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December 4, 2021

电是与电荷和电场以及电磁相关的物理现象的集合。在电学中,静电学中研究的静电荷和电动力学中研究的移动电荷(电流)之间存在区别。由于电力是日常生活中的重要能源,因此“电”和“电流”这两个词在日常用语中经常互换使用。但是,电还包括其他容易识别的现象,例如闪电和静电。感应也是一个相关的现象。

电是一种现象

电以电子命名,电子是希腊语中琥珀的意思。用毛布摩擦一块琥珀会产生静电。因此,电的一个古老而纯粹的名称是琥珀色能量或琥珀色能量。电力有许多技术应用。因此,电气工程在电气工程中得到了探索和进一步发展。与许多其他物理现象不同,许多与电相关的现象可以非常精确地测量和预先计算。电是一种自然现象。最著名的是闪电的发生,它是由大气中的电位差引起的。一些鱼,例如电鳗,也能发电。此外,动物和人类的神经系统使用电信号工作。

历史

早在有关电的知识出现之前,人们就意识到接触电鱼的危险。几千年后,古希腊、罗马和阿拉伯的博物学家和医生也提到了这一点。包括 Pliny the Elder 和 Scribonius Largus 在内的几位历史作家研究了鲶鱼和鱼形目(一种鳐鱼)电击的镇静作用。他们也已经知道这种冲击只能通过导电物体传播。患有痛风或急性头痛等疾病的患者通过接触电鱼来治疗,希望强大的电击能治愈他们。地中海周围的一些古代文化已经对静电有了一些了解。他们用琥珀棒摩擦毛皮,然后用这些棒吸引轻的物体,比如羽毛。约公元前 600 年。米利都的泰勒斯对静电做了一些评论。他确信琥珀与其他矿物(如磁铁矿)不同,通过摩擦变得具有磁性。 1600 年,英国医生威廉吉尔伯特发表了一篇关于电和磁的广泛研究。他将自然磁效应与摩擦琥珀产生的静电区分开来。 Otto von Guericke、Robert Boyle、Stephen Gray 和 Charles du Fay 进一步探索了电。 18 世纪,本杰明·富兰克林对电进行了广泛的研究。 1752年,他用风筝进行了著名的实验,他证明了闪电是电的一种形式。 1791 年,路易吉·伽伐尼 (Luigi Galvani) 发表了他对动物电的发现,这表明神经细胞利用电将信号传输到我们的肌肉。与他们之前使用的电动机器相比,亚历山德罗·沃尔特 (Alessandro Volta) 的电池伏打之柱 (Column of Volta) 为科学家们提供了更可靠的能源。 1820 年,Hans Christian Ørsted 发现了电和磁之间的联系。他演示了电流流过的导体如何影响罗盘指针。 André-Marie Ampère 听说了 Ørsted 的发现,并在受控条件下重复了实验。不到一周后,他发现了决定针受到影响的方式和方向的规律。Michael Faraday 于 1821 年发明了电动机和发电机,Georg Ohm 于 1827 年使用数学方法分析了电网。最大的进步将在 19 世纪末取得。多亏了托马斯·爱迪生、尼古拉·特斯拉、维尔纳·冯·西门子、亚历山大·格雷厄姆·贝尔和开尔文勋爵,电力在现代社会中变得必不可少。部分由于他们的贡献,在 19 世纪末出现了第二次工业革命。在 20 世纪,可以将电荷的载流子、电子和质子确定为原子的组成部分。维尔纳·冯·西门子、亚历山大·格雷厄姆·贝尔和开尔文勋爵,电力在现代社会中变得必不可少。部分由于他们的贡献,在 19 世纪末出现了第二次工业革命。在 20 世纪,可以将电荷的载流子、电子和质子确定为原子的组成部分。维尔纳·冯·西门子、亚历山大·格雷厄姆·贝尔和开尔文勋爵,电力在现代社会中变得必不可少。部分由于他们的贡献,在 19 世纪末出现了第二次工业革命。在 20 世纪,可以将电荷的载流子、电子和质子确定为原子的组成部分。

电位

空间中带电粒子或物体的每一种排列都有一个与之相关的势能。它对应于将粒子从一个很大的相互距离(“无限”)移动到它们当前位置所需的假想功。该功可以是正的,例如将两个相等的电荷相互移动,但也可以是负的,例如当两个相反的电荷彼此靠近时。给定粒子在其他粒子电场中的能量与给定粒子的电荷成正比;1 库仑测试电荷的能量称为电势,以伏特表示。

电流

与单独出现的粒子相关的最小可能电荷由两个粒子形成:质子(称为正)和电子(称为负)。其他带电粒子是例如离子。通常,物体上的电荷使该物体达到某个电势。静电由不动的电荷组成。如果两个物体具有不同的电势(存在电势差),则这些物体之间的带电粒子会受到力,从而可以将势能转换为动能(加速度)。如果物体由电阻有限的导体连接,电流从电位较高的物体流向电位较低的物体,将势能转化为热量。通过导体的实际粒子流可以由从高电位移动到低电位的正粒子和沿相反方向移动的带负电粒子组成。电流以安培表示,相当于每秒传输 1 库仑的带电粒子。通过导体的电流通常与电位差(电压)成正比:这是欧姆定律。比例因子是电阻,以欧姆表示。电流可以是直流电(DC),也可以是交流电(AC)。在这两种情况下,都与电流流动的方向有关。直流电用于汽车和船舶等,而在家里交流电来自电网。电力供应商可以借助电力为家庭提供电能。提供的是在插座的两个极之间保持的电位差(电压),以便电荷电流可以随时流过设备。通俗地讲,这通常缩写为“power”,这种说法甚至被电力供应商采用。这就是所谓的“绿色电力”。因此,“电流”一词被用户理解为电的含义。除了插座之外,电池或蓄电池也可以是电能的来源。在这种情况下,由于电池内电荷的偏斜分布,在电池的端子和端子之间存在电位差。在大气中,地球表面和云团之间可能会出现电位差。当电压变得如此之大以至于空气被电离时,就会发生闪电放电。

电力危险

如果电流流过身体,电流过高可能会很危险。应该在表中注意到频率——当然还有时间(以秒或毫秒为单位)——决定了结果。

另见

电力史