Цахилгаан эрчим хүчний нээлтийн түүх: үүсэл ба хөгжил. Энэ хэзээ гарч ирсэн бөгөөд Орост цахилгаан эрчим хүчийг хэн нээсэн бэ?

Цахилгаан эрчим хүчийг эрт дээр үеэс хүмүүс мэддэг байсан. Үнэн бол хүмүүс зөвхөн 19-р зууны эхэн үед цахилгаан эрчим хүчийг хэмжиж сурч байжээ. Дараа нь 1872 онд Оросын эрдэмтэн А.Н.Лодыгин дэлхийн анхны улайсдаг гэрлийн чийдэнг зохион бүтээсэн тэр мөчөөс 70 жилийн өмнө болсон юм. Гэхдээ цахилгаан гэх мэт ийм үзэгдлийн талаархи мэдлэг нь хэдэн мянган жилийн өмнө хүмүүст байсан юм. Эцсийн эцэст, тэр ч байтугай эртний хүн утас, тоос шороо болон бусад жижиг зүйлийг татахын тулд хув нялцгайгаар ноосны гайхалтай шинж чанарыг анзаарч байсан. Хожим нь энэ өмчийг хүхэр, битүүмжлэх лав, шил зэрэг бусад бодисуудтай харьцуулахад анзаарчээ. Грек хэл дээр "хув" нь "электрон" шиг сонсогдож байсан тул эдгээр шинж чанаруудыг цахилгаан гэж нэрлэж эхлэв.

Мөн цахилгаан үүсэх шалтгаан нь үрэлтийн үед цэнэг нь эерэг ба сөрөг цэнэг гэж хуваагдана. Иймээс, нэг тэмдэг бүхий хураамж нь бие биенээ няцаах бөгөөд өөр өөр тэмдгээр татагддаг. Цахилгаан дамжуулагч болох төмөр утсаар дамжуулж, эдгээр төлбөр нь цахилгаан үүсгэдэг.
Бидний цаг үед цахилгаангүй бол энгийн иргэншсэн амьдралыг төсөөлөхийн аргагүй юм. Энэ нь гэрэлтдэг, дулаарч, бие биенээсээ хол зайд харилцах боломжийг өгдөг. Цахилгаан гүйдэл нь янз бүрийн нэгж, төхөөрөмжийг жолооддог - жижиг сэрүүлгээс эхлээд асар том гулсмал тээрэм хүртэл. Тиймээс, хэрэв бид нэгэн зэрэг цахилгаан дэлхий бүхэлдээ нэгэн зэрэг алга болж чадна гэж төсөөлвөл хүний \u200b\u200bамьдрал түүний чиглэлийг эрс өөрчлөх болно. Цахилгаан гүйдэлгүйгээр бид цаашид хийх боломжгүй, учир нь энэ нь хүний \u200b\u200bбүтээсэн бараг бүх механизм, төхөөрөмжийг тэжээж, хийдэг. Хэрэв та эргэн тойрноо ажиглавал ямар ч орон сууцанд дор хаяж нэг залгуур залгагдах болно. Эндээс өдөр бүр гэртээ эсвэл гэртээ ашигладаг Байна.
Өнөөдөр ямар ч соёл иргэншилт орон цахилгаангүй амьдарч чадахгүй. Дэлхий дээр амьдарч буй олон тэрбум хүний \u200b\u200bхэрэгцээг хангаж чадах тийм их хэмжээний цахилгаан хэрхэн үйлдвэрлэгдэж байна вэ?
Эдгээр зорилгоор цахилгаан станцууд бий болжээ. Генераторын тусламжтайгаар тэдгээрийн дээр цахилгаан үүсгэдэг бөгөөд энэ нь цахилгаан шугамаар маш хол зайд дамждаг. Цахилгаан станцууд олон хэлбэрээр ирдэг. Зарим нь цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэхийн тулд усны энергийг ашигладаг бөгөөд тэдгээрийг усан цахилгаан станц гэж нэрлэдэг. Бусад нь түлш (шатахуун, дизель, нүүрс) шатаахаас энерги авдаг. Эдгээр нь зөвхөн цахилгаан гүйдэл үүсгэдэг төдийгүй ус халаах чадвартай дулааны цахилгаан станцууд бөгөөд дараа нь байшин эсвэл үйлдвэрүүдийн цехүүдийн байрыг халаадаг халаалтын хоолой руу ордог. Мөн цөмийн цахилгаан станц, салхи, урсгал, нарны болон бусад олон зүйл байдаг.
Усан цахилгаан станц (УЦС) -д ус урсдаг нь цахилгаан үүсгэдэг генераторын турбинуудыг эргэдэг. Дулааны цахилгаан станцуудад (ДЦС) энэ үүргийг түлшний шаталтаас үүсэх усыг халаах замаар үүсдэг усны уурыг хариуцдаг. Усны уур нь генераторын турбин руу маш өндөр даралтаар тэсрэлт хийдэг бөгөөд онгоцны сэнсний дэргэдэх тусгай дэлбээнүүдээр тоноглогдсон олон эргэдэг хэсгүүд байдаг. Дэлбээгээр дамжин өнгөрөх уур нь цахилгаан гүйдэл үүсгэдэг тул генераторын ажлын хэсгүүдийг эргэлддэг.
Үүнтэй төстэй зарчим нь АЦС-д ашиглагддаг, зөвхөн цацраг идэвхит материал байдаг - уран ба плутони - түлшээр ажилладаг. Уран ба плутонийн тусгай шинж чанараас шалтгаалан тэд маш их хэмжээний дулааныг ялгаруулдаг бөгөөд энэ нь ус халаах, усны уур гаргахад ашигладаг. Дараа нь халсан уур нь турбин руу орж цахилгаан гүйдэл үүсгэдэг. Сонирхолтой нь, ийм түлшний ердөө арван грамм нь бүх тэрэгний нүүрсийг сольж өгдөг.

Үндсэндээ цахилгаан станцууд дангаараа ажилладаггүй. Тэд цахилгаан шугамаар хоорондоо холбогддог. Тэдний тусламжтайгаар цахилгаан эрчим хүчийг хамгийн шаардлагатай газарт нь илгээдэг. Цахилгаан шугамууд манай өргөн уудам нутгаар дамждаг тул манай гэрт ашигладаг цахилгаан гүйдэл манай байшингаас хэдэн зуун км зайд бий болох боломжтой юм. Гэхдээ цахилгаан станц хаана ч байсан, цахилгааны шугамын ачаар хүн бүр залгуур, залгуурыг залгаж, шаардлагатай бүх төхөөрөмж, төхөөрөмжийг асааж чаддаг.

2002-04-26T16: 35Z

2008-06-05T12: 03Z

https: //site/20020426/129934.html

https: //cdn22.img..png

РИА Мэдээ

https: //cdn22.img..png

РИА Мэдээ

https: //cdn22.img..png

Цахилгаан - хүн төрөлхтний хамгийн том нээлт

4104

Вадим Прибытков онолын физикч, Terra Incognita-ийн байнгын зохиолч юм. ---- Цахилгааны үндсэн шинж чанар, хууль тогтоомж - сонирхогчдын тогтоосон. Цахилгаан нь орчин үеийн технологийн үндэс суурь юм. Хүн төрөлхтний түүхэнд цахилгаан эрчим хүчнээс илүү чухал нээлт байдаггүй. Тэд сансрын болон компьютерийн шинжлэх ухаан бол шинжлэх ухааны томоохон ололт гэж хэлж болно. Гэхдээ цахилгаангүй бол зай байхгүй, компьютергүй болно. Цахилгаан гэдэг нь цэнэглэгдсэн хэсгүүдийн урсгал юм - электронууд, мөн бие махбод дахь цэнэгийг дахин хуваарилахтай холбоотой бүхий л үзэгдэл. Цахилгаан эрчим хүчний түүхэн дэх хамгийн сонирхолтой зүйл бол түүний үндсэн шинж чанар, хуулийг гадны хүмүүс тогтоосон явдал юм. Гэхдээ энэ чухал мөчид өнөөг хүртэл ямар нэгэн байдлаар анхаарал хандуулаагүй байна. Ноосон дээр шаргал, хөнгөн зүйл нь хөнгөн объект татах чадварыг олж авдаг болохыг эрт дээр үеэс мэддэг байсан. Гэсэн хэдий ч олон мянган жилийн турш энэ үзэгдэл практик хэрэглээ, цаашдын хөгжлийг олж чадаагүй байна. Амбийгаа шургуу, шүтэн биширдэг ...

Вадим Прибытков онолын физикч, Terra Incognita-ийн байнгын зохиолч юм.

Цахилгааны үндсэн шинж чанар, хуулийг сонирхогчид тогтоодог.

Цахилгаан нь орчин үеийн технологийн үндэс суурь юм. Хүн төрөлхтний түүхэнд цахилгаан эрчим хүчнээс илүү чухал нээлт байдаггүй. Тэд сансрын болон компьютерийн шинжлэх ухаан бол шинжлэх ухааны томоохон ололт гэж хэлж болно. Гэхдээ цахилгаангүй бол зай байхгүй, компьютергүй болно.

Цахилгаан гэдэг нь цэнэглэгдсэн хэсгүүдийн урсгал юм - электронууд, мөн бие махбод дахь цэнэгийг дахин хуваарилахтай холбоотой бүхий л үзэгдэл. Цахилгаан эрчим хүчний түүхэн дэх хамгийн сонирхолтой зүйл бол түүний үндсэн шинж чанар, хуулийг гадны хүмүүс тогтоосон явдал юм. Гэхдээ энэ чухал мөчид өнөөг хүртэл ямар нэгэн байдлаар анхаарал хандуулаагүй байна.

Ноосон дээр шаргал, хөнгөн зүйл нь хөнгөн объект татах чадварыг олж авдаг болохыг эрт дээр үеэс мэддэг байсан. Гэсэн хэдий ч олон мянган жилийн турш энэ үзэгдэл практик хэрэглээ, цаашдын хөгжлийг олж чадаагүй байна.

Амбер зөрүүдэлж, биширч, түүнээс янз бүрийн чимэглэл хийдэг байсан бөгөөд үүгээр хязгаарлагдаж байв.

1600 онд Лондонд Английн эмч В.Хилбертийн ном хэвлэгдэн гарсан бөгөөд тэрээр бусад олон биетүүд, түүний дотор шил нь үрэлтийн дараа гэрлийн объект татах чадвартай болохыг анх харуулжээ. Мөн тэрбээр агаарын чийгшил нь энэ үзэгдэлд ихээхэн саад учруулж байгааг тэмдэглэжээ.

Хилбертын алдаатай ойлголт.

Гэсэн хэдий ч Хилберт хамгийн түрүүнд цахилгаан ба соронзон үзэгдлийн хоорондын ялгааг тогтоожээ. Хэдийгээр бодит байдал дээр эдгээр үзэгдлүүд ижил цахилгаан хэсгүүдээр үүсгэгддэг бөгөөд цахилгаан ба соронзон үзэгдлийн хооронд ямар ч шугам байдаггүй. Энэхүү алдаатай ойлголт нь үр дагаварт хүргэсэн бөгөөд урт хугацааны туршид асуудлын мөн чанарыг төөрөлдүүлж байв.

Хилберт мөн халаалттай үед соронз нь соронзон шинж чанараа алдаж, хөргөх үед сэргээдэг болохыг олж мэдэв. Тэрээр зөөлөн соронзон хушуу ашиглан анх удаа дэлхийг соронзон гэж үздэг байнгын соронзонуудын үйлдлийг сайжруулдаг байв. Энэхүү товч жагсаалтаас хамгийн чухал нээлтүүдийг эмч Хилберт хийсэн нь тодорхой байна.

Энэхүү шинжилгээний хамгийн гайхмаар зүйл бол хуврагийн шинж чанарыг тогтоосон эртний Грекчүүд, луужин ашигласан хятадууд хүртэл Хилберт хүртэл ийм дүгнэлт хийж, ажиглалтыг системчилдэг хүн байсангүй.

О.Хенрикийн шинжлэх ухаанд оруулсан хувь нэмэр.

Дараа нь үйл явдлууд ер бусын удаан үргэлжилсэн. 1671 онд Германы бургомастер О.Герик дараагийн алхамыг хийхээс 71 жилийн хугацаа өнгөрсөн. Түүний цахилгаанд оруулсан хувь нэмэр асар их байсан.

Гуерике хоёр цахилгаанжсан бие махбодийн харилцан цохилтыг тогтоожээ (Хилберт нь зөвхөн таталцал байдаг гэж үздэг байсан), дамжуулагч замаар цахилгаан эрчим хүчийг нэг биеэс нөгөө биед шилжүүлэх, цахилгаанжуулсан биетэй ойртох үед нөлөөллөөр цахилгаанжуулалт хийсэн бөгөөд хамгийн чухал нь тэр үүнийг үндэслэн анхных нь бүтээсэн юм. үрэлтийн цахилгаан машин. Байна.

тэрээр цахилгаан үзэгдлийн мөн чанарыг илүү нарийвчлан ойлгох бүх боломжийг бий болгосон.

Цахилгаан эрчим хүчний хөгжилд хувь нэмэр оруулдаг физикчид ч биш.

1735-37 онд Францын эрдэмтэн С.Дюфенээс өөр 60 жилийн хугацаа өнгөрчээ. болон Америкийн улс төрч Б. Франклин 1747-54 онд.

цахилгаан цэнэг нь хоёр төрлийн байдгийг олж тогтоожээ. Тэгээд эцэст нь 1785 онд Францын артиллерийн офицер С.Кулом гүтгэлгийн харилцан үйлчлэлийн хуулийг бий болгосон.

Түүнчлэн Италийн эмч Л.Галванигийн бүтээлийг зааж өгөх шаардлагатай байна. "Вольтын багана" хэлбэрээр хүчирхэг DC эх үүсвэрийг бий болгох талаар А.Волтын хийсэн ажил ихээхэн ач холбогдолтой байв.

Цахилгаан эрчим хүчний талаархи чухал хувь нэмэр нь 1820 онд Данийн физикийн профессор Х.Оерстед цахилгаан гүйдэл бүхий дамжуулагчийг соронзон зүү дээр нээснийг олж мэдсэн явдал байв. Бараг нэгэн зэрэг А.Ампере нь хоорондоо харилцан адилгүй гүйдлийн харилцан үйлчлэлийг олж илрүүлж судалж үзсэн бөгөөд энэ нь туйлын чухал ач холбогдолтой хэрэглээ юм.

Цахилгааныг судлах ажилд язгууртан Г.Кавендиш, Аббот Д.Приестли, сургуулийн багш Г.Ом нар ихээхэн хувь нэмэр оруулсан. Эдгээр бүх судалгаан дээр үндэслэн шавь М.Фарадей 1831 онд цахилгаан соронзон индукцийг нээсэн бөгөөд энэ нь бодит байдал дээр одоогийн харилцан үйлчлэлийн нэг хэлбэр юм.

Хүмүүс хэдэн мянган жилийн туршид цахилгаан эрчим хүчний талаар юу ч мэддэггүй байсан бэ? Хүн амын янз бүрийн хэсэг яагаад энэ процесст оролцсон бэ? Капитализм хөгжсөнтэй холбогдуулан эдийн засгийн ерөнхий бослого гарч, дундад зууны үеийн каст болон үл хөдлөх хөрөнгийн гажуудал, хязгаарлалт эвдэрч, хүн амын соёл, боловсролын ерөнхий түвшин дээшилсэн. Гэсэн хэдий ч дараа нь зарим бэрхшээлтэй тулгарсан. Жишээлбэл, Фарадей, Ом болон бусад олон авъяаслаг судлаачид онолын өрсөлдөгчид, өрсөлдөгчидтэйгээ ширүүн тулалдаанд оролцох шаардлагатай байв. Гэсэн хэдий ч, эцэст нь тэдний санаа, үзэл бодлыг хэвлүүлж, хүлээн зөвшөөрлийг олсон.

Энэ бүхнээс сонирхолтой дүгнэлт хийж болно: шинжлэх ухааны нээлтийг зөвхөн эрдэмтэн судлаачид төдийгүй шинжлэх ухааны хайрлагчид хийдэг.

Хэрэв бид шинжлэх ухаанаа тэргүүн эгнээнд байлгахыг хүсч байвал бид түүний хөгжлийн түүхийг санаж, авч үзэх, нэг талыг барьсан каст болон монопольтой тэмцэх, шинжлэх ухааны байдлаас үл хамааран бүх авъяаслаг судлаачдад ижил тэгш нөхцөл бүрдүүлэх ёстой.

Тиймээс эрдэм шинжилгээний сэтгүүлүүдийнхээ хуудсыг сургуулийн багш нар, их бууны офицерууд, ардын эмч нар, эмч нар, язгууртнууд, дагалдагчид нээж, эрдэм шинжилгээний ажилд идэвхтэй оролцох цаг болжээ. Одоо тэд ийм боломжоос хоцрогдсон.

Цахилгаан эрчим хүчийг хэн зохион бүтээсэн бэ? Энэ хэзээ болсон бэ? Цахилгаан эрчим хүч бидний амьдралд бат бөх орж, үүнийг эрс өөрчилсөн хэдий ч ихэнх хүмүүс энэ асуултанд хариулахад хэцүү байдаг.

Энэ нь гайхмаар зүйл биш юм, учир нь хүн төрөлхтөн хэдэн мянган жилийн туршид цахилгаан эрчим хүчний эрин үе рүү шилжиж ирсэн.

Гэрэл ба электронууд.

Цахилгааныг жижиг цэнэглэгдсэн бөөмүүдийн хөдөлгөөн ба харилцан үйлчлэл дээр суурилсан үзэгдлийн нийлбэр гэж нэрлэдэг.

"Цахилгаан" гэсэн нэр томъёо нь грек хэлний "электрон" гэсэн үгнээс гаралтай бөгөөд орос хэл дээр орчуулбал "хув" гэсэн утгатай.

Энэ нэр нь физик үзэгдэлд тодорхой шалтгааны улмаас үүссэн, учир нь цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх анхны туршилт нь эртний үеэс буюу 7-р зууны үед үүссэн юм. МЭӨ э. эртний Грекийн гүн ухаантан, математикч Талес ноосон дээр өмссөн хув, хөнгөн цаас, өд болон бусад зүйлийг татах чадвартай болохыг олж мэдэв.

Үүний зэрэгцээ шилэнд үрэгдсэн хуруугаа авчирсны дараа оч авахыг оролдсон. Гэхдээ эрт дээр үед хүмүүсийн олж авсан мэдлэг нь олж авсан физик үзэгдлийн гарал үүслийн мөн чанарыг тайлбарлахад хангалтгүй байсан юм.

Хоёр мянган жилийн дараа цахилгаан эрчим хүчийг судлахад томоохон ахиц гарсан. 1600 онд Их Британийн хатан хааны шүүхийн эмч Уильям Гилберт "Соронз, соронзон биет ба том соронз - Дэлхий дээр" хэмээх түүвэр хэвлүүлж, түүхэндээ анх удаа "цахилгаанчин" гэсэн үгийг ашигласан байна.

Английн нэгэн эрдэмтэн бүтээлдээ соронзон дээр суурилсан луужингийн ажиллах зарчмыг тайлбарлаж, цахилгаанжуулсан объектуудтай туршилтыг тайлбарлав. Гилберт цахилгаанжуулах чадвар нь янз бүрийн бие махбодийн онцлог шинж чанартай гэж дүгнэж байжээ.

Уильям Гилбертын судалгааны залгамжлагч нь 1663 онд хүн төрөлхтний түүхэн дэх анхны электростатик машиныг бүтээсэн Германы бургомастер Отто фон Гуерки юм.

Германы шинэ бүтээл бол төмрийн тэнхлэг дээр суурилуулсан, хүхрийн том бөмбөгөөс бүрдэх төхөөрөмж байв.

Цахилгаан цэнэг авахын тулд эргэлтийг хийх явцад бөмбөгийг даавуугаар эсвэл гараар үрэв. Энэхүү энгийн төхөөрөмж нь зөвхөн хөнгөн объектуудыг өөртөө татах төдийгүй тэднийг няцаах боломжийг олгосон юм.

1729 онд цахилгаан эрчим хүчийг судлах туршилтыг Английн эрдэмтэн Стефен Грэй үргэлжлүүлжээ. Тэрээр метал болон бусад зарим төрлийн материалууд цахилгаан гүйдлийг хол зайд дамжуулах чадвартай болохыг тогтоожээ. Тэднийг дамжуулагч гэж нэрлэж эхлэв.

Грей туршилтынхаа явцад байгальд цахилгаан дамжуулах чадваргүй бодис байдаг болохыг олж мэдсэн. Үүнд хув, шил, хүхэр гэх мэт орно. Ийм материалыг дараа нь тусгаарлагч гэж нэрлэдэг байв.

Стефен Грэйгийн туршилтаас 4 жилийн дараа Францын физикч Шарль Дюф хоёр төрлийн цахилгаан цэнэг (давирхай ба шилэн) байгааг олж мэдээд тэдгээрийн хоорондоо харилцан үйлчлэлийг судлав. Дараа тайлбарласан төлбөрийг сөрөг ба эерэг гэж нэрлэв.

Өнгөрсөн зууны бүтээлүүд

XVIII зууны дунд үе. цахилгаан эрчим хүчийг идэвхтэй судлах эриний эхлэлийг тэмдэглэв. 1745 онд Голландын эрдэмтэн Питер ван Мушенбрук "Лейден банк" хэмээх цахилгаан хуримтлуулах төхөөрөмжийг бүтээжээ.

Орос улсад ойролцоогоор ижил хугацаанд Михаил Ломоносов, Георг Ричман нар цахилгаан шинж чанарыг идэвхтэй судалж байжээ.

Цахилгааныг шинжлэх ухааны үүднээс тайлбарлахыг оролдсон анхны хүн бол Америкийн улс төрч, эрдэмтэн Бенжамин Франклин байв.

Түүний онолоор бол цахилгаан бол физик бүх зүйлд байдаг биет бус шингэн юм. Үрэлтийн үед энэ шингэний нэг хэсэг нь биеэс нөгөөд шилжиж, улмаар цахилгаан цэнэг үүсгэдэг.

Франклины бусад ололтууд үүнд орно.

• сөрөг ба эерэг цахилгаан цэнэгийн тухай ойлголтыг танилцуулах;
• анхны аянгын саваа зохион бүтээсэн;
• аянгын цахилгаан гарал үүслийн баталгаа.

1785 онд Францын физикч Шарль Кулонм нь хөдлөхгүй нөхцөлд цэгийн цэнэгийн харилцан үйлчлэлийг тайлбарласан хууль боловсруулжээ.

Кулонбын хууль нь цахилгааныг яг нарийн шинжлэх ухааны ойлголт болгон судлах эхлэл болжээ.

19-р зууны эхэн үеэс эхлэн дэлхий дээр цахилгаан эрчим хүчний шинж чанарыг илүү нарийвчлан судлах боломжийг нээсэн олон нээлтүүд хийгджээ.

1800 онд Италийн эрдэмтэн Алессандро Вольта хүн төрөлхтний түүхэн дэх шууд гүйдлийн анхны эх үүсвэр болох цайрын эсийг зохион бүтээжээ. Удалгүй Оросын физикч Василий Петров вольтын нум хэмээх хий ялгаруулалтыг олж, тайлбарлав.

1920-иод онд Андре-Мари Ампер "цахилгаан гүйдэл" гэсэн ойлголтыг физикэд нэвтрүүлж, соронзон орон болон цахилгаан талбайн хоорондын хамаарлын тухай онолыг боловсруулсан.

19-р зууны эхний хагаст физикч Жеймс Жоул, Жорж Ом, Иоханн Гаусс, Майкл Фарадей болон бусад дэлхийд алдартай эрдэмтэд нээлтүүдээ хийжээ. Ялангуяа Фарадей нь электролиз, цахилгаан соронзон индукц, цахилгаан хөдөлгүүрийн нээлтийг эзэмшдэг.

19-р зууны сүүлийн арван жилийн туршид физикчид цахилгаан соронзон долгионы оршихуйг олж илрүүлж, улайсгасан чийдэн зохион бүтээж, цахилгаан эрчим хүчийг холын зайнд дамжуулахыг тогтоожээ. Энэ үеэс эхлэн цахилгаан нь аажмаар эхэлдэг боловч гарцаагүй дэлхий даяар тархах болно.

Түүний энэхүү бүтээл нь дэлхийн хамгийн агуу эрдэмтдийн нэртэй холбоотой бөгөөд эдгээр нь бүгд нэгэн зэрэг цахилгаан эрчим хүчний шинж чанарыг судалж, мэдлэг, нээлтээ хойч үедээ дамжуулахад бүх хүчээ зориулж байжээ.

Өнөөдөр би цахилгаан гэж юу болохыг товчхон хэлэхийг хүсч байна.

Тэгээд бид бүгд цахилгаан эрчим хүчний талаархи сэдвийг судалдаг боловч түүний үүсэх үндэс, дотоод үйл явцын талаар огт боддоггүй.

Цахилгаан гарал үүсэл, гарал үүслийг судлахад бид гүнзгий орохгүй энэ нь маш их хөдөлмөр, цаг хугацаа шаарддаг боловч үндсийг нь авч үзэх шаардлагатай гэж бодож байна.

Сургуулийн физикийн хичээлээс мэдэж байгаа эсхүл мэдэхгүй байж магадгүй бүх бие махбодь нь дараахь жижиг хэсгүүдээс бүрдэнэ.

• молекул
• эргээд молекул нь атомуудаас бүрдэнэ
• атом нь протон, нейтрон, электроноос бүрдэнэ

Тиймээс эдгээр бөөмс бүр өөрийн гэсэн цахилгаан цэнэгтэй байдаг.

Төлбөр нь эерэг эсвэл сөрөг байна. Үүний дагуу эерэг цэнэгтэй бие нь сөрөг цэнэгтэй биед үргэлж татагддаг. Эерэг цэнэгтэй буюу сөрөг биетэй хоёр бие бие биенээ үргэлж няцаана.

Эсрэг цэнэглэгдсэн байгууллагууд таталцдаг бөгөөд нэргүй бие нь эсэргүүцдэг, ж.нь. энэ мөчид эдгээр биеийн хөдөлгөөний хандлагыг ажиглаж болно.

Бие дэх хамгийн жижиг хэсгүүдийн хөдөлгөөний хурд, хурд нь дараахь олон хүчин зүйлээс хамаарна.

• температур
• хэв гажилт
• үрэлт
• химийн урвал

Цахилгаан эрчим хүчний гарал үүсэл, үүсэл

Атом нь протон, нейтрон, электроноос бүрддэг гэдгийг би дээр дурдсан. Тиймээс протон (эерэг цэнэгтэй) ба нейтрон (төвийг сахисан) нь атомын хамгийн гол цөм юм. Доорх зурган дээр атомаас бүрдэх зүйлийг хараарай.

Атомын цөм үргэлж эерэг цэнэгтэй байдаг. Нейтрон (улаан өнгөөр \u200b\u200bхаруулсан) нь цахилгаан цэнэггүй байдаг. Протон (цэнхэр өнгөөр \u200b\u200bхаруулсан) үргэлж эерэг цэнэгтэй байдаг.

Сөрөг цэнэглэгдсэн электронууд энэ цөмийг тойрон эргэлддэг (цэнхэр өнгөөр \u200b\u200bхаруулсан), энэ нь тухайн бодисын материалаас хамаарч цөмөөс өөр зайд байрлах боломжтой юм. Холын зай, эс тэгвээс электроны энергийн түвшин нь электрон нь гаднаас (ихэвчлэн фотонуудаас) шингээж, ялгаруулж буй энергиээс хамаарна. Үүнийг гаднах электрон бүрхүүлүүдийн электронууд (цөмөөс хамгийн хол зайд) хийдэг. Хэрэв электрон хэт их энергийг "барьж" байвал доор дурдсанчлан атомыг орхиж болно. Байна. Атомын бусад атомууд болон бусад хэсгүүдтэй харилцан үйлчлэл нь гадны электронуудаас болж үүсдэг.

Электроны цэнэг нь протоны цэнэгийн хэмжээ ба эсрэгээр тэмдэгтэй яг ижил байна. Тиймээс ерөнхийдөө атом нь төвийг сахисан байдаг.

Цөмийн эерэг протонуудын сөрөг электронуудтай харилцан үйлчлэл нь тогтмол биш бөгөөд электронууд цөмөөс холдох тусам буурдаг.

Байна. энэ нь атом дахь электрон тоог өөрчилж чадна гэсэн үг юм.

Дээр дурьдсан биед үзүүлэх нөлөөллийн аргууд ба нөлөөлөх хүчин зүйлүүд нь гэрэл, температур, хэв гажилт, үрэлт, янз бүрийн химийн урвалууд юм. Одоо нөлөөлөл бүрийн талаар илүү дэлгэрэнгүй ярилцъя.

Гэрэл

Жишээлбэл, бодисын гэрлийн цацрагийн нөлөөн дор электронууд түүнээс гарч нисэх боломжтой бөгөөд энэ нь эргээд эерэг цэнэгтэй байдаг. Энэ үзэгдлийг физикт нэрлэдэг фото эффектБайна. Бид түүний тухай дараагийн нийтлэлүүд дээр ярих болно. Шинэ нийтлэлийг алдахаас зайлсхийхийн тулд сайт дээр шинэ нийтлэл гарсан тухай мэдэгдлийг хүлээн авахын тулд бүртгүүлнэ үү.

Гэрэл зургийн үйл ажиллагааны зарчим нь фотоэлектрик эффектийн үзэгдэл дээр суурилдаг.

Температур

Өндөр температуртай бодис (биед) өртөхөд цөмөөс алслагдсан электронууд нь цөмийн эргэн тойрон дахь эргэлтийн хурдыг нэмэгдүүлж, нэг нарийн цагт тэд цөмөөс салах хангалттай кинетик энергитэй байдаг. Энэ тохиолдолд электронууд сөрөг цэнэгтэй чөлөөт тоосонцор болж хувирдаг.

Физик дахь энэ үзэгдлийг нэрлэдэг термион ялгаралБайна. Энэ үзэгдэл нэлээд өргөн хэрэглэгддэг. Гэхдээ үүний талаар дараагийн нийтлэлүүдээс уншаарай. Сайтын талаархи шинэчлэлтүүдийг байнга хянаж байгаарай.

Химийн урвал

Химийн урвалын үед эерэг ба сөрөг туйлууд цэнэг шилжүүлэх үр дүнд үүсдэг. Зайны төхөөрөмж үүн дээр суурилсан болно.

Үрэлт ба хэв гажилт

Зарим биед үрэлт, шахалт, хурцадмал байдал эсвэл зүгээр л хэв гажилтын нөлөөгөөр өртвөл тэдгээрийн гадаргуу дээр цахилгаан цэнэг гарч ирж болно. Физикийн энэхүү үзэгдлийг пьезоэлектрик эффект буюу товчилсон хэлбэрээр нэрлэдэг. пьезоэлектрик нөлөө.

Цахилгаан хүч

Бие махбодид нөлөөлөх арга бүрийн үр дүнд эерэг ба сөрөг гэсэн хоёр туйлын жижиг эх үүсвэрүүд гарч ирдэг. Эдгээр туйлууд тус бүр өөрийн гэсэн утгатай бөгөөд үүнийг боломж гэж нэрлэдэг. Та бүгд ийм илэрхийлэлийг сонссон байх.

Потенциал гэдэг нь цахилгаан талбайн тодорхой цэгт байрласан цахилгаан эрчим хүчний нэгжийн хадгалсан боломжит энерги юм.

Тиймээс боломж нь их байх тусам эерэг ба сөрөг туйлуудын ялгаа их байх болно. Энэ боломжит ялгаа нь цахилгаан хөдөлгүүрийн хүч (EMF) юм.

Хэрэв хэлхээг хаасан бол emf эх үүсвэрийн нөлөөн дор хэлхээнд цахилгаан гүйдэл гарч ирнэ.

Боломжит зөрүүг хэмжих нэгж нь вольт юм. Та боломжит ялгааг вольтметрээр хэмжиж болно, эсвэл.

P.S. Цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх дээрх дээр дурдсан бүх аргууд бол зөвхөн жижиг жишээ юм. Хүн тэдгээрийн үндсэн дээр генератор, батерей гэх мэт илүү том эрчим хүчний эх үүсвэрийг бий болгосон.

Цахилгаан нээлт нь хүний \u200b\u200bамьдралыг бүрэн өөрчилсөн. Энэ физик үзэгдэл өдөр тутмын амьдралд байнга оролцдог. Байшин, гудамжийг гэрэлтүүлэх, бүх төрлийн төхөөрөмжүүдийн ажил, бидний хурдан хөдөлгөөн - энэ бүхэн цахилгаангүй бол боломжгүй зүйл байсан. Энэ нь олон тооны судалгаа, туршлагын ачаар боломжтой болсон. Цахилгаан эрчим хүчний түүхийн гол үе шатуудыг авч үзье.

Эртний цаг үе

"Цахилгаан" гэсэн нэр томъёо нь эртний Грек хэлний "электрон" гэсэн үгнээс гаралтай бөгөөд энэ нь "хув" гэсэн утгатай юм. Энэ үзэгдлийн талаар анх дурдах нь эртний цаг үетэй холбоотой юм. Эртний Грекийн математикч, гүн ухаантан Милетийн хальс  МЭӨ VII зуунд э. хэрэв та ноосон дээр үрэлтийн хувийг үрдэг бол чулуу нь жижиг зүйл татах чадвартай болохыг олж тогтоосон.

Үнэн хэрэгтээ энэ нь цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх боломжийг судлах туршлага байсан юм. Орчин үеийн ертөнцөд энэ аргыг triboelectric эффект гэж нэрлэдэг бөгөөд энэ нь оч гаргаж авах боломжтой бөгөөд хөнгөн жинтэй объект татах боломжтой байдаг. Энэ аргын үр ашиг багатай хэдий ч бид цахилгаан эрчим хүчийг нээсэн Талезын тухай ярьж болно.

Эрт цагт цахилгаан эрчим хүчийг олж тогтоохын тулд илүү хэдэн шаргуу алхмуудыг хийсэн.

• эртний Грекийн гүн ухаантан Аристотель МЭӨ 4-р зуунд э. Галын урсацаар дайсан руу довтлох чадвартай eels сортыг судалж үзсэн;
• эртний Ромын зохиолч Плиний МЭ 70 онд давирхайн цахилгаан шинж чанарыг судлав.

Эдгээр бүх туршилтууд нь хэний цахилгааныг олж мэдэхэд бидэнд туслах боломжгүй юм. Эдгээр тусгаарлагдсан туршилтуудыг боловсруулаагүй. Цахилгаан эрчим хүчний түүхэн дэх дараах үйл явдлууд олон зууны дараа болжээ.

Онол үүсгэх үе шатууд

XVII-XVIII зуунд дэлхийн шинжлэх ухааны үндэс суурийг бий болгосноор тэмдэглэгдсэн байдаг. 17-р зууны үеэс хойш ирээдүйд хүн амьдралаа бүрэн өөрчлөх боломжтой болно гэсэн олон нээлт хийжээ.

Нэр томъёоны дүр төрх

1600 онд Английн физикч, шүүхийн эмч түүнд цахилгаан гэж тодорхойлсон соронзон ба соронзон биетүүд дээр ном гаргажээ. Энэ нь жижиг объектыг татахын тулд хуссаны дараа олон уусмалын шинж чанарыг тайлбарласан. Энэ үйл явдлыг авч үзэхэд энэ нь цахилгаан эрчим хүчний шинэ бүтээлийн тухай биш харин зөвхөн шинжлэх ухааны тодорхойлолтын тухай гэдгийг ойлгох ёстой.

Уильям Хилберт уг төхөөрөмжийг зохион бүтээх чадвартай байсан тул үүнийг зохиогчид дуудав. Энэ нь цахилгаан цэнэг байгаа эсэхийг тодорхойлох үүрэгтэй орчин үеийн электроскоптой төстэй гэж хэлж болно. Мэдлэг гаргагчийн тусламжтайгаар хуваас гадна хөнгөн объект татах чадвартай болох нь тогтоогдсон.

• шил;
• алмаз
• индранил;
• аметист;
• опал;
• занар;
• карборундум.

1663 онд Германы инженер, физикч, гүн ухаантан Отто фон Гуерике  электростатик үүсгүүрийн прототип болох багажийг зохион бүтээжээ. Энэ нь төмрийн бариул дээр суурилуулсан хүхрийн бөмбөлөг бөгөөд эргэлдэж гараараа үрж байв. Энэхүү шинэ бүтээлийн тусламжтайгаар зөвхөн сонирхол татаад зогсохгүй зэвүүн байдалд байгаа объектуудын өмчийг бодитоор харах боломжтой болсон.

1672 оны 3-р сард Германы нэрт эрдэмтэн Готфрид Вилгелм Лейбниц  дахь захидалд Гуерике  тэр машинтайгаа ажиллахдаа цахилгаан оч тогтоосон гэж дурдсан. Энэ бол тухайн үеийн нууцлаг үзэгдлийн анхны нотолгоо байсан юм. Гуерки ирээдүйн бүх цахилгаан нээлтүүдийн прототип болох үүргийг гүйцэтгэсэн төхөөрөмжийг бүтээжээ.

1729 онд Их Британийн нэгэн эрдэмтэн Стефен Грэй  цахилгаан цэнэгийг жижиг (800 фут хүртэл) зайнд дамжуулах боломжийг нээсэн туршилтууд хийсэн. Мөн цахилгаан эрчим хүчээр дэлхий дамждаггүй болохыг олж мэдэв. Ирээдүйд энэ нь бүх бодисыг тусгаарлагч ба дамжуулагч гэж ангилах боломжтой болсон.

Хоёр төрлийн төлбөр

Францын эрдэмтэн, физикч Чарльз Франсуа Ду Fay  1733 онд хоёр ялгаатай цахилгаан цэнэгийг илрүүлэв:

• Одоо эерэг гэж нэрлэгддэг "шил";
• "Тар" нь сөрөг гэж нэрлэдэг.

Дараа нь тэр цахилгаан харилцан үйлчлэлийн судалгааг явуулсан бөгөөд энэ нь эсрэгээр цахилгаанжсан биетүүд нэгээс нөгөө рүү татагдах болно гэдгийг баталж, ижил нэртэйгээр няцаасан болно. Эдгээр туршилтуудад Францын зохион бүтээгч цахилгаан хэмжигчийг ашигласан бөгөөд энэ нь цэнэгийн хэмжээг хэмжих боломжтой болгосон юм.

  1745 онд Голландын физикч Питер ван Musschenbroek  анхны цахилгаан конденсатор болсон Лейден банкийг зохион бүтээжээ. Түүнийг бүтээгч нь мөн Германы хуульч, физикч Эвальд Юрген фон Клейст юм. Эрдэмтэд хоёулаа бие биенээсээ үл хамааран зэрэгцээ, бие даасан байдлаар ажилласан. Энэхүү нээлт нь эрдэмтэд цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэсэн хүмүүсийн жагсаалтад бүрэн хамрагдах боломжийг олгоно.

1745 оны 10-р сарын 11 Клэйст  "эмнэлгийн банк" -тай туршилт хийж, олон тооны цахилгаан цэнэгийг хадгалах чадварыг олсон. Дараа нь тэрээр Германы эрдэмтдийн нээлтийн талаар мэдээлсэн бөгөөд үүний дараа Лейденийн их сургуульд энэхүү шинэ бүтээлийн дүн шинжилгээ хийжээ. Дараа нь Питер ван Musschenbroek  түүний бүтээлийг хэвлүүлсэн бөгөөд үүний ачаар Лейден банк танил болжээ.

Бенжамин Франклин

1747 онд Америкийн улс төрч, зохион бүтээгч, зохиолч Бенжамин Франклин түүний "Цахилгаан эрчим хүчний туршилт ба ажиглалт" гэсэн эссэ нийтлүүлэв. Тэрбээр тэрээр цахилгааны анхны онолыг танилцуулсан бөгөөд үүнийг биет бус шингэн буюу шингэн гэж тодорхойлсон байна.

Орчин үеийн ертөнцөд Франклин овог нь зуун долларын дэвсгэрттэй ихэвчлэн холбогддог боловч тэрээр тухайн үеийн хамгийн том бүтээгчдийн нэг байсныг бид мартаж болохгүй. Түүний олон амжилтуудын жагсаалтад дараахь зүйлс багтжээ.

1. Өнөө үед мэдэгдэж байгаа зүйл бол цахилгаан төлөв байдлын тэмдэглэгээ юм (-) ба (+).
2. Франклин аянгын цахилгаан шинж чанарыг нотолсон.
3. Тэрбээр 1752 онд аянгын саваа барих төслийг боловсруулж, танилцуулж чадсан юм.
4. Тэрбээр цахилгаан хөдөлгүүрийн санааг эзэмшдэг. Энэхүү санааны нэгдэл нь электростатик хүчний нөлөөн дор эргэлддэг дугуйг харуулах явдал байв.

Түүний онол, олон тооны шинэ бүтээлийн талаархи нийтлэл Франклинд цахилгаан зохион бүтээсэн хүмүүсийн нэг гэж үзэх бүрэн эрхийг өгчээ.

Онолоос яг нарийн шинжлэх ухаан хүртэл

Судалгааны ажил, туршилтууд нь цахилгааныг нарийвчлан шинжлэх ухааны ангилалд оруулах боломжийг олгосон. Шинжлэх ухааны цуврал амжилтуудын эхнийх нь Кулонбын хуулийг нээсэн явдал байв.

Төлбөрүүдийн харилцан үйлчлэлийн хууль

Францын инженер, физикч Чарльз Августин де Куломб  1785 онд тэрээр статик цэгийн цэнэгүүдийн хоорондын харилцан үйлчлэлийн бат бөх чанарыг тусгасан хуулийг нээжээ. Зүүлт өмнө нь torsion хэмжээсийг зохион бүтээсэн. Хууль гарч ирсэн нь эдгээр масштабтай Куломбын туршилтуудын ачаар болсон юм. Тэдний тусламжтайгаар тэр цэнэглэгдсэн метал бөмбөлгүүдийн харилцан үйлчлэлийн хүчийг хэмжсэн.

Куломбын хууль бол цахилгаан соронзон судлалын шинжлэх ухаан эхэлсэн цахилгаан соронзон үзэгдлийг тайлбарласан анхны суурь хууль байв. 1881 онд Кулонбиг хүндэтгэн цахилгаан цэнэгийн нэгж нэртэй болжээ.

Зайны шинэ бүтээл

  1791 онд Италийн эмч, физиологич, физикч булчингийн хөдөлгөөн дэх цахилгаан хүчний талаар тракт бичжээ. Түүнд амьтдын булчингийн эд эсэд цахилгаан импульс байгааг тэмдэглэжээ. Мөн тэрээр хоёр төрлийн метал ба электролитийн харилцан үйлчлэлийн боломжит зөрүүг олж мэдсэн.

Луиджи Галванигийн нээлтийг Италийн химич, физикч, физиологич Алессандро Вольтын хийсэн бүтээл дээр боловсруулжээ. 1800 онд тэрээр тасралтгүй гүйдлийн эх үүсвэр болох "Voltaic pole" -г зохион бүтээжээ. Энэ бол давсны уусмалд дэвтээсэн цаасан хэсгүүдээр тусгаарлагдсан мөнгө, цайрын хавтан байв. Вольт туйл нь химийн энергийг цахилгаан энерги болгон хувиргасан гальваник эсүүдийн прототип болжээ.

1861 онд түүний хүндэтгэлд "вольт" гэсэн нэр гарч ирэв - хүчдэл хэмжих хэрэгсэл.

Галвани, Вольта нар цахилгаан үзэгдлийн тухай сургаалийг үндэслэгчдийн нэг юм. Зайны шинэ бүтээл нь хурдацтай хөгжлийг өдөөж, шинжлэх ухааны нээлтүүдийн дараагийн өсөлтийг өдөөв. 18-р зууны төгсгөл ба 19-р зууны эхэн үеийг цахилгаан зохион бүтээсэн цаг үе гэж тодорхойлж болно.

Одоогийн тухай ойлголтын үүсэл

1821 онд Францын математикч, физикч, байгалийн судлаач Андре-Мари Ампер  тэрээр өөрийн трактикад тэр статик цахилгаан байхгүй соронзон ба цахилгаан үзэгдлүүдийн хооронд холбоо тогтоожээ. Тиймээс тэр эхлээд "цахилгаан гүйдэл" гэсэн ойлголтыг нэвтрүүлсэн.

Ампер нь цахилгаан соронзон орны өсгөгч гэж ангилж болох зэс утаснуудын олон эргэлт бүхий ороомог бүтээжээ. Энэхүү шинэ бүтээл нь 19-р зууны 30-аад онд цахилгаан соронзон телеграфыг бүтээжээ.

Амперийн судалгаануудын ачаар цахилгаан инженерийн төрөлт боломжтой болсон. 1881 онд түүний хүндэтгэлд гүйдлийн нэгжийг "ампер", хэмжих хэрэгслийг "амметр" гэж нэрлэжээ.

Цахилгаан хэлхээний хууль

-Аас физикч Герман Георг Саймон Ом  1826 онд тэрээр хэлхээний эсэргүүцэл, хүчдэл ба гүйдлийн хоорондын холбоог нотолсон хуулийг нэвтрүүлжээ. Ohm-ийн ачаар шинэ нэр томъёо үүсэв.

• сүлжээнд хүчдэлийн уналт;
• цахилгаан дамжуулалт;
• цахилгаан хүч.

1960 онд цахилгаан эсэргүүцлийн нэгжийг түүний нэрээр нэрлэсэн бөгөөд Ом нь цахилгаан эрчим хүч зохион бүтээсэн хүмүүсийн жагсаалтад орсон нь эргэлзээгүй юм.

  Английн химич, физикч Майкл Фарадей  1831 онд тэрээр цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх суурь болсон цахилгаан соронзон индукцийг нээжээ. Энэ үзэгдлийг үндэслэн тэрээр анхны цахилгаан моторыг бүтээжээ. 1834 онд Фарадей электролизийн хуулиудыг нээсэн бөгөөд энэ нь атомыг цахилгаан хүчний зөөгч гэж үзэж болно гэсэн дүгнэлтэд хүргэсэн. Электролизийн судалгаа нь цахим онол үүсэхэд чухал үүрэг гүйцэтгэсэн.

Фарадей бол цахилгаан соронзон орны сургаалийг бүтээгч юм. Тэрээр цахилгаан соронзон долгион байгаа эсэхийг урьдчилан таамаглах боломжтой байв.

Олон нийтийн хэрэглээ

Эдгээр бүх нээлтүүд практик хэрэглээгүйгээр домог болж хувирахгүй байх байсан. Эхний боломжит хэрэглээ бол 19-р зууны 70-аад оны үед улайсгасан чийдэнг зохион бүтээсэний дараа гарч ирсэн цахилгаан гэрэл байв. Түүний бүтээгч нь Оросын цахилгаан инженер байв Александр Николаевич Лодыгин.

Эхний гэрэл нь нүүрсний саваа байсан хаалттай шилэн сав байв. 1872 онд шинэ бүтээл хийх өргөдөл гаргаж, 1874 онд Лодыгин улайсдаг дэнлүүг зохион бүтээх патентыг олгожээ. Цахилгаан хэдэн онд гарч ирсэн бэ гэсэн асуултанд хариулахыг хичээвэл энэ оныг зөв хариултын нэг гэж тооцож болно, учир нь гэрлийн чийдэнгийн харагдах байдал нь хүртээмжтэй байхын тод шинж тэмдэг болсон юм.

ОХУ-д цахилгаан эрчим хүч үүссэн

  Орос улсад хэдэн онд цахилгаан гарч ирснийг мэдэх нь сонирхолтой байх болно. Гэрэлтүүлэг нь анх 1879 онд Санкт-Петербург хотод гарч ирэв. Дараа нь Liteiny гүүр дээр гэрлүүд суурилуулсан. Дараа нь, 1883 онд Цагдаагийн (Ардын) гүүрэн дээр анхны цахилгаан станц ажиллаж эхлэв.

Гэрэлтүүлэг нь анх 1881 онд Москвад гарч ирэв. Хамгийн анхны хотын цахилгаан станцыг 1888 онд Москвад ашиглалтад оруулсан.

ОХУ-ын эрчим хүчний системийг үүсгэн байгуулагдсан өдөр нь 1886 оны 7-р сарын 4-ний өдөр, Александр III нь "Цахилгаан гэрэлтүүлгийн нийгэмлэг" -ийн дүрэмд гарын үсэг зурсан өдөр гэж тооцогддог. Үүнийг дэлхийд алдартай Siemens концерн зохион байгуулагчийн ах дүү Карл Фридрих Сименс үүсгэн байгуулжээ.

Дэлхий дээр цахилгаан хэзээ үүссэнийг яг таг хэлэх боломжгүй юм. Хэт олон хуваарилагдсан үйл явдал, ижил ач холбогдолтой. Тиймээс, олон хариулт байж болох бөгөөд бүгд зөв байх болно.