Электричество - Electricity

Для использования в других целях см. Электричество (значения).
"Электрик" перенаправляется сюда. Для использования в других целях см. Электрический (значения).

Множественные удары молнии по городу ночью
Молния является одним из самых драматических эффектов электричества.
Часть цикла статей о
Электромагнетизм
Соленоид

Электричество это набор физический явления связанный с наличием и движением материи, которая имеет свойство электрический заряд. Электричество связано с магнетизм, оба являются частью феномена электромагнетизм, как описано Уравнения Максвелла. С электричеством связаны различные общие явления, в том числе молния, статичное электричество, электрическое отопление, электрические разряды и много других.

Наличие электрического заряда, который может быть как положительным, так и отрицательным, вызывает электрическое поле. Движение электрические заряды является электрический ток и производит магнитное поле.

Когда заряд помещается в место с ненулевым электрическим полем, на него действует сила. Величина этой силы определяется выражением Закон Кулона. Если заряд движется, электрическое поле будет делать работай по электрическому заряду. Таким образом, мы можем говорить о электрический потенциал в определенной точке пространства, которая равна работе, выполняемой внешним агентом по переносу единицы положительного заряда из произвольно выбранной точки отсчета в эту точку без какого-либо ускорения и обычно измеряется в вольт.

Электричество лежит в основе многих современных технологий, используемых для:

Электрические явления изучались с древних времен, хотя прогресс в теоретическом понимании оставался медленным до семнадцатого и восемнадцатого веков. Теория электромагнетизма была разработана в 19 веке, и к концу того же века электричество стало использоваться в промышленных и жилых помещениях. инженеры-электрики. Быстрое развитие электрических технологий в это время преобразовало промышленность и общество, став движущей силой Вторая промышленная революция. Необычайная универсальность электричества означает, что его можно использовать в практически неограниченном наборе приложений, в том числе: транспорт, обогрев, освещение, коммуникации, и вычисление. Электроэнергия сейчас является основой современного индустриального общества.[1]

История

Бюст бородатого мужчины с растрепанными волосами
Фалес, самый ранний известный исследователь электричества
Основные статьи: История электромагнитной теории и История электротехники
Смотрите также: Этимология электричества

Задолго до того, как появились какие-либо знания об электричестве, люди знали о ударах от электрическая рыба. Древнеегипетский тексты из 2750 г. до н.э. назвал эту рыбу "Громовержец Нил ", и назвал их" защитниками "всех других рыб. Тысячелетия спустя электрические рыбы снова стали известны древнегреческий, Римский и Арабские натуралисты и врачи.[2] Несколько древних писателей, таких как Плиний Старший и Скрибоний Ларг, подтверждено обезболивающее действие электрошок доставлено электрический сом и электрические лучи, и знал, что такие удары могут проходить по проводящим объектам.[3] Пациенты, страдающие такими недугами, как подагра или же Головная боль Им приказали прикоснуться к электрическим рыбам в надежде, что сильный толчок их вылечит.[4]

Древние культуры вокруг Средиземноморье знал, что определенные предметы, такие как стержни Янтарь, можно натереть кошачьей шерстью, чтобы привлечь легкие предметы, например перья. Фалес Милетский сделал ряд наблюдений по поводу статичное электричество около 600 г. до н.э., с которого он считал, что янтарь магнитный, в отличие от таких минералов, как магнетит, который не требует растирания.[5][6][7][8] Фалес ошибался, полагая, что притяжение вызвано магнитным эффектом, но более поздняя наука доказала связь между магнетизмом и электричеством. Согласно спорной теории, Парфяне возможно, знал гальваника, основанный на открытии в 1936 г. Багдадский аккумулятор, который напоминает гальванический элемент, хотя неизвестно, имел ли артефакт электрическую природу.[9]

Поясной портрет лысого, несколько дородного мужчины в костюме-тройке.
Бенджамин Франклин провел обширные исследования электричества в 18 веке, о чем свидетельствуют документы Джозеф Пристли (1767) История и современное состояние электроэнергии, с которым Франклин вел обширную переписку.

Электричество оставалось не более чем интеллектуальной диковинкой на протяжении тысячелетий до 1600 года, когда английский ученый Уильям Гилберт написал De Magnete, в которой он тщательно изучил электричество и магнетизм, выделив магнит эффект статического электричества, возникающего при трении янтаря.[5] Он придумал Новая латынь слово электрик («из янтаря» или «как янтарь», от ἤλεκτρον, электрон, то Греческий слово «янтарь»), чтобы обозначить свойство притягивать мелкие предметы после того, как их потерли.[10] Эта ассоциация породила английские слова «электрический» и «электричество», впервые появившиеся в печати в Томас Браун с Эпидемическая псевдодоксия 1646 г.[11]

Дальнейшие работы проводились в 17 - начале 18 вв. Отто фон Герике, Роберт Бойл, Стивен Грей и К. Ф. дю Фэй.[12] Позже, в 18 веке, Бенджамин Франклин проводил обширные исследования в области электричества, продавая свое имущество для финансирования своей работы. Считается, что в июне 1752 года он прикрепил металлический ключ к нижней части смоченной струны воздушного змея и запустил воздушного змея в грозовом небе.[13] Последовательность искр, прыгнувших от ключа к тыльной стороне его руки, показала, что молния действительно был электрическим по своей природе.[14] Он также объяснил кажущееся парадоксальным поведение[15] из лейденская банка как устройство для хранения большого количества электрического заряда в виде электричества, состоящего как из положительных, так и из отрицательных зарядов.[12]

Поясной портрет маслом мужчины в темном костюме
Майкл Фарадей открытия легли в основу технологии электродвигателей.

В 1791 г. Луиджи Гальвани опубликовал свое открытие биоэлектромагнетизм, демонстрируя, что электричество было средством, с помощью которого нейроны передает сигналы мышцам.[16][17][12] Алессандро Вольта аккумулятор, или гальваническая свая 1800 г., изготовленные из чередующихся слоев цинка и меди, предоставили ученым более надежный источник электроэнергии, чем электростатические машины бывшего употребления.[16][17] Признание электромагнетизм единство электрических и магнитных явлений обусловлено Ганс Кристиан Эрстед и Андре-Мари Ампер в 1819–1820 гг. Майкл Фарадей изобрел электрический двигатель в 1821 г. и Георг Ом математически проанализировал электрическую схему в 1827 году.[17] Электричество и магнетизм (и свет) были окончательно связаны между собой Джеймс Клерк Максвелл, в частности в его "О физических силовых линиях "в 1861 и 1862 гг.[18]

В то время как в начале 19 века в области электротехники наблюдался быстрый прогресс, в конце 19 века наблюдался наибольший прогресс в электротехника. Через таких людей, как Александр Грэхем Белл, Отто Блати, Томас Эдисон, Галилео Феррарис, Оливер Хевисайд, Аньос Йедлик, Уильям Томсон, первый барон Кельвин, Чарльз Алджернон Парсонс, Вернер фон Сименс, Джозеф Свон, Реджинальд Фессенден, Никола Тесла и Джордж Вестингауз электричество превратилось из научного курьеза в незаменимый инструмент современной жизни.

В 1887 г. Генрих Герц[19]:843–44[20] обнаружил, что электроды освещенный ультрафиолетом создать электрические искры легче. В 1905 г. Альберт Эйнштейн опубликовал статью, в которой объяснил экспериментальные данные фотоэлектрический эффект как результат того, что световая энергия переносится в дискретных квантованных пакетах, возбуждая электроны. Это открытие привело к квант революция. Эйнштейн был награжден Нобелевская премия по физике в 1921 г. за «открытие закона фотоэлектрического эффекта».[21] Фотоэлектрический эффект также используется в фотоэлементы такие как можно найти в солнечные панели и это часто используется для коммерческого производства электроэнергии.

Первый твердотельное устройство был "детектор кошачьих усов "впервые использованный в 1900-х годах в радиоприемниках. Неровный провод слегка соприкасается с твердым кристаллом (например, германий кристалл) для обнаружения радио сигнал за счет эффекта контактного перехода.[22] В твердотельном компоненте Текущий ограничивается твердыми элементами и соединениями, специально разработанными для его переключения и усиления. Ток можно понимать в двух формах: как отрицательно заряженный. электроны, и как положительно заряженные электронные дефициты называются дыры. Эти заряды и дыры понимаются с точки зрения квантовой физики. Строительный материал чаще всего кристаллический. полупроводник.[23][24]

Твердотельная электроника вступил в свои права с появлением транзистор технологии. Первый рабочий транзистор, а германий -основан точечный транзистор, был изобретен Джон Бардин и Уолтер Хаузер Браттейн в Bell Labs в 1947 г.,[25] за которым следует биполярный переходной транзистор в 1948 г.[26] Эти ранние транзисторы были относительно громоздкими устройствами, которые было трудно изготовить на массовое производство основание.[27]:168 За ними последовали кремний -основан МОП-транзистор (полевой транзистор металл-оксид-полупроводник, или МОП-транзистор), изобретенный Мохамед М. Аталла и Давон Канг в Bell Labs в 1959 году.[28][29][30] Это был первый по-настоящему компактный транзистор, который можно было миниатюризировать и выпускать серийно для широкого спектра применений.[27]:165,179 ведущий к кремниевая революция.[31] Твердотельные устройства стали преобладать с 1960-х годов, с переходом от вакуумные трубки к полупроводнику диоды, транзисторы, Интегральная схема (IC) микросхемы, полевые МОП-транзисторы и светодиод (LED) технология.

Наиболее распространенным электронным устройством является MOSFET,[29][32] который стал самым массовым устройством в истории.[33] Распространенные твердотельные МОП-устройства включают: микропроцессор чипсы[34] и полупроводниковая память.[35][36] Особый тип полупроводниковой памяти - это флэш-память, который используется в USB-накопители и мобильные устройства, а также твердотельный накопитель (SSD) технология для замены механически вращающегося магнитного диска привод жесткого диска (HDD) технология.

Концепции

Электрический заряд

Основная статья: Электрический заряд
Смотрите также: электрон, протон, и ион
У прозрачного стеклянного купола есть внешний электрод, который через стекло соединяется с парой золотых листов. Заряженный стержень касается внешнего электрода и заставляет листья отталкиваться.
Заряд на электроскоп с позолотой заставляет листья заметно отталкиваться друг от друга

Наличие заряда вызывает электростатическую силу: заряды вызывают сила друг на друга - эффект, который был известен в древности, хотя и не изучен.[19]:457 Легкий шар, подвешенный на веревке, можно зарядить, коснувшись его стеклянным стержнем, который сам заряжается путем трения тканью. Если такой же шар заряжается тем же стеклянным стержнем, обнаруживается, что он отталкивает первый: этот заряд заставляет два шара разделяться. Два шара, заряженные натертым янтарным стержнем, также отталкиваются друг от друга. Однако, если один шар заряжается стеклянным стержнем, а другой - янтарным, два шара притягиваются друг к другу. Эти явления были исследованы в конце восемнадцатого века. Шарль-Огюстен де Кулон, который вывел это обвинение, проявляется в двух противоположных формах. Это открытие привело к известной аксиоме: одноименно заряженные объекты отталкиваются, а противоположно заряженные объекты притягиваются.[19]

Сила действует на сами заряженные частицы, поэтому заряд имеет тенденцию распространяться как можно более равномерно по проводящей поверхности. Величина электромагнитной силы, притягивающей или отталкивающей, определяется выражением Закон Кулона, который связывает силу с произведением зарядов и имеет обратный квадрат отношение к расстоянию между ними.[37][38]:35 Электромагнитная сила очень сильна, уступая только силе сильное взаимодействие,[39] но в отличие от этой силы она действует на всех расстояниях.[40] По сравнению с гораздо более слабым сила гравитации, электромагнитная сила, отталкивающая два электрона, равна 1042 раз, что из гравитационный притяжение сближает их.[41]

Исследование показало, что заряд происходит от определенных типов субатомные частицы которые обладают свойством электрического заряда. Электрический заряд порождает и взаимодействует с электромагнитная сила, один из четырех фундаментальные силы природы. Наиболее известные носители электрического заряда - это электрон и протон. Эксперимент показал, что заряд сохраненное количество То есть чистый заряд в электрически изолированной системе всегда будет оставаться постоянным, независимо от любых изменений, происходящих в этой системе.[42] Внутри системы заряд может передаваться между телами либо путем прямого контакта, либо путем прохождения по проводящему материалу, например по проводу.[38]:2–5 Неофициальный термин статичное электричество относится к чистому присутствию (или «дисбалансу») заряда на теле, обычно вызываемому трением разнородных материалов друг о друга, перенос заряда от одного к другому.

Заряд электронов и протонов противоположен по знаку, следовательно, величина заряда может быть выражена как отрицательная или положительная. По соглашению заряд, переносимый электронами, считается отрицательным, а заряд протонов - положительным, что возникло в результате работы человека. Бенджамин Франклин.[43] Количество заряда обычно обозначается символом Q и выражается в кулоны;[44] каждый электрон несет один и тот же заряд примерно -1,6022 × 10−19 кулон. Протон имеет заряд, равный и противоположный, и, следовательно, +1,6022 × 10−19 кулон. Заряжением обладают не только иметь значение, но и антивещество, каждый античастица несущий равный и противоположный заряд соответствующей частице.[45]

Заряд можно измерить несколькими способами, одним из первых которых является электроскоп с позолотой, который, хотя до сих пор используется для демонстрации в классе, был заменен электронным электрометр.[38]:2–5

Электрический ток

Основная статья: Электрический ток

Движение электрического заряда известно как электрический ток, интенсивность которого обычно измеряется в амперы. Ток может состоять из любых движущихся заряженных частиц; чаще всего это электроны, но любой движущийся заряд представляет собой ток. Электрический ток может протекать через некоторые предметы, электрические проводники, но не будет проходить через электрический изолятор.[46]

Исторически сложилось так, что положительный ток определяется как имеющий то же направление потока, что и любой положительный заряд, который он содержит, или как протекающий от наиболее положительной части цепи к наиболее отрицательной части. Ток, определенный таким образом, называется обычный ток. Движение отрицательно заряженных электронов вокруг электрическая цепь, одна из самых известных форм тока, считается положительной в противоположный направление к электронам.[47] Однако, в зависимости от условий, электрический ток может состоять из потока заряженные частицы в любом направлении или даже в обоих направлениях одновременно. Для упрощения этой ситуации широко используется переход от положительного к отрицательному.

Две металлические проволоки образуют перевернутую букву V. Между их кончиками течет ослепительно яркая оранжево-белая электрическая дуга.
An электрическая дуга обеспечивает энергичную демонстрацию электрического тока

Процесс, при котором электрический ток проходит через материал, называется электрическая проводимость, и его природа зависит от заряженных частиц и материала, через который они движутся. Примеры электрических токов включают металлическую проводимость, когда электроны проходят через дирижер такие как металл, и электролиз, куда ионы (заряжено атомы ) протекать через жидкости или через плазма например, электрические искры. А сами частицы могут двигаться довольно медленно, иногда со средним скорость дрейфа только доли миллиметра в секунду,[38]:17 то электрическое поле который их движет, сам распространяется близко к скорость света, позволяя электрическим сигналам быстро проходить по проводам.[48]

Ток вызывает несколько наблюдаемых эффектов, которые исторически были средством признания его присутствия. То, что вода может разлагаться током из гальванической батареи, было обнаружено Николсон и Карлайл в 1800 году процесс, ныне известный как электролиз. Их работа была значительно расширена благодаря Майкл Фарадей в 1833 году. сопротивление вызывает локальный нагрев, эффект Джеймс Прескотт Джоуль математически учился в 1840 году.[38]:23–24 Одно из важнейших открытий, касающихся тока, было сделано случайно Ганс Кристиан Эрстед в 1820 году, когда, готовя лекцию, он стал свидетелем того, как ток в проводе мешал стрелке магнитного компаса.[49] Он обнаружил электромагнетизм, фундаментальное взаимодействие между электричеством и магнетизмом. Уровень электромагнитного излучения, создаваемого электрическая дуга достаточно высок, чтобы производить электромагнитная интерференция, что может отрицательно сказаться на работе соседнего оборудования.[50]

В инженерных или бытовых приложениях ток часто описывается как постоянный ток (DC) или переменный ток (AC). Эти термины относятся к тому, как ток изменяется во времени. Постоянный ток, производимый на примере аккумулятор и требуется большинству электронный устройств, представляет собой однонаправленный поток от положительной части цепи к отрицательной.[51]:11 Если, как это обычно бывает, этот поток переносится электронами, они будут двигаться в противоположном направлении. Переменный ток - это любой ток, который неоднократно меняет направление; почти всегда это принимает форму синусоидальная волна.[51]:206–07 Таким образом, переменный ток пульсирует взад и вперед внутри проводника, при этом заряд не перемещается на какое-либо расстояние во времени. Усредненное по времени значение переменного тока равно нулю, но он передает энергию сначала в одном направлении, а затем в обратном. На переменный ток влияют электрические свойства, которые не соблюдаются при устойчивое состояние постоянный ток, такой как индуктивность и емкость.[51]:223–25 Однако эти свойства могут стать важными, когда схема подвергается воздействию переходные процессы, например, при первом включении.

Электрическое поле

Основная статья: Электрическое поле
Смотрите также: Электростатика

Концепция электрического поле был представлен Майкл Фарадей. Электрическое поле создается заряженным телом в пространстве, которое его окружает, и приводит к силе, действующей на любые другие заряды, помещенные в поле. Электрическое поле действует между двумя зарядами аналогично тому, как гравитационное поле действует между двумя зарядами. массы, как и он, простирается к бесконечности и показывает обратную квадратичную зависимость от расстояния.[40] Однако есть важное отличие. Гравитация всегда действует как притяжение, сближая две массы, в то время как электрическое поле может вызывать либо притяжение, либо отталкивание. Поскольку большие тела, такие как планеты, обычно не несут чистого заряда, электрическое поле на расстоянии обычно равно нулю. Таким образом, гравитация является доминирующей силой на расстоянии во Вселенной, несмотря на то, что она намного слабее.[41]

Силовые линии, исходящие от положительного заряда над плоским проводником

Электрическое поле обычно меняется в пространстве,[52] и его сила в любой точке определяется как сила (на единицу заряда), которую чувствовал бы неподвижный, незначительный заряд, если бы он был помещен в эту точку.[19]:469–70 Концептуальный заряд, названный 'тестовая зарядка ', должен быть исчезающе малым, чтобы его собственное электрическое поле не мешало основному полю, а также должно быть стационарным, чтобы предотвратить влияние магнитные поля. Поскольку электрическое поле определяется с помощью сила, а сила - это вектор, имея оба величина и направление, откуда следует, что электрическое поле векторное поле.[19]:469–70

Исследование электрических полей, создаваемых стационарными зарядами, называется электростатика. Поле может быть визуализировано набором воображаемых линий, направление которых в любой точке совпадает с направлением поля. Эта концепция была введена Фарадеем,[53] чей срок 'силовые линии 'все еще иногда находит применение. Линии поля - это пути, по которым точечный положительный заряд будет стремиться пройти, когда он был вынужден двигаться внутри поля; однако они представляют собой воображаемую концепцию, не имеющую физического существования, и поле пронизывает все промежуточное пространство между линиями.[53] Силовые линии, исходящие от стационарных зарядов, обладают несколькими ключевыми свойствами: во-первых, они возникают при положительных зарядах и заканчиваются отрицательными зарядами; во-вторых, они должны входить в любой хороший проводник под прямым углом, и в-третьих, чтобы они никогда не пересекались или не приближались друг к другу.[19]:479

Полое проводящее тело несет весь свой заряд на своей внешней поверхности. Следовательно, поле равно нулю во всех точках тела.[38]:88 Это принцип работы Клетка Фарадея, проводящая металлическая оболочка, которая изолирует ее внутреннюю часть от внешних электрических воздействий.

Принципы электростатики важны при проектировании предметов высокое напряжение оборудование. Существует конечный предел напряженности электрического поля, которому может противостоять любая среда. За пределами этой точки электрический пробой происходит и электрическая дуга вызывает пробой между заряженными частями. Воздух, например, имеет тенденцию образовывать дугу через небольшие промежутки при напряженности электрического поля, превышающей 30 кВ на сантиметр. На больших зазорах его прочность на пробой ниже, возможно, 1 кВ на сантиметр.[54] Наиболее очевидным естественным проявлением этого является молния возникает, когда заряд отделяется в облаках от восходящих столбов воздуха и увеличивает электрическое поле в воздухе до уровня, превышающего его способность выдержать. Напряжение большого грозового облака может достигать 100 МВ, а энергия разряда - 250 кВтч.[55]

На напряженность поля в значительной степени влияют близлежащие проводящие объекты, и она особенно интенсивна, когда ему приходится огибать остроконечные объекты. Этот принцип используется в молниеотвод, острый острие которого способствует развитию удара молнии именно там, а не к зданию, которое он служит для защиты[56]:155

Электрический потенциал

Основная статья: Электрический потенциал
Смотрите также: Напряжение и Аккумулятор (электричество)
Две батарейки AA имеют на одном конце знак «плюс».
Пара Ячейки AA. Знак + указывает полярность разности потенциалов между клеммами аккумулятора.

Концепция электрического потенциала тесно связана с концепцией электрического поля. Небольшой заряд, помещенный в электрическое поле, испытывает силу, и для того, чтобы подвести этот заряд к этой точке против силы, требуется работай. Электрический потенциал в любой точке определяется как энергия, необходимая для выведения пробного заряда из бесконечное расстояние медленно к этому моменту. Обычно измеряется в вольт, а один вольт - потенциал, для которого джоуль работы должны быть затрачены, чтобы потребовать одного кулон из бесконечности.[19]:494–98 Это определение потенциала, хотя и формальное, имеет мало практического применения, и более полезной является концепция разность электрических потенциалов, и - энергия, необходимая для перемещения единичного заряда между двумя указанными точками. Электрическое поле имеет особое свойство: консервативный, что означает, что путь, пройденный испытательным зарядом, не имеет значения: все пути между двумя указанными точками расходуют одинаковую энергию, и, таким образом, можно указать уникальное значение разности потенциалов.[19]:494–98 Вольт настолько строго определен как единица измерения и описания разности электрических потенциалов, что термин Напряжение видит большее повседневное использование.

Для практических целей полезно определить общую точку отсчета, с которой можно выражать и сравнивать потенциалы. Хотя это может быть бесконечность, гораздо более полезной ссылкой является земной шар сам, который, как предполагается, везде имеет одинаковый потенциал. Этот ориентир естественно получает название земной шар или же земля. Предполагается, что Земля является бесконечным источником равных количеств положительного и отрицательного заряда и, следовательно, электрически незаряжена - и не заряжается.[57]

Электрический потенциал - это скалярная величина то есть имеет только величину, а не направление. Его можно рассматривать как аналог высота: точно так же, как выпущенный объект упадет через разницу в высоте, вызванную гравитационным полем, так и заряд «упадет» на напряжение, вызванное электрическим полем.[58] Как показывают карты рельефа контурные линии отмечая точки равной высоты, набор линий, отмечающих точки равного потенциала (известные как эквипотенциалы ) можно обвести вокруг электростатически заряженного объекта. Эквипотенциалы пересекают все силовые линии под прямым углом. Они также должны лежать параллельно дирижер поверхность, иначе это создаст силу, которая переместит носители заряда к потенциалу поверхности.

Электрическое поле формально определялось как сила, действующая на единицу заряда, но концепция потенциала допускает более полезное и эквивалентное определение: электрическое поле является локальным градиент электрического потенциала. Обычно выражается в вольтах на метр, направление вектора поля - это линия наибольшего наклона потенциала, где эквипотенциалы лежат ближе всего друг к другу.[38]:60

Электромагниты

Основная статья: Электромагниты
Провод проводит ток к считывателю. Концентрические круги, представляющие магнитное поле, вращаются вокруг провода против часовой стрелки, как видит читатель.
Магнитное поле вращается вокруг тока

Открытие Эрстеда в 1821 году, что магнитное поле Существование вокруг всех сторон провода, по которому проходит электрический ток, указывает на прямую связь между электричеством и магнетизмом. Более того, взаимодействие казалось отличным от гравитационных и электростатических сил, двух известных тогда сил природы. Сила, действующая на стрелку компаса, не направляла ее к токоведущему проводу или от него, а действовала под прямым углом к ​​нему.[49] По словам Эрстеда, «электрический конфликт действует постоянно». Сила также зависела от направления тока, потому что если поток был обратным, то сила тоже.[59]

Эрстед не до конца понимал свое открытие, но он заметил, что эффект был обратным: ток воздействует на магнит, а магнитное поле действует на ток. Явление было дополнительно исследовано Ампер, который обнаружил, что два параллельных токоведущих провода оказывают друг на друга силу: два провода, проводящие токи в одном направлении, притягиваются друг к другу, а провода, содержащие токи в противоположных направлениях, раздвигаются.[60] Взаимодействие опосредуется магнитным полем, которое производит каждый ток, и формирует основу для международного определение ампера.[60]

Схема небольшого электродвигателя в разрезе
Электродвигатель использует важный эффект электромагнетизма: ток, проходящий через магнитное поле, испытывает силу, перпендикулярную как полю, так и току.

Эта связь между магнитными полями и токами чрезвычайно важна, поскольку она привела к изобретению Майклом Фарадеем электрический двигатель в 1821 г. Фарадея униполярный двигатель состоял из постоянный магнит сидя в бассейне Меркурий. Пропускали ток через проволоку, подвешенную на стержне над магнитом, и погружали в ртуть. Магнит оказывал на провод тангенциальную силу, заставляя его вращаться вокруг магнита до тех пор, пока сохраняется ток.[61]

Эксперименты Фарадея в 1831 году показали, что провод, движущийся перпендикулярно магнитному полю, создает разность потенциалов между своими концами. Дальнейший анализ этого процесса, известного как электромагнитная индукция, позволила ему сформулировать принцип, теперь известный как Закон индукции Фарадея, что разность потенциалов, индуцированная в замкнутой цепи, пропорциональна скорости изменения магнитный поток через петлю. Использование этого открытия позволило ему изобрести первые электрический генератор в 1831 году, в котором он преобразовал механическую энергию вращающегося медного диска в электрическую.[61] Диск Фарадея был неэффективен и бесполезен в качестве практического генератора, но он показал возможность генерирования электроэнергии с помощью магнетизма, возможность, которую будут использовать те, кто последовал за его работой.

Электрохимия

Итальянский физик Алессандро Вольта показывая его "аккумулятор " к Французский император Наполеон Бонапарт в начале 19 века.
Основная статья: Электрохимия

Способность химических реакций производить электричество, и, наоборот, способность электричества управлять химическими реакциями имеет широкий спектр применений.

Электрохимия всегда была важной частью электричества. Из первоначального изобретения вольтова сваи, электрохимические ячейки превратились во множество различных типов батарей, гальванических и электролизных ячеек. Алюминий таким образом производится в огромных количествах, и многие портативные устройства получают питание от перезаряжаемых элементов.

Электрические схемы

Основная статья: Электрическая цепь
Базовый электрическая цепь. В источник напряжения V слева ведет Текущий я по кругу, доставляя электроэнергия в резистор р. От резистора ток возвращается к источнику, замыкая цепь.

Электрическая цепь - это соединение электрических компонентов таким образом, что электрический заряд движется по замкнутому пути (цепи), обычно для выполнения некоторой полезной задачи.

Компоненты в электрической цепи могут принимать разные формы, включая такие элементы, как резисторы, конденсаторы, переключатели, трансформаторы и электроника. Электронные схемы содержать активные компоненты, обычно полупроводники, и обычно выставляют нелинейный поведение, требующее комплексного анализа. Самыми простыми электрическими компонентами являются те, которые называются пассивный и линейный: хотя они могут временно накапливать энергию, они не содержат ее источников и демонстрируют линейные ответы на стимулы.[62]:15–16

В резистор пожалуй, самый простой из пассивных элементов схемы: как следует из названия, он сопротивляется ток через него, рассеивая свою энергию в виде тепла. Сопротивление является следствием движения заряда через проводник: в металлах, например, сопротивление в первую очередь возникает из-за столкновений между электронами и ионами. Закон Ома это основной закон теория цепей, утверждая, что ток, проходящий через сопротивление, прямо пропорционален разности потенциалов на нем. Сопротивление большинства материалов относительно постоянно в диапазоне температур и токов; материалы в этих условиях известны как «омические». В ом, отряд сопротивления, назван в честь Георг Ом, и обозначается греческой буквой Ω. 1 Ом - это сопротивление, которое создает разность потенциалов в один вольт в ответ на ток в один ампер.[62]:30–35

В конденсатор является развитием лейденской банки и представляет собой устройство, которое может накапливать заряд и тем самым накапливать электрическую энергию в результирующем поле. Он состоит из двух проводящих пластин, разделенных тонкой изоляционный диэлектрик слой; на практике тонкая металлическая фольга скручивается вместе, увеличивая площадь поверхности на единицу объема и, следовательно, емкость. Единицей измерения емкости является фарад, названный в честь Майкл Фарадей, и учитывая символ F: один фарад - это емкость, которая развивает разность потенциалов в один вольт при накоплении заряда в один кулон. Конденсатор, подключенный к источнику напряжения, первоначально вызывает ток по мере накопления заряда; этот ток, однако, со временем спадет по мере заполнения конденсатора, в конечном итоге упав до нуля. Следовательно, конденсатор не допускает устойчивое состояние текущий, но вместо этого блокирует его.[62]:216–20

В индуктор представляет собой проводник, обычно катушку с проволокой, который накапливает энергию в магнитном поле в ответ на ток через него. Когда меняется ток, меняется и магнитное поле, побуждение напряжение между концами проводника. Индуцированное напряжение пропорционально скорость изменения тока. Константа пропорциональности называется индуктивность. Единицей индуктивности является Генри, названный в честь Джозеф Генри, современник Фарадея. Один генри - это индуктивность, которая будет вызывать разность потенциалов в один вольт, если ток через нее изменяется со скоростью один ампер в секунду. Поведение индуктора в некотором отношении противоположно поведению конденсатора: он свободно пропускает неизменный ток, но противодействует быстро меняющемуся.[62]:226–29

Электроэнергия

Основная статья: электроэнергия

Электроэнергия - это скорость, с которой электроэнергия передается электрическая цепь. В SI единица мощность это ватт, один джоуль на второй.

Электроэнергия, вроде механическая сила, скорость выполнения работай, измеряется в Вт, и представлен буквой п. Период, термин мощность в разговорной речи означает «электрическая мощность в ваттах». Электроэнергия в Вт произведенный электрическим током я состоящий из заряда Q кулонов каждые т секунды, проходящие через электрический потенциал (Напряжение ) разница V является

куда

Q электрический заряд в кулоны
т время в секундах
я электрический ток в амперы
V электрический потенциал или напряжение в вольт

Производство электроэнергии часто делается с электрические генераторы, но также может поставляться из химических источников, таких как электрические батареи или другими способами из самых разных источников энергии. Электроэнергия обычно поставляется предприятиям и домам электроэнергетика. Электроэнергия обычно продается киловатт-час (3,6 МДж), которое представляет собой произведение мощности в киловаттах на время работы в часах. Электроэнергетические компании измеряют мощность, используя счетчики электроэнергии, которые хранят текущую сумму электроэнергии, доставленной потребителю. В отличие от ископаемого топлива, электричество мало энтропия форма энергии и может быть преобразована в движение или многие другие формы энергии с высокой эффективностью.[63]

Электроника

Основная статья: электроника
Поверхностный монтаж электронные компоненты

Электроника занимается электрические схемы которые включают активные электрические компоненты Такие как вакуумные трубки, транзисторы, диоды, оптоэлектроника, датчики и интегральные схемы, и связанные с ними пассивные технологии межсетевого взаимодействия. В нелинейный поведение активных компонентов и их способность управлять электронными потоками делает возможным усиление слабых сигналов, а электроника широко используется в обработка информации, телекоммуникации, и обработка сигналов. Способность электронных устройств действовать как переключатели делает возможной цифровую обработку информации. Технологии соединения, такие как печатные платы, технология упаковки электроники и другие различные формы инфраструктуры связи дополняют функциональность схемы и превращают смешанные компоненты в обычные рабочие система.

Сегодня большинство электронных устройств используют полупроводник компоненты для выполнения электронного управления. Изучение полупроводниковых устройств и связанных с ними технологий считается отраслью физика твердого тела, а конструкция и конструкция электронные схемы для решения практических задач подпадают под электронная инженерия.

Электромагнитная волна

Основная статья: Электромагнитная волна

Работы Фарадея и Ампера показали, что изменяющееся во времени магнитное поле действует как источник электрического поля, а изменяющееся во времени электрическое поле является источником магнитного поля. Таким образом, когда одно поле изменяется во времени, обязательно индуцируется поле другого.[19]:696–700 Такое явление имеет свойства волна, и естественно именуется электромагнитная волна. Электромагнитные волны были проанализированы теоретически Джеймс Клерк Максвелл в 1864 г. Максвелл разработал систему уравнений, которые могли однозначно описать взаимосвязь между электрическим полем, магнитным полем, электрическим зарядом и электрическим током. Более того, он мог доказать, что такая волна обязательно пойдет по скорость света, и, следовательно, сам свет был формой электромагнитного излучения. Законы Максвелла, которые объединяют свет, поля и заряд, являются одной из важнейших вех теоретической физики.[19]:696–700

Таким образом, работа многих исследователей позволила использовать электронику для преобразования сигналов в высокая частота осциллирующие токи, а электричество через проводники подходящей формы позволяет передавать и принимать эти сигналы с помощью радиоволн на очень большие расстояния.

Производство и использование

Генерация и передача

Основная статья: Производство электроэнергии
Смотрите также: Передача электроэнергии и Сети электроэнергии
Начало 20 века генератор сделано в Будапешт, Венгрия, в энергогенерирующем зале гидроэлектростанция станция (фотография сделана Прокудин-Горский, 1905–1915).

В VI веке до нашей эры греческий философ Фалес Милетский экспериментировал с янтарными стержнями, и эти эксперименты были первыми исследованиями в области производства электроэнергии. Хотя этот метод, теперь известный как трибоэлектрический эффект, может поднимать легкие предметы и генерировать искры, это крайне неэффективно.[64] Так было до изобретения гальваническая свая в восемнадцатом веке стал доступен жизнеспособный источник электроэнергии. Гальваническая свая и ее современный потомок, электрическая батарея, хранят энергию химически и делают ее доступной по запросу в виде электрической энергии.[64] Батарея представляет собой универсальный и очень распространенный источник питания, который идеально подходит для многих приложений, но ее запас энергии ограничен, и после разрядки ее необходимо утилизировать или перезарядить. Для больших потребностей в электроэнергии электрическая энергия должна генерироваться и непрерывно передаваться по проводящим линиям передачи.

Электроэнергия обычно вырабатывается электромеханическими генераторы которую вел пар произведено из ископаемое топливо горение или тепло, выделяемое в результате ядерных реакций; или из других источников, таких как кинетическая энергия извлекается из ветра или проточной воды. Современный паровая турбина изобретен Сэр Чарльз Парсонс в 1884 году сегодня генерирует около 80 процентов электроэнергия в мире с использованием различных источников тепла. Такие генераторы не имеют ничего общего с униполярным дисковым генератором Фарадея 1831 года, но они по-прежнему полагаются на его электромагнитный принцип, согласно которому проводник, соединяющий изменяющееся магнитное поле, индуцирует разность потенциалов на своих концах.[65] Изобретение в конце девятнадцатого века трансформатор означало, что электрическая энергия могла передаваться более эффективно при более высоком напряжении, но меньшем токе. Эффективный электрическая передача означало, в свою очередь, что электричество могло производиться централизованно энергостанции, где это было выгодно эффект масштаба, а затем отправляться на относительно большие расстояния туда, где это было необходимо.[66][67]

Ветряная электростанция из десятка трехлопастных ветряков белого цвета.
Ветровая энергия приобретает все большее значение во многих странах

Поскольку электрическая энергия не может легко храниться в количествах, достаточно больших, чтобы удовлетворить потребности в национальном масштабе, всегда должно производиться ровно столько, сколько требуется.[66] Это требует электроэнергетика делать точные прогнозы своих электрических нагрузок и поддерживать постоянную координацию со своими электростанциями. Определенное количество поколений всегда должно удерживаться в бронировать для защиты электросети от неизбежных сбоев и потерь.

Спрос на электроэнергию растет очень быстро по мере модернизации страны и развития ее экономики. В Соединенных Штатах в течение первых трех десятилетий двадцатого века спрос увеличивался на 12% каждый год.[68] темпы роста, которые сейчас наблюдаются в странах с развивающейся экономикой, таких как Индия или Китай.[69][70] Исторически сложилось так, что темпы роста спроса на электроэнергию опережали рост спроса на другие виды энергии.[71]:16

Экологические проблемы с производством электроэнергии привели к повышенному вниманию к поколению из возобновляемые источники, в частности из ветер и солнечный. Хотя можно ожидать продолжения дебатов по поводу воздействия на окружающую среду различных средств производства электроэнергии, его окончательная форма относительно чиста.[71]:89

Приложения

В лампочка, ранняя подача электроэнергии, работает Джоулевое нагревание: прохождение Текущий через сопротивление генерирование тепла

Электричество - очень удобный способ передачи энергии, и он адаптирован для огромного и постоянно растущего числа пользователей.[72] Изобретение практического лампа накаливания в 1870-х годах привели к освещение становится одним из первых общедоступных приложений электроэнергии. Хотя электрификация принесла с собой свои опасности, замена открытого огня газового освещения значительно снизила опасность возгорания в домах и на фабриках.[73] Коммунальные предприятия были созданы во многих городах, чтобы обеспечить растущий рынок электрического освещения. В конце 20 века и в наше время тенденция начала двигаться в направлении дерегулирования в электроэнергетическом секторе.[74]

Резистивный Джоулевое нагревание Эффект, используемый в лампах накаливания, также находит более прямое применение в электрическое отопление. Хотя это универсально и поддается контролю, его можно рассматривать как расточительный, поскольку для большей части выработки электроэнергии уже потребовалось производство тепла на электростанции.[75] Ряд стран, например Дания, издали законы, ограничивающие или запрещающие использование резистивного электрического отопления в новых зданиях.[76] Однако электричество по-прежнему является весьма практичным источником энергии для отопления и охлаждение,[77] с кондиционер /тепловые насосы представляет собой растущий сектор спроса на электроэнергию для отопления и охлаждения, влияние которого электроэнергетические компании все чаще вынуждены учитывать.[78]

Электричество используется в телекоммуникации, и действительно электрический телеграф, продемонстрированный коммерчески в 1837 г. Кук и Уитстон, был одним из первых его приложений. Со строительством первого трансконтинентальный, а потом трансатлантический, телеграфные системы в 1860-х годах, электричество обеспечило связь по всему миру за считанные минуты. Оптоволокно и спутниковая связь заняли долю рынка систем связи, но можно ожидать, что электроэнергия останется важной частью этого процесса.

Эффекты электромагнетизма наиболее заметно используются в электрический двигатель, который обеспечивает чистые и эффективные средства передвижения. Стационарный двигатель, такой как лебедка легко снабжен источником питания, но двигатель, который движется вместе с его применением, например, электромобиль, обязан либо иметь источник питания, такой как аккумулятор, либо собирать ток от скользящего контакта, такого как пантограф. Транспортные средства с электрическим приводом используются в общественном транспорте, например, электрические автобусы и поезда,[79] и все большее количество аккумуляторов электромобили в частной собственности.

Электронные устройства используют транзистор, пожалуй, одно из самых важных изобретений ХХ века,[80] и фундаментальный строительный блок всех современных схем. Современный Интегральная схема может содержать несколько миллиардов миниатюрных транзисторов на площади всего в несколько квадратных сантиметров.[81]

Электричество и мир природы

Физиологические эффекты

Основная статья: Поражение электрическим током

Напряжение, приложенное к человеческому телу, вызывает электрический ток через ткани, и, хотя соотношение нелинейно, чем больше напряжение, тем больше ток.[82] Порог восприятия изменяется в зависимости от частоты источника питания и пути прохождения тока, но составляет от 0,1 мА до 1 мА для электричества с частотой сети, хотя такой низкий ток, как микроампер, может быть обнаружен как электровибрация эффект при определенных условиях.[83] Если сила тока достаточно высока, это вызовет сокращение мышц, фибрилляция сердца, и ожоги тканей.[82] Отсутствие каких-либо видимых признаков того, что проводник электрифицирован, делает электричество особенно опасным. Боль, вызванная поражением электрическим током, может быть сильной, и иногда электричество используется как метод лечения. пытка. Смерть от поражения электрическим током называется поражение электрическим током. Удар электрическим током по-прежнему остается средством судебное исполнение в некоторых юрисдикциях, хотя в последнее время его использование стало реже.[84]

Электрические явления в природе

Основная статья: Электрические явления
Электрический угорь, Электрофор электрический

Электричество - это не изобретение человека, и в природе его можно наблюдать в нескольких формах, ярким проявлением которых является молния. Многие взаимодействия, знакомые на макроскопическом уровне, такие как трогать, трение или же химическая связь, обусловлены взаимодействиями между электрическими полями на атомном уровне. В Магнитное поле Земли считается, что возникает из природное динамо циркулирующих токов в ядре планеты.[85] Некоторые кристаллы, такие как кварц, или даже сахар, создают разность потенциалов на своих поверхностях под воздействием внешнего давления.[86] Это явление известно как пьезоэлектричество, от Греческий пьезеин (πιέζειν), что означает «печатать», и был открыт в 1880 г. Пьер и Жак Кюри. Эффект является обратным, и когда пьезоэлектрический материал подвергается воздействию электрического поля, имеет место небольшое изменение физических размеров.[86]

§Биоэлектрогенез в микробной жизни является заметным явлением в экологии почв и отложений, возникающим в результате анаэробное дыхание. В микробный топливный элемент имитирует это вездесущее природное явление.

Некоторые организмы, такие как акулы, способны обнаруживать и реагировать на изменения электрических полей, способность, известная как электрорецепция,[87] в то время как другие, названные электрогенный, способны сами генерировать напряжение, которое служит хищным или защитным оружием.[3] Приказ Gymnotiformes, из которых наиболее известным примером является электрический угорь, обнаруживают или оглушают свою жертву с помощью высокого напряжения, генерируемого модифицированными мышечными клетками, называемыми электроциты.[3][4] Все животные передают информацию через свои клеточные мембраны с помощью импульсов напряжения, называемых потенциалы действия, функции которого включают общение нервной системой между нейроны и мышцы.[88] Электрический шок стимулирует эту систему и заставляет мышцы сокращаться.[89] Потенциалы действия также отвечают за координацию действий на определенных заводах.[88]

Культурное восприятие

В 1850 г. Уильям Гладстон спросил ученый Майкл Фарадей почему электричество было таким ценным. Фарадей ответил: «Однажды, сэр, вы можете обложить налогом».[90]

В 19 и начале 20 века электричество не было частью повседневной жизни многих людей, даже в промышленно развитых странах. западный мир. В популярная культура того времени, соответственно, часто изображали его как загадочную, квази-магическую силу, способную убивать живых, воскрешать мертвых или иным образом нарушать законы природы.[91] Это отношение началось с экспериментов 1771 г. Луиджи Гальвани в котором ноги мертвых лягушек подергивались при применении животное электричество. «Оживление» или реанимация явно мертвых или утонувших людей было сообщено в медицинской литературе вскоре после работы Гальвани. Эти результаты были известны Мэри Шелли когда она была автором Франкенштейн (1819), хотя способ оживления чудовища она не называет. Оживление монстров электричеством позже стало основной темой фильмов ужасов.

Поскольку общественное знакомство с электричеством как источником жизненной силы Вторая промышленная революция росли, его обладатели чаще воспринимались в положительном свете,[92] например, рабочие, которые «пальцами кончают смертью кончиком своих перчаток, когда разбирают и перематывают живые провода» в Редьярд Киплинг Поэма 1907 года Сыновья Марфы.[92] Разные автомобили с электроприводом фигурируют в приключенческих историях, таких как Жюль Верн и Том Свифт книги.[92] Мастера электричества, вымышленного или реального, включая таких ученых, как Томас Эдисон, Чарльз Стейнмец или же Никола Тесла - обычно считалось, что они обладают волшебными способностями.[92]

Поскольку во второй половине XX века электричество перестало быть новинкой и стало необходимостью повседневной жизни, оно требовало особого внимания со стороны массовой культуры только тогда, когда оно останавливается течет,[92] событие, которое обычно сигнализирует о катастрофе.[92] Люди, которые держать он течет, как безымянный герой Джимми Уэбб Песня "Wichita Lineman " (1968),[92] до сих пор часто изображаются героическими фигурами, похожими на волшебников.[92]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Джонс, Д.А. (1991), «Электротехника: опора общества», IEE Proceedings A - Science, Measurement and Technology, 138 (1): 1–10, Дои:10.1049 / ip-a-3.1991.0001
  2. ^ Моллер, Питер; Крамер, Бернд (декабрь 1991 г.), «Обзор: электрическая рыба», Бионаука, Американский институт биологических наук, 41 (11): 794–96 [794], Дои:10.2307/1311732, JSTOR  1311732
  3. ^ а б c Баллок, Теодор Х. (2005), Электрорецепция, Springer, стр. 5–7, ISBN  0-387-23192-7
  4. ^ а б Моррис, Саймон С. (2003), Решение жизни: неизбежные люди в одинокой вселенной, Cambridge University Press, стр.182–85, ISBN  0-521-82704-3
  5. ^ а б Стюарт, Джозеф (2001), Промежуточная электромагнитная теория, World Scientific, стр. 50, ISBN  981-02-4471-1
  6. ^ Симпсон, Брайан (2003), Электростимуляция и облегчение боли, Elsevier Health Sciences, стр. 6–7, ISBN  0-444-51258-6
  7. ^ Диоген Лаэртский. Р.Д. Хикс (ред.). «Жизни выдающихся философов, книга 1, глава 1 [24]». Цифровая библиотека Персея. Университет Тафтса. Получено 5 февраля 2017. Аристотель и Гиппий утверждают, что, аргументируя это магнетизмом и янтарем, он приписывал душу или жизнь даже неодушевленным предметам.
  8. ^ Аристотель. Дэниел С. Стивенсон (ред.). "Де Анимус (О душе) Книга 1 Часть 2 (оборотная сторона B4)". Архив интернет-классики. Перевод Я.А. Смит. Получено 5 февраля 2017. Фалес тоже, судя по тому, что о нем написано, по-видимому, считал душу движущей силой, поскольку он сказал, что в магните есть душа, потому что он перемещает железо.
  9. ^ Фруд, Арран (27 февраля 2003 г.), Загадка "багдадских батарей", BBC, получено 2008-02-16
  10. ^ Бейгри, Брайан (2007), Электричество и магнетизм: историческая перспектива, Greenwood Press, стр. 7–8, ISBN  978-0-313-33358-3
  11. ^ Чалмерс, Гордон (1937), «Магнитный камень и понимание материи в Англии семнадцатого века», Философия науки, 4 (1): 75–95, Дои:10.1086/286445
  12. ^ а б c Гварньери, М. (2014). «Электричество в эпоху Просвещения». Журнал IEEE Industrial Electronics Magazine. 8 (3): 60–63. Дои:10.1109 / MIE.2014.2335431.CS1 maint: ref = harv (связь)
  13. ^ Сродес, Джеймс (2002), Франклин: главный отец-основатель, Regnery Publishing, стр.92–94, ISBN  0-89526-163-4 Неизвестно, проводил ли Франклин лично этот эксперимент, но многие приписывают его ему.
  14. ^ Умань, Мартин (1987), Все о молнии (PDF), Dover Publications, ISBN  0-486-25237-X
  15. ^ Рискин, Джессика (1998), Лейденская банка бедного Ричарда: Электричество и экономика во франклинистской Франции (PDF), п. 327
  16. ^ а б Гварньери, М. (2014). «Большой прыжок с лапок лягушки». Журнал IEEE Industrial Electronics Magazine. 8 (4): 59–61, 69. Дои:10.1109 / MIE.2014.2361237.CS1 maint: ref = harv (связь)
  17. ^ а б c Кирби, Ричард С. (1990), Инженерия в истории, Courier Dover Publications, стр.331–33, ISBN  0-486-26412-2
  18. ^ Берксон, Уильям (1974) Силовые поля: развитие мировоззрения от Фарадея до Эйнштейна с.148. Рутледж, 1974
  19. ^ а б c d е ж грамм час я j Сирс, Фрэнсис; и другие. (1982), Университетская физика, шестое издание, Эддисон Уэсли, ISBN  0-201-07199-1
  20. ^ Герц, Генрих (1887). "Ueber den Einfluss des ultravioletten Lichtes auf die electrische Entladung". Annalen der Physik. 267 (8): S. 983–1000. Bibcode:1887AnP ... 267..983H. Дои:10.1002 / andp.18872670827.
  21. ^ "Нобелевская премия по физике 1921 г.". Нобелевский фонд. Получено 2013-03-16.
  22. ^ "Твердое состояние", Бесплатный словарь
  23. ^ Джон Сидни Блейкмор, Физика твердого тела, стр. 1–3, Cambridge University Press, 1985 ISBN  0-521-31391-0.
  24. ^ Ричард К. Джегер, Трэвис Н. Блалок, Конструкция микроэлектронной схемы, стр. 46–47, McGraw-Hill Professional, 2003 г. ISBN  0-07-250503-6.
  25. ^ «1947: изобретение точечного транзистора». Музей истории компьютеров. Получено 10 августа 2019.
  26. ^ «1948: концепция переходного транзистора». Кремниевый двигатель. Музей истории компьютеров. Получено 8 октября 2019.
  27. ^ а б Московиц, Сэнфорд Л. (2016). Передовые инновации в материалах: управление глобальными технологиями в 21 веке. Джон Уайли и сыновья. ISBN  9780470508923.
  28. ^ «1960 - Демонстрация металлооксидного полупроводникового (МОП) транзистора». Кремниевый двигатель. Музей истории компьютеров.
  29. ^ а б "Кто изобрел транзистор?". Музей истории компьютеров. 4 декабря 2013 г.. Получено 20 июля 2019.
  30. ^ «Триумф МОП-транзистора». YouTube. Музей истории компьютеров. 6 августа 2010 г.. Получено 21 июля 2019.
  31. ^ Фельдман, Леонард С. (2001). "Вступление". Фундаментальные аспекты окисления кремния. Springer Science & Business Media. С. 1–11. ISBN  9783540416821.
  32. ^ Голио, Майк; Голио, Джанет (2018). ВЧ и СВЧ пассивные и активные технологии. CRC Press. С. 18–2. ISBN  9781420006728.
  33. ^ "13 секстиллионов и счет: длинный и извилистый путь к самому часто производимому человеческому артефакту в истории". Музей истории компьютеров. 2 апреля 2018 г.. Получено 28 июля 2019.
  34. ^ Ширрифф, Кен (30 августа 2016 г.). «Удивительная история первых микропроцессоров». IEEE Spectrum. Институт инженеров по электротехнике и электронике. Получено 13 октября 2019.
  35. ^ «Рынок МОП-памяти» (PDF). Корпорация интегральной схемотехники. Смитсоновский институт. 1997. Получено 16 октября 2019.
  36. ^ «Тенденции на рынке памяти MOS» (PDF). Корпорация интегральной схемотехники. Смитсоновский институт. 1998. Получено 16 октября 2019.
  37. ^ «Сила отталкивания между двумя маленькими сферами, заряженными одним и тем же типом электричества, обратно пропорциональна квадрату расстояния между центрами двух сфер». Шарль-Огюстен де Кулон, Histoire de l'Academie Royal des Sciences, Париж 1785 г.
  38. ^ а б c d е ж грамм Даффин, У.Дж. (1980), Электричество и магнетизм, 3-е издание, МакГроу-Хилл, ISBN  0-07-084111-X
  39. ^ Национальный исследовательский совет (1998), Физика в 1990-е годы, National Academies Press, стр. 215–16, ISBN  0-309-03576-7
  40. ^ а б Умашанкар, Корада (1989), Введение в инженерные электромагнитные поля, World Scientific, стр. 77–79, ISBN  9971-5-0921-0
  41. ^ а б Хокинг, Стивен (1988), Краткая история времени, Bantam Press, стр. 77, ISBN  0-553-17521-1
  42. ^ Трефил, Джеймс (2003), Природа науки: Путеводитель от А до Я по законам и принципам, регулирующим нашу Вселенную, Houghton Mifflin Books, стр.74, ISBN  0-618-31938-7
  43. ^ Шектман, Джонатан (2003), Новаторские научные эксперименты, изобретения и открытия 18 века, Greenwood Press, стр. 87–91, ISBN  0-313-32015-2
  44. ^ Сьюэлл, Тайсон (1902), Элементы электротехники, Локвуд, стр. 18. В Q первоначально обозначал «количество электричества», термин «электричество» теперь чаще выражается как «заряд».
  45. ^ Близко, Фрэнк (2007), Новый космический лук: кварки и природа Вселенной, CRC Press, стр. 51, ISBN  978-1-58488-798-0
  46. ^ Шок и трепет: история электричества - Джим Аль-Халили BBC Horizon
  47. ^ Уорд, Роберт (1960), Введение в электротехнику, Прентис-Холл, стр. 18
  48. ^ Солимар, Л. (1984), Лекции по теории электромагнетизма, Oxford University Press, стр.140, ISBN  0-19-856169-5
  49. ^ а б Берксон, Уильям (1974), Поля силы: развитие мировоззрения от Фарадея до Эйнштейна, Рутледж, стр.370, ISBN  0-7100-7626-6 Рассказы о том, было ли это до, во время или после лекции, различаются.
  50. ^ "Лабораторная запись № 105 Снижение электромагнитных помех - без подавления и без подавления". Технологии гашения дуги. Апрель 2011 г.. Получено 7 марта, 2012.
  51. ^ а б c Птица, Джон (2007), Электрические и электронные принципы и технологии, 3-е издание, Newnes, ISBN  9781417505432
  52. ^ Почти все электрические поля изменяются в пространстве. Исключением является электрическое поле, окружающее плоский проводник бесконечной протяженности, поле которого однородно.
  53. ^ а б Морели и Хьюз, Принципы электричества, пятое издание, п. 73, ISBN  0-582-42629-4
  54. ^ Naidu, M.S .; Каматару, В. (1982), Техника высокого напряжения, Тата МакГроу-Хилл, стр. 2, ISBN  0-07-451786-4
  55. ^ Naidu, M.S .; Каматару, В. (1982), Техника высокого напряжения, Тата МакГроу-Хилл, стр. 201–02, ISBN  0-07-451786-4
  56. ^ Пол Дж. Нахин (9 октября 2002 г.). Оливер Хевисайд: жизнь, работа и времена гения-электрика викторианской эпохи. JHU Press. ISBN  978-0-8018-6909-9.
  57. ^ Сервей, Раймонд А. (2006), Физика колледжа Сервея, Томсон Брукс, стр. 500, ISBN  0-534-99724-4
  58. ^ Саэли, Сью; МакИсаак, Дэн (2007), «Использование гравитационных аналогий для введения концепций элементарной теории электрического поля», Учитель физики, 45 (2): 104, Bibcode:2007PhTea..45..104S, Дои:10.1119/1.2432088, получено 2007-12-09
  59. ^ Томпсон, Сильванус П. (2004), Майкл Фарадей: его жизнь и работа, Elibron Classics, стр. 79, ISBN  1-4212-7387-X
  60. ^ а б Морели и Хьюз, Принципы электричества, пятое издание, стр. 92–93
  61. ^ а б Институт инженерии и технологий, Майкл Фарадей: биография, заархивировано из оригинал на 2007-07-03, получено 2007-12-09
  62. ^ а б c d Александр, Чарльз; Садику, Мэтью (2006), Основы электрических схем (3, исправленное издание), McGraw-Hill, ISBN  9780073301150
  63. ^ Физика окружающей среды Клэр Смит 2001
  64. ^ а б Делл, Рональд; Рэнд, Дэвид (2001), «Понимание батарей», Технический отчет NASA Sti / Recon N, Королевское химическое общество, 86: 2–4, Bibcode:1985STIN ... 8619754M, ISBN  0-85404-605-4
  65. ^ Макларен, Питер Г. (1984), Элементарная электроэнергетика и машины, Эллис Хорвуд, стр.182–83, ISBN  0-85312-269-5
  66. ^ а б Паттерсон, Уолтер С. (1999), Преобразование электроэнергии: грядущее поколение перемен, Earthscan, стр. 44–48, ISBN  1-85383-341-X
  67. ^ Эдисонский электрический институт, История электроэнергетики, заархивировано из оригинал 13 ноября 2007 г., получено 2007-12-08
  68. ^ Эдисонский электрический институт, История электроэнергетики США, 1882–1991 гг., получено 2007-12-08
  69. ^ Форум лидеров в области секвестрации углерода, Энергетическая сводка Индии, заархивировано из оригинал на 2007-12-05, получено 2007-12-08
  70. ^ IndexMundi, Электричество в Китае - потребление, получено 2007-12-08
  71. ^ а б Национальный исследовательский совет (1986), Электричество в условиях экономического роста, Национальная академия прессы, ISBN  0-309-03677-1
  72. ^ Уолд, Мэтью (21 марта 1990 г.), «Растущее использование электроэнергии вызывает вопросы о поставках», Нью-Йорк Таймс, получено 2007-12-09
  73. ^ д'Алрой Джонс, Питер, Общество потребителей: история американского капитализма, Penguin Books, стр. 211
  74. ^ «Неровная дорога к дерегулированию энергетики». EnPowered. 2016-03-28.
  75. ^ ReVelle, Чарльз и Пенелопа (1992), Глобальная окружающая среда: обеспечение устойчивого будущего, Джонс и Бартлетт, стр.298, ISBN  0-86720-321-8
  76. ^ Министерство окружающей среды и энергетики Дании, «F.2 Закон о теплоснабжении», Второе национальное сообщение Дании об изменении климата, заархивировано из оригинал 8 января 2008 г., получено 2007-12-09
  77. ^ Браун, Чарльз Э. (2002), Энергетические ресурсы, Спрингер, ISBN  3-540-42634-5
  78. ^ Ходжати, Б .; Сражения, С., Рост спроса на электроэнергию в домашних хозяйствах США, 1981–2001 годы: последствия для выбросов углерода (PDF), заархивировано из оригинал (PDF) на 2008-02-16, получено 2007-12-09
  79. ^ "Общественный транспорт", Новости альтернативной энергетики, 2010-03-10
  80. ^ Херрик, Деннис Ф. (2003), Медиа-менеджмент в эпоху гигантов: бизнес-динамика журналистики, Blackwell Publishing, ISBN  0-8138-1699-8
  81. ^ Дас, Сасвато Р. (15 декабря 2007 г.), "Крошечный мощный транзистор", Лос-Анджелес Таймс
  82. ^ а б Тлейс, Насер (2008), Моделирование энергосистемы и анализ неисправностей, Elsevier, стр. 552–54, ISBN  978-0-7506-8074-5
  83. ^ Гримнес, Сверре (2000), Биоимпеданс и биоэлектричество: основы, Academic Press, стр. 301–09, ISBN  0-12-303260-1
  84. ^ Lipschultz, J.H .; Hilt, M.L.J.H. (2002), Криминальные новости и новости местного телевидения, Лоуренс Эрлбаум Ассошиэйтс, стр. 95, ISBN  0-8058-3620-9
  85. ^ Энкреназ, Тереза ​​(2004), Солнечная система, Springer, стр. 217, ISBN  3-540-00241-3
  86. ^ а б Лима-де-Фариа, Хосе; Бюргер, Мартин Дж. (1990), "Исторический атлас кристаллографии", Zeitschrift für Kristallographie, Спрингер, 209 (12): 67, Bibcode:1994ZK .... 209.1008P, Дои:10.1524 / zkri.1994.209.12.1008a, ISBN  0-7923-0649-X
  87. ^ Иванчевич, Владимир и Тияна (2005), Естественная биодинамика, World Scientific, стр. 602, г. ISBN  981-256-534-5
  88. ^ а б Kandel, E .; Schwartz, J .; Джессел, Т. (2000), Принципы нейронологии, McGraw-Hill Professional, стр.27–28, ISBN  0-8385-7701-6
  89. ^ Давидовиц, Пол (2007), Физика в биологии и медицине, Academic Press, стр. 204–05, ISBN  978-0-12-369411-9
  90. ^ Джексон, Марк (4 ноября 2013 г.), Теоретическая физика - как секс, но без экспериментов, Разговор
  91. ^ Ван Рипер, А. Боудойн (2002), Наука в массовой культуре: справочник, Вестпорт: Гринвуд Пресс, п. 69, ISBN  0-313-31822-0
  92. ^ а б c d е ж грамм час Van Riper, op. Cit., P. 71.

Рекомендации

внешняя ссылка