Электричество в быту

Предмет: Физика
Тип работы: Реферат
Язык: Русский
Дата добавления: 22.08.2019

 

 

 

 

 

  • Данный тип работы не является научным трудом, не является готовой выпускной квалификационной работой!
  • Данный тип работы представляет собой готовый результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала для самостоятельной подготовки учебной работы.

Если вам тяжело разобраться в данной теме напишите мне в whatsapp разберём вашу тему, согласуем сроки и я вам помогу!

 

По этой ссылке вы сможете найти много готовых рефератов по физике:

 

Много готовых рефератов по физике

 

Посмотрите похожие темы возможно они вам могут быть полезны:

 

Гроза как электрическое явление
О магните, магнитных телах и большом магните Земли
Простые механизмы и их применение
Трение – наш «друг» и «враг»


Введение:

Много веков назад люди обнаружили особые свойства янтаря: трение создает в нем электрический заряд. В настоящее время с помощью электричества у нас есть возможность смотреть телевизор, разговаривать с людьми на другом конце света, а также получать свет и тепло, просто поворачивая переключатель для этого. Эксперименты с янтарем, то есть смолой хвойных деревьев, окаменевшей естественным путем, проводились древними греками. Они обнаружили, что когда натирают янтарь, он притягивает шерстяные волокна, перья и пыль. Если вы сильно потрете, например, пластиковой расческой на волосах, к ней начнут прилипать кусочки бумаги. И если вы потрете воздушный шарик на рукаве, он прилипнет к стене. Когда натирают янтарь, пластик и ряд других материалов, в них возникает электрический заряд. Само слово «электрический» происходит от латинского wordelectrum что означает «янтарь».

Вспышка молнии является одним из наиболее впечатляющих проявлений электрического заряда. Молния также возникает в результате большого накопления электрических зарядов и облаков. В середине 18-го века один из первых исследователей атмосферного электричества, американец Ученый Бенджамин Франклин провел очень опасный эксперимент, запустив змея в грозовое небо. Он хотел доказать, что молния является результатом того же электрического заряда, который возникает, когда объекты трутся друг о друга.

Если объекты с электрическим зарядом притягивают и удерживают только очень легкие объекты, то магнит может удерживать довольно тяжелые куски железа. Поэтому с древних времен магниты использовались с пользой, например, в компасах. 

Откуда берется электрический заряд?

Все атомы окружены облаком электронов, которые несут отрицательный (-) электрический заряд. Электроны движутся вокруг ядра. Ядро имеет тот же общий заряд, что и все его электроны, но это положительный (+) заряд. Обычно положительные и отрицательные заряды уравновешивают друг друга, а атом электрически нейтрален. Но в некоторых веществах некоторые из внешних электронов имеют довольно хрупкие связи со своими атомами. И если вы потрете два объекта друг против друга, то такие электроны могут высвободиться и мигрировать к другому объекту. В результате этого движения один объект имеет больше электронов, чем должно быть, и он приобретает отрицательный (-) заряд. Второй объект имеет меньше электронов, так что он приобретает положительный (+) заряд. Сформированные таким образом заряды иногда называют "фрикционным электричеством". Какой из объектов приобретет положительный или отрицательный заряд, зависит от относительной легкости перемещения электронов в поверхностных слоях двух объектов. 

Если вы потрете полиэтиленовую леску с шерстяной тряпкой, он получит отрицательный заряд, а если вы потрете органическое стекло, он получит положительный заряд. В любом случае тряпка получит заряд, противоположный заряду натертого материала. 

Электрические заряды влияют друг на друга. Положительные и отрицательные заряды притягивают друг друга, а два отрицательных или два положительных заряда отталкивают друг друга. Если вы поднесете отрицательно заряженную линию к объекту, отрицательные заряды объекта переместятся на другой его конец, а положительные заряды, наоборот, приблизятся к линии. Положительные и отрицательные заряды линии и объекта будут притягивать друг друга, и объект будет придерживаться линии. Этот процесс называется электростатической индукцией, и говорят, что объект попал в электростатическое поле линии. 

Майкл Фарадей доказал, что трение электричества и электрического тока это одно и то же. Он также доказал, что электрическое поле не может существовать внутри металлической клетки (теперь называемой клеткой Фарадея). 

Гром и молния

Грозы обычно случаются в жаркую погоду летом; когда с поверхности земли поднимаются горячие потоки воздуха, насыщенные влагой. Пока капли воды и ледяные кристаллы кружатся в воздушных потоках грозовых облаков, они заряжаются электричеством. Крошечные положительно заряженные ледяные кристаллы движутся вверх, а отрицательно заряженные градины собираются на дне облака. 

Подобно тому, как небольшие объекты притягиваются к заряженной линии из-за электростатической индукции, заряженное облако притягивается к земле по той же причине. Отрицательный заряд на нижней стороне облака притягивается положительным зарядом на земле, и между ними возникает мощная искра (молния). Удар молнии нагревает воздух и вызывает его расширение, сопровождающееся ударом грома. Звук распространяется по воздуху гораздо медленнее, чем свет, поэтому сначала мы видим вспышку, а затем слышим гром. 

При трении металлы не только легко электрифицируются, но и очень хорошо проводят электричество. Следовательно, если металлический предмет находится в руках человека, то заряд также проходит через тело человека. Электричество трения чаще встречается в материалах с низкой проводимостью, таких как стекло, резина, пластик, смола. Эти материалы называются изоляторами. Поскольку электричество не передается через них , оно называется статическим электричеством. Фарадей также назвал это «обычным» электричеством, но в настоящее время мы используем электрический (движущийся) ток везде. Так что теперь он стал более «обычным». 

Электрический заряд

Если у вас резиновая или синтетическая подошва и вы прошли по ковру, вы почувствуете легкий удар током, когда дотронетесь до металлической дверной ручки. Это означает, что вашему телу удалось зарядиться электричеством, когда подошвы подошв притираются к ковру.

Иногда человек испытывает удар электрическим током, когда выходит из машины и закрывает дверь. Скорее всего, он носит шерстяную или хлопчатобумажную одежду, которая наэлектризована синтетическим сиденьем автомобиля. Если, кроме того, у него есть резиновые или синтетические подошвы, которые являются изоляторами, то заряд можно снять только в момент прикосновения к металлической ручке. Чтобы избежать этого, вы можете попытаться дотронуться до чего-нибудь металлического внутри автомобиля перед выходом. Тогда заряд уменьшится и неприятного удара не последует. 

Удар током

Хотя электрические удары, описанные выше, неприятны, они, тем не менее, безвредны для человека. Но электрические заряды, возникающие в результате трения, могут в некоторых случаях вызывать аварийные ситуации. Были случаи, когда огромные супертанкеры взрывались, в то время как их топливные баки были заполнены мощными водяными пушками. Электрический заряд возникает от трения капель воды в струе струи воды. Этот эффект подобен эффекту воздушного потока с каплями воды, поднимающимися в грозовое облако. В аналогичных условиях, несмотря на влажную среду; могут вспыхнуть искры, которые угрожают воспламенить пары бензина, оставшиеся в баке. 

Самолеты также могут стать электрически заряженными, если они попали в грозовое облако или когда шасси трели о землю во время посадки. Ранее искры от электрических зарядов, накопленных на поверхности самолета, создавали угрозу взрыва. Однако необходимые меры предосторожности в настоящее время принимаются. Например, шины шасси изготовлены из электропроводящего материала. Электроды коронного разряда (разряда) устанавливаются на концах крыльев самолета, а все электричество накапливается на концах крыльев и «распыляется». 

Меры предосторожности также необходимы при заправке, потому что трение, возникающее в потоке бензина, может легко вызвать сильный заряд. Поэтому бензонасосы сделаны из железа. 

Электричество трения, или статическое электричество, используется людьми по-разному. Частицы сажи, золы и подобных твердых частиц вместе с дымом выбрасываются в воздух многочисленными предприятиями, а затем возвращаются в виде осадков. Благодаря использованию электростатических фильтров, установленных в трубах, примерно 98% твердых частиц может быть уловлено и удалено до того, как они попадут в воздух. Этот процесс называется электростатическим сбором пыли. Каждый год в Соединенных Штатах таким образом предотвращается выброс 20 миллионов тонн сажи в воздух. При покраске автомобилей и воздушных транспортных средств используется специальная система распыления. Однако каждый раз до 25% краски испаряется. Этого можно избежать, передав электрический потенциал распыляемым частицам. Частицы электрифицированной краски начинают притягиваться к поверхности автомобиля или самолета и лучше прилипают. Экономия при эффективном использовании системы распыления превышает стоимость зарядного оборудования. 

Тот же метод используется для порошкового покрытия. Электрифицированное покрытие, кажется, прилипает к металлу, и когда поверхность нагревается, порошковое покрытие образует тонкий неразрушимый слой. 

Электрический заряд и порошок также используются в фотокопировальных устройствах. Изображение текста или изображения, которое вы хотите скопировать, отражается на объективе. Этот черно-белый рисунок переносится на бумагу как рисунок из заряженных и нейтральных областей. Когда черный порошок рассеивается по бумаге, он притягивается исключительно к заряженным областям. Затем под воздействием горячего воздуха порошок закрепляется на бумаге. Эта техника копирования называется ксерографией. Он также используется в факсимильных аппаратах. 

Движущиеся заряды

При ударе молнии генерируется огромное количество энергии. Затем наступает пауза, пока такой же сильный заряд не накапливается снова и не вспыхивает новая молния. Теперь представьте, что вы можете накапливать и разряжать заряды без пауз. Вы получите постоянный поток зарядов. Это, по сути, эффект батареи, хотя при ее работе количество энергии несравнимо с молнией. Работа генераторов на электростанциях основана на том же принципе. 

Если заряды движутся, их поток называется электрическим током. Приток энергии необходим для генерации электрического тока. Энергия обычно получается в результате химических реакций (например, в батареях) или движения (генераторы). Кроме того, энергия может быть получена непосредственно от солнечного света или теплового излучения. Это делается с помощью солнечных батарей, которые питают спутники и другое космическое оборудование. 

Электричество в быту

У животных и людей все жизненные процессы регулируются мозгом, который получает и посылает сигналы (нервные импульсы) по нервам. И это также требует определенного заряда, хотя и очень маленького. Однако некоторые животные накапливают достаточно электричества, чтобы парализовать или даже убить свою добычу. Например, электрический угорь генерирует разряд в 600 вольт, и этого достаточно, чтобы убить рыбу или сильно ударить человека. 

Напряжение и ток

Приведенное ниже описание поможет вам лучше понять, что такое ток и электрическое напряжение.

Итак, есть два контейнера, соединенные трубкой, и вода наливается в один контейнер. Вода заливается до тех пор, пока ее уровень не станет одинаковым в обоих контейнерах. Если один контейнер поднимается над другим, то вода из одного контейнера будет течь в другой, пока уровни снова не станут одинаковыми. 

Чем больше разница в уровнях воды в двух резервуарах, тем быстрее будет течь вода. Скорость, с которой вода наливается, аналогична скорости текущего движения. На этой скорости свободные электроны движутся в металлической проволоке. Разница в уровне воды сопоставима с электрическим напряжением. Чем выше напряжение, тем сильнее протекает электрический ток. 

Аккумуляторы в фонарях и портативных радиостанциях имеют напряжение от 1,5 до 9 вольт. Точное значение зависит от состава и количества элементов в батарее. Бытовые электрические напряжения варьируются от 100 до 240 вольт, в зависимости от местоположения. 

Источник питания

Первый химический источник тока был создан итальянским ученым Алессандро Вольта около 1800 года. В одном эксперименте он окунул лист промокательной бумаги в физиологический раствор и поместил его между пластинами меди и цинка. Он обнаружил, что при взаимодействии меди и цинка в проводе, соединяющем их, генерировался электрический заряд. Это означало, что в ходе химической реакции электроны перемещались от медной пластины к цинку. Единица электрического напряжения, которая способствовала возникновению тока, была названа в честь ученого Вольт. 

Чтобы получить больший электрический ток, требуется более высокое напряжение. Вольта сделал структуру из чередующихся медных и цинковых пластин. В то же время каждая пара была отделена от следующей мокрым кругом из картона. Эта конструкция называется «вольт-полюс». 

Строго говоря, источником тока является структура из одной пластины каждого металла. Фактически, Вольтов полюс был первым электрическим аккумулятором, созданным человеком. Однако в повседневной жизни мы называем все химические источники электричества «батареями», независимо от того, состоят они из одного элемента или нескольких. Например, батарея (12 вольт) состоит из 6 элементов по 2 вольт каждый. Аккумулятор в фонаре (1,5 вольт) представляет собой единое целое. 

Батареи

Существует огромное количество различных электрических батарей, но в их конструкции всегда есть два фактора. Они обязательно состоят из двух разных химических элементов (например, цинка, меди, угля и меди, цинка и ртути) и жидкости, которая их разделяет (в элементе Вольта это был солевой раствор). Жидкость называется электролитом. Иногда электролит присутствует в виде пасты, чтобы избежать утечек. 

Наличие разных химических элементов необходимо по той же причине, что разные материалы используются для генерации статического электричества при трении. В одном материале электроны движутся более свободно и поэтому стремятся перейти в другой материал. В электрическом элементе две пластины и жидкость между ними являются проводниками электричества. Электроны, «высвобождаемые» во время химической реакции, могут двигаться бесконечно, было бы только пространство. Электрическая цепь становится таким пространством. Поток электронов может быть остановлен, когда цепь разорвана. В повседневной жизни эту роль играет переключатель. 

В батареях, калькуляторах, портативных приемниках и слуховых аппаратах в качестве электролита выступает влажная паста. Аккумуляторы генерируют электричество, в то время как они подвергаются химической реакции. 

В недорогих батареях один химический элемент представляет собой цинковый контейнер, а второй углеродный электрод. Со временем цинковый контейнер плавится, поэтому наружная оболочка таких батарей плотно закрывается, чтобы содержимое не вытекло и не испортило другие вещи. Долговечные щелочные батареи имеют те же химические элементы, но другой электролит. В небольших элементарных батареях, используемых в часах, химические пластины сделаны из цинка и ртути или оксида цинка и серебра. 

Некоторые батареи можно заряжать, пропуская ток в противоположном направлении. Обычно эти батареи работают от никеля и кадмия. Элементы должны заряжаться только в специальном зарядном устройстве с правильным напряжением. Никогда не пытайтесь заряжать обычную батарею. Аккумуляторы в автомобилях и электромобилях содержат жидкость, поэтому их следует хранить только в вертикальном положении. Они обычно работают на свинце и красном свинце и могут заряжаться много раз. Электролит это чаще всего разбавленная серная кислота; поэтому они обычно запечатаны. 

Электромобили бесшумны и не загрязняют воздух (однако электростанции, которые подают электричество на зарядные устройства, загрязняют воздух). Проводятся эксперименты по производству аккумуляторных автомобильных аккумуляторов, которые легче по весу, чем существующие. Есть вероятность, что однажды появятся батарейки с пластиковыми элементами. 

Электричество и магнетизм

Заряженный объект окружен электрическим полем, которое воздействует на окружающие объекты, напоминает расческу и кусочки бумаги и частицы пыли, которые притягиваются к нему. Магнит также окружен магнитным полем, которое можно увидеть, если рядом есть металлические опилки. Некоторые характеристики электрических и магнитных полей похожи, другие разные. Вот несколько примеров. 

Магнитные силы намного сильнее, чем электрические. В то же время электрический заряд может переходить от одного тела или объекта к другому явлению, называемому индукцией, и магнит распространяет свое действие на другой магнитный материал. Но все может быть заряжено электричеством, тогда как магнитные свойства передаются только телам, способным намагничиваться, таким как железо, сталь и некоторые сплавы. 

Электрические заряды делятся на положительные и отрицательные, магнитные полюсы делятся на юг и север. Однородные заряды отталкиваются, противоположные притягиваются: одинаковые магнитные полюсы также отталкиваются, а противоположные притягиваются. Однако северный и южный полюсы никогда не могут существовать отдельно друг от друга. Если магнит сломан, то из лома образуется новый южный или новый северный полюс. 

Электричество и магнетизм тесно связаны друг с другом. Если электрический ток проходит через витую проволоку, он приобретает свойства магнита. И если провод обмотан вокруг магнитного материала, он также будет намагничен. Но электромагнит устроен по этому принципу. 

Если магнитное поле проходит через витки провода и каким-то образом изменяется (становится сильнее или слабее или смещается), то в них возникает ток. В свою очередь, ток возвращает магнитное поле в прежнее состояние, создавая собственное магнитное поле. 

В устройстве электродвигателей и генераторов используется описанное выше явление, ток создает магнитное поле, а изменения в магнитном поле создают ток.

Это явление, обнаруженное Фарадеем, также используется в трансформаторах, которые используются для преобразования напряжения в системах электропитания и в электронном оборудовании, таком как телевизоры и радиоприемники. Трансформаторы работают на переменном токе, протекающем в бытовом источнике питания. В отличие от тока в аккумуляторе, переменный ток движется в двух направлениях назад и вперед, назад и вперед, меняя направление со скоростью 50 раз в секунду (в США соответственно 60). 

Железный сердечник трансформатора имеет две обмотки из медного провода, переменный ток, проходящий через одну из них, создает в сердечнике быстро меняющееся магнитное поле. Эго индуцирует переменный ток во второй обмотке. Таким образом, энергия передается от одной обмотки к другой, хотя между ними нет прямого контакта. Их связь исключительно магнитная. 

Заключение

Выходное напряжение зависит от количества витков в каждой обмотке. Это может быть выше, чем входное напряжение или меньше. Хотя увеличение напряжения «толкает» заряды, их поток уменьшается, то есть ток уменьшается. Когда электричество пропускается через высоковольтные провода, трансформатор усиливает напряжение только для того, чтобы уменьшить ток. Когда электричество подается в дома, трансформатор снижает напряжение. 

В простом электродвигателе ток намагничивает обмотку, а ее витки притягиваются к полюсам магнита. Кроме того, в двигателе установлен поворотный переключатель, который автоматически меняет направление тока каждые пол оборота. 

Этот процесс также работает в обратном направлении: проволока поворачивается и генерируется напряжение. То есть мотор становится генератором.