Электроэнергия
Современному человеку трудно представить свою жизнь без всевозможных электрических приборов. Для того чтобы они начали выполнять свою работу, достаточно лишь подключить их к электрической сети — источнику электрической энергии. Но что же такое электричество?
Считается, что первое зафиксированное в истории знакомство человека с электрическим явлением состоялось более 2,6 тыс. лет назад в Древней Греции. Данное явление вызывалось путем натирания янтаря тканью, после чего янтарь, словно магнит, притягивал к себе легкие предметы. Это объяснялось тем, что при трении друг о друга различных тел их атомы отдают часть своих электронов, становятся положительно заряженными и, следовательно, будут притягивать к себе отрицательно заряженные тела.
Не случайно слово «электричество» произошло от греческого слова «электрон», которое переводится как «янтарь».
Проводники и изоляторы
В 1729 г. английский ученый Стефан Грей (1666—1736) обнаружил, что некоторые вещества, в частности металлы, могут проводить ток — их начали называть «проводниками». Это происходит потому, что такие вещества обладают свободными электронами. То есть сила притяжения ядра в таких материалах настолько слаба, что электроны вырываются из «оболочки» атома и «странствуют» по всему телу. Когда такой материал подвергается воздействию электрического заряда, все свободные электроны начинают двигаться вдоль проводника от отрицательно заряженного полюса к положительному. Такое упорядоченное движение электронов и есть электрический ток. Если ток будет течь только в одном направлении, его называют постоянным. Ток, который меняет свое направление по несколько десятков раз в секунду, — переменный.
Кроме того, Грей обнаружил, что существуют и такие вещества, которые не проводят ток (например, стекло, сера, янтарь и воск). Они были названы «изоляторами».
Изобретение первой электрической батареи
Долгие годы знакомство человека с электрической энергией ограничивалось лишь научными опытами. По-настоящему использовать ее начали только на заре XIX в. В 1800 г. итальянский ученый Алессандро Вольта (1745—1827) заметил, что прослойка из влажной ткани (особенно если пропитать ее раствором соли или кислоты) может усилить электризацию пары различных металлов (например, цинка и меди). Это послужило основой очень важного изобретения. Поняв, что из таких пар металлов, разделенных прослойками, можно составлять эффективные цепочки, Вольта создал первую электрическую батарею и тем самым дал миру первый надежный источник электрической энергии.
Открытие Вольта явилось большим шагом вперед. Вскоре электрическая энергия стала использоваться для выработки тепла, света (например, «вольтова дуга», долгое время бывшая одним из самых ярких осветительных приборов), поддержания процессов химических реакций и создания магнитных эффектов.
Человечество не осталось в долгу перед этим ученым. Именем Вольта была названа единица измерения электрического напряжения — вольт (1 В равен электрическому напряжению, вызывающему в электрической цепи постоянный ток силой 1 А (ампер) при мощности 1 Вт). Кроме того, его изображение было увековечено на одной из итальянских денежных купюр, а в 1928 г. в городе Комо (Италия), где родился и жил ученый, был открыт особый музей — «храм Вольты».
Электромагнитная индукция
В 1831 г. английский ученый Майкл Фарадей (1791—1867) открыл электромагнитную индукцию, названную им «электрическим вращением». Сущность этого открытия заключалась в том, что в проводнике, если его вращать в неоднородном магнитном поле (т.е. между полюсами магнита), возникает электромагнитное поле. Такое поле возбуждает движение электронов, и по проводнику начинает течь электрический ток.
Это открытие привело к разработке ряда электрических устройств, которые производили некоторые виды механической работы, а также были способны преобразовать механическую энергию в электрическую. К первым можно отнести электродвигатели и электромагниты, а ко вторым — электрогенераторы.