Энергия. Основное

treugoma.ru › Учебник › Основы электричества. Электрические заряды и электрическое поле › 

Энергия. Основное

Энергия есть мера движения материи.

Различные виды энергии – это проявления тех или иных форм движения материи. Механическая энергия проявляется при механическом движении тел, тепловая – при молекулярно-атомном движении, атомная – при ядерных реакциях внутри атомов, химическая – при химических реакциях веществ, электромагнитная – в электромагнитных процессах.

В электротехнике под термином электрическая энергия понимают ту часть электромагнитной энергии, за счет которой в приборе, включенном в электрическую цепь, выделяется тепло, свет, происходит электролиз, появляется механическое усилие и т.д.

Понятие электричество определяет всю совокупность явлений, связанных с существованием, движением и взаимодействием электрических зарядов. В обиходе, однако, электричеством часто называют электрическую энергию, потребляемую от источников электрической энергии.

Каждое вещество состоит из химических элементов, которые представляют собой простые природные образования (например, водород, кислород, медь, алюминий). Соединения же различных элементов составляет сложные вещества (например, вода, кислота, окись меди и т.д.)

Всякий элемент состоит из очень маленьких частиц, обладающих свойствами данного элемента – атомов, которые уже не могут быть разложены на более мелкие частицы химическим путем. Атомы различны элементов отличаются друг от друга атомным весом.

Мельчайшей частицей сложного вещества является молекула, представляющая собой соединение атомов различных элементов. В молекулярном состоянии, когда два атома образуют одну молекулу, находятся газообразные элементы – водород, кислород и др. Атомы инертных газов – гелия, неона, аргона, криптона, ксенона – в молекулы не соединяются. Молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Число атомов у некоторых белковых веществ доходит до нескольких тысяч.

В свою очередь, атом сам является сложным образованием из элементарных частиц вещества, уже не обладающих свойствами данного химического элемента. В соответствии с современной электронной теорией строения вещества в атоме различают ядро и вращающиеся вокруг него электроны.

Ядро атома состоит из нейтронов – частиц, не обладающих электрическим зарядом, и протоном – частиц, имеющих положительный заряд. Таким образом, ядро обладает положительным зарядом. Вокруг ядра по разным орбитам вращаются электроны, имеющие отрицательный заряд. Заряд протона численно равен заряду электрона, в то время как масса электрона в 1836 раз меньше массы протона. Те которые вращаются на внутренних орбитах, прочно удерживаются в атоме, а электроны с внешних орбит могут легко покидать атом, находиться в свободном состоянии или присоединяться к другим атомам. Атом, потерявший один или несколько электронов, приобретает положительный заряд.

Кроме нейтрона, электрона и протона, обнаружено еще более 100 элементарных частиц, но многим из них свойствен весьма малый срок жизни, измеряемый миллионами долями секунды.

Свободные электроны могут быть выделены из вещества, если им сообщить некоторую дополнительную энергию, достаточною для того чтобы преодолеть внутриатомные силы притяжения (например, нагреть или облучить вещество, подвергнуть его воздействию света или электрического поля и т.п.). Свободные электроны во многом определяют и химические качества вещества.

Высокая электрическая проводимость металлов объясняется наличием большого числа свободных электронов. Направленное движение потока свободных электронов вдоль металлического проводника называется электрическим током проводимости.

Металлы и сплавы металлов, обладающие свободными электронами и вследствие этого электронной проводимостью, называется электрическими проводниками первого рода. В электротехнике для изготовления проводников широко используют медь, алюминий, сталь.

К проводникам второго рода относятся жидкости, хорошо проводящие электрический ток. Это различные электролиты, например водные растворы серной кислоты Н2SO4, едкого натра NaOH, медного купороса CuSO4, и т.д. Во всяком электролите происходит распад молекул (диссоциация молекул) на составные части – разноименно заряженные ионы и одновременно с этим идет процесс воссоединения разноименных ионов (молизация) в нейтральные молекулы. Упорядоченное и направленное движение потока ионов в электролите под действием сил электрического поля называется ионным электрическим током.

Вещества которые практически не проводят электрического тока, называют изоляторами или диэлектриками. К ним относят стекло, фарфор, эбонит, каучук, слюду, минеральные масла, кристаллы солей и т.д. Под действием сил электрического поля диэлектрик может поляризоваться, то есть электроны и ионы, находящиеся в связанном состоянии, ориентируются под действием поля, смещаясь на ничтожно малые расстояния, и создают свое электрическое поле. Эти связанные заряда не могут перемещаться, и их нельзя, например, отвести в землю. Однако созданное ими электрическое поле может воздействовать на конфигурацию внешнего поля, вызвавшего поляризацию.

Вещества, которые по своим свойствам электрической проводимости занимают среднее положение между проводниками и изоляторами, называются полупроводниками. К ним принадлежат селен, кремний, германий, графит, карборунд, сернистые соединения и т.д. Их электрическая проводимость в большой степени зависит от рода примесей в основном материале полупроводника, от технологии его производства и внешних воздействий.

Свободные заряды в полупроводниках возникают под воздействием тепла, света, потока электронов и других видов энергии, получаемых от посторонних источников. В современной технике широко используется такие свойства полупроводников, как односторонняя электрическая проводимость (в полупроводниках выпрямителя – диодах и триодах – на основе селена, германия, кремния и др.); изменение проводимости под действием электрического поля (в усилителях сигналов - триодах), освещения, облучения (в различных фоторезисторах), температуры (в термисторах и позисторах); появление электродвижущих сил при освещений, облучении, нагреве и других воздействиях (в фотоэлементах, термоэлементах и других приборах).

Газы в нормальном состоянии не проводят электрический ток, то есть являются диэлектриками. Однако при ионизации в результате отщепления электронов от нейтральных молекул газ становится электропроводным. Ионизация газа может быть вызвана, например, рентгеновскими, радиоактивными и ультрафиолетовыми лучами.



Опубликовать


Если вам понравилась эта статья, разместите ссылку у себя на сайте или форуме. Для этого скопируйте текст, расположенный ниже:

Ссылка на статью для форума (bbcodes):
[url=http://treugoma.ru/book/nature-electricity/energy/]Энергия. Основное[/url]
html ссылка:
<a target="_blank" title="Энергия. Основное" href="http://treugoma.ru/book/nature-electricity/energy/">Энергия. Основное</a>


Поиск по сайту

© 2010 - 2017 treugoma.ru