Ηλεκτρισμός
Ο Ηλεκτρισμός είναι ένας γενικός όρος που περιγράφει τα ηλεκτρικά φαινόμενα, δηλαδή τα φαινόμενα που προκαλούνται ως αποτέλεσμα την παρουσίας και της ροής του ηλεκτρικού φορτίου. Πολλά καθημερινά φαινόμενα, όπως οι αστραπές και ο στατικός ηλεκτρισμός είναι ηλεκτρικά. Στην ίδια κατηγορία εντάσσονται και λιγότερα γνωστές έννοιες, όπως το ηλεκτρικό πεδίο και η ηλεκτρομαγνητική επαγωγή. Ο ηλεκτρισμός μαζί με τον μαγνητισμό αποτελούν την ενιαία έκφραση του ηλεκτρομαγνητισμού, μιας από τις τέσσερις θεμελιώδεις αλληλεπιδράσεις.
Ιστορικά ως έννοια έχει τις ρίζες του στην παρατήρηση του Θαλή του Μιλήσιου (περίπου το 600 π.Χ.) ότι κομμάτι ήλεκτρου (κεχριμπάρι) που τρίβεται σε ξηρό ύφασμα έλκει μικρά κομμάτια άχυρου. Εξ ου και η ονομασία "ηλεκτρισμός", δηλαδή το φαινόμενο που παρατηρείται στο ήλεκτρο. Το 19ο αιώνα αναπτύχθηκαν βαθμιαία διάφορες τεχνικές εφαρμογές του ηλεκτρισμού, αλλά μόλις τον 20ο αιώνα αναγνωρίστηκε η διάχυτη παρουσία των ηλεκτρικών δυνάμεων οι οποίες παίζουν βασικό ρόλο στη συγκρότηση και τη συμπεριφορά της ύλης γύρω μας.
Πίνακας περιεχομένων |
[Επεξεργασία] Επί μέρους θέματα του ηλεκτρισμού
Ο όρος ηλεκτρισμός είναι πολύ γενικός και αναφέρεται σε πολλά επί μέρους θέματα, τα οποία εξηγούνται καλύτερα με πιο ακριβείς όρους.
[Επεξεργασία] Ηλεκτρικό φορτίο
Το ηλεκτρικό φορτίο είναι μια ιδιότητα κάποιων υποατομικών σωματιδίων, όπως των ηλεκτρονίων και των πρωτονίων, τα οποία αλληλεπιδρούν μέσω ηλεκτρομαγνητικών πεδίων και δημιουργούν ελκτικές ή απωστικές δυνάμεις μεταξύ τους. Είναι υπεύθυνο για μια από τις τέσσερις θεμελιώδεις αλληλεπιδράσεις της φύσης, την ηλεκτρομαγνητική και είναι μια διατηρούμενη ποσότητα της ύλης, η οποία μπορεί να κβαντιστεί. Υπάρχουν δύο είδη φορτίων: το ένα ονομάζεται θετικό και το άλλο αρνητικό. Μέσα από πειράματα, βλέπουμε πως αντικείμενα με ίδιο φορτίο απωθούνται, ενώ αντικείμενα με αντίθετα φορτία έλκονται. Αυτό οφείλεται στη δύναμη που δημιουργείται μεταξύ τους, η ένταση της οποίας δίνεται από το Νόμο του Κουλόμπ.
[Επεξεργασία] Ηλεκτρικό δυναμικό
Η διαφορά ηλεκτρικού δυναμικού μεταξύ δύο σημείων ορίζεται ως το έργο προς τη μονάδα του φορτίου που χρειάζεται να καταναλωθεί (ενάντια στις ηλεκτρικές δυνάμεις), ώστε να μετακινηθεί ένα θετικό σημειακό φορτίο αργά ανάμεσα στα δύο σημεία. Εάν το ένα από τα σημεία θεωρείται ως σημείο αναφοράς με δυναμικό ίσο με το μηδέν, τότε το ηλεκτρικό δυναμικό σε οποιοδήποτε σημείο ορίζεται ως το έργο που χρειάζεται προς τη μονάδα φορτίου για να μετακινηθεί ένα θετικό σημειακό φορτίο από το σημείο αναφοράς στο σημείο προσδιορισμού του δυναμικού. Για απομονωμένα φορτία, το σημείο αναφοράς είναι συνήθως το άπειρο. Το δυναμικό μετριέται σε Βολτ (1 Βολτ = 1 Τζάουλ/Κουλόμπ) Το ηλεκτρικό δυναμικό είναι ανάλογο της θερμοκρασίας: υπάρχει διαφορετική θερμοκρασία για κάθε σημείο στο χώρο, και η κλίση της θερμοκρασίας δείχνει τη διεύθυνση και το μέτρο της δύναμης σε κάθε αλλαγή της θερμοκρασίας. Αντίστοιχα, υπάρχει ένα ηλεκτρικό δυναμικό σε κάθε σημείο στο χώρο, και η κλίση του δείχνει τη διεύθυνση και το μέτρο της δύναμης σε κάθε κίνηση φορτίου.
[Επεξεργασία] Ηλεκτρικό πεδίο
Η έννοια των ηλεκτρικών πεδίων εισήχθηκε από τον Μάικλ Φαραντέι. Η δύναμη του ηλεκτρικού πεδίου δρα ανάμεσα σε δύο φορτία, με τον ίδιο τρόπο με τον οποίο η βαρυτική δύναμη δρα ανάμεσα σε δύο μάζες. Το ηλεκτρικό πεδίο, όμως, είναι λίγο διαφορετικό. Η βαρυτική δύναμη εξαρτάται από τη μάζα δύο σωμάτων, ενώ η ηλεκτρική δύναμη από τα ηλεκτρικά φορτία αυτών. Ενώ η βαρύτητα μπορεί μόνο να έλξει δύο μάζες, η ηλεκτρική δύναμη μπορεί να είναι είτε ελκτική, είτε απωστική. Εάν και τα δύο φορτία είναι ίδιου προσήμου (π.χ. θετικά), τότε θα υπάρξει μια απωστική δύναμη μεταξύ τους. Εάν τα φορτία είναι αντίθετα, τότε η δύναμη θα είναι ελκτική ανάμεσα στα δύο αντικείμενα. Το μέτρο της δύναμης είναι αντιστρόφως ανάλογο του τετραγώνου της απόστασης των δύο σωμάτων και ανάλογο του γινομένου των μέτρων των φορτίων τους.
[Επεξεργασία] Ηλεκτρικό ρεύμα
Το ηλεκτρικό ρεύμα είναι μια ροή ηλεκτρικού φορτίου, και η έντασή του μετριέται σε Αμπέρ. Παραδείγματα ηλεκτρικού ρεύματος περιλαμβάνουν την αγωγιμότητα των μετάλλων, όπου τα ηλεκτρόνια ρέουν μέσω ενός αγωγού, όπως για παράδειγμα μέσω ενός μεταλλικού καλωδίου, και την ηλεκτρόλυση, όπου τα ιόντα (φορτισμένα άτομα) ρέουν μέσω ενός υγρού. Τα ίδια τα σωματίδια κινούνται συχνά αρκετά αργά, ενώ το ηλεκτρικό πεδίο που ευθύνεται για την κίνησή τους διαδίδεται με ταχύτητα κοντά σε αυτή του φωτός. Δείτε επίσης και ηλεκτρική αγωγιμότητα για περισσότερες πληροφορίες.
Οι συσκευές που χρησιμοποιούν της αρχές της ροής ηλεκτρικού φορτίου σε υλικά, ονομάζονται ηλεκτρονικές συσκευές.
Το συνεχές ρεύμα (DC) έχει σταθερή κατεύθυνση ροής, ενώ το εναλλασσόμενο ρεύμα (ΑC) αλλάζει διαρκώς κατεύθυνση. Η μέση χρονική τιμή ενός εναλλασσόμενου ρεύματος είναι μηδενική, αλλά όχι και η ικανότητα να δώσει ενέργεια (τιμή RMS).
Ο Νόμος του Ωμ είναι μια σημαντική σχέση, η οποία περιγράφει την συμπεριφορά των ηλεκτρικών ρευμάτων σε σχέση με την πηγή.
Για ιστορικούς λόγους θεωρούμε πως το ηλεκτρικό ρεύμα ρέει από το πιο θετικό μέρος ενός κυκλώματος στο πιο αρνητικό. Η φορά του ηλεκτρικού ρεύματος που ορίζεται έτσι ονομάζεται συμβατική φορά.
[Επεξεργασία] Ηλεκτρική ενέργεια
Αυτή η ενότητα του λήμματος [Επεξεργασία] Δείτε επίσης
[Επεξεργασία] Εξωτερικοί σύνδεσμοι
- Ιστοσελίδα με ιστορικά στοιχεία για την μελέτη του ηλεκτρισμού από την αρχαιότητα μέχρι το 18ο αιώνα
[Επεξεργασία] Βιβλιογραφία
- Ohanian, Φυσική τόμος Β' , μετάφραση από Α. Φίλιππα, εκδόσεις Συμμετρία
- Haliday-Resnick, Φυσική μέρος Β', μετάφραση από Πνευματικό-Πεπονίδη, Επιστημονικές και τεχνικές εκδόσεις Γ.Α. Πνευματικού
- Serway, Physics for Scientists and Engineers τόμος II - Ηλεκτρομαγνητισμός, απόδοση στα ελληνικά Λ. Ρεσβάνης
- Paul G. Hewitt, Οι έννοιες της Φυσικής τόμος II, πανεπιστημιακές εκδόσεις Κρήτης, μετάφραση από Ελένη Σηφάκη
- Hugh D. Young, Πανεπιστημιακή Φυσική τόμος Β', εκδόσεις Παπαζήση
- Φυσική Γ.Π. Β' Ενιαίου Λυκείου, ΟΕΔΒ
- David J. Griffiths, Εισαγωγή στην Ηλεκτροδυναμική τόμος Ι, πανεπηστημιακές εκδόσεις Κρήτης
