Šta je elektricitet i kako se elektricitet proizvodi i koristi
Postoji nekoliko izuma koji su promenili ljudsku civilizaciju. Prvi izum bio je kotač, drugi izum bio je struja, treći izum bio je telekomunikacija, a četvrti izum bio je računar. Razgovaraćemo o osnovnom uvodu u struju. Svaka supstanca u ovom univerzumu je napravljena od velikog broja atoma, a svaki atom ima isti broj negativnih elektrona i pozitivnih protona.
Kao rezultat, možemo reći da svaka neutralna supstanca ima isti broj elektrona i protona. Protoni su nepomični i snažno vezani za jezgra atoma. Elektroni su takođe vezani za atome i kruže oko jezgra na različitim nivoima. Međutim, neki elektroni mogu slobodno kretati ili se mogu iskopčiti sa svoje orbite zbog vanjskih uticaja. Ovi slobodni i slabo vezani elektroni dovode do struje.
U neutralnom stanju, broj elektrona i protona je isti u bilo kom komadu supstance. Ali, ako na neki način broj elektrona u supstanci postane veći od broja protona, supstanca postaje negativno nabijena jer je neto naboj svakog elektrona negativan. Ako broj elektrona u supstanci postane manji od broja protona, supstanca postaje pozitivno nabijena.
Koncentracija slobodnih elektrona uvek pokušava biti uniformna. To je jedina razlog za struju. Da objasnimo detaljnije. Ako dva različito nabijena vodljiva tela dođu u kontakt, elektroni sa tela sa višom koncentracijom elektrona će se premestiti na telo sa nižom koncentracijom elektrona kako bi se uravnotežila koncentracija elektrona oba tela. Ovaj pokret naboja (kao što su elektroni nabijeni čestice) jeste struja.
Povezani termini u strujama
Električni naboj: Kao što smo ranije rekli, broj elektrona i broj protona je jednak u neutralnom telu. Količina negativnog naboja i pozitivnog naboja je takođe jednaka u neutralnom telu, jer je električni naboj elektrona i protona numerički jednak, ali njihova polarnost je suprotna. Ali, ako se zbog bilo kakvog razloga ravnoteža broja elektrona i protona u telu distribuira, tada telo postaje električno nabijeno. Ako broj elektrona prevazilazi broj protona, tada telo postaje negativno nabijeno, a količina naboja zavisi od broja viška elektrona u telu. Na isti način možemo objasniti pozitivni naboj tela. Ovdje broj elektrona postaje manji od broja protona. Pozitivnost tela zavisi od razlike između protona i elektrona u telu.
Električna struja: Kada naboj teče od jedne tačke do druge kako bi se dobio uniforman raspored naboja, onda se brzina kojom teče naboj naziva električna struja. Ova brzina uglavnom zavisi od razlike između nabijenog stanja dvije tačke i uslova putanje preko koje teče naboj. Jedinica za električnu struju jeste amper, a to je ništa drugo do kulon po sekundi.
Električni potencijal: Nivo nabijenog stanja tela se naziva električni potencijal. Kada se telo nabije, dobija sposobnost da vrši neku radnju. Električni potencijal jeste mera sposobnosti nabijenog tela da vrši rad. Struja koja teče kroz vodilac direktno proporcionalna je razlici u električnom potencijalu između dve tačke vodilca. Električni potencijal može se vizualizirati kao razlika u nivou vode u dva sprega povezana cijevima. Brzina protoka vode iz sprega sa višim nivoom u spreg sa nižim nivoom zavisi od razlike u nivou ili razlike u visini vode u spregovima, a ne od količine vode sačuvane u spregovima. Na isti način, električna struja između dva tela zavisi od potencijalne razlike između dva tela, a ne od količine naboja sačuvane u telima.
Električno polje: Uvek postoji sila između dva blizu postavljenа nabijena tela. Sila može biti privlačna ili odbijajuća, u zavisnosti od prirode naboja dva tela. Kada nabijeno telo ulazi u blizu zone drugog nabijenog tela, sila se praktično iskusi. Prostor oko nabijenog tela gde drugo nabijeno telo može iskusiti silu se naziva električno polje ranijeg tela.
Ovi gore navedeni četiri termina su glavni parametri struje.
Postoji tri osnovna načina na koje opšte proizvodimo struju.
Elektromehanički proces: Kada vodilac kreće u magnetnom polju i vodilac presiječe linije fluksa fluksa u vodilcu se proizvodi struja. Zasnovano na ovom principu rade svi električni generatori kao što su DC generatori, alternatori sve vrste dinama.
Elektrokemijski proces: U svim vrstama baterija struja se proizvodi zbog hemijskih reakcija. Ovdje se hemijska energija pretvara u električnu energiju.
Generisanje struje u čvrstem stanju: Ovo je najmoderniji proces generisanja struje. Ovdje se generišu slobodni elektroni i rupe na PN prelazu i raspodela nosača naboja postaje neravnomerna preko PN prelaza kada je prelaz izložen svetlosti. Ovi slobodni elektroni i rupe, kao i njihova neravnomerna raspodela preko prelaza, dovode do struje u spoljašnjem krugu. Na ovom principu rade PV solarni celije.
