Elektryczność
| Artykuły o |
| elektromagnetyzmie |
|---|
 |
Elektryczność to zespół zjawisk fizycznych związanych z obecnością i ruchem materii , która ma właściwość ładunku elektrycznego . Elektryczność jest związana z magnetyzmem , który jest częścią zjawiska elektromagnetyzmu , opisanego równaniami Maxwella . Różne powszechne zjawiska są związane z elektrycznością, w tym wyładowania atmosferyczne , elektryczność statyczna , ogrzewanie elektryczne , wyładowania elektryczne i wiele innych.
Obecność ładunku elektrycznego , który może być dodatni lub ujemny, wytwarza pole elektryczne . Ruch ładunków elektrycznych jest prądem elektrycznym i wytwarza pole magnetyczne .
Kiedy ładunek zostanie umieszczony w miejscu o niezerowym polu elektrycznym, zadziała na niego siła. Wielkość tej siły określa prawo Coulomba . Jeśli ładunek się porusza, pole elektryczne będzie wykonywać pracę na ładunku elektrycznym. Tak więc możemy mówić o potencjale elektrycznym w pewnym punkcie przestrzeni, który jest równy pracy wykonanej przez czynnik zewnętrzny przy przenoszeniu jednostki ładunku dodatniego z dowolnie wybranego punktu odniesienia do tego punktu bez żadnego przyspieszenia i jest zwykle mierzony w woltach .
Energia elektryczna jest sercem wielu nowoczesnych technologii, wykorzystywanych do:
- Energia elektryczna , w której prąd elektryczny jest używany do zasilania urządzeń;
- Elektronika , która zajmuje się obwodami elektrycznymi , które obejmują aktywne elementy elektryczne, takie jak lampy próżniowe , tranzystory , diody i układy scalone , oraz powiązane pasywne technologie wzajemnych połączeń.
Zjawiska elektryczne badano od starożytności, chociaż postęp w zrozumieniu teoretycznym był powolny aż do XVII i XVIII wieku. Teoria elektromagnetyzmu została opracowana w XIX wieku, a pod koniec tego stulecia inżynierowie elektrycy wykorzystywali energię elektryczną do użytku przemysłowego i mieszkaniowego . Szybki rozwój technologii elektrycznej w tym czasie zmienił przemysł i społeczeństwo, stając się siłą napędową drugiej rewolucji przemysłowej . Niezwykła wszechstronność elektryczności oznacza, że można ją wykorzystać w niemal nieograniczonym zestawie zastosowań, w tym w transporcie , ogrzewaniu , oświetleniu , komunikacji i obliczeniach . Energia elektryczna jest obecnie podstawą nowoczesnego społeczeństwa przemysłowego.
Historia
Na długo zanim istniała jakakolwiek wiedza o elektryczności, ludzie byli świadomi wstrząsów powodowanych przez elektryczne ryby . Starożytne egipskie teksty z 2750 roku p.n.e. określały te ryby jako „grzmoty Nilu ” i opisywały je jako „obrońców” wszystkich innych ryb. Ryby elektryczne zostały ponownie opisane tysiąclecia później przez starożytnych greckich , rzymskich i arabskich przyrodników i lekarzy . Kilku starożytnych pisarzy, takich jak Pliniusz Starszy i Scribonius Largus , potwierdziło paraliżujący efekt wstrząsów elektrycznych dostarczanych przez sumy elektryczne i promienie elektryczne , i wiedzieli, że takie wstrząsy mogą przemieszczać się wzdłuż przedmiotów przewodzących. Pacjenci z dolegliwościami takimi jak dna moczanowa czy ból głowy byli kierowani do dotykania ryb elektrycznych w nadziei, że potężny wstrząs może ich wyleczyć.
Starożytne kultury wokół basenu Morza Śródziemnego wiedziały, że niektóre przedmioty, takie jak bursztynowe pręty , można pocierać kocią sierścią, aby przyciągnąć lekkie przedmioty, takie jak pióra. Tales z Miletu dokonał serii obserwacji dotyczących elektryczności statycznej około 600 roku pne, na podstawie których uważał, że tarcie czyni bursztyn magnetycznym , w przeciwieństwie do minerałów takich jak magnetyt , których nie trzeba pocierać. Thales mylił się, sądząc, że przyciąganie było spowodowane efektem magnetycznym, ale później nauka udowodniła związek między magnetyzmem a elektrycznością. Według kontrowersyjnej teorii Partowie mogli mieć wiedzę na temat galwanizacji , na podstawie odkrycia w 1936 r. Baterii Bagdadzkiej , która przypomina ogniwo galwaniczne , chociaż nie jest pewne, czy artefakt miał charakter elektryczny.
Elektryczność pozostawała niewiele więcej niż intelektualną ciekawostką przez tysiąclecia, aż do 1600 roku, kiedy to angielski naukowiec William Gilbert napisał De Magnete , w którym dokładnie przestudiował elektryczność i magnetyzm, odróżniając efekt magnetyzmu od elektryczności statycznej wytwarzanej przez pocieranie bursztynu. Ukuł nowe łacińskie słowo electricus („z bursztynu” lub „jak bursztyn”, od ἤλεκτρον, elektron , greckie słowo oznaczające „bursztyn”), aby odnieść się do właściwości przyciągania małych przedmiotów po potarciu. To skojarzenie dało początek angielskim słowom „elektryczność” i „elektryczność”, które po raz pierwszy pojawiły się drukiem w Pseudodoxia Epidemica Thomasa Browne'a z 1646 roku.
Dalsze prace prowadzili w XVII i na początku XVIII wieku Otto von Guericke , Robert Boyle , Stephen Gray i CF du Fay . Później w XVIII wieku Benjamin Franklin prowadził szeroko zakrojone badania nad elektrycznością, sprzedając swój majątek, aby sfinansować swoją pracę. Podobno w czerwcu 1752 roku przyczepił metalowy klucz do zwilżonej linki latawca i puścił latawcem na niebie zagrożonym burzą. Seria iskier przeskakujących z klucza na grzbiet jego dłoni pokazała, że błyskawica rzeczywiście ma charakter elektryczny. Wyjaśnił również pozornie paradoksalne zachowanie słoika lejdejskiego jako urządzenia do przechowywania dużych ilości ładunku elektrycznego w postaci elektryczności składającej się zarówno z ładunków dodatnich, jak i ujemnych.
W 1775 roku Hugh Williamson poinformował Towarzystwo Królewskie o serii eksperymentów dotyczących wstrząsów dostarczanych przez węgorza elektrycznego ; w tym samym roku chirurg i anatom John Hunter opisał strukturę narządów elektrycznych ryb . W 1791 roku Luigi Galvani opublikował swoje odkrycie bioelektromagnetyki , wykazując, że elektryczność jest medium, za pomocą którego neurony przekazują sygnały do mięśni. Bateria lub stos galwaniczny Alessandro Volty z 1800 r., wykonany z naprzemiennych warstw cynku i miedzi, dostarczył naukowcom bardziej niezawodnego źródła energii elektrycznej niż używane wcześniej maszyny elektrostatyczne . Uznanie elektromagnetyzmu , jedności zjawisk elektrycznych i magnetycznych, zawdzięczają Hansowi Christianowi Ørstedowi i André-Marie Ampère w latach 1819–1820. Michael Faraday wynalazł silnik elektryczny w 1821 r., a Georg Ohm dokonał matematycznej analizy obwodu elektrycznego w 1827 r. Elektryczność i magnetyzm (i światło) zostały definitywnie połączone przez Jamesa Clerka Maxwella , w szczególności w jego „ O fizycznych liniach siły ” z 1861 i 1862 r. .
Podczas gdy na początku XIX wieku nastąpił szybki postęp w elektrotechnice, pod koniec XIX wieku nastąpił największy postęp w elektrotechnice . Poprzez takich ludzi jak Alexander Graham Bell , Ottó Bláthy , Thomas Edison , Galileo Ferraris , Oliver Heaviside , Ányos Jedlik , William Thomson, 1. baron Kelvin , Charles Algernon Parsons , Werner von Siemens , Joseph Swan , Reginald Fessenden , Nikola Tesla i George Westinghouse , elektryczność z ciekawostki naukowej stała się niezbędnym narzędziem współczesnego życia.
W 1887 roku Heinrich Hertz odkrył, że elektrody oświetlone światłem ultrafioletowym łatwiej wytwarzają iskry elektryczne . W 1905 roku Albert Einstein opublikował artykuł, w którym wyjaśnił dane eksperymentalne dotyczące efektu fotoelektrycznego jako wynik energii świetlnej przenoszonej w dyskretnych skwantowanych pakietach, które zasilają elektrony. To odkrycie doprowadziło do kwantowej . Einstein otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki w 1921 roku za „odkrycie prawa efektu fotoelektrycznego”. Efekt fotoelektryczny jest również wykorzystywany w fotokomórkach , takich jak panele słoneczne .
Pierwszym urządzeniem półprzewodnikowym był „ wykrywacz kocich wąsów ”, użyty po raz pierwszy w XX wieku w odbiornikach radiowych. Drut przypominający wąsy jest lekko stykany ze stałym kryształem (takim jak germanu ) w celu wykrycia sygnału radiowego na podstawie efektu połączenia stykowego. W komponencie półprzewodnikowym prąd jest ograniczony do elementów stałych i związków zaprojektowanych specjalnie do przełączania i wzmacniania. Przepływ prądu można rozumieć w dwojaki sposób: jako ujemnie naładowane elektrony oraz jako dodatnio naładowane braki elektronowe zwane dziurami . Te ładunki i dziury są rozumiane w kategoriach fizyki kwantowej. Materiałem budulcowym jest najczęściej półprzewodnik krystaliczny .
Elektronika półprzewodnikowa rozwinęła się wraz z pojawieniem się technologii tranzystorowej . Pierwszy działający tranzystor, tranzystor punktowy na bazie germanu , został wynaleziony przez Johna Bardeena i Waltera Housera Brattaina w Bell Labs w 1947 r., a następnie bipolarny tranzystor złączowy w 1948 r.
koncepcje
Ładunek elektryczny
Obecność ładunku powoduje powstanie siły elektrostatycznej: ładunki wywierają na siebie siłę , efekt znany, choć nie rozumiany, w starożytności. Lekką kulkę zawieszoną na cienkiej nici można naładować, dotykając jej szklanym prętem, który sam został naładowany przez pocieranie szmatką. Jeśli podobna kula zostanie naładowana tym samym szklanym prętem, okaże się, że odpycha pierwszą: ładunek działa tak, że rozdziela dwie kule. Dwie kule naładowane potartą bursztynową laską również się odpychają. Jeśli jednak jedna kulka zostanie naładowana szklanym prętem, a druga bursztynowym prętem, okaże się, że obie kule się przyciągają. Zjawiska te badał pod koniec XVIII wieku Charles-Augustin de Coulomb , który wydedukował, że ładunek przejawia się w dwóch przeciwstawnych formach. Odkrycie to doprowadziło do dobrze znanego aksjomatu: obiekty o ładunkach jednakowych odpychają się, a obiekty o ładunkach przeciwnych przyciągają .
Siła działa na same naładowane cząstki, stąd ładunek ma tendencję do jak najbardziej równomiernego rozłożenia się na powierzchni przewodzącej. Wielkość siły elektromagnetycznej, przyciągającej lub odpychającej, określa prawo Coulomba , które wiąże siłę z iloczynem ładunków i ma zależność odwrotną do kwadratu z odległością między nimi. Siła elektromagnetyczna jest bardzo silna, ustępuje jedynie oddziaływaniu silnemu , ale w przeciwieństwie do tej siły działa na wszystkie odległości. W porównaniu ze znacznie słabszą siłą grawitacji , siła elektromagnetyczna odpychająca dwa elektrony jest 10 42 razy większa od przyciągania grawitacyjnego , które przyciąga je do siebie.
Ładunek pochodzi od pewnych typów cząstek subatomowych , których najbardziej znanymi nośnikami są elektron i proton . Ładunek elektryczny powoduje powstanie i oddziałuje z siłą elektromagnetyczną , jedną z czterech podstawowych sił przyrody. Eksperyment wykazał, że ładunek jest wielkością zachowaną , to znaczy, że ładunek netto w systemie izolowanym elektrycznie zawsze pozostanie stały, niezależnie od jakichkolwiek zmian zachodzących w tym systemie. W systemie ładunek może być przenoszony między ciałami albo przez bezpośredni kontakt, albo przez przechodzenie wzdłuż materiału przewodzącego, takiego jak drut. Nieformalny termin elektryczność statyczna odnosi się do obecności netto (lub „nierównowagi”) ładunku na ciele, zwykle powodowanego, gdy różne materiały są pocierane o siebie, przenosząc ładunek z jednego na drugi.
Ładunek elektronów i protonów ma przeciwny znak, stąd wielkość ładunku można wyrazić jako ujemną lub dodatnią. Zgodnie z konwencją ładunek przenoszony przez elektrony jest uważany za ujemny, a przez protony za dodatni, zwyczaj ten wywodzi się z prac Benjamina Franklina . Wielkość ładunku jest zwykle oznaczana symbolem Q i wyrażana w kulombach ; każdy elektron ma ten sam ładunek około −1,6022 × 10 −19 kulomba . Proton ma równy i przeciwny ładunek, czyli +1,6022⋅10-19 kulomba . Ładunek posiada nie tylko materia , ale także antymateria , każda antycząstka ma równy i przeciwny ładunek do odpowiadającej jej cząstki.
Ładunek można mierzyć na wiele sposobów, wczesnym instrumentem jest elektroskop ze złotymi liśćmi , który, chociaż nadal jest używany do demonstracji w klasach, został zastąpiony przez elektrometr elektroniczny .
Prąd elektryczny
Ruch ładunku elektrycznego jest znany jako prąd elektryczny , którego natężenie jest zwykle mierzone w amperach . Prąd może składać się z dowolnych poruszających się naładowanych cząstek; najczęściej są to elektrony, ale każdy ładunek w ruchu stanowi prąd. Prąd elektryczny może przepływać przez pewne rzeczy, przewodniki elektryczne , ale nie przepłynie przez izolator elektryczny .
Zgodnie z konwencją historyczną, prąd dodatni definiuje się jako mający ten sam kierunek przepływu, co każdy zawarty w nim ładunek dodatni, lub płynący od najbardziej dodatniej części obwodu do najbardziej ujemnej części. Tak zdefiniowany prąd nazywany jest prądem konwencjonalnym . Ruch ujemnie naładowanych elektronów wokół obwodu elektrycznego , jedna z najbardziej znanych postaci prądu, jest zatem uważany za dodatni w kierunku przeciwnym do ruchu elektronów. Jednak w zależności od warunków prąd elektryczny może polegać na przepływie naładowanych cząstek w dowolnym kierunku lub nawet w obu kierunkach jednocześnie. Konwencja dodatnia do ujemnej jest szeroko stosowana w celu uproszczenia tej sytuacji.
Proces, w którym prąd elektryczny przepływa przez materiał, nazywany jest przewodnictwem elektrycznym , a jego charakter różni się w zależności od naładowanych cząstek i materiału, przez który się poruszają. Przykłady prądów elektrycznych obejmują przewodnictwo metaliczne, w którym elektrony przepływają przez przewodnik , taki jak metal, oraz elektrolizę , w której jony (naładowane atomy ) przepływają przez ciecze lub przez plazmę , taką jak iskry elektryczne. Podczas gdy same cząstki mogą poruszać się dość wolno, czasami ze średnią prędkością dryfu wynoszącą zaledwie ułamki milimetra na sekundę, pole elektryczne , które je napędza, rozchodzi się z prędkością bliską prędkości światła , umożliwiając szybkie przechodzenie sygnałów elektrycznych wzdłuż przewodów.
Prąd powoduje kilka obserwowalnych efektów, które historycznie były sposobem rozpoznania jego obecności. To, że woda może być rozkładana przez prąd ze stosu galwanicznego, zostało odkryte przez Nicholsona i Carlisle'a w 1800 roku, w procesie znanym obecnie jako elektroliza . Ich prace zostały znacznie rozszerzone przez Michaela Faradaya w 1833 r. Prąd przepływający przez opór powoduje miejscowe nagrzewanie, efekt, który James Prescott Joule badał matematycznie w 1840 r. Jedno z najważniejszych odkryć związanych z prądem zostało dokonane przypadkowo przez Hansa Christiana Ørsteda w 1820 r., kiedy , przygotowując wykład, był świadkiem, jak prąd w przewodzie porusza igłę kompasu magnetycznego. Odkrył elektromagnetyzm , fundamentalną interakcję między elektrycznością a magnetyzmem. Poziom emisji elektromagnetycznych generowanych przez wyładowania łukowe jest wystarczająco wysoki, aby wytworzyć zakłócenia elektromagnetyczne , które mogą być szkodliwe dla działania sąsiednich urządzeń.
W zastosowaniach inżynieryjnych lub domowych prąd jest często opisywany jako prąd stały (DC) lub prąd przemienny (AC). Terminy te odnoszą się do tego, jak prąd zmienia się w czasie. Prąd stały, wytwarzany na przykład z baterii i wymagany przez większość urządzeń elektronicznych , to jednokierunkowy przepływ od dodatniej części obwodu do ujemnej. Jeśli, jak to jest najczęściej, przepływ ten jest przenoszony przez elektrony, będą one przemieszczać się w przeciwnym kierunku. Prąd przemienny to każdy prąd, który wielokrotnie zmienia kierunek; prawie zawsze ma to postać fali sinusoidalnej . Prąd przemienny pulsuje więc tam iz powrotem w przewodniku bez przemieszczania ładunku na jakąkolwiek odległość netto w czasie. Uśredniona w czasie wartość prądu przemiennego wynosi zero, ale dostarcza on energię najpierw w jednym kierunku, a następnie w odwrotnym kierunku. Na prąd przemienny mają wpływ właściwości elektryczne, których nie obserwuje się w przypadku stanie ustalonym , takie jak indukcyjność i pojemność . Właściwości te mogą jednak stać się ważne, gdy obwody elektryczne są poddawane stanom przejściowym , na przykład przy pierwszym zasileniu.
Pole elektryczne
Pojęcie pola elektrycznego zostało wprowadzone przez Michaela Faradaya . Pole elektryczne jest wytwarzane przez naładowane ciało w otaczającej go przestrzeni i skutkuje siłą wywieraną na wszelkie inne ładunki umieszczone w polu. Pole elektryczne działa między dwoma ładunkami w podobny sposób jak pole grawitacyjne między dwoma masami i podobnie jak ono rozciąga się w nieskończoność i wykazuje odwrotną kwadratową zależność od odległości. Istnieje jednak istotna różnica. Grawitacja zawsze działa przyciągająco, przyciągając do siebie dwie masy, podczas gdy pole elektryczne może powodować przyciąganie lub odpychanie. Ponieważ duże ciała, takie jak planety, generalnie nie mają ładunku wypadkowego, pole elektryczne na odległość zwykle wynosi zero. Tak więc grawitacja jest dominującą siłą na odległość we wszechświecie, mimo że jest znacznie słabsza.
Pole elektryczne generalnie zmienia się w przestrzeni, a jego natężenie w dowolnym punkcie definiuje się jako siłę (na jednostkę ładunku), jaką odczuwałby nieruchomy, znikomy ładunek, gdyby został umieszczony w tym punkcie. Ładunek koncepcyjny, nazywany „ ładunkiem testowym ”, musi być znikomo mały, aby jego własne pole elektryczne nie zakłócało pola głównego, a także musi być nieruchomy, aby zapobiec wpływowi pól magnetycznych . Ponieważ pole elektryczne jest zdefiniowane w kategoriach siły , a siła jest wektorem , mającym zarówno wielkość , jak i kierunek , stąd wynika, że pole elektryczne jest polem wektorowym .
Badanie pól elektrycznych wytwarzanych przez ładunki stacjonarne nazywa się elektrostatyką . Pole można zwizualizować za pomocą zestawu wyimaginowanych linii, których kierunek w dowolnym punkcie jest taki sam jak kierunek pola. Koncepcja ta została wprowadzona przez Faradaya, którego termin „ linie siły ” nadal czasami jest używany. Linie pola to ścieżki, które punktowy ładunek dodatni próbowałby przebyć, gdyby został zmuszony do poruszania się w polu; są jednak wyimaginowaną koncepcją, która nie istnieje fizycznie, a pole przenika całą przestrzeń między liniami. Linie pola emanujące z ładunków stacjonarnych mają kilka kluczowych właściwości: po pierwsze, że powstają na ładunkach dodatnich i kończą się na ładunkach ujemnych; po drugie, że muszą wchodzić do każdego dobrego przewodnika pod kątem prostym, a po trzecie, że nigdy nie mogą się krzyżować ani zamykać w sobie.
Wydrążony korpus przewodzący przenosi cały swój ładunek na swojej zewnętrznej powierzchni. Pole wynosi zatem 0 we wszystkich miejscach wewnątrz ciała. Jest to zasada działania klatki Faradaya , przewodzącej metalowej powłoki, która izoluje jej wnętrze od zewnętrznych efektów elektrycznych.
Zasady elektrostatyki są ważne przy projektowaniu elementów wyposażenia wysokiego napięcia . Istnieje skończona granica natężenia pola elektrycznego, które może wytrzymać dowolne medium. Powyżej tego punktu przebicie elektryczne i łuk elektryczny powoduje przeskok między naładowanymi częściami. Powietrze, na przykład, ma tendencję do tworzenia łuków w małych szczelinach przy natężeniu pola elektrycznego przekraczającym 30 kV na centymetr. W przypadku większych szczelin jego wytrzymałość na przebicie jest słabsza, być może 1 kV na centymetr. Najbardziej widocznym naturalnym zjawiskiem tego zjawiska jest wyładowanie atmosferyczne , które powstaje, gdy ładunek zostaje oddzielony w chmurach przez wznoszące się słupy powietrza i podnosi pole elektryczne w powietrzu do poziomu większego, niż może wytrzymać. Napięcie dużej chmury wyładowań atmosferycznych może sięgać nawet 100 MV, a energia wyładowania dochodzi do 250 kWh.
Na siłę pola duży wpływ mają znajdujące się w pobliżu obiekty przewodzące i jest ono szczególnie intensywne, gdy jest ono zmuszone zakrzywiać się wokół ostro zakończonych obiektów. Zasada ta jest wykorzystywana w piorunochronie , którego ostry kolec pobudza uderzenie pioruna do rozwoju tam, a nie do budynku, który ma chronić.
Potencjał elektryczny
Pojęcie potencjału elektrycznego jest ściśle związane z pojęciem pola elektrycznego. Na mały ładunek umieszczony w polu elektrycznym działa siła, a doprowadzenie tego ładunku do tego punktu wbrew tej sile wymaga pracy . Potencjał elektryczny w dowolnym punkcie definiuje się jako energię potrzebną do powolnego przeniesienia ładunku próbnego z nieskończonej odległości do tego punktu. Zwykle mierzy się go w woltach , a jeden wolt to potencjał, dla którego należy poświęcić jeden dżul pracy, aby sprowadzić ładunek jednego kulomba z nieskończoności. Ta definicja potencjału, choć formalna, ma niewielkie zastosowanie praktyczne, a bardziej użyteczną koncepcją jest różnica potencjałów elektrycznych , czyli energia potrzebna do przeniesienia ładunku jednostkowego między dwoma określonymi punktami. Pole elektryczne ma tę szczególną właściwość, że jest konserwatywne , co oznacza, że droga przebyta przez ładunek testowy jest nieistotna: wszystkie ścieżki między dwoma określonymi punktami zużywają tę samą energię, a zatem można określić jednoznaczną wartość różnicy potencjałów. Wolt jest tak mocno identyfikowany jako wybrana jednostka do pomiaru i opisu różnicy potencjałów elektrycznych, że termin napięcie ma coraz większe zastosowanie w codziennym życiu.
Ze względów praktycznych przydatne jest zdefiniowanie wspólnego punktu odniesienia, do którego można wyrażać i porównywać potencjały. Chociaż może to być w nieskończoności, znacznie bardziej użytecznym odniesieniem jest Ziemia , o której zakłada się, że wszędzie ma ten sam potencjał. Ten punkt odniesienia naturalnie przyjmuje nazwę ziemia lub ziemia . Zakłada się, że Ziemia jest nieskończonym źródłem równych ilości ładunku dodatniego i ujemnego, a zatem jest elektrycznie nienaładowana — i nie można jej naładować.
Potencjał elektryczny jest wielkością skalarną , to znaczy ma tylko wielkość, a nie kierunek. Można to postrzegać jako analogię do wysokości : tak jak uwolniony obiekt spadnie przez różnicę wysokości spowodowaną polem grawitacyjnym, tak ładunek „spadnie” na napięcie wywołane przez pole elektryczne. Ponieważ mapy reliefowe pokazują linie konturowe oznaczające punkty o równej wysokości, wokół naładowanego elektrostatycznie obiektu można narysować zestaw linii oznaczających punkty o równym potencjale (tzw. ekwipotencjały ). Ekwipotencjały przecinają wszystkie linie sił pod kątem prostym. Muszą również leżeć równolegle do przewodnika , w przeciwnym razie wytworzyłoby to siłę, która przesunie nośniki ładunku, aby wyrównać potencjał powierzchni.
Pole elektryczne zostało formalnie zdefiniowane jako siła wywierana na jednostkę ładunku, ale pojęcie potencjału pozwala na bardziej użyteczną i równoważną definicję: pole elektryczne jest lokalnym gradientem potencjału elektrycznego. Zwykle wyrażany w woltach na metr, kierunek wektora pola jest linią największego nachylenia potencjału i gdzie ekwipotencjały leżą najbliżej siebie.
Elektromagnesy
Odkrycie przez Ørsteda w 1821 r., że pole magnetyczne istnieje ze wszystkich stron drutu przewodzącego prąd elektryczny, wskazywało na bezpośredni związek między elektrycznością a magnetyzmem. Co więcej, interakcja wydawała się odmienna od sił grawitacyjnych i elektrostatycznych, dwóch znanych wówczas sił natury. Siła działająca na igłę kompasu nie kierowała jej do lub od drutu przewodzącego prąd, ale działała pod kątem prostym do niego. Ørsted powiedział, że „konflikt elektryczny działa w sposób obrotowy”. Siła zależała również od kierunku prądu, ponieważ jeśli przepływ był odwrócony, siła również.
Ørsted nie do końca zrozumiał swoje odkrycie, ale zauważył, że efekt był odwrotny: prąd wywiera siłę na magnes, a pole magnetyczne wywiera siłę na prąd. Zjawisko to było dalej badane przez Ampère'a , który odkrył, że dwa równoległe przewody przewodzące prąd wywierają na siebie siłę: dwa przewody przewodzące prąd w tym samym kierunku są przyciągane do siebie, podczas gdy przewody zawierające prądy w przeciwnych kierunkach są rozdzielane. Interakcja odbywa się za pośrednictwem pola magnetycznego wytwarzanego przez każdy prąd i stanowi podstawę międzynarodowej definicji ampera .
Ten związek między polami magnetycznymi a prądami jest niezwykle ważny, ponieważ doprowadził Michaela Faradaya do wynalezienia silnika elektrycznego w 1821 roku. Jednobiegunowy silnik Faradaya składał się z magnesu stałego umieszczonego w kałuży rtęci . Prąd przepuszczano przez drut zawieszony na osi nad magnesem i zanurzony w rtęci. Magnes wywierał siłę styczną na drut, powodując jego krążenie wokół magnesu tak długo, jak utrzymywał się prąd.
Eksperymenty przeprowadzone przez Faradaya w 1831 roku ujawniły, że drut poruszający się prostopadle do pola magnetycznego wytworzył różnicę potencjałów między swoimi końcami. Dalsza analiza tego procesu, zwanego indukcją elektromagnetyczną , pozwoliła mu sformułować zasadę, obecnie znaną jako prawo indukcji Faradaya , że różnica potencjałów indukowana w obwodzie zamkniętym jest proporcjonalna do szybkości zmiany strumienia magnetycznego w pętli. Wykorzystanie tego odkrycia umożliwiło mu wynalezienie pierwszego generatora elektrycznego w 1831 r., w którym przekształcił energię mechaniczną obracającego się miedzianego krążka w energię elektryczną. Dysk Faradaya był nieefektywny i bezużyteczny jako praktyczny generator, ale pokazywał możliwość generowania energii elektrycznej za pomocą magnetyzmu, możliwość, którą podjęli ci, którzy kontynuowali jego pracę.
Obwody elektryczne
Obwód elektryczny to wzajemne połączenie elementów elektrycznych, dzięki któremu ładunek elektryczny przepływa wzdłuż zamkniętej ścieżki (obwodu), zwykle w celu wykonania jakiegoś użytecznego zadania.
Komponenty w obwodzie elektrycznym mogą przybierać różne formy, które mogą obejmować elementy takie jak rezystory , kondensatory , przełączniki , transformatory i elektronika . Obwody elektroniczne zawierają elementy aktywne , zwykle półprzewodniki , i zazwyczaj wykazują zachowanie nieliniowe , co wymaga złożonej analizy. Najprostsze komponenty elektryczne to te, które są określane mianem pasywnych i liniowych : chociaż mogą chwilowo magazynować energię, nie zawierają jej źródeł i wykazują liniowe reakcje na bodźce.
Rezystor jest prawdopodobnie najprostszym z pasywnych elementów obwodu: jak sama nazwa wskazuje, stawia opór przepływającemu przez niego prądowi, rozpraszając swoją energię w postaci ciepła . Opór jest konsekwencją ruchu ładunku przez przewodnik: na przykład w metalach opór wynika przede wszystkim ze zderzeń między elektronami i jonami. Prawo Ohma jest podstawowym prawem teorii obwodów , stwierdzającym, że prąd przepływający przez opór jest wprost proporcjonalny do różnicy potencjałów na nim. Rezystancja większości materiałów jest stosunkowo stała w zakresie temperatur i prądów; materiały w tych warunkach są znane jako „omowe”. Om , jednostka oporu, został nazwany na cześć Georga Ohma i jest symbolizowany przez grecką literę Ω. 1 Ω to rezystancja, która wytworzy różnicę potencjałów jednego wolta w odpowiedzi na prąd o natężeniu jednego ampera.
Kondensator jest rozwinięciem słoika Leyden i jest urządzeniem, które może przechowywać ładunek, a tym samym magazynować energię elektryczną w powstałym polu . Składa się z dwóch płytek przewodzących oddzielonych cienką izolującą warstwą dielektryczną ; w praktyce cienkie folie metalowe są zwijane razem, zwiększając pole powierzchni na jednostkę objętości, a tym samym pojemność . Jednostką pojemności jest farad , nazwany na cześć Michaela Faradaya i oznaczony symbolem F : jeden farad to pojemność, która powoduje powstanie różnicy potencjałów jednego wolta, gdy zgromadzi ładunek jednego kulomba. Kondensator podłączony do źródła napięcia początkowo wytwarza prąd, gdy gromadzi ładunek; prąd ten będzie jednak zanikał w czasie, gdy kondensator się zapełni, ostatecznie spadając do zera. Kondensator nie pozwoli zatem na w stanie ustalonym , ale zamiast tego go zablokuje.
Cewka indukcyjna jest przewodnikiem, zwykle cewką z drutu, która magazynuje energię w polu magnetycznym w odpowiedzi na przepływający przez nią prąd. Kiedy zmienia się prąd, zmienia się również pole magnetyczne, indukując napięcie między końcami przewodnika. Indukowane napięcie jest proporcjonalne do szybkości zmian prądu w czasie. Stała proporcjonalności nazywana jest indukcyjnością . Jednostką indukcyjności jest henryk , nazwany na cześć Josepha Henry'ego , współczesnego Faradaya. Jeden henr to indukcyjność, która wywoła różnicę potencjałów jednego wolta, jeśli przepływający przez nią prąd zmienia się z szybkością jednego ampera na sekundę. Zachowanie cewki indukcyjnej jest pod pewnymi względami odwrotne do zachowania kondensatora: swobodnie przepuszcza niezmienny prąd, ale przeciwstawia się szybko zmieniającemu się.
Energia elektryczna
Moc elektryczna to szybkość, z jaką energia elektryczna jest przesyłana przez obwód elektryczny . Jednostką mocy w układzie SI jest wat , jeden dżul na sekundę .
Moc elektryczna, podobnie jak moc mechaniczna , to szybkość wykonywania pracy , mierzona w watach i reprezentowana przez literę P. Termin moc jest używany potocznie w znaczeniu „moc elektryczna w watach”. Moc elektryczna w watach wytwarzana przez prąd elektryczny I składający się z ładunku Q kulombów co t sekund przechodzącego przez różnicę potencjałów ( napięć ) elektrycznych V wynosi
Gdzie
- Q to ładunek elektryczny w kulombach
- t to czas w sekundach
- I to prąd elektryczny w amperach
- V to potencjał elektryczny lub napięcie w woltach
Energia elektryczna jest na ogół dostarczana do firm i domów przez przemysł elektroenergetyczny . Energia elektryczna jest zwykle sprzedawana na kilowatogodziny (3,6 MJ), które są iloczynem mocy w kilowatach i czasu pracy w godzinach. Zakłady energetyczne mierzą moc za pomocą liczników energii elektrycznej , które mierzą bieżącą sumę energii elektrycznej dostarczonej do klienta. W przeciwieństwie do paliw kopalnych, energia elektryczna jest formą energii o niskiej entropii i może być przekształcana w ruch lub wiele innych form energii z wysoką wydajnością.
Elektronika
Elektronika zajmuje się obwodami elektrycznymi , które obejmują aktywne elementy elektryczne, takie jak lampy próżniowe , tranzystory , diody , optoelektronika , czujniki i układy scalone oraz powiązane technologie pasywnych połączeń. Nieliniowe zachowanie elementów aktywnych i ich zdolność do sterowania przepływem elektronów umożliwia wzmacnianie słabych sygnałów, a elektronika jest szeroko stosowana w przetwarzaniu informacji , telekomunikacji i przetwarzaniu sygnałów . Zdolność urządzeń elektronicznych do działania jako przełączniki umożliwia cyfrowe przetwarzanie informacji. Technologie wzajemnych połączeń, takie jak płytki drukowane , technologia pakowania elektroniki i inne różnorodne formy infrastruktury komunikacyjnej, uzupełniają funkcjonalność obwodów i przekształcają mieszane komponenty w regularny działający system .
Obecnie większość urządzeń elektronicznych wykorzystuje elementy półprzewodnikowe do sterowania elektronami. Badanie urządzeń półprzewodnikowych i związanych z nimi technologii jest uważane za gałąź fizyki ciała stałego , podczas gdy projektowanie i budowa obwodów elektronicznych w celu rozwiązywania problemów praktycznych należy do inżynierii elektronicznej .
Fala elektromagnetyczna
Prace Faradaya i Ampère'a wykazały, że zmienne w czasie pole magnetyczne tworzy pole elektryczne, a zmienne w czasie pole elektryczne tworzy pole magnetyczne. Tak więc, gdy jedno pole zmienia się w czasie, zawsze indukowane jest pole drugiego. Te zmiany to fala elektromagnetyczna . Fale elektromagnetyczne zostały przeanalizowane teoretycznie przez Jamesa Clerka Maxwella w 1864 roku. Maxwell opracował zestaw równań, które mogłyby jednoznacznie opisać wzajemne zależności między polem elektrycznym, polem magnetycznym, ładunkiem elektrycznym i prądem elektrycznym. Mógł ponadto udowodnić, że w próżni taka fala poruszałaby się z prędkością światła , a zatem samo światło jest formą promieniowania elektromagnetycznego. Prawa Maxwella , które jednoczą światło, pola i ładunek, są jednym z wielkich kamieni milowych fizyki teoretycznej.
Praca wielu badaczy umożliwiła wykorzystanie elektroniki do zamiany sygnałów na prądy oscylacyjne o wysokiej częstotliwości , a dzięki odpowiednio ukształtowanym przewodnikom elektryczność umożliwia przesyłanie i odbiór tych sygnałów drogą radiową na bardzo duże odległości.
Produkcja, przechowywanie i zastosowanie
Wytwarzanie i transmisja
W VI wieku pne grecki filozof Tales z Miletu eksperymentował z bursztynowymi prętami: były to pierwsze badania nad wytwarzaniem elektryczności. Chociaż ta metoda, znana obecnie jako efekt tryboelektryczny , może podnosić lekkie przedmioty i generować iskry, jest wyjątkowo nieefektywna. Dopiero wynalezienie stosu galwanicznego w XVIII wieku umożliwiło uzyskanie opłacalnego źródła energii elektrycznej. Stos galwaniczny i jego współczesny potomek, bateria elektryczna , magazynują energię chemicznie i udostępniają ją na żądanie w postaci elektryczności.
generatory elektromechaniczne . Mogą one być napędzane parą wytwarzaną ze spalania paliw kopalnych lub ciepłem uwalnianym z reakcji jądrowych, ale także bardziej bezpośrednio z energii kinetycznej wiatru lub płynącej wody. Turbina parowa wynaleziona przez Sir Charlesa Parsonsa w 1884 roku jest nadal używana do przekształcania energii cieplnej pary w ruch obrotowy, który może być wykorzystywany przez generatory elektromechaniczne. Takie generatory nie przypominają homopolarnego generatora dyskowego Faradaya z 1831 roku, ale nadal opierają się na jego zasadzie elektromagnetycznej, że przewodnik łączący zmienne pole magnetyczne indukuje różnicę potencjałów na swoich końcach. Energia elektryczna generowana przez panele słoneczne opiera się na innym mechanizmie: promieniowanie słoneczne jest przekształcane bezpośrednio w energię elektryczną za pomocą efektu fotowoltaicznego .
Zapotrzebowanie na energię elektryczną rośnie bardzo szybko w miarę modernizacji kraju i rozwoju gospodarki. Stany Zjednoczone wykazywały 12% wzrost popytu w każdym roku pierwszych trzech dekad XX wieku, tempo wzrostu, którego doświadczają obecnie gospodarki wschodzące, takie jak Indie czy Chiny.
Względy środowiskowe związane z wytwarzaniem energii elektrycznej , w szczególności wkład spalania paliw kopalnych w zmiany klimatyczne , doprowadziły do większego skupienia się na wytwarzaniu ze źródeł odnawialnych . W sektorze energetycznym energia wiatrowa i słoneczna stały się opłacalne, przyspieszając odchodzenie od paliw kopalnych.
Transmisja i przechowywanie
Wynalezienie pod koniec XIX wieku transformatora oznaczało , że energia elektryczna może być przesyłana wydajniej przy wyższym napięciu, ale niższym natężeniu prądu. Wydajny przesył energii elektrycznej oznaczał z kolei, że energia elektryczna mogła być wytwarzana w scentralizowanych elektrowniach , gdzie korzystała z ekonomii skali , a następnie mogła być wysyłana na stosunkowo duże odległości tam, gdzie była potrzebna.
Zwykle zapotrzebowanie na energię elektryczną musi odpowiadać podaży, ponieważ magazynowanie energii elektrycznej jest trudne. Pewna ilość generacji musi być zawsze utrzymywana w rezerwie , aby chronić sieć elektryczną przed nieuniknionymi zakłóceniami i stratami. Wraz ze wzrostem poziomu zmiennej energii odnawialnej (energii wiatrowej i słonecznej) w sieci, coraz trudniej jest dopasować podaż i popyt. Pamięć masowa odgrywa coraz większą rolę w wypełnianiu tej luki. Istnieją cztery rodzaje technologii magazynowania energii, każda w różnym stanie gotowości technologicznej : baterie (magazynowanie elektrochemiczne), magazynowanie chemiczne, takie jak wodór , termiczne lub mechaniczne (takie jak elektrownie szczytowo-pompowe ).
Aplikacje
Energia elektryczna jest bardzo wygodnym sposobem przesyłania energii i została dostosowana do ogromnej i wciąż rosnącej liczby zastosowań. Wynalezienie praktycznej żarówki w latach 70. XIX wieku sprawiło, że oświetlenie stało się jednym z pierwszych publicznie dostępnych zastosowań energii elektrycznej. Chociaż elektryfikacja niosła ze sobą własne niebezpieczeństwa, zastąpienie otwartego ognia oświetleniem gazowym znacznie zmniejszyło zagrożenie pożarowe w domach i fabrykach. W wielu miastach powstały zakłady użyteczności publicznej, których celem jest rosnący rynek oświetlenia elektrycznego. Pod koniec XX wieku iw czasach nowożytnych zaczął zmierzać w kierunku deregulacji w elektroenergetyce.
Rezystancyjny efekt ogrzewania Joule'a stosowany w żarówkach żarnikowych ma również bardziej bezpośrednie zastosowanie w ogrzewaniu elektrycznym . Chociaż jest to wszechstronne i możliwe do kontrolowania, może być postrzegane jako marnotrawstwo, ponieważ większość wytwarzania energii elektrycznej wymagała już produkcji ciepła w elektrowni. Wiele krajów, takich jak Dania, wydało przepisy ograniczające lub zakazujące stosowania rezystancyjnego ogrzewania elektrycznego w nowych budynkach. Energia elektryczna jest jednak nadal bardzo praktycznym źródłem energii do ogrzewania i chłodzenia , a klimatyzatory / pompy ciepła reprezentują rosnący sektor zapotrzebowania na energię elektryczną do ogrzewania i chłodzenia, którego skutki coraz częściej muszą uwzględniać przedsiębiorstwa energetyczne. [ potrzebna aktualizacja ] Oczekuje się, że elektryfikacja odegra główną rolę w dekarbonizacji sektorów, które opierają się na bezpośrednim spalaniu paliw kopalnych, takich jak transport (z wykorzystaniem pojazdów elektrycznych ) i ciepłownictwo (z wykorzystaniem pomp ciepła ).
Efekty elektromagnetyzmu są najbardziej widoczne w silniku elektrycznym , który zapewnia czysty i wydajny środek siły napędowej. Silnik stacjonarny, taki jak wyciągarka , jest łatwo zasilany, ale silnik, który porusza się wraz z jego zastosowaniem, taki jak pojazd elektryczny , musi albo nosić ze sobą źródło zasilania, takie jak akumulator, albo pobierać prąd z styk ślizgowy, taki jak pantograf . Pojazdy napędzane elektrycznie są używane w transporcie publicznym, takim jak autobusy i pociągi elektryczne, a także coraz większa liczba samochodów elektrycznych na baterie będących własnością prywatną.
Elektryczność jest wykorzystywana w telekomunikacji , a telegraf elektryczny , zademonstrowany komercyjnie w 1837 roku przez Cooke'a i Wheatstone'a , był jednym z jej najwcześniejszych zastosowań. Wraz z budową pierwszych transkontynentalnych , a następnie transatlantyckich systemów telegraficznych w latach sześćdziesiątych XIX wieku, elektryczność umożliwiła komunikację na całym świecie w ciągu kilku minut. Łączność światłowodowa i satelitarna zajęły część rynku systemów komunikacyjnych, ale można oczekiwać, że energia elektryczna pozostanie istotną częścią tego procesu.
Urządzenia elektroniczne wykorzystują tranzystor , być może jeden z najważniejszych wynalazków XX wieku i podstawowy element budulcowy wszystkich nowoczesnych obwodów elektrycznych. Nowoczesny układ scalony może zawierać wiele miliardów zminiaturyzowanych tranzystorów w obszarze o powierzchni zaledwie kilku centymetrów kwadratowych.
Elektryczność i świat przyrody
Efekty fizjologiczne
Napięcie przyłożone do ludzkiego ciała powoduje przepływ prądu elektrycznego przez tkanki i chociaż zależność jest nieliniowa, im większe napięcie, tym większy prąd. Próg percepcji zmienia się w zależności od częstotliwości zasilania i ścieżki prądu, ale wynosi około 0,1 mA do 1 mA dla energii elektrycznej o częstotliwości sieciowej, chociaż prąd tak niski jak mikroamper może być wykryty jako efekt elektrowibracji w pewnych warunkach . Jeśli prąd jest wystarczająco wysoki, spowoduje to skurcze mięśni, migotanie serca i oparzenia tkanek . Brak jakiegokolwiek widocznego znaku, że przewodnik jest naelektryzowany, sprawia, że elektryczność stanowi szczególne zagrożenie. Ból spowodowany porażeniem prądem elektrycznym może być intensywny, przez co czasami elektryczność jest wykorzystywana jako metoda tortur . Śmierć spowodowana porażeniem prądem - porażenie prądem - jest nadal stosowana w egzekucjach sądowych w niektórych stanach USA, chociaż pod koniec XX wieku jej użycie stało się bardzo rzadkie.
Zjawiska elektryczne w przyrodzie
Elektryczność nie jest wynalazkiem człowieka i można ją zaobserwować w przyrodzie w kilku postaciach, zwłaszcza w postaci błyskawic . Wiele interakcji znanych na poziomie makroskopowym, takich jak dotyk , tarcie czy wiązanie chemiczne , wynika z interakcji między polami elektrycznymi w skali atomowej. Ziemskie pole magnetyczne wynika z naturalnego dynama prądów krążących w jądrze planety. Niektóre kryształy, takie jak kwarc , a nawet cukier , po naciśnięciu generują różnicę potencjałów na ich twarzach. Zjawisko to znane jest jako piezoelektryczność , od greckiego słowa piezein (πιέζειν), oznaczającego naciskanie, i zostało odkryte w 1880 roku przez Pierre'a i Jacques'a Curie . Efekt jest odwrotny: kiedy materiał piezoelektryczny jest poddawany działaniu pola elektrycznego, nieznacznie zmienia rozmiar.
Niektóre organizmy, takie jak rekiny , są w stanie wykrywać zmiany pól elektrycznych i reagować na nie, zdolność znana jako elektrorecepcja , podczas gdy inne, określane jako elektrogeniczne , są w stanie same generować napięcia, które służą jako broń drapieżna lub obronna; to są ryby elektryczne w różnych rzędach. Rząd Gymnotiformes , którego najbardziej znanym przykładem jest węgorz elektryczny , wykrywa lub ogłusza swoją ofiarę za pomocą wysokiego napięcia generowanego przez zmodyfikowane komórki mięśniowe zwane elektrocytami . Wszystkie zwierzęta przekazują informacje wzdłuż swoich błon komórkowych za pomocą impulsów napięcia zwanych potencjałami czynnościowymi , których funkcje obejmują komunikację przez układ nerwowy między neuronami i mięśniami . Wstrząs elektryczny stymuluje ten system i powoduje kurczenie się mięśni. Potencjały czynnościowe są również odpowiedzialne za koordynację działań w niektórych roślinach.
Percepcja kulturowa
W 1850 roku brytyjski polityk William Gladstone zapytał naukowca Michaela Faradaya, dlaczego elektryczność jest cenna. Faraday odpowiedział: „Pewnego dnia, proszę pana, może pan to opodatkować”.
W XIX i na początku XX wieku elektryczność nie była częścią codziennego życia wielu ludzi, nawet w uprzemysłowionym świecie zachodnim . Popularna kultura tamtych czasów często przedstawiała ją jako tajemniczą, quasi-magiczną siłę, która może zabijać żywych, ożywiać zmarłych lub w inny sposób naginać prawa natury. To podejście zaczęło się od eksperymentów Luigiego Galvaniego z 1771 r ., w których wykazano, że nogi martwych żab drgają pod wpływem elektryczności zwierzęcej . „Rewitalizacja” lub resuscytacja pozornie martwych lub utopionych osób została opisana w literaturze medycznej wkrótce po pracy Galvaniego. Wyniki te były znane Mary Shelley , kiedy była autorką Frankensteina (1819), chociaż nie wymienia metody rewitalizacji potwora. Rewitalizacja potworów za pomocą elektryczności stała się później tematem przewodnim horrorów.
W miarę jak rosła świadomość opinii publicznej na temat elektryczności jako siły napędowej drugiej rewolucji przemysłowej , jej posiadacze byli coraz częściej przedstawiani w pozytywnym świetle, na przykład robotnicy, którzy „dobijają palcami śmierci na końcach swoich rękawiczek, przerabiając i naprawiając żywe przewody” w Wiersz Rudyarda Kiplinga Synowie Marty z 1907 roku . Pojazdy napędzane elektrycznie wszelkiego rodzaju pojawiały się w opowieściach przygodowych, takich jak Jules Verne i książki Toma Swifta . Powszechnie uważano, że mistrzowie elektryczności, fikcyjni lub prawdziwi — w tym naukowcy tacy jak Thomas Edison , Charles Steinmetz czy Nikola Tesla — posiadają moce podobne do czarodziejów.
Ponieważ elektryczność przestała być nowością, a stała się koniecznością życia codziennego w drugiej połowie XX wieku, wymagała szczególnej uwagi kultury popularnej tylko wtedy, gdy przestaje płynąć , co zwykle zapowiada katastrofę. Ludzie, którzy utrzymują go w ruchu, tacy jak bezimienny bohater piosenki Jimmy'ego Webba „ Wichita Lineman ” (1968), wciąż są często obsadzani w postaciach heroicznych, przypominających czarodziejów.
Zobacz też
- Prawo obwodowe Ampère'a łączy kierunek prądu elektrycznego i związane z nim prądy magnetyczne.
- Elektryczna energia potencjalna , energia potencjalna układu ładunków
- Rynek energii elektrycznej , sprzedaż energii elektrycznej
- Etymologia słowa elektryczność , pochodzenie słowa elektryczność i jego obecne różne zastosowania
- Analogia hydrauliczna , analogia między przepływem wody a prądem elektrycznym
Notatki
- Benjamin, Park (1898), Historia elektryczności: (intelektualny wzrost elektryczności) od starożytności do czasów Benjamina Franklina , Nowy Jork: J. Wiley & Sons
- Hammond, Percy (1981), „Elektromagnetyzm dla inżynierów” , Nature , Pergamon, 168 (4262): 4–5 , Bibcode : 1951Natur.168....4G , doi : 10.1038/168004b0 , ISBN 0-08-022104- 1 , S2CID 27576009
- Morely, A.; Hughes, E. (1994), Zasady energii elektrycznej (wyd. 5), Longman, ISBN 0-582-22874-3
- Nahvi, Mahmood; Joseph, Edminister (1965), Obwody elektryczne , McGraw-Hill, ISBN 9780071422413
- Naidu, MS; Kamataru, V. (1982), Inżynieria wysokiego napięcia , Tata McGraw-Hill, ISBN 0-07-451786-4
- Nilsson, James; Riedel, Susan (2007), Obwody elektryczne , Prentice Hall, ISBN 978-0-13-198925-2
- Patterson, Walter C. (1999), Transforming Electricity: The Coming Generation of Change , Earthscan, ISBN 1-85383-341-X
Linki zewnętrzne
- Basic Concepts of Electricity z książki Lessons In Electric Circuits Vol 1 DC i serii .
- „Sto lat elektryczności”, maj 1931, Popular Mechanics
- Ilustrowany widok działania instalacji elektrycznej w amerykańskim domu
- Standardy gniazd i wtyczek
- Błędne wyobrażenia o elektryczności
- Elektryczność i magnetyzm
- Zrozumienie elektryczności i elektroniki w około 10 minut
| Biblioteki Narodowe | |
|---|---|
| Inny | |
