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Eletricidade

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O raio é um dos efeitos mais importantes da electricidade

Energia elétrica (de Nova electricus Latina, " âmbar tipo ") é um termo geral que engloba uma variedade de fenómenos que resultam da presença e do fluxo de carga eléctrica . Estes incluem muitos fenômenos facilmente reconhecíveis, tais como relâmpagos e eletricidade estática, mas, além disso, conceitos menos familiares, como o campo eletromagnético e indução electromagnética.

No uso geral, a palavra 'electricidade' é adequada para se referir a um número de efeitos físicos. No entanto, no uso científico, o termo é vago, e estes relacionados, mas distintos, os conceitos são melhor identificadas por termos mais precisos:

  • Carga elétrica - uma propriedade de alguns partículas subatômicas, que determina as suas interações eletromagnéticas . Eletricamente carregadas questão é influenciada por, e produz, campos electromagnéticos.
  • A corrente eléctrica - um movimento ou escoamento de partículas electricamente carregadas, tipicamente medido em amperes.
  • Campo elétrico - uma influência produzido por uma carga elétrica por outras acusações na sua vizinhança.
  • Potencial elétrico - a capacidade de um campo elétrico para fazer o trabalho , normalmente medida em volts .
  • Eletromagnetismo - um interação fundamental entre o campo elétrico ea presença e movimento de carga elétrica.

Eletricidade tem sido estudada desde a antiguidade, embora os avanços científicos não foram divulgados até que os séculos XVII e XVIII. Ele permaneceria no entanto, até o final do século XIX que os engenheiros foram capazes de colocar a eletricidade para uso industrial e residencial, uma vez que assistiu a uma rápida expansão no desenvolvimento de tecnologia elétrica. Extraordinária versatilidade de eletricidade como fonte de energia significa que ele pode ser colocado em um conjunto quase ilimitado de aplicações que incluem transporte, aquecimento, iluminação, comunicações , e computação. A espinha dorsal da sociedade industrial moderna é, e para o futuro próximo pode ser esperado para permanecer, o uso de energia elétrica.

História

Thales, o mais antigo pesquisador em eletricidade

Que certos objetos, como barras de âmbar pode ser esfregada com a pele do gato e atrair objetos leves como penas era conhecido por culturas antigas em torno do Mediterrâneo. Thales de Mileto conduziram uma série de experimentos em eletricidade estática em torno de 600 aC, a partir do qual ele acreditava que o atrito rendido âmbar magnética , em contraste com minerais tais como magnetita, que não precisava de fricção. Thales estava errada em acreditar a atração foi devido a um efeito magnético, mas a ciência mais tarde viria a provar a relação entre o magnetismo ea eletricidade.

A afirmação controversa de que é feita a Partos e mesopotâmios tinha algum conhecimento de galvanoplastia, com base na descoberta de 1936 Bateria Bagdá, que se assemelha a um célula galvânica, embora esta reivindicações carece de provas que sustentam a natureza exata do artefato, e se era de natureza elétrica.

Vários escritores antigos, como Plínio, o Velho e Scribonius Largus, atestou o efeito entorpecente de choques elétricos emitidos pelo bagre e torpedear raios, e sabia que esses choques poderia viajar ao longo condução objetos. Os pacientes que sofrem de doenças tais como a gota ou dor de cabeça foram encaminhados para tocar peixe elétrico na esperança de que a poderosa sacudida pode curá-los.

Benjamin Franklin realizou uma extensa pesquisa sobre a electricidade no século 18

Electricidade permaneceria pouco mais que uma curiosidade intelectual para mais de dois milênios, até 1600, quando o médico Inglês William Gilbert fez um estudo cuidadoso da eletricidade e magnetismo, distinguindo o magnetita efeito de eletricidade estática produzida por esfregando âmbar. Ele cunhou o Nova palavra electricus Latina ("de âmbar" ou "como o âmbar", de ηλεκτρον [elektron], a palavra grega para "amber") para se referir à propriedade de atrair objetos pequenos depois de ser esfregada. Esta associação deu origem ao Inglês palavras "elétrico" e "electricidade", que fez sua primeira aparição na imprensa em Sir Thomas Browne de Pseudodoxia Epidemica de 1646.

Mais trabalho foi realizado por Otto von Guericke, Robert Boyle , Stephen Gray e CF du Fay. No século 18, Benjamin Franklin realizou uma ampla pesquisa em energia elétrica, vendendo seus bens para financiar seu trabalho. Em junho de 1752 tem a fama de ter anexado uma chave de metal para o fundo de uma linha de pipa umedecido e voado a pipa em um céu ameaçada pela tempestade. Ele observou uma sucessão de faíscas que saltam da chave para a parte de trás da sua mão, mostrando que relâmpago era de fato de natureza elétrica.

Em 1791 Luigi Galvani publicou sua descoberta de bioeletricidade, demonstrando que a eletricidade era o meio pelo qual células nervosas passou sinais para os músculos. Bateria de Alessandro Volta, ou pilha de volta, de 1800, feita a partir de camadas de zinco e de cobre alternada, fornecida cientistas com uma fonte mais fiável de energia eléctrica do que a máquinas electrostáticas utilizado anteriormente. André-Marie Ampère descobriu a relação entre eletricidade e magnetismo em 1820; Michael Faraday inventou o motor elétrico em 1821, e Georg Ohm analisados matematicamente o circuito eléctrico em 1827.

Embora tivesse sido o início do século XIX que tinha visto um rápido progresso na ciência elétrica, o final do século XIX iria ver o maior progresso em engenharia elétrica . Através de tais pessoas como Nikola Tesla, Thomas Edison , George Westinghouse, Werner von Siemens, Alexander Graham Bell e Lord Kelvin , a eletricidade foi transformado a partir de uma curiosidade científica em uma ferramenta essencial para a vida moderna, tornando-se uma força motriz para o Segunda Revolução Industrial.

Conceitos

Carga elétrica

Carga elétrica é uma propriedade de certos partículas subatômicas, o que dá origem a, e interage com a força eletromagnética , um dos quatro forças fundamentais da natureza. Carga origina no átomo , em que seus portadores mais conhecidos são o elétron eo próton . É um quantidade conservada, isto é, a carga líquida dentro de um sistema isolado sempre permanecerá constante, independentemente de quaisquer mudanças que ocorrem dentro desse sistema. Dentro do sistema, a carga pode ser transferido entre os organismos, quer por contacto directo, ou passando ao longo de um material condutor, tal como um arame. O termo informal electricidade estática refere-se à presença de líquido (ou "desequilíbrio ') da carga em um corpo, geralmente causada quando materiais diferentes são friccionadas, a transferência de carga de um para o outro.

Carregue em um folha de ouro electroscope faz com que as folhas para visivelmente repelem

A presença de carga dá origem à força electromagnética: cargas exercer uma força sobre os outros, um efeito que era conhecido, embora não compreendido, na antiguidade. Uma bola de leve suspensas a partir de uma seqüência de caracteres pode ser carregada por tocá-lo com um bastão de vidro que foi ele próprio acusado, esfregando com um pano. Se uma bola semelhante é cobrado pela mesma vareta de vidro, encontra-se para repelir o primeiro: a carga actua de modo a forçar as duas bolas separadas. Duas bolas que são cobradas com uma haste de âmbar friccionado também repelem. No entanto, se uma bola é cobrado pela vareta de vidro, e a outra por uma haste de âmbar, as duas esferas são encontrados para atraem-se mutuamente. Esses fenômenos foram investigados por Charles-Augustin de Coulomb no final do século XVIII, que deduziu que a carga se manifesta de duas formas opostas, levando para o conhecido axioma: objetos como carregada repelir e objetos opostos carregada atrair.

Os força actua sobre as próprias partículas carregadas, portanto, tem uma taxa tendência a espalhar-se mais uniformemente possível ao longo de uma superfície condutora. A magnitude da força electromagnética, seja atractivo ou repulsivo, é dado pela lei de Coulomb , que relaciona a força para o produto das cargas e tem uma relação inversa da raiz quadrada para a distância entre eles. A força electromagnética é muito forte, em segundo lugar apenas na resistência ao interação forte, mas ao contrário do que a força que atua sobre todas as distâncias. Em comparação com o muito mais fraco força gravitacional, a força eletromagnética empurrando dois elétrons diferencia é 10 42 vezes maior do que o gravitacional atração puxá-los juntos.

A carga em elétrons e prótons é de sinal contrário, portanto, uma quantidade de carga pode ser expressa como sendo negativo ou positivo. Por convenção, a carga transportada por elétrons é considerado negativo, e que por prótons positivos, um costume que se originou com a obra de Benjamin Franklin . A quantidade de carga geralmente é dado o símbolo Q e expresso em coulombs; cada elétron carrega a mesma carga de aproximadamente -1,6022 × 10 -19 coulomb. O próton tem uma carga que é igual e oposta, e, portanto, + 1,6022 x 10 -19 Coulomb. Carga é possuído não apenas por matéria , mas também por antimatéria, cada antipartícula tendo um custo igual e oposta à sua partícula correspondente.

Carga pode ser medida por uma série de meios, um instrumento sendo o início eletroscópio de folha de ouro, que embora ainda em uso para demonstrações de sala de aula, foi substituído pelo eletrônico electrometer.

Corrente elétrica

O movimento de carga eléctrica é conhecido como um corrente eléctrica, cuja intensidade é geralmente medido em amperes. Corrente pode consistir em quaisquer partículas carregadas em movimento; mais comumente estes são os elétrons, mas qualquer acusação em movimento constitui uma corrente.

Por convenção histórico, uma corrente positiva está definido como tendo a mesma direcção do fluxo como qualquer carga positiva que contém, ou a fluir a partir da parte mais positivo de um circuito para a parte mais negativo. Corrente definida desta forma é chamada corrente convencional. O movimento dos elétrons com carga negativa em torno de um circuito eléctrico, uma das formas mais conhecidas de corrente, é, assim, considerada positiva na direcção oposta à dos electrões. No entanto, dependendo das condições, uma corrente eléctrica pode ser constituída por um fluxo de as partículas carregadas em qualquer direção, ou mesmo em ambas as direções ao mesmo tempo. A convenção positivo para negativo é amplamente usado para simplificar esta situação. Se for utilizada outra definição, por exemplo, "a corrente de electrões" -é precisa ser declarado explicitamente.

Um arco elétrico fornece uma demonstração enérgica de corrente elétrica

O processo pelo qual a corrente eléctrica passa através de um material é denominado condução eléctrica, a sua natureza e que varia de acordo com as partículas carregadas e o material através do qual se dirigem. Exemplos de correntes elétricas incluem condução metálica, onde os elétrons fluem através de um condutor, tais como metal, e eletrólise , onde íons (cobradas átomos ) fluir através de líquidos. Enquanto as partículas em si podem mover muito lentamente, por vezes, com uma média velocidade de deriva apenas frações de milímetro por segundo, o campo elétrico que impulsiona-los em si propaga no perto da velocidade da luz , permitindo que os sinais elétricos de passar rapidamente ao longo dos fios.

Atual provoca vários efeitos observáveis, que historicamente eram os meios de reconhecer a sua presença. A água pode ser decomposto pela corrente a partir de uma pilha voltaica foi descoberto pela E Nicholson Carlisle em 1800, um processo hoje conhecido como eletrólise . Seu trabalho foi muito expandida por Michael Faraday em 1833. corrente através de uma resistência provoca aquecimento localizado, um efeito James Joule estudou matematicamente em 1840. Uma das descobertas mais importantes relativos à atual foi feito acidentalmente por Hans Christian Oersted em 1820, quando, ao preparar uma palestra, ele testemunhou a corrente em um fio de perturbar a agulha de uma bússola magnética. Ele descobriu o eletromagnetismo , uma interação fundamental entre eletricidade e magnetismo.

Em aplicações de engenharia ou de uso doméstico, actual é muitas vezes descrita como sendo ou corrente contínua (DC) ou corrente alterna (AC). Estes termos referem-se à forma como a corrente varia no tempo. A corrente contínua, como produzido por exemplo a partir de um bateria e exigido pela maioria dos eletrônicos dispositivos, é um fluxo unidirecional da parte positiva de um circuito para o negativo. Se, como é mais comum, esse fluxo é transportado por electrões, eles serão viajando na direcção oposta. A corrente alternada é qualquer corrente que inverte a direção repetidamente; quase sempre este toma a forma de um onda sinusoidal. A corrente alternada, assim, pulsa e para trás dentro de um condutor sem a carga em movimento qualquer distância líquido ao longo do tempo. O valor médio do tempo de uma corrente alternada é zero, mas proporciona a energia em uma primeira direcção, e, em seguida, o inverso. Corrente alternada é afectada por propriedades eléctricas que não são observadas sob de estado estacionário de corrente contínua, tais como indutância e capacitância . Estas propriedades, porém, pode tornar-se importante quando o circuito é submetido a transientes, tais como quando primeiro energizado.

Campo elétrico

O conceito da eléctrico campo foi introduzido por Michael Faraday . Um campo eléctrico é criado por um corpo carregado no espaço que o rodeia, e resulta numa força exercida sobre quaisquer outras cargas colocadas dentro do campo. O campo eléctrico actua entre duas cargas de uma maneira semelhante à maneira que o campo gravitacional actua entre duas massas , e como este, estende-se para o infinito e mostra uma relação inversa da raiz quadrada com a distância. No entanto, há uma diferença importante. A gravidade age sempre na atração, desenho duas massas juntas, enquanto o campo eléctrico pode resultar em uma atração ou repulsão. Uma vez que grandes órgãos como planetas geralmente não possuem carga líquida, o campo elétrico a uma distância geralmente é zero. Assim, a gravidade é a força dominante na distância no universo, apesar de ser muito mais fraco.

Linhas de campo que emanam de uma carga positiva acima de um condutor plano

Um campo eléctrico geralmente varia no espaço, e a sua resistência em qualquer ponto é definido como a força (por unidade de carga) que seria sentida por uma carga fixa, insignificante se colocada nesse ponto. A carga conceitual, denominado uma carga de teste, deve ser extremamente pequena para evitar o seu próprio campo eléctrico perturbar o campo principal e devem também ser estacionário para evitar o efeito de campos magnéticos. À medida que o campo eléctrico é definido em termos de força , e uma força é vector, de modo que resulta que um campo eléctrico é também um vector, possuindo ambos e magnitude direção. Especificamente, é um campo vetorial.

O estudo de campos elétricos criados por cargas estacionárias é chamado eletrostática. O campo pode ser visualizado por um conjunto de linhas imaginárias cuja direcção em qualquer ponto é o mesmo que o do campo. Este conceito foi introduzido por Faraday, cujo mandato ' linhas de força "às vezes ainda vê usar. As linhas do campo são os caminhos que uma carga positiva ponto seria procuram fazer como ele foi forçado a se mover dentro do campo; eles são, porém, um conceito imaginário sem existência física, eo campo permeia todo o espaço intermediário entre as linhas. Linhas de campo que emanam de cargas estacionárias têm várias propriedades fundamentais: em primeiro lugar, que se originam em cargas positivas e terminam em cargas negativas; segundo, que devem entrar em qualquer bom condutor em ângulos retos, e em terceiro lugar, que eles nunca podem atravessar nem fechar-se sobre si mesmos.

Os diretores da eletrostática são importantes na concepção de peças de equipamento de alta tensão. Existe um limite finito da intensidade do campo eléctrico que pode resistido por qualquer meio. Além deste ponto, disrupção eléctrica e ocorre uma arco elétrico provoca flashover entre as partes carregadas. Air, por exemplo, tende a arco, a intensidades de campo elétrico que excedam 30 kV por centímetro de diâmetro pequenas clareiras. Sobre as lacunas maiores, sua força repartição é mais fraco, talvez 1 kV por centímetro. A ocorrência natural mais visível disso é relâmpago, causada quando a carga se separa nas nuvens pelo aumento colunas de ar e aumenta o campo elétrico no ar para maior do que ele pode suportar. A tensão de uma grande nuvem relâmpago pode ser tão alta como 100 mV e têm energias tão grande como 250 kWh de descarga.

A intensidade do campo é grandemente afectada por objectos condutores nas proximidades, e é particularmente intensa quando ele é forçado a curva em torno apontou acentuadamente objectos. Este princípio é explorado no pára-raios , o aumento acentuado de que actua de modo a incentivar a descarga de relâmpago para desenvolver lá, ao invés de para o edifício que serve para proteger.

Potencial elétrico

Um par de Pilhas AA. O sinal + indica que o terminal a partir do qual se move atuais convencionais.

O conceito de potencial eléctrico está estreitamente relacionado com o do campo eléctrico. Uma pequena taxa colocado dentro de um campo elétrico experimenta uma força, e ter trazido essa acusação a esse ponto contra a força requer trabalho . O potencial eléctrico em qualquer ponto é definido como a energia necessária para trazer uma unidade de carga de teste a partir de uma distância infinita lentamente até que ponto. Normalmente, é medido em volts , e um volt é o potencial para o qual um joule de trabalho devem ser gastos para trazer uma carga de um coulomb do infinito. Esta definição de potencial, enquanto formal, tem pouca aplicação prática, e um conceito que é mais útil do elétrico diferença de potencial, e é a energia necessária para movimentar uma unidade de carga entre dois pontos especificados. Um campo eléctrico tem a propriedade especial que é conservador, o que significa que o caminho percorrido pela carga de teste é irrelevante: todos os caminhos entre dois pontos especificados gastar a mesma energia, e, portanto, um valor exclusivo para diferença de potencial pode ser indicado. O Volt é tão fortemente identificado como a unidade de escolha para a medição e descrição da diferença de potencial eléctrico que o termo tensão vê maior uso diário.

Para fins práticos, é útil para definir um ponto de referência comum para o qual os potenciais podem ser expressos e comparados. Enquanto isso poderia ser no infinito, uma referência muito mais útil é a terra em si, o qual é assumido como sendo ao mesmo potencial em todos os lugares. Este ponto de referência, naturalmente, leva o nome terra ou chão. Terra é assumida como sendo uma fonte infinita de quantidades iguais de carga positiva e negativa, e é, por conseguinte, não carregado electricamente - e unchargeable.

Potencial elétrico é um quantidade escalar, isto é, ele só tem sentido magnitude e não. Pode ser visto como análogo a temperatura : como não há uma certa temperatura em cada ponto no espaço, ea gradiente de temperatura indica a direção e magnitude da força motriz por trás fluxo de calor, de modo semelhante, existe um potencial eléctrico em cada ponto no espaço, e os seus gradiente ou intensidade de campo, indica a direção e magnitude da força motriz por trás do movimento de carga. Igualmente, o potencial eléctrico pode ser visto como análogo a height: apenas como um objeto lançado vai cair através de uma diferença de alturas causados por um campo gravitacional, então uma carga vai "cair" em toda a tensão causada por um campo elétrico.

O campo eléctrico foi formalmente definida como a força exercida por unidade de carga, mas o conceito de potencial permite uma definição mais útil e equivalente: o campo eléctrico é o gradiente local da potencial eléctrico. Geralmente expressa em volts por metro, a direcção do vector de campo é a linha de maior inclinação de potencial.

Eletromagnetismo

Círculos campo magnético em torno de um actual

A descoberta de Ørsted em 1821 que um campo magnético existiu em torno de todos os lados de um fio percorrido por uma corrente elétrica indicaram que houve uma relação direta entre eletricidade e magnetismo. Além disso, a interacção parecia diferente de forças gravitacionais e electrostáticas, as duas forças da natureza, em seguida, conhecida. A força sobre a agulha da bússola não dirigi-la para ou para longe do fio de condução de corrente, mas actuado em ângulos rectos com ele. Palavras ligeiramente obscuros de Ørsted eram de que "o conflito elétrico atua de forma giratória." A força também depende do sentido da corrente, para se o fluxo foi invertida, em seguida, a força também o fez.

Ørsted não entendia completamente a sua descoberta, mas ele observou o efeito foi inverso: a atual exerce uma força sobre um ímã e um campo magnético exerce uma força sobre uma corrente. O fenômeno foi investigado por Ampère, que descobriu que dois fios portadores de corrente paralelas exercida uma força sobre o outro: dois fios condutores correntes no mesmo sentido são atraídos um para o outro, enquanto que os fios que contém fluxo de corrente em direcções opostas são forçados a se separar. A interacção é mediada pelo campo magnético cada corrente produz e forma a base para o internacional definição do ampere.

O motor eléctrico explora um efeito importante do electromagnetismo: uma corrente que flui através de um campo magnético experimenta uma força perpendicular tanto ao campo e actual

Esta relação entre os campos magnéticos e correntes é extremamente importante, pois levou à invenção da de Michael Faraday motor elétrico em 1821. Faraday motor de homopolar consistiu de um magneto permanente sentado em uma piscina de mercúrio . Uma corrente foi deixada a fluir através de um fio a partir de um eixo suspenso acima do íman e mergulhado na mercúrio. O íman exerce uma força tangencial sobre o fio, tornando-círculo em torno do íman por tanto tempo quanto a corrente foi mantida.

Experimentação por Faraday em 1831 revelaram que um fio que se move perpendicularmente a um campo magnético desenvolvido uma diferença de potencial entre as suas extremidades. Uma análise posterior deste processo, conhecido como indução eletromagnética, que lhe permitiu afirmar o principal, agora conhecido como A lei de Faraday de indução, que a diferença de potencial induzido em circuito fechado é proporcional à taxa de variação de fluxo magnético através do laço. A exploração desta descoberta permitiu-lhe para inventar o primeiro gerador elétrico em 1831, no qual ele se converteu a energia mecânica de um disco de cobre em rotação em energia elétrica. Disco de Faraday foi ineficaz e inútil como um gerador prático, mas mostrou a possibilidade de geração de energia elétrica utilizando o magnetismo, a possibilidade de que seriam tomadas por aqueles que se seguiu a sua obra.

Faraday e trabalho de Ampère mostrou que um campo magnético variável no tempo funcionou como uma fonte de um campo eléctrico, e um campo eléctrico variável com o tempo era uma fonte de um campo magnético. Assim, quando um campo é mudança no tempo, em seguida, um campo do outro é necessariamente induzida. Tal fenómeno tem as propriedades de uma onda , e é naturalmente designado por um onda electromagnética . As ondas eletromagnéticas foram analisados teoricamente por James Clerk Maxwell em 1864. Maxwell descobriu um conjunto de equações que poderiam inequivocamente descrever a inter-relação entre o campo elétrico, campo magnético, carga elétrica e corrente elétrica. Ele poderia, além disso, provar que tal onda seria necessariamente viajar à velocidade da luz , e, portanto, a própria luz era uma forma de radiação eletromagnética. Leis de Maxwell , que unificam luz, campos, e carga são um dos grandes marcos da física teórica.

Circuitos elétricos

Um básico circuito elétrico. O fonte de tensão V do lado esquerdo leva uma corrente I em torno do circuito, proporcionando energia elétrica na resistência R. A partir do resistor, a corrente de volta à fonte, completando o circuito.

Um circuito eléctrico é uma interligação de componentes eléctricos, geralmente para executar alguma tarefa útil, com um trajecto de retorno para permitir que a carga retorne à sua fonte.

Os componentes de um circuito eléctrico pode assumir muitas formas, que podem incluir elementos tais como resistores, condensadores, interruptores, transformadores e eletrônica . Circuitos eletrônicos contêm componentes activos, geralmente os semicondutores , e exibem tipicamente comportamento não-linear, exigindo uma análise complexa. Os componentes eléctricos mais simples são aqueles que são denominados passiva e linear: embora possam temporariamente armazenar energia, eles não contêm fontes do mesmo, e apresentam respostas a estímulos lineares.

O resistor é talvez a mais simples de elementos de circuito passivos: como o próprio nome sugere, que resiste ao fluxo de corrente através dela, dissipando a energia na forma de calor. A lei de Ohm é uma lei básica da teoria circuito, indicando que a corrente que passa através de uma resistência é directamente proporcional à diferença de potencial através dela. O ohm , a unidade de resistência, foi nomeado em homenagem a Georg Ohm, e é simbolizada pela letra grega Ω. 1 Ω é a resistência que vai produzir uma diferença de potencial de um volt, em resposta a uma corrente de um amplificador.

O capacitor é um dispositivo capaz de armazenar carga, e, assim, o armazenamento de energia eléctrica no campo resultante. Conceptualmente, é constituído por duas placas condutoras separadas por uma camada isoladora fina; na prática, folhas metálicas finas estão enrolados em conjunto, aumentando a área de superfície por unidade de volume e, portanto, a capacitância . A unidade de capacitância é a farad, nomeado após Faraday, e dado o símbolo F: um farad é a capacitância que desenvolve uma diferença de potencial de um volt quando ele armazena uma carga de um Coulomb. Um condensador ligado a uma fonte de tensão, inicialmente faz com que uma corrente flua como se acumula carga; essa corrente vai, porém, decadência no tempo como o capacitor enche, acabou caindo para zero. Um condensador, portanto, não irão permitir uma atual estado estacionário a fluir, mas em vez bloqueia.

O indutor é um condutor, normalmente, uma bobina de fio, que armazena energia por um campo magnético em resposta à corrente que flui através dele. Quando as alterações actuais, o campo magnético faz também, a indução de uma tensão entre as extremidades do condutor. A tensão induzida é proporcional à taxa de variação da corrente. A constante de proporcionalidade é denominado a indutância . A unidade de indutância é a henry, em homenagem Joseph Henry, um contemporâneo de Faraday. Uma Henry é a indutância que irá induzir uma diferença de potencial de um volt, se a corrente através muda a uma taxa de um ampere por segundo. O comportamento do indutor é, em alguns aspectos inverso ao do condensador: ele vai permitir livremente uma corrente invariável de fluir, mas opõe-se o fluxo de uma rápida mudança um.

Produção e usos

Geração

A energia eólica é de importância crescente em muitos países

Experimentos Thales 'com hastes de âmbar foram os primeiros estudos sobre a produção de energia elétrica. Enquanto este método, conhecido agora como o efeito triboeléctrico, é capaz de levantar objectos leves e até mesmo a geração de faíscas, é extremamente ineficiente. Não foi até a invenção da pilha voltaica no século XVIII que uma fonte viável de energia elétrica tornou-se disponível. A pilha voltaica, e seu descendente moderno, o bateria elétrica, loja de energia química e torná-lo disponível sob demanda na forma de energia elétrica. A bateria é uma fonte de energia versátil e muito comum, que é ideal para muitas aplicações, mas o seu armazenamento de energia é finita, e uma vez apurado que devem ser eliminados ou recarregadas. Para grandes demandas elétricos de energia elétrica deve ser gerada e transmitida a granel.

A energia elétrica é geralmente gerado pelo electro-mecânico geradores impulsionado pela vapor produzido a partir de combustíveis fósseis de combustão, ou o calor libertado pela reações nucleares; ou de outras fontes, como energia cinética extraída a partir do vento ou água corrente. Esses geradores têm qualquer semelhança com gerador homopolar disco de Faraday de 1831, mas eles ainda dependem de seu princípio eletromagnético que um condutor que liga um campo magnético variável induz uma diferença de potencial entre os seus fins. A invenção no final do século XIX do transformador significava que a eletricidade poderia ser gerada pelo centralizada centrais eléctricas, que beneficiam de economias de escala, e ser transmitido entre os países com o aumento da eficiência. Como a energia elétrica não pode ser facilmente armazenado em quantidades grandes o suficiente para atender a demanda em escala nacional, em todos os momentos exatamente tanto deve ser produzido como é exigido. Isto exige concessionárias de energia elétrica para fazer previsões cuidadosas de suas cargas elétricas, e manter constante coordenação com as suas centrais eléctricas. Uma certa quantidade de geração deve ser sempre realizada em reserva para amortecer uma rede elétrica contra as perturbações e perdas inevitáveis.

A demanda por eletricidade cresce com grande rapidez, como uma nação moderniza e sua economia se desenvolve. Os Estados Unidos mostraram um aumento de 12% na demanda em cada ano dos três primeiras décadas do século XX, uma taxa de crescimento que agora está sendo experimentado pelas economias emergentes, como as da ?ndia ou China. Historicamente, a taxa de crescimento da procura de electricidade ultrapassou que para outras formas de energia, como carvão .

Preocupações ambientais com a geração de eletricidade levaram a um maior enfoque na geração de fontes renováveis , em particular de vento e energia hidrelétrica. Enquanto pode ser esperado debate para continuar com o impacto ambiental dos diferentes meios de produção de electricidade, sua forma final é relativamente limpa.

Usos

O lâmpada, a aplicação antecipada de energia elétrica, opera por Aquecimento Joule: a passagem de corrente através da resistência de calor gerando

A electricidade é uma forma extremamente flexível de energia, e pode ser adaptado a um grande e crescente número de utilizações. A invenção de uma forma prática lâmpada incandescente de luz na década de 1870 levou a iluminação tornando-se uma das primeiras aplicações disponíveis ao público de energia elétrica. Apesar de eletrificação trouxe consigo seus próprios perigos, substituindo as chamas nuas de iluminação a gás muito reduzidos os riscos de incêndio dentro de casas e fábricas. Os serviços públicos foram criadas em muitas cidades visando o crescente mercado de aparelhos elétricos de iluminação.

O Efeito de aquecimento Joule empregada na lâmpada também vê um uso mais direto em aquecimento eléctrico. Embora esta seja versátil e controlável, que pode ser visto como um desperdício, uma vez que a maioria geração eléctrica já necessária a produção de calor a uma estação de alimentação. Uma série de países, como a Dinamarca, emitiram legislação que limita ou proíbe a utilização de aquecimento eléctrico em edifícios novos. A eletricidade é no entanto uma fonte de energia altamente prático para de refrigeração, com ar condicionado que representa um sector em crescimento para a demanda de energia elétrica, cujos efeitos concessionárias de energia elétrica estão cada vez mais obrigados a acomodar.

A eletricidade é usada dentro de telecomunicações , e de fato o telégrafo elétrico, comercialmente demonstrada em 1837 por Cooke e Wheatstone, foi uma de suas primeiras aplicações. Com a construção do primeiro intercontinental, e, em seguida, , sistemas telegráfico transatlântico na década de 1860, a eletricidade tinha permitido comunicações em minutos em todo o mundo. Fibra óptica e tecnologia de comunicação por satélite ter tomado uma quota de mercado em sistemas de comunicação, mas a eletricidade pode ser esperado para continuar a ser uma parte essencial do processo.

Os efeitos do electromagnetismo são empregues de forma mais visível na motor elétrico, que proporciona um meio limpas e eficientes de energia motriz. Um motor estacionário, tal como um guincho é facilmente fornecida com um fornecimento de energia, mas um motor que move-se com a sua aplicação, tal como um veículo elétrico, é obrigado a quer levar junto uma fonte de energia, como uma bateria, ou por recolha actual de um contato deslizante tal como umpantógrafo, colocando restrições à sua gama ou desempenho.

Dispositivos eletrônicos fazer uso do transistor, talvez uma das invenções mais importantes do século XX, e um bloco de construção fundamental de todos os circuitos moderna. Um moderno circuito integrado pode conter vários bilhões de transistores miniaturizados em uma região apenas alguns centímetros quadrados.

Electricidade e do mundo natural

Os efeitos fisiológicos

A tensão aplicada a um corpo humano provoca uma corrente eléctrica flua através dos tecidos, e, embora a relação não é linear, maior a tensão, maior é a corrente. O limiar para a percepção varia de acordo com a frequência de alimentação e com o caminho do atual, mas é de cerca de 1 mA para alimentação de frequência elétrica. Se a corrente é suficientemente alta, isto irá provocar a contracção do músculo, a fibrilação do coração, e queimaduras de tecido. A falta de qualquer sinal visível de que um condutor é eletrificada faz eletricidade um perigo particular. A dor causada por um choque eléctrico pode ser intensa, que conduz electricidade, por vezes, ser utilizadas como um método de tortura. morte causada por um choque eléctrico é referido como electrocussão. Electrocussão ainda é o meio de execução judicial em algumas jurisdições, embora a sua utilização tornou-se mais rara nos últimos tempos.

Fenômenos elétricos na natureza

A enguia elétrica, Electrophorus electricus

A electricidade é, não significa uma invenção puramente humana, e podem ser observados em diversas formas na natureza, uma manifestação importante das quais é relâmpago. O o campo magnético da Terra é pensado para ocorrer a partir de um dínamo natural de correntes circulando no núcleo do planeta. Alguns cristais, tais como quartzo , ou até mesmo o açúcar de cana , gerar uma diferença de potencial entre os seus rostos quando sujeito a pressão externa. Este fenômeno é conhecido como piezeletricidade, a partir do grego piezein , significando a pressionar, e foi descoberto em 1880 por Pierre e Jacques Curie. O efeito é recíproco, e quando um material piezoelétrico é submetido a um campo elétrico, uma pequena mudança em dimensões físicas ocorrem.

Alguns organismos, tais como os tubarões , são capazes de detectar e responder a alterações nos campos eléctricos, uma capacidade conhecida como eletrorrecepção, enquanto outros, denominado eletrogênica, são capazes de gerar tensões-se a servir como uma arma predadores ou defensiva. A ordem Gymnotiformes, dos quais o exemplo mais conhecido é a enguia elétrica, detectar ou atordoar suas presas através de altas tensões geradas a partir de células musculares modificadas chamadas electrocytes. Todos os animais transmitem informações ao longo de suas membranas celulares com pulsos de voltagem chamados potenciais de ação , cujas funções incluem a comunicação do sistema nervoso entre os neurônios e músculos. Eles também são responsáveis ​​pela coordenação das atividades em certas plantas.

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