Come funziona l'elettricità, l'importanza dell'elettricità nella vita moderna
Tutta la nostra conoscenza in generale e l'elettricità in particolare è il risultato della ricerca e degli esperimenti di un numero enorme di scienziati, condotti nel corso di molti secoli. Questi studi sono stati e vengono condotti con incredibile tenacia e solo con relazioni e collaborazioni reciproche portano a nuove scoperte e invenzioni, una dopo l'altra.
Va detto però che stiamo ancora assumendo pochissimo e forse non sapremo mai tutto. Tuttavia, la mente umana curiosa cercherà sempre di penetrare passo dopo passo i segreti della natura.
Ricerca nel campo dell'elettricità ha stabilito le seguenti disposizioni:
1. La natura dell'elettricità e del magnetismo è la stessa.
2. Tutto ciò che sappiamo sull'elettricità e sul magnetismo è scoperta, non invenzione. Quindi, per esempio, non si può dire che qualcuno abbia inventato il palo. Quindi l'elettricità è una scoperta, non un'invenzione, ma le sue applicazioni per scopi pratici sono una serie di invenzioni.
3. La nostra stessa terra ha le proprietà di un magnete.
Quest'ultimo è dimostrato dal fatto che la terra agisce sui magneti esattamente nello stesso modo in cui un magnete agisce su un altro.
I magneti sono naturali e artificiali. Sia questi che altri hanno la proprietà di attrarre a sé il ferro, e la capacità, in sospensione, di prendere una direzione dal nord al sud della terra.
Attraverso gli esperimenti più semplici, puoi assicurarti che un magnete abbia le seguenti proprietà generali:
- forza attrattiva
- forza repulsiva,
- la capacità di trasferire il proprio magnetismo al ferro o all'acciaio,
- polarità o la capacità di essere localizzati da nord a sud della terra,
- possibilità di assumere una posizione inclinata quando si appende.
In generale, possiamo dire che il magnetismo fa parte della scienza dell'elettricità e quindi merita uno studio attento.
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La parola "elettricità" deriva dalla parola greca per "elettrone" - ambra, in cui furono osservati per la prima volta i fenomeni elettrici.
Gli antichi greci sapevano che se si strofina l'ambra su un panno, questa acquisisce la proprietà di attrarre corpi leggeri, e questa proprietà è esattamente manifestazione di elettricità.
L'elettricità eccitata nell'ambra ha qui un effetto diretto. Ma è possibile trasmettere l'elettricità e quindi le sue azioni a qualsiasi distanza, ad esempio lungo un filo, e perché queste azioni siano durature, deve esserci una cosiddetta "fonte di elettricità" che funzioni sempre, cioè generare elettricità.
Tuttavia, è possibile generare elettricità solo se spendiamo energia su di essa (come è avvenuto, ad esempio, con l'ambra quando l'abbiamo strofinata),
Quindi la prima cosa da affrontare nell'ingegneria elettrica è l'energia. Nessun lavoro può essere svolto senza il consumo di energia, quindi l'energia può essere definita come la capacità di compiere lavoro.
L'elettricità in sé non è energia. Ma se in qualche modo facciamo muovere l'elettricità come se fosse sotto pressione, allora in questo caso sarà una qualche forma di energia chiamata energia elettrica o elettricità.
Quando l'energia viene spesa in questa forma, l'elettricità funge solo da mezzo che trasferisce l'energia in essa contenuta, così come, ad esempio, il vapore è un mezzo per trasferire l'energia termica dal carbone a un motore a vapore, dove viene convertita in energia meccanica .
Di solito l'energia meccanica di vapore, gas, acqua, vento, ecc. viene convertita in energia elettrica mediante apposite macchine chiamate generatori elettrici… Quindi, i generatori elettrici sono solo macchine per convertire l'energia meccanica in energia elettrica, che viene sviluppata dai motori che li azionano (vapore, gas, acqua, vento, ecc.).
Mentre motori elettrici non sono altro che macchine per convertire l'energia elettrica fornita loro nei fili in energia meccanica, e le lampade elettriche sono dispositivi per convertire l'energia elettrica in luce, e parte dell'energia fornita a ciascun utente si perde nei fili.
L'energia chimica può anche essere convertita in energia elettrica, ad esempio, con l'ausilio delle cosiddette celle galvaniche.
L'energia chimica del carbone e di altri combustibili non può essere convertita direttamente in energia elettrica, quindi l'energia chimica del combustibile viene prima convertita in calore mediante combustione. E poi il calore viene già convertito in energia meccanica in vari tipi di motori termici che, azionando generatori elettrici, ci danno energia elettrica.
Analogia idraulica della corrente elettrica
L'acqua nei serbatoi A e B è a livelli diversi. Finché questa differenza nei livelli dell'acqua continua, l'acqua dal serbatoio B fluirà attraverso il tubo R nel serbatoio A.
Se la pompa P mantiene un livello costante nel serbatoio B, anche il flusso d'acqua nel tubo R sarà costante. Pertanto, con la pompa in funzione, il livello nel serbatoio B rimane costante e l'acqua scorrerà sempre attraverso il tubo. R.
Nel caso di una corrente elettrica, la differenza di pressione dell'elettricità, o come si dice, i potenziali, viene mantenuta in ogni momento chimicamente (nelle celle galvaniche primarie e nelle batterie) o meccanicamente (facendo girare un generatore elettrico) .
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Energia elettrica: vantaggi e svantaggi
Di per sé, l'energia non si crea di nuovo, non scompare. Questa legge è nota come legge di conservazione dell'energia… L'energia può solo dissiparsi, cioè trasformarsi in una forma che non può essere utilizzata da noi. La quantità totale di energia nell'universo rimane ancora costante e invariata.
Pertanto, osservando la legge di conservazione dell'energia, l'elettricità non viene creata di nuovo, ma non scompare, sebbene la sua distribuzione possa cambiare.
A detta di tutti, tutte le nostre auto elettriche e batterie sono solo dispositivi per distribuire l'elettricità spostandola da un luogo all'altro.
L'ingegneria elettrica come scienza si è ampiamente sviluppata in un periodo di tempo relativamente breve e alcune delle sue applicazioni più svariate hanno creato un'immensa domanda di tutti i tipi di apparecchi e macchinari elettrici, la cui fabbricazione costituisce un vasto ramo dell'industria.
Cos'è l'elettricità? Questa domanda viene posta spesso e non è ancora possibile rispondere in modo soddisfacente. Tutto ciò che sappiamo è che è una forza che obbedisce leggi a noi ben note.
Sulla base dei dati in nostro possesso, si può affermare che l'elettricità non si manifesta mai senza qualche impulso.L'umanità è riuscita a imbrigliare questa forza e farne il suo potente servitore. Ora possiamo produrre e utilizzare perfettamente questa energia.
L'elettricità è di grande importanza nella trasmissione di energia su lunghe distanze da luoghi dove c'è energia a basso costo (acqua o carburante a basso costo).
Questa trasmissione risulta essere particolarmente vantaggiosa perché, inoltre, i fili per la trasmissione in caso di alta tensione possono essere presi sottili e quindi economici.
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Al punto di consumo, l'elettricità può essere utilizzata letteralmente per qualsiasi scopo: illuminazione, alimentazione (in un'ampia varietà di applicazioni), riscaldamento, ecc.
Allo stesso modo, l'elettricità è ampiamente utilizzata nell'estrazione di metalli dai minerali, nel pompaggio dell'acqua e nella ventilazione delle miniere, nelle telecomunicazioni, nella galvanica, nella medicina, ecc., portando convenienza ovunque e rendendo la produzione più economica. Ecco perché qualsiasi persona istruita nel nostro tempo non può più ignorare l'ingegneria elettrica.