Elektrisite
Elektrisite se ansanm fenomèn fizik yo ki asosye ak prezans e mouvman matyè ki gen yon pwopriyete chaj elektrik. Elektrisite se lye ak mayetis, tou de fè pati fenomèn elektwomayetik, jan sa dekri nan ekwasyon Maxwell yo.  Gen plizyè fenomèn komen ki gen rapò ak elektrisite, tankou zeklè, elektrisite estatik, chofaj elektrik, e dechaj elektrik.

Prezans yon chaj elektrik, ki ka se pozitif oswa negatif, pwodwi yon chan elektrik. Mouvman chaj sa a reprezante yon kouran elektrik, ki pwodwi yon chan mayetik. Lè yo mete yon chaj nan yon kote, oswa chan elektrik la pa zewo, yon fòs egzèse sou li. Lwa Coulomb a bay mayitid fòs sa a. Si chaj elektrik la deplase nan chan an, li travay sou chaj la. Se poutèt sa, nou ka pale de potansyèl elektrik nan yon sèten pwen nan espas, ki anjeneral mezire avek vòlt yo.

Elektrisite se nan kè anpil teknoloji modèn. Enèji elektrik se yon vekte enèji, ki sèvi ak kouran elektrik pou pouvwa ekipman yo. Nan elektwonik, li se tou yon vekte enfòmasyon, eksplwate nan sikui elektrik ki enplike konpozan elektrik aktif tankou tib vakyòm, tranzistò, dyod, sikui entegre, osi byen ke pasif teknoloji entèkoneksyon asosye.

Fenomèn elektrik yo te etidye depi lantikite, pwogrè nan konpreyansyon teyorik rete prèske nilu jiska XVIIe e XVIIIe syèk la. Teyori elektwomayetik te devlope nan XIX syèk la, e nan fen syèk sa a, enjenyè elektrik yo te kòmanse itilize elektrisite pou rezon endistriyèl ak rezidansyèl. Ekspansyon rapid nan teknoloji elektrik pandan epòk sa a te transfòme endistri ak sosyete a, li te vin fòs ki te mennen Dezyèm Revolisyon Endistriyèl la . Adaptabilite ekstraòdinè elektrisite pèmèt yo itilize li nan yon kantite aplikasyon prèske san limit, tankou transpò, chofaj, ekleraj, kominikasyon, ak enfòmatik. Se poutèt sa, jenerasyon elektrisite se yon sektè endistriyèl kle nan anpil eta.

Istwa

Premye teyori yo 

Depi lontan anvan elektrisite yo te konnen, moun te gen eksperyans ak chòk ki te koze pa pwason elektrik . Ansyen tèks de peyi Lejip ki date depi nan 2750 BCE refere a pwason sa yo kòm " loraj larivyè Nil la ", epi dekri yo kòm " pwotèktè nan tout lòt pwason yo. Pwason elektrik yo te senyal ankò milenè pita pa natiralis ak doktè grèk, women ak arab  Plizyè otè nan antikite, tankou Pliny Elder ak Scribonius Largus, ateste efè anestezi nan chok elektrik delivre pa Malapteruridae ak Torpediniformes, epi konnen ke chòk sa yo ka pwopaje atrave objè kondiktif  . Pasyan ki soufri maladi tankou gout oswa tèt fè mal yo mande pou yo manyen pwason elektrik nan espwa ke sekous pwisan an pral geri yo  .

Kilti ansyen alantou Mediterane a konnen ke sèten objè, tankou ralonj Amber, ka fwote ak fouri chat pou atire objè lije tankou plim. Thales fè yon seri obsèvasyon sou elektrisite estatik alantou 600 BCE., ki soti nan ki li kwè friksyon ta fè Amber mayetik, kontrèman ak mineral tankou mayetit, ki pa ta bezwen fwote        . Yon teyori kontwovèsyal se ke Pati yo te gen konesans nan galvanoplastie, ki baze sou dekouvèt 1936 nan Bagdad pil elektrik, ki sanble ak yon selil galvanik, byenke li pa sèten si zafè a gen yon nati elektrik  .

Premye rechèch ak etimoloji 
Elektrisite te yon ti kras plis pase yon kiryozite entelektyèl pou milenè, jiska 1600, lè syantis angle William Gilbert te ekri De Magnete, kote li te byen envestige elektrisite ak mayetis, distenge ant efè a nan mayetit ak elektrisite estatik ki te pwodwi pa friksyon nan ambe  . Li te kreye nouvo mo Latin electricus, ki soti nan " nan Amber " ou "tankou ambe", soti nan ἤλεκτρον, elektron, mo grèk la pou " amber" pou deziyen pwopriyete pou atire ti objè apre yo fin fwote  . Asosyasyon sa a bay mo angle " electric "ak" electricity ki premye parèt nan Pseudodoxia Epidemica pa Thomas Browne nan 1646 epi yo pita prete pa franse yo fòme " elektrik "ak" elektrisite »   [11]

Dekouvèt efè prensipal yo 

Lòt travay yo te fèt nan XVII syèk la. syèk ak nan kòmansman XVIII la syèk pa Otto von Guericke, Robert Boyle, Stephen Gray ak Charles François de Cisternay du Fay. Apre sa, Benjamin Franklin te fè rechèch vaste sou elektrisite, vann byen li yo pou finanse travay li. Nan jen 1752 , li te swadizan tache yon kle metal nan anba a nan fil la nan yon kap mouye epi menne tout asanble a nan yon tanpèt loraj [alpha 1]   . Yon siksesyon de etensèl sote soti nan kle a nan do a nan men l. Sa a te demontre ke zeklè a te elektrik nan nati  Li eksplike tou konpòtman ki sanble paradoks bokal Leyden an kòm yon aparèy depo pou gwo kantite chaj elektrik pozitif ak negatif   .

An 1791, Luigi Galvani te pibliye dekouvèt biyoelektwomagnetis, ki montre elektrisite se mwayen newòn yo transmèt siyal nan misk yo  . Pil voltayik Alessandro Volta an 1800, ki te fèt ak kouch altène zenk ak kwiv, te bay syantis yo yon sous enèji elektrik ki pi serye pase machin elektwostatik yo te itilize deja. Rekonesans elektwomayetik, inite fenomèn elektrik ak mayetik, se akòz Hans Christian Ørsted ak André-Marie Ampère nan ane 1819-1820. Michael Faraday te envante motè elektrik la an 1821, e Georg Ohm te analize matematikman sikui elektrik an 1827. James Clerk Maxwell definitivman lye elektrisite ak mayetis, sitou nan travay li On Physical Lines of Force an 1861 ak 1862.

An 1887, Heinrich Hertz te dekouvri ke elektwòd eklere pa radyasyon iltravyolèt pi fasil kreye elektrik etensèl. An 1905, Albert Einstein te pibliye yon papye ki te eksplike done eksperimantal efè foto-elektrik kòm rezilta enèji limyè ki te pote nan pake disrè quantized, elektwon dinamize.

Konsèp

Chaj elektrik 

Prezans yon chaj bay yon fòs elektwostatik: chaj yo fè yon fòs youn sou lòt, yon efè ki te deja konnen, men yo pa konprann, nan Antikite. Yon boul limyè sispann nan yon fisèl ka chaje lè w manyen li ak yon baton an vè ki te chaje tèt li pa fwote li ak yon twal. Si yon dezyèm boul chaje pa menm baton an vè, nou wè ke li repouse premye a: chaj la pouse de boul yo apa. De voye boul chaje pa yon baton Amber fwote tou repouse youn ak lòt. Nan lòt men an, si yon boul chaje pa yon baton vè ak lòt la pa yon baton Amber, de boul yo atire youn ak lòt. Fenomèn sa yo te etidye nan fen  pa Charles-Augustin Coulomb, ki te dedwi ke chaj la manifeste tèt li sou de fòm opoze. Dekouvèt sa a mennen nan aksyòm ki byen koni: objè ki gen menm chaj repouse youn ak lòt epi objè ki gen chaj opoze atire youn lòt .

Fòs la aji sou patikil yo chaje tèt yo, kidonk tandans chaj la distribye tèt li kòm inifòm ke posib sou yon sifas kondiktè. Gwosè fòs elektwomayetik, kit li atire oswa repouse, se Lalwa Coulomb la, ki gen rapò fòs ak pwodwi chaj yo epi ki gen yon kare envès. relasyon ak distans ki separe yo. Fòs elektwomayetik la trè pwisan, jis dèyè entèraksyon fò, men, kontrèman ak lèt ​​la, li aji sou tout distans. Konpare ak fòs gravitasyonèl ki pi fèb la, fòs elektwomayetik ki pouse de elektwon apa se 1042 fwa pi gran pase rale gravitasyon ki mete yo ansanm.

Chaj soti nan sèten kalite patikil subatomik, pòtè yo pi byen konnen yo se elektrons ak protonss. Yon chaj elektrik bay yon fòs elektwomayetik, youn nan kat fòs fondamantal lanati. Chaj se yon kantite konsève, se sa ki, chaj nèt la nan yon sistèm izole elektrik ap toujou rete konstan, kèlkeswa chanjman ki fèt nan sistèm sa a. Nan sistèm nan, chaj yo ka transfere ant kò yo, swa pa kontak dirèk oswa pa pase ansanm yon materyèl kondiktif, tankou yon fil .

Piske chaj elektwon ak pwoton se opoze nan siy, yon kantite chaj ka eksprime kòm negatif oswa pozitif. Dapre konvansyon, chaj elektwon yo pote yo konsidere kòm negatif, e chaj pwoton yo kòm pozitif, yon koutim ki gen orijin li nan travay Benjamin Franklin. Kantite chaj la jeneralman deziyen pa senbòl Q a epi li eksprime an koulon ; chak elèktron pote menm chaj apeprè . Pwoton an gen yon chaj egal ak opoze, sa vle di . Se pa matyè sèlman ki genyen chaj, men tou pa antimatyè, chak antipartikil pote yon chaj ki egal ak opoze ak patikil korespondan li yo.

Chaj yo ka mezire pa yon kantite mwayen, youn nan pi bonè enstriman yo se elèktroskòp papye lò a, ki, byenke toujou itilize pou demonstrasyon salklas yo, te ranplase pa elektwomèt la elektwonik.

Kouran elektrik

Mouvman yon chaj elektrik konnen kòm kouran elektrik, entansite a anjeneral mezire an anpè. Kouran an ka konpoze de nenpòt patikil chaje an mouvman; pi souvan sa yo se elektwon, men nenpòt chaj k ap deplase konstitye yon kouran. Kouran elektrik ka pase nan sèten bagay, kondiktè elektrik, men li p ap pase nan izolan elektrik.

Dapre konvansyon istorik, yon kouran pozitif defini kòm ap koule tankou dlo soti nan pati pozitif nan yon sikwi nan pati negatif la. Kouran an defini nan fason sa a Lè sa a, ale nan "direksyon konvansyonèl la". Se konsa, mouvman elektwon yo nan yon sikwi elektrik konsidere kòm ale nan direksyon opoze ak sa ki nan "sans konvansyonèl la", elektwon yo te chaje negatif.

Pwosesis kouran elektrik pase nan yon materyèl yo rele konduktiviti elektrik, epi nati li varye selon patikil ki chaje yo ak materyèl yo pase ladan l. Egzanp kouran elektrik yo enkli kondiksyon metalik, kote elektwon koule nan kondiktè tankou metal, ak elektwoliz, kote ions (atòms chaje) sikile nan likid oswa nan  plasmas (etensèl elektrik). Pandan ke patikil yo tèt yo ka deplase byen dousman, pafwa ak yon mwayèn vitès derive sèlman kèk fraksyon nan yon milimèt pa segonn, champ elektrik ki kondui yo li menm pwopaje nan yon vitès tou pre vitès limyè, ki pèmèt siyal elektrik yo pase byen vit sou fil yo.

Yon kouran lakòz plizyè efè obsèvab, ki fè li posib pou rekonèt prezans li. Nan lane 1800, William Nicholson ak Anthony Carlisle te dekouvri ke dlo ta ka dekonpoze pa kouran an nan yon pil voltayik, yon pwosesis kounye a ke yo rekonèt kòm elektwoliz dlo. Lè sa a, Michael Faraday te devlope anpil travay yo an 1833. Kouran an pase nan yon rezistans lakòz chofaj lokalize, yon efè ke James Prescott Joule te etidye matematikman an 1840. Youn nan dekouvèt ki pi enpòtan konsènan kouran te fè aksidantèlman pa Hans Christian Ørsted an 1820, lè, pandan l t ap prepare pou yon konferans, li te wè kouran an nan yon fil ki deranje zegwi yon konpa mayetik. Se konsa, li te dekouvri elektwomayetis, yon entèraksyon fondamantal ant elektrisite ak mayetis. Nivo emisyon elektwomayetik ki te pwodwi pa yon ark elektrik ase wo pou pwodui entèferans elektwomayetik ki ka domaje operasyon ekipman adjasan yo.

Nan aplikasyon teknik oswa nan kay la, aktyèl yo souvan dekri kòm swa kouran dirèk (DC) oswa kouran altènatif (AC). Tèm sa yo refere a ki jan aktyèl varye sou tan. Kouran dirèk, jan yo pwodui pa egzanp nan yon batri epi pifò aparèy elektwonik egzije sa, se yon koule inidireksyonèl soti nan pati pozitif yon sikwi rive nan pati negatif . Si, jan pi souvan, koule sa a pote pa elektwon, yo deplase nan direksyon opoze a. Kouran altènatif se yon kouran ki repete ranvèse; li prèske toujou pran fòm yon ond sinis. Se poutèt sa, kouran altènatif enpulsyonèl nan yon kondiktè san chaj la deplase yon distans nèt sou tan. Valè an mwayèn sou tan nan yon kouran altènatif se zewo, men li bay enèji nan yon direksyon ak Lè sa a, nan lòt la. Se poutèt sa, kouran altènatif enpulsyonèl nan yon kondiktè san chaj la deplase yon distans nèt sou tan. Valè an mwayèn sou tan nan yon kouran altènatif se zewo, men li bay enèji nan yon direksyon ak Lè sa a, nan lòt la. Kouran altènatif afekte pa pwopriyete elektrik ki pa obsève nan kouran dirèk nan eta estab, tankou induktans ak kapasite.

Chan elektrik 

Michael Faraday te entwodui konsèp chan elektrik. Yon jaden elektrik kreye pa yon kò chaje nan espas ki ozalantou li, epi rezilta nan yon fòs egzèse sou nenpòt lòt chaj mete nan chan an. Chan elektrik la aji ant de chaj menm jan ak chan gravitasyonèl ant de mas, epi li pwolonje nan direksyon enfini prezante yon relasyon kare envès ak distans. Gravite toujou aji pa atraksyon, pote de (2) mas ansanm, pandan y ap chan elektrik la ka lakòz swa atraksyon oswa repouse. Piske gwo kò tankou planèt yo jeneralman pa pote chaj nèt, jaden elektrik la nan yon distans anjeneral se zewo. Se poutèt sa gravite se fòs dominan nan yon distans nan linivè a, byenke li pi fèb. Yo mezire chan elektrik la an vòlts pou chak mèt.

Yon chan elektrik jeneralman varye nan espas epi entansite li nan yon pwen yo defini kòm fòs (pa chaj inite) ki ta santi pa yon neglijab. chaj estasyonè si yo mete nan pwen sa a. Chaj konseptyèl ekspresyon an, ki rele "chaj tès la", dwe enfiniman piti pou anpeche pwòp chan elektrik li yo deranje chan prensipal la epi li dwe tou estasyonè pou evite efè Chan mayetik. Piske chan elektrik la defini an tèm de fòs, epi fòs la se yon vektè, ki gen tou de mayitid ak direksyon, li swiv ke yon chan elektrik se yon champ vektè .

Etid chan elektrik ki kreye pa chaj estasyonè yo rele elektwostatik. Yon seri liy imajinè yo ka vizyalize chan an ki gen direksyon nan nenpòt pwen ki menm jan ak sa ki nan jaden an. Konsèp sa a te prezante pa Faraday, ki gen ekspresyon "liy fòs" toujou pafwa itilize. Liy jaden yo se chemen ke yon chaj pwen pozitif ta chèche pran lè yo fòse yo deplase nan jaden an; sepandan, se yon konsèp imajinè san egzistans fizik, epi chan an anvayi tout espas entèmedyè ant liy yo. Liy chan ki soti nan chaj estasyonè yo gen plizyè pwopriyete esansyèl: premye, yo soti nan chaj pozitif epi yo fini nan chaj negatif; dezyèmman, yo dwe antre nan tout bon kondiktè nan ang dwat; ak twazyèm, yo pa janm ka kwaze oswa fèmen sou tèt yo. Yon kò kondiktif ki pote tout chaj li sou sifas eksteryè li. Se poutèt sa chan an se zewo nan nenpòt pwen nan kò a.

Prensip elektwostatik yo enpòtan lè w ap desine ekipman wo vòltaj. Gen yon limit fini nan fòs jaden elektrik ke nenpòt mwayen ka kenbe tèt ak. Pi lwen pase limit sa a, yon kraze elektrik rive epi yon ark elektrik lakòz yon dife ant pati ki chaje yo. Lè a, pa egzanp, gen tandans fè arc nan ti espas lè fòs chan elektrik la depase  pou chak santimèt, ki se limit lè li a. . Manifestasyon natirèl ki pi vizib nan fenomèn sa a se zèklè, ki rive lè chaj separe nan nyaj pa monte kolòn nan lè a ak jaden elektrik nan lè a pi gran pase li ka sipòte li. Vòltaj yon gwo nwaj zèklè ka rive nan  ak enèji dechaj li ka rive nan .

Fòs chan yo enfliyanse anpil pa pwoksimite ak objè kondiktif, epi li patikilyèman fò lè yo fòse yo koub alantou objè byen file. Prensip sa a se eksplwate nan baton zèklè, ki gen pwent byen file pou ankouraje zèklè a devlope la, olye ke nan direksyon bilding nan li sèvi pou pwoteje.

Potansyèl elektrik 

Konsèp potansyèl elektrik gen rapò ak chan elektrik. Yon ti chaj ki mete nan yon chan elektrik fè eksperyans yon fòs. Pou jwenn chaj la nan pwen sa a, kont fòs sa a, mande pou travay. Potansyèl elektrik la nan nenpòt pwen defini kòm enèji ki nesesè pou dousman pote yon inite chaj tès soti nan yon distans enfini nan pwen sa a. Anjeneral yo mezire li an vòlt, ak  ki reprezante potansyèl pou  depanse pou pote yon chaj  soti nan enfini. Definisyon sa a nan potansyèl, byenke fòmèl, gen kèk aplikasyon pratik, ak yon konsèp ki pi itil se sa yo ki nan diferans potansyèl elektrik, enèji ki nesesè pou deplase yon chaj inite ant de pwen espesifye. Yon chan elektrik gen pwopriyete patikilye pou li konsèvatif, ki vle di chemen chaj tès la pran pa enpòtan: tout chemen ki genyen ant de pwen espesifye depanse menm enèji, epi se poutèt sa nou ka endike yon valè inik. pou diferans potansyèl la.

Nòt ak referans

Nòt

Referans

Lyen deyò 

Elektrisite