Kdo zavedl elektřinu?

Představte si, že se vy a vaše dítě chystáte sledovat kreslený film nebo vzdělávací program, lehnete si na pohovku a najednou se vaše dítě zeptá: „Proč funguje televize/telefon/tablet?“ Zdá se, že odpověď je jednoduchá – z elektřiny, ale nemusíte být Nostradamus, abyste předpověděli další otázku, která přijde od dítěte: “Odkud pochází elektřina?” A zde mnoho rodičů omdlí, zejména ti, kteří nedostudovali fyziku a matematiku a jejich povolání s tímto směrem nijak nesouvisí.

Samozřejmě můžete odpovědět stejně jednoduše jako na předchozí otázku: “Elektřina pochází ze zásuvky.” Ale aby vaše dítě dostalo úplnou a jasnou odpověď v přístupném a srozumitelném jazyce, bez srozumitelných vzorců a definic, kterými je napsána většina učebnic fyziky, doporučujeme zůstat na této stránce a přečíst si možná ne nové, ale užitečné a informativní informace. .

Co je elektřina?

Samotné slovo „elektřina“, nebo přesněji „elektrická“ síla, se objevilo před více než 2000 lety ve starověkém Řecku. Lidé si všimli, že pokud otřete vlnu jantarem, kámen začne přitahovat různé drobné předměty. Jantar se ve starověké řečtině nazýval „elektron“, odtud samotný název.

Studium záhadného jevu však nepokročilo dál než k jednoduchým experimentům se statickou elektřinou u starých Řeků. A podstata celého fenoménu se začala odhalovat až mnohem později. Vědci zjistili, že okolní objekty se skládají z elementárních částic: protonů a elektronů. Tyto dva typy částic mají elektrický náboj: elektron má záporný náboj, ale proton má kladný náboj. Vzájemně přitahovány, úzce interagují a v závislosti na počtu protonů a elektronů tvoří atomy různých látek.

Samotné protony se nacházejí v jádře atomu, ale elektrony kolem nich rotují v kruhu. Atomy se stejným počtem protonů jako je počet elektronů mají nulový náboj. Pokud například jantarový kámen leží sám o sobě a nikdo se ho nedotýká, pak jeho atomy mají také nulový náboj. Ale pokud otřete atomy jantaru o atomy vlny, elektrony z vlny se okamžitě přesunou k těm jantarovým a jejich „přebytek“ způsobí, že náboj bude záporný. Takový oblázek s „novou silou“ začne přitahovat malé předměty s nulovým nebo kladným nábojem, a pokud má objekt záporný náboj, bude je odpuzovat.

Elektrický proud je organizovaná skupina elektronů

Jak ale žije elektřina v zásuvce, když je vše v tomto okruhu tak rozptýleno?

Téměř všechny atomy mohou ztratit a získat elektrony. Pokud jich tedy někteří mají nadbytek a jiní nedostatek, pak elektrony řízené elektrickými silami spěchají tam, kde jim chybí. Tento tok se nazývá elektrický proud.

Mezi nám známými pojmy je elektrický proud podobný řece, která se rozlévá do mnoha větví a napájí elektrické spotřebiče. Ale před odesláním tohoto proudu záporně nabitých částic je třeba je odněkud vzít?

Nejlepší mozky minulého tisíciletí se s tímto problémem potýkaly, ale první, kdo udělal průlom, byl italský vědec Alessandro Volta, který v roce 1800 vynalezl první baterii nazvanou „Volta Pillar“, čímž dal světu spolehlivý zdroj stálých elektřina. Jako vděčnost za takový objev bylo jméno vědce zvěčněno a od té doby se aktuální napětí měří ve voltech.

Odkud se bere elektřina?

Navzdory skutečnosti, že „Volta Pillar“ učinil průlom ve vědě té doby, během následujících 200 let bylo učiněno mnoho globálních objevů a objeveno mnoho způsobů výroby elektrického proudu, pro které byly vybudovány obrovské stavby a byly použity nejnovější technologie! A teď popořadě.

TPP – tepelná elektrárna

Pro generování proudu je v tepelné elektrárně instalován turboelektrický generátor, který se skládá z:

• pevnou částí je stator ve formě bipolárního magnetu;
• rotující rotor, který je navinutý měděným drátem, protože tento kov je považován za nejlepší a nejdostupnější vodič.

Nepřetržité otáčení magnetu neustále mění polaritu (póly), což způsobuje pohyb elektronů v drátu, jako v příkladu s jantarem a vlnou, pouze ve větším měřítku. Ale aby celý tento mechanismus fungoval a elektřina se vyráběla, „něco“ musí roztočit obrovskou turbínu. Za tímto účelem jsou v tepelných elektrárnách instalovány obrovské kotle, které ohřívají vodu na 450 ℃, což způsobuje, že se mění na páru. Dále pod vysokým tlakem proudí pára z kotle na lopatky připevněné k rotoru a uvádí jej do provozu neuvěřitelnou rychlostí – 3000 otáček za minutu!

JE – jaderná elektrárna

Zde je stejně jako v tepelné elektrárně instalován turbogenerátor, ale za ohřev vody je zodpovědný velmi nebezpečný, ale energeticky účinný Uran-235. Aby mohl uvolňovat teplo, jsou v jaderných elektrárnách stavěny obrovské jaderné reaktory, ve kterých se uran-235 rozpadá na malé částice, čímž vzniká velké množství energie sloužící k ohřevu vody na páru a spuštění turbogenerátoru.

VE – vodní elektrárna

Bezpečnější, ale neméně efektivní způsob získávání energie. I když to bude vyžadovat vybudování celého řetězce hydraulických staveb, aby se vytvořil potřebný tlak vody pro zajištění provozu turbín elektrického generátoru. A pak je princip stejný jako u předchozích dvou elektráren: rotor se otáčí a vzniká elektřina.

Větrné stanice

Vypadají majestátně a krásně a už v dávných dobách byly pomocí síly větru uvedeny do provozu obrovské mechanismy, jako jsou větrné mlýny.

V moderním světě se rozhodli tento mechanismus vylepšit a využít jej k přeměně mechanické energie na elektrickou. Princip je následující: vítr tlačí obrovské lopatky, které uvádějí do chodu rotor generátoru a ten, jak víme z příkladu prvních tří elektráren, vyrábí proud.

Ale tímto způsobem s pomocí jednoho větrného generátoru nemůžete zajistit elektřinu ani malému městu, a proto je instalována celá síť obrovských mechanismů sestávající ze 100 a více jednotek.

Trocha historie

První veřejná elektrárna na světě, Pearl Street, byla postavena v New Yorku v roce 1882. Navrhl a nainstaloval jej nikdo jiný než Thomas Edison. A neúčtoval ani poplatek za využití vyrobené elektřiny, dokud celý mechanismus nefungoval hladce a bez přerušení.

Ale „prababička“ všech stanic mohla rozsvítit jen 10000 100000 lamp, i když i v té době to bylo něco nadpřirozeného. Moderní elektrárny přitom vyrábějí tisíckrát více a dodávají elektřinu městům se XNUMX XNUMX obyvateli!

Jak se elektrický proud dostává do domácností?

Poté, co elektrárny vygenerují proud, putuje kabelem do distribuční rozvodny pro měření a konverzi. Transformátory tam instalované zvyšují napětí na 10000 3000 voltů. Díky tomuto napětí se proud přenáší na velké vzdálenosti s minimálními ztrátami neuvěřitelnou rychlostí až XNUMX km za vteřinu!

Poté proud teče do snižovací rozvodny, kde transformátory snižují napětí na 220 voltů – standard přijatý v Ruské federaci. A pak je elektřina posílána do městských distribučních sítí a odtud do vašeho domu a bytu. To je obtížná cesta, kterou se vydává, aby nám nabil telefon, rozsvítil žárovku nebo zprovoznil ledničku.

Jak proud dělá elektrické spotřebiče?

Jak ale proud dokáže napájet elektrická zařízení? Pro vizuální pochopení si jako základ vezměme běžnou žárovku a vraťme se k našim malým částečkám.

Jak elektrony putují neuvěřitelnou rychlostí spirálou žárovky, neustále se srážejí s atomy kovu, které spirálu tvoří. Atomy se kývají a jejich teplota výrazně stoupá. Elektrický proud tedy zahřeje spirálu lampy na 3000 stupňů, což způsobí, že začne svítit. To je důvod, proč použití jakéhokoli kovu není vhodné pro spirálu, protože se jednoduše roztaví kvůli vysoké teplotě.

Moderní přístroje – mobilní telefony, televizory, mikrovlnné trouby – využívají složitější obvody, ale princip zůstává stejný: díky rychlému proudění částic se atomy vodičů zahřejí, čímž se uvolní energie a zařízení se spustí do práce.

Nejen přítel, ale i nepřítel!

Elektřina je samozřejmě důležitým a nenahraditelným vynálezem pro celé lidstvo. S její pomocí lidé:

• každý den učinili a dělají spoustu objevů;
• léčit nemoci, které byly v minulosti smrtelné;
• řídit elektrická vozidla bez znečišťování životního prostředí výfukovými plyny;
• můžete cestovat po světě, učit se a vidět památky, aniž byste opustili domov!

Všechny výhody elektřiny jednoduše nelze popsat v jednom článku!

Ale s tím vším může být proud nebezpečný a ve zlomku vteřiny připravit o život každého živého tvora.

Mimochodem, zajímavý fakt. Ptáci, kteří sedí na vysokonapěťových drátech, nedostávají šok, protože dostávají stejné napětí jako v samotném kabelu. Faktem je, že sedí pouze na jedné fázi, ale pokud se náhle ptačí ocas nebo jiná část těla dotkne země, sloupu nebo jiného drátu, proud jej okamžitě zasáhne.

Pravidla bezpečného zacházení s elektřinou pro děti

Malé děti nechápou nebezpečí při manipulaci s elektřinou. Samozřejmě teď nemluvíme o hračkách napájených 12voltovými bateriemi, ale o nebezpečné a silné „bestie“, která žije v zásuvkách. Děti by proto neměly být ponechány v blízkosti zásuvek bez speciálních zástrček a dokonce ani bez dozoru rodičů.

U větších dětí stojí za to si popovídat a vysvětlit si následující pravidla. Je zakázáno:

1. Umístěte nebo zavěste cizí předměty na kabel zařízení.
2. Kabel stočte do uzlů.
3. Použijte špinavý drát.
4. Používejte elektrický spotřebič v blízkosti zdrojů tepla: radiátory, sporáky, trouby atd.
5. Zapojte několik výkonných zařízení do jedné zásuvky současně. Ukažte svému dítěti, kde a jak vidíte napájení, nebo si předem vytvořte seznam toho, co můžete zapnout a co ne.
6. Použijte nebo se pokuste opravit rozbitý elektrický spotřebič, včetně případů, kdy je porušena izolace (integrita) kabelu, poškozená zástrčka atd.
7. Se zařízením nebo kabelem manipulujte mokrýma rukama.
8. Zatáhněte za kabel (je třeba odpojit zařízení ze zásuvky a přitom držet zástrčku).

Mohou také nastat nepředvídatelné situace:

• jiskry ze zásuvky;
• kouř z kabelu nebo zařízení;
• pach spáleniny atd.

V tomto případě je nutné dítěti ukázat, kde je elektrický panel a jak jej vypnout, a vysvětlit, že po výpadku proudu je nutné zavolat některému z dospělých.

A na závěr

Žijeme v nádherné době, kdy pomocí elektřiny vznikají neuvěřitelné věci, díky kterým je náš život pohodlný a bezpečný. Aby nám zanechali tento neocenitelný dar, mnoho vědců věnovalo desítky let svého života jeho studiu. A z naší strany se vyžaduje jen málo – naučit děti pravidlům zacházení s elektřinou a jít jim správným příkladem, aby všechna díla těch nejlepších myslí mohla být využita jen ve prospěch lidstva!