Реферат Электричество. Литература Введение Электричество
 Скачать 17.67 Kb.
|
|
Введение 1. История 2. Теория 3. Электричество в природе 4. Практическое использование Литература Введение Электри́чество — совокупность явлений, обусловленных существованием, взаимодействием и движением электрических зарядов[1]. Термин введён английским естествоиспытателем Уильямом Гилбертом в его сочинении «О магните, магнитных телах и о большом магните — Земле» (1600 год), в котором объясняется действие магнитного компаса и описываются некоторые опыты с наэлектризованными телами. Он установил, что свойством наэлектризовываться обладают и другие вещества. 1. ИсторияОдним из первых электричество привлекло внимание греческого философа Фалеса в VII веке до н.э., который обнаружил, что потёртый о шерсть янтарь (др.-греч. ἤλεκτρον: электрон) приобретает свойства притягивать легкие предметы. Однако долгое время знание об электричестве не шло дальше этого представления. В 1600 году появился сам термин электричество ("янтарность"), а в 1650 году магдебургский бургомистр Отто фон Герике создал электростатическую машину в виде насаженного на металлический стержень серного шара, которая позволила наблюдать не только эффект притягивания, но и эффект отталкивания. В 1729 году англичанин Стивен Грей провел опыты по передаче электричества на расстояние, обнаружив, что не все материалы одинаково передают электричество. В 1733 году француз Шарль Дюфе установил существование двух типов электричества стеклянного и смоляного, которые выявлялись при трении стекла о шелк и смолы о шерсть. В 1745 г. голландец Питер ван Мушенбрук создает первый электрический конденсатор — Лейденская банка. Первую теорию электричества создает американец Б. Франклин, который рассматривает электричество как "нематериальную жидкость", флюид («Опыты и наблюдения над электричеством», 1747 год). Он также вводит понятие положительного и отрицательного заряда, изобретает громоотвод и с его помощью доказывает электрическую природу молний[7]. Изучение электричества переходит в плоскость точной науки после открытия в 1785 году Закона Кулона. Далее, в 1791 году, итальянец Гальвани публикует «Трактат о силах электричества при мышечном движении», в котором описывает наличие электрического тока в мышцах животных. Другой итальянец Вольта в 1800 г. изобретает первый источник постоянного тока — гальванический элемент, представляющий собой столб из цинковых и серебряных кружочков, разделенных смоченной в подсоленной воде бумагой[2]. В 1802 г. Василий Петров обнаружил вольтову дугу. В 1820 год датский физик Эрстед на опыте обнаружил электромагнитное взаимодействие. Замыкая и размыкая цепь с током, он увидел колебания стрелки компаса, расположенной вблизи проводника. Французский физик Ампер в 1821 году установил, что связь электричества и магнетизма наблюдается только в случае электрического тока и отсутствует в случае статического электричества. Работы Джоуля, Ленца, Ома расширяют понимание электричества. Гаусс формулирует основную теорему теории электростатического поля (1830). Опираясь на исследования Эрстеда и Ампера, Фарадей открывает явление электромагнитной индукции в 1831 год и создает на его основе первый в мире генератор электроэнергии, вдвигая в катушку намагниченный сердечник и фиксируя возникновение тока в витках катушки. Фарадей открывает электромагнитную индукцию (1831) и законы электролиза (1834), вводит понятие электрического и магнитного полей. Анализ явления электролиза привел Фарадея к мысли, что носителем электрических сил являются не какие-либо электрические жидкости, а атомы — частицы материи. «Атомы материи каким-то образом одарены электрическими силами» — утверждает он. Фарадеевские исследования электролиза сыграли принципиальную роль в становлении электронной теории. Фарадей создал и первый в мире электродвигатель — проволочка с током, вращающаяся вокруг магнита. Венцом исследований электромагнетизма явилась разработка английским физиком Д. К. Максвеллом теории электромагнитных явлений. Он вывел уравнения, связывающие воедино электрические и магнитные характеристики поля в 1873 год. В 1880 году Пьер Кюри открывает пьезоэлектричество. В том же году Д. А. Лачинов показал условия передачи электроэнергии на большие расстояния. Герц экспериментально регистрирует электромагнитные волны (1888 год). В 1897 году Джозеф Томсон открывает материальный носитель электричества - электрон, место которого в структуре атома указал впоследствии Эрнест Резерфорд. В XX веке была создана теория Квантовой электродинамики. В 1967 год был сделан очередной шаг на пути изучения электричества. С. Вайнберг, А. Салам и Ш. Глэшоу постороили объединенную теорию электрослабых воздействий. 2. ТеорияЭлектрический заряд - это свойство тел, оказывать воздействие на другие тела. Эти заряды разделяют на положительные и отрицательные. Одинаково заряженные тела отталкиваются, а противоположно заряженные - притягиваются. В последнем случае возникает электрическое напряжение и образуются свойства, позволяющие установить родство электричества и магнетизма в эффекте электромагнетизма (Фарадей, Максвелл). В структуре материи электрический заряд как свойство тел восходит к элементарным частицам, за которыми закрепилось представление, что электрон имеет отрицательный заряд, а протон и позитрон - положительный. Пространство, в рамках которого действует электрический заряд получило название электрического поля. Одной из особенностей электрического заряда является тот факт, что он способен передаваться посредством электрического тока. 3. Электричество в природеЯрким явлением электричества в природе служат молнии, электрическая природа которых была установлена в XVIII веке. Молнии издавна вызывали лесные пожары. По одной из версий именно молнии привели к первоначальному синтезу аминокислот и появлению жизни на земле (Эксперимент Миллера — Юри и Теория Опарина — Холдейна). Для процессов в нервной системе человека и животных решающее значение имеет зависимость пропускной способности клеточной мембраны для ионов натрия от потенциала внутриклеточной среды. После повышения напряжения на клеточной мембране натриевый канал открывается на время порядка 0,1 — 1,0 мс., что приводит к скачкообразному росту напряжения, затем разность потенциалов на мембране снова возвращается к своему первоначальному значению. Описанный процесс кратко называется нервным импульсом. В нервной системе животных и человека информацию от одной клетки к другой передают нервные импульсы возбуждения длительностью около 1 мс. Нервное волокно представляет собой цилиндр, наполненный электролитом. Сигнал возбуждения передается без уменьшения амплитуды вследствие эффекта кратковременного увеличения проницаемости мембраны для ионов натрия. Многие рыбы используют электричество для защиты и поиска добычи под водой. Разряды напряжения южноамериканского электрического угря могут достигать величины напряжения в 500 Вольт. Мощность разрядов электрического ската может достигать 0,5 кВт. Акулы, миноги, некоторые сомообразные используют электричество для поиска добычи. Электрический орган рыб работает с частотой несколько сотен герц и создает напряжение в несколько вольт. Электрическое поле улавливается электрорецепторами. Находящиеся в воде предметы искажают электрическое поле. По этим искажениям рыбы легко ориентируются в мутной воде. 4. Практическое использованиеНачиная с XIX века электричество плотно входит в жизнь современной цивилизации. Электричество используют для освещения[9] (электрическая лампа) и передачи информации (телеграф, телефон, радио, телевидение), а также для приведения механизмов в движение (электродвигатель), что активно используется на транспорте[10] (трамвай, метро, троллейбус, электричка) и в бытовой технике (утюг, кухонный комбайн, стиральная машина, посудомоечная машина). В целях получения электричества созданы оснащенные электрогенераторами электростанции, а для его хранения - аккумуляторы и электрические батареи. Сегодня также электричество используют для получения материалов (электролиз), для их обработки (сварка, сверление, резка), умерщвления преступников (электрический стул) и создания музыки (электрогитара). ЛитератураКалашников С.Г. Электричество. - М., Наука, 1985. - 576 с. Максвелл Дж.К. Трактат об электричестве и магнетизме / пер. с англ. - М.: Наука, 1989. Матвеев А.Н. Электричество и магнетизм. - М., Высшая школа, 1983. - 463 с. Поль Р.В. Учение об электричестве / пер. с нем. - М.: ГИФМЛ, 1962. Тамм И.Е. Основы теории электричества. - М.: Наука, 1989. - 504 с. Томилин А.Н. Рассказы об электричестве. - М., ДЛ, 1984. Фарадей М. Экспериментальные исследования по электричеству / пер. с англ. - М.: Издательство АН СССР, 1947 Франклин В. Опыты и наблюдения над электричеством / пер. с англ. - М.: Издательство АН СССР, 1956 Эйхенвальд А.А. Электричество. - М., Государственное технико-теоретическое издательство, 1933 |