Co je elektrina a jak se elektrina vytváří a používá
Existují některé vynálezy, které změnily lidskou civilizaci. Prvním vynálezem bylo kolo, druhým vynálezem byla elektřina, třetím vynálezem byly telekomunikace a čtvrtým vynálezem byl počítač. Budeme diskutovat o základním úvodu do elektřiny. Každá látka ve vesmíru je složena z mnoha atomů a každý atom má stejný počet negativních elektronů a pozitivních protonů.
Tedy můžeme říci, že každá neutrální látka má stejný počet elektronů a protonů. Protony jsou nepohyblivé a silně připojené k jádru atomů. Elektrony jsou také vázány na atomy a obíhají jádro na různých úrovních. Některé elektrony se ale mohou volně pohybovat nebo opustit svou orbitu pod vlivem vnějších vlivů. Tyto volné a slabě vázané elektrony způsobují elektřinu.
V neutrálním stavu je počet elektronů a protonů stejný v jakémkoli kusu látky. Pokud nějakým způsobem počet elektronů v látkách převyšuje počet protonů, látka se stává negativně nabité, protože celkový náboj každého elektronu je negativní. Pokud počet elektronů v látkách klesne pod počet protonů, látka se stává pozitivně nabité.
Koncentrace volných elektronů se snaží být vždy rovnoměrná. To je jediný důvod pro existenci elektřiny. Vysvětlíme to podrobněji. Pokud se dvě různě nabité vodičové tělesa dotknou, elektrony z tělesa s vyšší koncentrací elektronů se přesunou do tělesa s nižší koncentrací elektronů, aby vyrovnaly koncentraci elektronů obou těles. Tento pohyb náboje (protože elektrony jsou nabitými částicemi) je elektřinou.
Související pojmy v elektřině
Elektrický náboj: Jak jsme již uvedli, počet elektronů a počet protonů je v neutrálním tělese stejný. Množství negativního náboje a pozitivního náboje je také v neutrálním tělese stejné, protože elektrický náboj elektronu a protonu je číselně stejný, ale jejich polarita je opačná. Pokud se pro nějakou příčinu rovnováha mezi počtem elektronů a protonů v tělese rozptýlí, těleso se stane elektricky nabité. Pokud je počet elektronů větší než počet protonů, těleso se stane negativně nabité a množství náboje závisí na počtu nadbytkových elektronů v tělese. Stejným způsobem můžeme vysvětlit pozitivní náboj tělesa. Zde je počet elektronů menší než počet protonů. Pozitivita tělesa závisí na rozdílu mezi protony a elektrony v tělese.
Elektrický proud: Když náboj proudí z jednoho bodu do druhého, aby dosáhl rovnoměrného rozdělení náboje, pak rychlost, jakou náboj proudí, se nazývá elektrický proud. Tato rychlost závisí hlavně na rozdílu mezi nabitém stavem dvou bodů a podmínkami cesty, po které náboj proudí. Jednotkou elektrického proudu je ampér a jedná se o coulomb za sekundu.
Elektrický potenciál: Úroveň nabitého stavu tělesa se nazývá elektrický potenciál. Když je těleso nabité, získá schopnost provést práci. Elektrický potenciál je měření schopnosti nabitého tělesa provést práci. Proud proudící skrz vodič je přímo úměrný rozdílu elektrického potenciálu mezi oběma konce vodiče. Elektrický potenciál lze vizualizovat jako rozdíl hladiny vody v dvou nádržích spojených trubkou. Rychlost proudění vody z nádrže s vyšší hladinou do nádrže s nižší hladinou závisí na rozdílu hladin, nikoli na množství uložené vody. Stejným způsobem závisí elektrický proud mezi dvěma tělesy na potenciálním rozdílu mezi dvěma tělesy, nikoli na množství uloženého náboje v tělesech.
Elektrické pole: Mezi dvěma blízce umístěnými nabitymi tělesy vždy existuje síla. Síla může být buď přitahovací, nebo odpuzovací, v závislosti na povaze náboje obou těles. Když nabité těleso vstoupí do blízkého okolí jiného nabitého tělesa, síla se prakticky projeví. Prostor, který obklopuje nabité těleso, kde jiné nabité těleso může zažít sílu, se nazývá elektrické pole předchozího tělesa.
Tyto výše uvedené čtyři termíny jsou hlavními parametry elektřiny.
Existuje tři základní způsoby, jakými obvykle vyrábíme elektřinu.
Elektromechanický proces: Když vodič pohybuje v magnetickém poli a vodič proniká linkami magnetického toku, vytváří se v vodiči elektřina. Na tomto principu pracují všechny elektrické generátory, jako jsou DC generátory, alternátory a všechny druhy dynam.
Elektrochemický proces: Ve všech typech baterií se elektřina vytváří v důsledku chemických reakcí. Zde se chemická energie převede na elektrickou energii.
Generování pevnostavé elektřiny: Je to nejmodernější způsob generování elektřiny. Zde se volné elektrony a díry generují na PN přechodu a distribuce nosičů náboje se nerozloží rovnoměrně po PN přechodu, když je přechod vystaven světlu. Tyto volné elektrony a díry a jejich nerovnoměrné rozložení po přechodu
