Электричество - необходимость в жизни
Электричество, неотъемлемая часть нашей жизни, без которой современный человек не представляет своего существования, даже не задумываясь о сути столь важного процесса. Электрический заряд – это особое свойство материи, электричеством или электрическим током называют совокупность явлений, связанных с существованием, движением и взаимодействием заряженных частиц. Электричество – это и направленный поток движения этих частиц, и выделяемая при этом форма энергии, и получаемое с ее помощью освещение, и раздел физики занимающийся изучением этих явлений. Привычное же нам понятие в 1600 году ввел в обиход английский естествоиспытатель, магистр философии и медицинских наук, Уильям Гилберт, по совместительству являющийся главным лекарем королевского двора. Экспериментируя, он заметил свойство янтаря притягивать легкие предметы, получив заряд в результате трения о сукно. Греки называли янтарь электроном, по аналогии электронами ученый назвал заряженные частицы, а само явление, с его легкой руки стало электричеством.
Интересная теория
Электрические заряды подразделяются на два вида – положительные и отрицательные, у электронов заряд отрицательный, тогда как положительный заряд прерогатива протонов. Между разноименными зарядами действует сила притяжения, одноименные отталкиваются.
Электроны и протоны не контактируют между собой и с окружающей средой, но вокруг них образуется электрическое поле, действующее на другие тела. Электрическое поле создается любым заряженным телом и воздействует на любое заряженное тело.
Электрические частицы создают не только электрическое, но и магнитное поле, понятия электричества и магнетизма родственные. Собственно, Гилберт изучал именно магнетизм, а появление термина электричества скорее приятный бонус, а не цель, поэтому его детище, в котором впервые упоминается об электричестве, называется «О магните, магнитных телах и большом магните – Земле».
В ходе опыта, нацеленного на выяснение возможностей передачи электричества на расстояние, были выявлены вещества, имеющие большое сопротивление, способные проводить электрический ток (проводники), и тела, его не пропускающие (изоляторы).
Изучением электрических зарядов и связанных с их свойствами и действием явлений занимается электродинамика. Одно из основных ее направлений – квантовая электродинамика, изучающая квантовые свойства электромагнитных полей.
История изучения электричества
Как невозможно ответить на риторический вопрос о первенстве яйца или курицы, так нереально узнать, кто именно открыл электричество. Обратимся к хронологии событий, позволивших человечеству продвинуться в постижении этой науки.
- Первые упоминания о способности тел приобретать заряд – 700 год, до н. э., Фалес.
- Появление общей терминологии – 1600 г, У. Гилберт.
- Первый электростатический генератор – 1663 г, О. Герике.
- Деление веществ на проводники и изоляторы – 1729 г, С. Грей.
- Изобретение конденсатора (накопителя) – 1745 г, П. Мушенбрук и Г. Клейст, одновременно, но в разных странах изобрели Лейденскую банку.
- Появление всемирной теории электричества – 1747 г, Б. Франклин.
- Переход электричества в категорию изучаемых точных наук – 1785 г, толчком послужило открытие Ш. Кулоном закона о взаимодействии электрических и магнитных зарядов.
- Доказательство существования напряжения в живых мышечных тканях – 1791 г, Л. Гальвани.
- Первая батарея (гальванический ток) – 1800 г, А. Вольта.
- Открытие электрической дуги – 1802 г, В. Петров.
- Понятие о направлении электрического тока – 1824 г, А. Ампер.
- Выведение закона о силе тока – 1826 г, Г. Ом.
- Выведение закона электромагнитной индукции – 1831 г, М. Фарадей, Д. Генри.
- Выведение законов электролиза – 1834 г, М. Фарадей.
- Выведение уравнения взаимосвязи между электрическим и магнитным полем – 1873 г, Джеймс Максвелл.
- Изобретение первой лампы накаливания (угольный стержень) – 1872 г, А. Лодыгин.
- Доказательство существования электрона (материального носителя электричества) – 1879 г, Д. Томсон.
- Регистрация электромагнитных волн – 1888 г, Г. Герц.
С приходом двадцатого века мы обогатились неоновой лампой, и несколькими важными теориями (квантовая электродинамика, слабые электровзаимодействия), а сравнительно недавно, уже в веке двадцать первом свершилась первая беспроводная передача электроэнергии, но все самое интересное еще впереди.
Что удивительно, самым известным ученым, практически волшебником, весь мир считает хорватского инженера-изобретателя Никола Теслу. Он не открыл каких-либо основополагающих законов, но их отсутствие перекрыл не только бешеной харизмой, но и множеством научных работ, теорий и полезных изобретений. Считается, что и «Тунгусский метеорит», над которым по сей день ломают головы и ученые, и любознательные энтузиасты, его рук дело.
Роль электричества в природе
До подтверждения Франклином электрической природы молний, не только общественность, но и ученые искренне считали, что как раз в природе электричества-то и нет. При том, что именно оно могло стать одним из факторов, создавших условия для зарождения жизни на планете. Электричество, не только двигатель прогресса, но и основа всего живого – без напряжения, существующего в мышечных тканях, невозможны нервные импульсы, а без них невозможно даже дыхание и движение, не говоря о более сложных жизненных процессах.
Интересно, что некоторые рыбы, за счет электрического импульса добывающие пропитание и защищающиеся от врагов, вырабатывают заряды огромной силы. Они смертельны для крупных хищников, но совершенно безопасны для самих носителей, которые, по сути, являются живыми конденсаторами.
Получение и использование электричества
Электроэнергию в глобальных масштабах человечество получает в основном путем преобразования из механической. Электростанции оснащены огромными турбинами, которые вращает либо вода, либо водяной пар. В первом случае вода проходит сквозь плотину или приводится в движение под влиянием лунных циклов, во втором до состояния пара нагревается в результате процесса горения или в ходе ядерной реакции. Существуют и альтернативные источники, такие, как ветер и солнце, но их доля в общей массе пока незначительна. Выработанная энергия поступает к потребителям по линиям электропередач, так как беспроводной способ пока еще фантастика, хотя и приближенная к реальности.
Если наши предки обходились лучиной и ручной тягой, мы полностью зависимы от освещения, связи, средств передвижения, работающих на электрогенераторах, бытовых приборов, инструментов и другой вспомогательной техники. Без электричества просто невозможно существование и развитие современной цивилизации. Недаром даже в мифологии самые грозные боги, которым поклонялись наши предки, громовержцы, повелевающие молниями – это и Зевс, и Тор, и Перун.
Подведем итоги
Сложно переоценить важность электричества, это явление не просто облегчает нашу действительность, оно в прямом смысле дает жизнь всему живому и обеспечивает взаимодействие всех существ и веществ на планете.