerjisi üretimiyle ilgili ilk çalışmalardı. Artık triboelektrik etki olarak bilinen bu yöntem, hafif nesneleri kaldırıp kıvılcım oluşturabilirken, son derece verimsizdir. 18. yüzyılda voltaik yığının icadına kadar uygulanabilir bir elektrik kaynağı elde edilemedi . Voltaik yığın ve onun modern soyundan gelen elektrik pili , enerjiyi kimyasal olarak depolar ve talep üzerine elektrik enerjisi biçiminde kullanılabilir hale getirir. Pil, birçok uygulama için ideal olarak uygun olan çok yönlü ve çok yaygın bir güç kaynağıdır, ancak enerji depolaması sınırlıdır ve boşaltıldıktan sonra atılması veya yeniden şarj edilmesi gerekir. Büyük elektrik talepleri için elektrik enerjisi sürekli olarak iletken iletim hatları üzerinden üretilmeli ve iletilmelidir.

Elektrik gücü genellikle fosil yakıtın yanmasından üretilen buharla veya nükleer reaksiyonlardan açığa çıkan ısı ile çalıştırılan elektromekanik jeneratörler tarafından üretilir ; veya rüzgar veya akan sudan çıkarılan kinetik enerji gibi diğer kaynaklardan . 1884'te Sir Charles Parsons tarafından icat edilen modern buhar türbini , bugün çeşitli ısı kaynaklarını kullanarak dünyadaki elektrik gücünün yaklaşık yüzde 80'ini üretiyor . Bu tür jeneratörler, Faraday'ın 1831'deki homopolar disk jeneratörüne hiçbir benzerlik göstermez, ancak yine de, değişen bir manyetik alanı bağlayan bir iletkenin uçları boyunca potansiyel bir fark yaratması şeklindeki elektromanyetik ilkesine güvenirler. Transformatörün on dokuzuncu yüzyılın sonlarındaki buluş , elektrik gücünün daha yüksek bir voltajda ancak daha düşük bir akımda daha verimli bir şekilde iletilebileceği anlamına geliyordu. Verimli elektrik iletimi , elektriğin ölçek ekonomilerinden fayda sağladığı merkezi güç istasyonlarında üretilebileceği ve daha sonra ihtiyaç duyulan yere görece uzun mesafelere gönderilebileceği anlamına geliyordu .

Yaklaşık bir düzine üç kanatlı beyaz rüzgar türbininden oluşan bir rüzgar çiftliği.
Rüzgar enerjisi birçok ülkede önemi giderek artıyor

Elektrik enerjisi, ulusal ölçekte talepleri karşılayacak kadar büyük miktarlarda kolayca depolanamayacağından, her zaman tam olarak gerektiği kadar üretilmelidir. Bu, elektrik kuruluşlarının elektrik yüklerine ilişkin dikkatli tahminlerde bulunmalarını ve elektrik santralleriyle sürekli koordinasyonu sürdürmelerini gerektirir. Bir elektrik şebekesini kaçınılmaz bozulmalara ve kayıplara karşı tamponlamak için belirli bir miktar üretim her zaman yedekte tutulmalıdır .

Bir ulus modernleştikçe ve ekonomisi geliştikçe elektriğe olan talep büyük bir hızla artıyor. Amerika Birleşik Devletleri, yirminci yüzyılın ilk otuz yılında her yıl talepte% 12'lik bir artış gösterdi; bu, Hindistan veya Çin gibi gelişmekte olan ekonomiler tarafından şu anda deneyimlenen bir büyüme oranı. Tarihsel olarak, elektrik talebinin büyüme oranı, diğer enerji türleri için olanın üstüne çıktı.

Elektrik üretimi ile ilgili çevresel kaygılar , yenilenebilir kaynaklardan , özellikle rüzgar ve güneşten üretime daha fazla odaklanılmasına yol açmıştır . Farklı elektrik üretim araçlarının çevresel etkileri üzerine tartışmanın devam etmesi beklenirken, nihai şekli nispeten temizdir.

Başvurular

Ampul , elektrik erken uygulama, çalışır Joule ısıtma : geçişini akımı yoluyla direnç üreten ısı

Elektrik, enerji aktarımı için çok uygun bir yoldur ve çok büyük ve giderek artan sayıda kullanıma uyarlanmıştır. 1870'lerde pratik bir akkor ampulün icadı, aydınlatmanın elektrik gücünün halka açık ilk uygulamalarından biri olmasına yol açtı . Elektrifikasyon kendi tehlikelerini de beraberinde getirmesine rağmen, gazlı aydınlatmanın çıplak alevlerini değiştirmek evler ve fabrikalardaki yangın tehlikelerini büyük ölçüde azalttı. Elektrik aydınlatma için gelişen pazarı hedefleyen birçok şehirde kamu hizmetleri kuruldu. 20. yüzyılın sonlarında ve modern zamanlarda, elektrik enerjisi sektöründe eğilim deregülasyon yönünde akmaya başlamıştır.

Filamanlı ampullerde kullanılan dirençli Joule ısıtma etkisi ayrıca elektrikli ısıtmada daha doğrudan kullanım görür . Bu çok yönlü ve kontrol edilebilir olsa da, çoğu elektrik üretimi bir elektrik santralinde zaten ısı üretimini gerektirdiği için israf olarak görülebilir. Danimarka gibi bazı ülkeler, yeni binalarda dirençli elektrikli ısıtmanın kullanımını kısıtlayan veya yasaklayan bir yasa çıkardı. Ancak elektrik, ısıtma ve soğutma için artan bir elektrik talebi sektörünü temsil eden klima / ısı pompaları ile ısıtma ve soğutma için hala oldukça pratik bir enerji kaynağıdır ve bunların etkileri, elektrik hizmet kuruluşlarının uyum sağlama zorunluluğu giderek artmaktadır.

Elektrik telekomünikasyonda kullanılır ve aslında 1837'de Cooke ve Wheatstone tarafından ticari olarak gösterilen elektrikli telgraf , en eski uygulamalarından biriydi. 1860'larda önce kıtalararası , ardından da Atlantik ötesi telgraf sistemlerinin inşası ile elektrik, dünya genelinde dakikalar içinde iletişimi mümkün kıldı. Optik fiber ve uydu iletişimi , iletişim sistemleri pazarından pay almıştır, ancak elektriğin sürecin önemli bir parçası olarak kalması beklenebilir.

Elektromanyetizmanın etkileri en görünür şekilde , temiz ve verimli bir hareket gücü sağlayan elektrik motorunda kullanılır . Vinç gibi sabit bir motor, bir güç kaynağı ile kolayca sağlanır, ancak bir elektrikli araç gibi uygulamasıyla hareket eden bir motor , ya pil gibi bir güç kaynağını taşımak ya da buradan akım toplamakla yükümlüdür. pantograf gibi kayan bir temas . Elektrikli otobüsler ve trenler gibi toplu taşıma araçlarında elektrikle çalışan araçlar ve özel mülkiyette giderek artan sayıda pille çalışan elektrikli otomobil kullanılmaktadır.

Elektronik cihazlar , belki de yirminci yüzyılın en önemli icatlarından biri olan ve tüm modern devrelerin temel yapı taşı olan transistörü kullanır . Modern bir entegre devre , yalnızca birkaç santimetre karelik bir bölgede birkaç milyar minyatürleştirilmiş transistör içerebilir.

Elektrik ve doğal dünya

Fizyolojik etkiler

İnsan vücuduna uygulanan bir voltaj, dokularda elektrik akımına neden olur ve ilişki doğrusal olmamasına rağmen, voltaj ne kadar büyükse akım o kadar büyük olur. Algılama eşiği, besleme frekansına ve akımın yoluna göre değişir, ancak şebeke frekansı elektriği için yaklaşık 0,1 mA ila 1 mA'dır, ancak bir mikroamp kadar düşük bir akım, belirli koşullar altında bir elektrovibrasyon etkisi olarak tespit edilebilir . Akım yeterince yüksekse, kas kasılmasına, kalbin fibrilasyonuna ve doku yanıklarına neden olur . Bir iletkenin elektriklendiğine dair herhangi bir görünür işaretin olmaması, elektriği belirli bir tehlike haline getirir. Elektrik çarpmasının neden olduğu ağrı yoğun olabilir ve zaman zaman elektriğin bir işkence yöntemi olarak kullanılmasına neden olabilir . Bir elektrik şoku neden olduğu ölüm olarak adlandırılır elektrikle . Elektrik çarpması, son zamanlarda kullanımı daha nadir hale gelmesine rağmen, bazı yargı alanlarında hala adli infaz aracıdır .

Doğada elektriksel olaylar

Elektrikli yılan balığı, Electrophorus electricus

Elektrik bir insan icadı değildir ve göze çarpan bir tezahürü şimşek olan doğada çeşitli şekillerde gözlemlenebilir . Dokunma , sürtünme veya kimyasal bağlanma gibi makroskopik düzeyde bilinen birçok etkileşim , atom ölçeğindeki elektrik alanlar arasındaki etkileşimlerden kaynaklanmaktadır. Dünya'nın manyetik alanı bir kaynaklandığı düşünülmektedir doğal dinamo gezegenin çekirdeğinde dolaşan akımlar arasında. Kuvars ve hatta şeker gibi bazı kristaller, dış basınca maruz kaldıklarında yüzlerinde potansiyel bir fark yaratır. Bu olgu olarak bilinen piezoelektrik gelen, Yunan piezein basına, yani (πιέζειν) ve 1880 yılında keşfedilmiştir Pierre ve Jacques Curie . Etki karşılıklıdır ve bir piezoelektrik malzeme bir elektrik alanına maruz kaldığında, fiziksel boyutlarda küçük bir değişiklik meydana gelir.

§ Mikrobiyal yaşamdaki biyoelektrojenez, toprakta ve anaerobik solunumdan kaynaklanan tortu ekolojisinde öne çıkan bir fenomendir . Mikrobiyal yakıt hücresi taklit bu yerde doğal olgu.

Gibi bazı organizmalar, köpekbalığı , algılamak ve tepki olarak bilinen bir yetenek, elektrik alanları değişiklikler için edebiliyoruz electroreception , diğerleri, olarak adlandırılan ederken electrogenic , kendilerini yırtıcı veya savunma silahı olarak hizmet etmek voltaj oluşturmak edebiliyoruz. En iyi bilinen örneği elektrikli yılan balığı olan Gymnotiformes sırası , elektrosit adı verilen modifiye edilmiş kas hücrelerinden üretilen yüksek voltajlar yoluyla avlarını tespit eder veya sersemletir . Tüm hayvanlar , işlevleri sinir sistemi ile nöronlar ve kaslar arasındaki iletişimi içeren, aksiyon potansiyeli adı verilen voltaj darbeleriyle hücre zarları boyunca bilgi iletirler . Elektrik çarpması bu sistemi uyarır ve kasların kasılmasına neden olur. Eylem potansiyelleri ayrıca belirli tesislerdeki faaliyetleri koordine etmekten sorumludur.

Kültürel algı

1850'de William Gladstone , bilim adamı Michael Faraday'a elektriğin neden değerli olduğunu sordu . Faraday, "Bir gün, vergilendirebilirsiniz" diye yanıtladı.

19. ve 20. yüzyılın başlarında elektrik, sanayileşmiş Batı dünyasında bile birçok insanın günlük yaşamının bir parçası değildi . Buna göre, zamanın popüler kültürü sık sık onu yaşayanları öldürebilen, ölüleri diriltebilen veya doğa kanunlarını başka bir şekilde bükebilen gizemli, yarı-büyülü bir güç olarak tasvir etti. Bu tutum , ölü kurbağaların bacaklarının hayvan elektriğinin uygulanmasıyla seğirdiği 1771 Luigi Galvani deneyiyle başladı . Galvani'nin çalışmasından kısa bir süre sonra tıp literatüründe ölü veya boğulmuş görünen kişilerin "yeniden canlandırılması" veya canlandırılması bildirildi. Bu sonuçlar, Mary Shelley tarafından Frankenstein'ı (1819) yazdığında biliniyordu , ancak canavarı canlandırma yöntemini isimlendirmiyordu. Canavarların elektrikle yeniden canlandırılması daha sonra korku filmlerinde ana tema haline geldi.

İkinci Sanayi Devrimi'nin can damarı olarak halkın elektriğe aşinalığı arttıkça, elektriğin sahipleri, "canlı telleri parçalara ayırıp yerine koyarken eldivenlerinin ucunda parmaklarının ölümü" gibi, daha çok olumlu bir ışık altında kalıyordu. Rudyard Kipling'in 1907 şiiri Martha'nın Oğulları . Jules Verne ve Tom Swift kitapları gibi macera öykülerinde her türden elektrikle çalışan araçlar büyük yer tutuyordu . Thomas Edison , Charles Steinmetz veya Nikola Tesla gibi bilim adamları da dahil olmak üzere, kurgusal veya gerçek elektriğin ustaları, büyücü benzeri güçlere sahip olarak herkesçe düşünülüyordu.

20. yüzyılın son yarısında elektrik bir yenilik olmaktan çıkıp gündelik hayatın bir gereği haline geldiği için, popüler kültür tarafından yalnızca akışı durduğunda özel ilgi gerektirdi , bu genellikle felakete işaret eden bir olaydı. Jimmy Webb'in " Wichita Lineman " (1968) adlı şarkısının isimsiz kahramanı gibi, onu akıcı tutan insanlar , hala çoğu kez kahramanca, büyücü benzeri figürler olarak rol alıyorlar.

Ayrıca bakınız

Notlar

Referanslar

Dış bağlantılar