o que é eletricidade
Em sentido amplo, a eletricidade é o conjunto dos fenômenos eletromagnéticos, que são diversas manifestações do campo eletromagnético e sua interação com a matéria; em sentido estrito, é usado na expressão "quantidade de eletricidade", que é sinônimo de "carga elétrica" na quantificação desta última.
O que vem à sua mente quando você ouve a palavra "eletricidade" ou "eletricidade"? Uma pessoa imaginará uma tomada elétrica, outra - uma linha de energia, um transformador ou uma máquina de solda, um pescador pensará em um raio, uma dona de casa pensará em uma bateria com o dedo ou em um carregador de celular, um torneiro pensará em um motor elétrico, e alguém vai até imaginar Nikola Teslasentado em seu laboratório perto de uma bobina de indução ressonante soltando raios.
De uma forma ou de outra, existem muitas manifestações de eletricidade no mundo moderno. A civilização de hoje como um todo é impossível de imaginar sem eletricidade. Mas o que sabemos sobre ele? Vamos esclarecer esta informação.
De usina a eletrodoméstico
Quando ligamos a tomada em casa, ligamos a chaleira ou apertamos o botão, basicamente querendo acender a lâmpada, então nesse momento fechamos o circuito entre fonte e receptor de eletricidadepara fornecer um caminho para a carga elétrica viajar, por exemplo, através da espiral de uma chaleira.
A fonte de eletricidade em nossa casa geralmente é uma tomada. Uma carga elétrica movendo-se através de um fio (que em nosso exemplo é uma bobina de nicromo em uma chaleira) é eletricidade… O fio conecta o soquete ao usuário com dois fios: ao longo de um fio, a carga se move do soquete para o usuário, ao longo do segundo fio ao mesmo tempo - do usuário - para o soquete. Se a corrente for alternada, os fios mudam de função 50 vezes por segundo.
A fonte de energia para o movimento de cargas elétricas (ou, mais simplesmente, a fonte de eletricidade) na rede da cidade é principalmente uma usina de energia. Em uma usina de energia, a eletricidade é gerada por um poderoso gerador, cujo rotor é acionado por uma instalação nuclear ou uma usina de outro tipo (por exemplo, uma turbina hidráulica).
Dentro do gerador, o rotor magnetizado cruza os fios do estator, causando força eletromotriz (EMF)gerando tensão entre os terminais do gerador. E sempre é tensão alternada com frequência de 50 Hz, porque o rotor do gerador tem 2 polos magnéticos e gira na frequência de 3000 rpm, ou tem 4 polos e velocidade de 1500 rpm.
É a tensão em nosso contato que usamos todos os dias sem nem pensar. sobre o longo caminho que a eletricidade percorre da usina à nossa tomada na velocidade da luz (299.792.458 metros por segundo — a velocidade de propagação de um campo elétrico ao longo dos fios, que empurra os elétrons para dentro deles, criando uma corrente).
Tensão CA 220 volts na saída
A tensão gerada para as saídas é variável porque: primeiro, pode ser facilmente transformada (diminuir ou aumentar), e segundo, é gerada mais facilmente e transmitida com menos perdas nos fios do que uma tensão constante.
Alimentando os fios aos quais está conectado transformador, tensão alternada, obtemos corrente alternada, que muda de direção harmonicamente 50 vezes por segundo, é capaz de gerar um campo magnético alternado no circuito magnético do transformador, que, por sua vez, é novamente capaz de excitar uma corrente elétrica nos fios dos enrolamentos secundários que enrolam o circuito magnético...
Se o campo magnético fosse constante no espaço coberto pela bobina, a corrente nas bobinas simplesmente não seria direcionada (cf. lei da indução eletromagnética).
Para obter uma corrente, é necessário alterar o fluxo magnético no espaço, após o que ficará em torno de campo elétrico, ele atuará sobre uma carga elétrica, que por exemplo pode estar localizada dentro de um fio de cobre (elétrons livres) localizado ao redor deste espaço com um fluxo magnético variável.
A operação de geradores e transformadores é baseada neste princípio, com a única diferença de que em um transformador não há peças de trabalho móveis: a fonte do fluxo magnético alternado em um transformador é a corrente alternada do enrolamento primário e em um gerador há um rotor rotativo com campo magnético permanente.
E aqui e ali, o campo magnético variável, de acordo com a lei da indução eletromagnética, gera um campo elétrico parasita, que atua nos elétrons livres dentro dos fios, colocando esses elétrons em movimento. Se o circuito estiver fechado para o consumidor, a corrente fluirá pelo consumidor.
Armazenamento de eletricidade e corrente contínua
É mais conveniente acumular eletricidade na vida cotidiana na forma de energia química, ou seja, em baterias… A reação química com os eletrodos é capaz de criar uma corrente quando o circuito externo é fechado ao usuário, e quanto maior a área dos eletrodos da bateria, mais corrente pode ser obtida dela e dependendo do material do eletrodos e o número de células conectadas em série na bateria, a tensão gerada pela bateria pode ser diferente.
Assim, para uma bateria de íon-lítio, a voltagem padrão de uma única célula é de 3,7 volts e pode ir até 4,2 volts. Durante a descarga, os íons de lítio carregados positivamente se movem no eletrólito do ânodo (-) baseado em cobre e grafite para o cátodo (+) baseado em alumínio, e durante o carregamento do cátodo para o ânodo, onde sob a ação do EMF de o carregador forma um composto de grafite-lítio, como resultado do qual a energia é acumulada na forma de um composto químico.
Os capacitores eletrolíticos funcionam de maneira semelhante, diferindo das baterias com menor capacidade elétrica, mas em um grande número de ciclos de carga e descarga.
Para uma bateria de íon-lítio, a vida útil é limitada a um máximo de 1.000 ciclos de carga e descarga e o conteúdo específico de energia atinge 250 Wh / kg. Quanto aos capacitores eletrolíticos, sua vida útil corrigida é estimada em dezenas de milhares de horas, mas o consumo de energia geralmente é inferior a 0,25 Wh / kg.
Eletricidade estática
Se você colocar um lençol de seda em cima de um cobertor de lã, prendê-los bem juntos e depois tentar separá-los, haverá eletrificação... Isso acontecerá porque nas condições de atrito de corpos com diferentes constantes dielétricas, ocorre uma separação de cargas em suas superfícies: um material com uma constante dielétrica maior será carregado positivamente e um material com uma constante dielétrica menor - negativamente .
Quanto maior a diferença nesses parâmetros, mais forte é a eletrificação.Quando você esfrega os pés com um tapete de lã, você carrega negativamente e o tapete positivamente. Os níveis de potencial podem chegar a dezenas de milhares de volts aqui, e tocar, por exemplo, em uma torneira conectada a algo aterrado causará um choque elétrico. Mas como a capacidade elétrica é escassa, esse acontecimento desagradável não representará uma grande ameaça à sua vida.
Outra coisa é uma máquina eletroforética, na qual uma carga estática gerada pelo atrito se acumula em um capacitor. A cobrança acumulada no Leyden Bank já é uma ameaça à vida.
Termos e definições mais importantes
O que é um campo eletromagnético
O campo electromagnético é um tipo especial de matéria caracterizado por uma distribuição contínua no espaço (ondas electromagnéticas) e revelando a discrição da estrutura (fótons), caracterizado pela capacidade de se espalhar no vácuo (na ausência de campos gravitacionais fortes), exercendo um efeito de força sobre partículas carregadas, dependendo de sua velocidade.
O que é carga elétrica
A carga elétrica é uma propriedade das partículas da matéria ou dos corpos que caracteriza sua relação com seu próprio campo eletromagnético e sua interação com um campo eletromagnético externo. Possui dois tipos conhecidos como carga positiva (carga do próton, pósitron, etc.) e carga negativa (carga do elétron, etc.). Como quantidade, é quantificado pela forte interação de um corpo carregado com outro corpo carregado.
O que é uma partícula carregada
Uma partícula carregada é uma partícula de matéria que tem uma carga elétrica.
O que é um campo elétrico
O campo elétrico é um dos dois lados do campo eletromagnético, causado por cargas elétricas e mudanças no campo magnético, exercendo um efeito de força em partículas e corpos carregados e revelado pelo efeito de força em corpos e partículas carregados estacionários.
O que é um campo magnético
O campo magnético é um dos dois lados do campo eletromagnético causado pelas cargas elétricas em partículas e corpos carregados em movimento e pela mudança no campo elétrico que exerce uma força sobre as partículas carregadas em movimento e é revelado pela ação da força dirigida geralmente em relação à direção do movimento dessas partículas e proporcional à sua velocidade.
o que é corrente eletrica
A corrente elétrica é um fenômeno do movimento de partículas carregadas e um fenômeno de mudanças no campo elétrico ao longo do tempo, acompanhadas por um campo magnético.
Qual é a energia de um campo elétrico
Energia do campo elétrico — energia associada a um campo elétrico e convertida em outras formas de energia quando o campo elétrico muda.
O que é energia de campo magnético
Energia do Campo Magnético — Energia associada a um campo magnético e convertida em outras formas de energia por três mudanças no campo magnético.
O que é energia eletromagnética (energia elétrica)
Energia elétrica — a energia do campo eletromagnético, que consiste na energia do campo elétrico e na energia do campo magnético.
Veja também:
Portadores de corrente elétrica
Condições para a existência de corrente elétrica
Campo elétrico e magnético: qual é a diferença?