כיצד פועל החשמל, חשיבות החשמל בחיים המודרניים
כל הידע שלנו בכלל וחשמל בפרט הוא תוצאה של מחקר וניסויים של מספר עצום של מדענים, שבוצעו במשך מאות שנים. מחקרים אלו בוצעו ומתבצעים בהתמדה מדהימה, ורק עם יחסים הדדיים ושיתוף פעולה מובילים לגילויים והמצאות חדשות, בזה אחר זה.
עם זאת, יש לומר שאנו עדיין מגייסים מעט מאוד, ואולי לעולם לא נדע הכל. אף על פי כן, המוח האנושי הסקרן תמיד ישאף לחדור את סודות הטבע צעד אחר צעד.
מחקר בתחום החשמל קבע את ההוראות הבאות:
1. אופי החשמל והמגנטיות זהה.
2. כל מה שאנחנו יודעים על חשמל ומגנטיות הוא גילוי, לא המצאה. אז למשל, אי אפשר להגיד שמישהו המציא את המוט. אז חשמל הוא תגלית, לא המצאה, אבל יישומיו למטרות מעשיות הם מספר המצאות.
3. לכדור הארץ שלנו עצמו יש תכונות של מגנט.
זה האחרון מוכח על ידי העובדה שכדור הארץ פועל על מגנטים בדיוק כמו שמגנט אחד פועל על מגנט אחר.
מגנטים הם טבעיים ומלאכותיים. גם לאלה וגם לאחרים יש את התכונה למשוך ברזל לעצמם, ואת היכולת, בהשעיה, לקחת כיוון מצפון לדרום של כדור הארץ.
באמצעות הניסויים הפשוטים ביותר, אתה יכול לוודא שלמגנט יש את התכונות הכלליות הבאות:
- כוח מושך
- כוח דוחה,
- היכולת להעביר את המגנטיות שלו לברזל או פלדה,
- קוטביות או היכולת להיות ממוקמת מצפון לדרום כדור הארץ,
- אפשרות לנקוט עמדה נוטה בעת תלייה.
באופן כללי, אנו יכולים לומר שמגנטיות היא חלק ממדע החשמל ולכן ראויה ללימוד מדוקדק.
תופעות מגנטיות בפיזיקה - היסטוריה, דוגמאות ועובדות מעניינות
תכונות מגנטיות של חומר למתחילים
השימוש במגנטים קבועים בהנדסת חשמל ואנרגיה
המילה "חשמל" באה מהמילה היוונית ל"אלקטרון" - ענבר, שבה נצפו לראשונה תופעות חשמליות.
היוונים הקדמונים ידעו שאם אתה משפשף ענבר על בד, הוא מקבל את התכונה של משיכת גופי אור, והתכונה הזו היא בדיוק ביטוי של חשמל.
לחשמל הנרגש בענבר יש כאן השפעה ישירה. אבל אפשר להעביר חשמל ולכן פעולותיו בכל מרחק, למשל, לאורך חוט, וכדי שפעולות אלו יהיו לאורך זמן צריך שיהיה מה שנקרא "מקור חשמל" שפועל כל הזמן, כלומר לייצר חשמל.
עם זאת, ניתן לייצר חשמל רק אם אנו מוציאים עליו אנרגיה (כפי שהיה קרה, למשל, עם ענבר כששפשנו אותו),
אז הדבר הראשון שצריך לעסוק בו בהנדסת חשמל הוא אנרגיה. לא ניתן לבצע עבודה ללא צריכת אנרגיה ולכן ניתן להגדיר אנרגיה כיכולת לבצע עבודה.
החשמל עצמו אינו אנרגיה. אבל אם איכשהו נגרום לחשמל לנוע כאילו היה בלחץ, אז במקרה הזה זו תהיה צורה כלשהי של אנרגיה שנקראת אנרגיה חשמלית או חשמל.
כאשר מוציאים אנרגיה בצורה זו, החשמל פועל רק כתווך המעביר את האנרגיה הכלולה בו, בדיוק כפי שקיטור, למשל, הוא תווך להעברת אנרגיה תרמית מפחם למנוע קיטור, שם הוא מומר לאנרגיה מכנית. .
בדרך כלל האנרגיה המכנית של קיטור, גז, מים, רוח וכו'. מומרת לאנרגיה חשמלית באמצעות מכונות מיוחדות הנקראות גנרטורים חשמליים... לפיכך, גנרטורים חשמליים הם רק מכונות להמרת אנרגיה מכנית לאנרגיה חשמלית, המפותחת על ידי המנועים המניעים אותם (קיטור, גז, מים, רוח וכו').
בזמן מנועים חשמליים הן לא פחות ממכונות להמרת אנרגיה חשמלית המסופקת להן בחוטים לאנרגיה מכנית, ומנורות חשמליות הן מכשירים להמרת אנרגיה חשמלית לאור, וחלק מהאנרגיה המסופקת לכל משתמש אובדת בחוטים.
ניתן להמיר אנרגיה כימית לאנרגיה חשמלית, למשל, בעזרת מה שנקרא תאים גלווניים.
לא ניתן להמיר את האנרגיה הכימית של פחם ודלקים אחרים ישירות לאנרגיה חשמלית, ולכן האנרגיה הכימית של הדלק מומרת תחילה לחום על ידי בעירה. ואז החום כבר הופך לאנרגיה מכנית בסוגים שונים של מנועי חום, המניעים גנרטורים חשמליים, נותנים לנו אנרגיה חשמלית.
אנלוגיה הידראולית של זרם חשמלי
המים במיכלים A ו-B נמצאים ברמות שונות. כל עוד הבדל זה במפלסי המים נמשך, המים ממיכל B יזרמו דרך צינור R לתוך מיכל A.
אם המשאבה P שומרת על רמה קבועה במאגר B, אז גם זרימת המים בצינור R תהיה קבועה. לפיכך, כשהמשאבה פועלת, המפלס במיכל B נשאר קבוע והמים יזרמו דרך הצינור בכל עת. ר.
במקרה של זרם חשמלי, ההבדל בלחץ החשמל, או כפי שנאמר, הפוטנציאלים, נשמר כל הזמן או כימית (בתאים גלווניים ראשוניים ובסוללות) או מכאנית (על ידי סיבוב גנרטור חשמלי) .
המרת אנרגיה - חשמלית, תרמית, מכנית, קלה
תאים וסוללות גלווניים - מכשיר, עקרון הפעולה, סוגים
אנרגיה חשמלית: יתרונות וחסרונות
על זרם חשמלי, מתח והספק מתוך ספר ילדים סובייטי: פשוט וברור
כשלעצמה, אנרגיה לא נוצרת שוב, היא לא נעלמת. חוק זה ידוע בשם חוק שימור האנרגיה... אנרגיה יכולה רק להתפוגג, כלומר להפוך לצורה שאינה יכולה לשמש אותנו. כמות האנרגיה הכוללת ביקום עדיין נשארת קבועה וללא שינוי.
לפיכך, תוך התבוננות בחוק שימור האנרגיה, חשמל לא נוצר שוב, אבל הוא לא נעלם, למרות שחלוקתו עשויה להשתנות.
לכל הדעות, כל המכוניות החשמליות והסוללות שלנו הן רק מכשירים לחלוקת חשמל על ידי העברתו ממקום למקום.
הנדסת חשמל כמדע התפתחה באופן נרחב בפרק זמן קצר יחסית, ומספר היישומים המגוונים ביותר שלה יצרו ביקוש עצום לכל מיני מכשירי חשמל ומכונות, שייצורם מהווה ענף נרחב בתעשייה.
מה זה חשמל? שאלה זו נשאלת לעתים קרובות ועדיין לא ניתן לענות עליה בצורה מספקת. כל מה שאנחנו יודעים זה שזהו כוח שמציית חוקים המוכרים לנו היטב.
על סמך הנתונים שבידינו, ניתן לטעון שהחשמל לעולם אינו מתבטא ללא דחף כלשהו.האנושות הצליחה לרתום את הכוח הזה ולהפוך אותו למשרתה האדיר. כעת אנו יכולים לייצר ולהשתמש באנרגיה הזו בצורה מושלמת.
לחשמל יש חשיבות רבה בהעברת אנרגיה למרחקים ארוכים ממקומות שבהם יש אנרגיה זולה (מים או דלק זול).
שידור זה מתברר כיתרון במיוחד כי יתר על כן, החוטים לשידור במקרה של מתח גבוה יכולים להילקח דקים ולכן זולים.
מדוע העברת חשמל למרחק מתרחשת במתח מוגבר
יצירה והעברה של זרם חשמלי חילופין
כיצד מייצרים חשמל בתחנת כוח תרמית (CHP)
המכשיר ועקרון הפעולה של תחנת כוח הידרואלקטרית (HPP)
כיצד פועלת תחנת כוח גרעינית (NPP).
בנקודת הצריכה ניתן להשתמש בחשמל ממש לכל מטרה: תאורה, חשמל (במגוון רחב של יישומים), חימום וכו'.
כמו כן, נעשה שימוש נרחב בחשמל בהפקת מתכות מעפרות, שאיבת מים ואוורור מכרות, טלקומוניקציה, ציפוי אלקטרוניקה, רפואה וכו', מה שמביא נוחות לכל מקום ומוזיל את הייצור. לכן כל אדם משכיל בתקופתנו לא יכול עוד להיות בור בהנדסת חשמל.