電是怎么產生的

時間：2022-08-02 10:42:08 科普知識我要投稿

電是怎么產生的

　　現在的電一般由發(fā)電廠來完成，常見的有水力發(fā)電、風力發(fā)電、火力發(fā)電、太陽能發(fā)電等等。下面是小編為大家整理的電是怎么產生的，僅供參考，歡迎閱讀。

　　1、電是怎么產生的

　　我們周圍的物質都是由原子組成的。原子本身也有結構，由原子核和核外電子組成。其中，帶負電的電子數目和原子核內帶正電的質子數目相等。當兩個物體相互摩擦的時候，一部分電子會發(fā)生轉移，這就是摩擦起電的現象，這樣獲得的電性也叫靜電。我們穿脫毛衣時能感覺到被“電”到了，就是靜電重新復合放電而引起的。

　　金屬導線中有許多自由電子，當金屬導線圈在磁場中移動的時候，電子受到磁場作用發(fā)生移動，導線中會產生電壓和電流，這就是法拉第發(fā)現的發(fā)電機原理。值得注意的是，無論電現象有多復雜，電荷總數總是守恒的，也就是等量的正負電荷總是同時產生，也同時湮滅。

　　2、電產生的過程

　　要發(fā)電，就需要磁鐵以及產生電的線圈。磁鐵具有吸引鐵等金屬的磁力，這個力所及的范圍，就稱為磁場。在這個磁場中移動線圈，線圈就會產生電。但是，在強大的磁場中，如果不能夠移動線圈(如果不使磁力產生變化)，就無法產生電。

　　火力發(fā)電，利用燃燒煤炭、石油、液化天然氣等燃料產生的熱能，使鍋爐水管中的水受熱成為高溫高壓的蒸汽，并推動汽輪機轉動，進而帶動發(fā)電機發(fā)電。

　　水力發(fā)電，通過筑壩將位于高處的水向低處流動時的位能轉換為動能，此時裝設在水道低處的水輪機受到水流的推動而轉動，將水輪機和發(fā)電機相連接，帶動發(fā)電機轉動，將機械能轉換為電能。

　　核能發(fā)電，如利用核能將反應堆中的水加熱產生蒸汽，在蒸汽的推動下，汽輪機帶動發(fā)電機轉動產生電能。

　　太陽能熱發(fā)電，利用聚熱裝置將太陽熱能聚集并加熱水管中的水產生蒸汽，進而帶動渦輪發(fā)電機發(fā)電。

　　拓展：電的簡介

　　電(Electricity)是一種自然現象，指靜止或移動的電荷所產生的物理現象，是像電子和質子這樣的亞原子粒子之間產生的排斥力和吸引力的一種屬性。自然界的閃電就是一種電現象。電磁力是自然界四種基本相互作用之一。電子運動現象有兩種：缺少電子的原子稱為帶正電荷，有多余電子的原子稱為帶負電荷。

　　電發(fā)展出了現代電力工業(yè)和電子科技。在現實生活中，電的機制給出了很多眾所周知的效應，例如閃電、摩擦起電、靜電感應、電磁感應等等。人們利用它來使電燈發(fā)光，帶動機械轉動等。

　　研究歷史

　　古代發(fā)現：早在對于電有任何具體認知之前，人們就已經知道發(fā)電魚（electric fish）會發(fā)出電擊。早在4750年前撰寫的古埃及書籍記載，這些魚被稱為“尼羅河的雷使者”，是所有其它魚的保護者。大約兩千五百年之后，希臘人、羅馬人，阿拉伯自然學者和阿拉伯醫(yī)學者，才又出現關于發(fā)電魚的記載。

　　古羅馬醫(yī)生 Scribonius Largus 也在他的大作《Compositiones Medicae》中，建議患有像痛風或頭疼一類病痛的病人，去觸摸電鰩，也許強力的電擊會治愈他們的疾病。

　　阿拉伯古人可能是最先了解閃電本質的族群。早于15世紀以前，阿拉伯人就創(chuàng)建了“閃電”的阿拉伯字 “raad”，并將這字用來稱呼電鰩。

　　在地中海區(qū)域的古老文化里，很早就有文字記載，將琥珀棒與貓毛摩擦后，會吸引羽毛一類的物。2600年前左右，古希臘的哲學家泰勒斯（Thales, 640-546B.C.）就做了一系列關于靜電的.觀察。從這些觀察中，他認為摩擦使琥珀變得磁性化。這與礦石像磁鐵礦的性質迥然不同；磁鐵礦天然地具有磁性。泰勒斯的見解并不正確。但后來，科學證實了磁與電之間的密切關系。

　　近代研究：但是幾千年來，人們只是觀察了雷電等自然現象，并不了解電的本質，直到1600年，由于英國科學家威廉·吉爾伯特的嚴謹科學態(tài)度，才開始對于電與磁的現象出現進行了系統(tǒng)性研究。吉爾伯特是英國女王伊麗莎白一世的皇家醫(yī)生，他對于電和磁特別有興趣，撰寫了第一本闡述電和磁的科學著作《論磁石》。這是一本具有現代科學精神的書籍，著重于從實驗結果論述。吉爾伯特指出，不只是琥珀可以經過摩擦產生靜電的物質，鉆石、藍寶石、玻璃等等，也都可以表現出同樣的電學性質，在這里，他成功地擊破了琥珀的吸引力是其內秉性質這持續(xù)了2000年的錯誤觀念。吉爾伯特制成的靜電驗電器可以敏銳的探測靜電電荷。在之后的一個世紀，這是最優(yōu)良的探測靜電電荷的儀器。

　　先前，意大利數學家和醫(yī)生吉羅拉莫·卡爾達諾列出一些電現象與磁現象的不同之處。從卡爾達諾的結果，吉爾伯特得到很多啟發(fā)，他提出更多分歧之處：帶電物質會吸引所有其它物質，而磁石只會吸引鐵器；琥珀需要磨擦才能產生電性，而磁石不需要任何動作；磁石會將物體按照某定向排列，而帶電物質則只會吸引其它物質。吉爾伯特創(chuàng)建了新拉丁術語“electrica”（類似琥珀，從“λεκτρον”，“elektron”，希臘文的“琥珀”），意思為像琥珀的吸引方式一般的那些物質。

　　由于他在電學的眾多貢獻，吉爾伯特被后人尊稱為“電學之父”。后來，從“electricus”又衍生了英文詞語“electric”和“electricity”，這兩個英文字最先出現于托馬斯·布朗的1646年著作《世俗謬論》（Pseudodoxia Epidemica，英文書名《Vulgar Errors》）。之后，科學家奧托·馮·格里克、羅伯特·波義耳、史蒂芬·葛雷（Stephen Gray）、查理·杜費（Charles du Fay）等等，都做了更進一步的研究。

　　十八世紀：1767年，約瑟夫·普利斯特里做實驗發(fā)現，在帶電金屬容器的內部，電作用力為零。從這實驗結果，他準確猜測，帶電物體作用于彼此之間的吸引力與萬有引力都遵守同樣的定律。1785年，查爾斯·庫侖用扭秤（torsion balance）做實驗證實了普利斯特里的猜測，兩個帶電物體施加于彼此之間的作用力與距離成平方反比。他奠定了靜電的基本定律，即庫侖定律。于此，電的研究已提升成為一種精密科學。

　　1791年，路易吉·伽伐尼發(fā)現，假設將青蛙與靜電發(fā)電機連結成閉合電路，然后開啟靜電發(fā)電機，則青蛙肌肉會顫動。這實驗演示出，神經細胞倚賴電的媒介將信號傳達到肌肉。他因此創(chuàng)建了生物電學術領域。1800年，亞歷山大·伏打伯爵將銅片和鋅片浸于食鹽水中，并接上導線，制成了第一個電池：伏打電堆，堪稱是現代電池的元祖。伏打電堆給予科學家一種比靜電發(fā)電機更穩(wěn)定的電源，能夠連續(xù)不斷的供給電流。

　　1820年，漢斯·奧斯特在課堂做實驗時意外發(fā)現，電流能夠偏轉指南針的方向，演示出電流周圍會生成磁場，即電流的磁效應。隨后，安德烈·瑪麗·安培對于這現象做定量描述，給出安培力定律與安培定律。他們兩個人的研究成果成功地將電與磁現象連結在一起，共稱為“電磁現象”。應用這理論，可以制作出來磁性超強勁于天然磁石的電磁鐵。1827年，格奧爾格·歐姆發(fā)展出一套精致的數學理論來分析電路。

　　十九世紀：1831年，麥可·法拉第與約瑟·亨利分別獨立地發(fā)現了電磁感應──磁場的變化可以生成電場。1865年，詹姆斯·麥克斯韋將電磁學加以整合，提出麥克斯韋方程組，并且推導出電磁波方程。由于他計算出來的電磁波速度與測量到的光速相等，他大膽預測光波就是電磁波。1887年，海因里希·赫茲成功制成并接收到麥克斯韋所描述的電磁波。麥克斯韋將電學、磁學與光學統(tǒng)合成一種理論。

　　1859年，德國物理學家尤利烏斯·普呂克將真空管兩端的電極之間通上高壓電，產生陰極射線。物理學者發(fā)現，陰極射線是以直線傳播，但其傳播方向會被磁場偏轉。陰極射線具有可測量的動量與能量。1897年，約瑟夫·湯姆孫做實驗證實，陰極射線是由帶負電的粒子組成，稱為電子，因此他發(fā)現了電子。

　　十九世紀早期見證了電磁學快速蓬勃，如火如荼的演進。到了后期，應用電磁學的先進知識，電機工程學開始了一段突破性的發(fā)展。例如，亞歷山大·貝爾發(fā)明了電話、湯瑪斯·愛迪生設計出優(yōu)良的白熾燈和直流電力系統(tǒng)、尼古拉·特斯拉發(fā)展完成感應電動機和發(fā)現交流電、卡爾·布勞恩改良成功裝置在顯示器或電視機里的陰極射線管。由于這些與其他眾多發(fā)明家所做出的貢獻，電已經成為現代生活的必需工具，更是第二次工業(yè)革命的主要動力。

　　二十世紀：德國物理學者海因里希·赫茲于1887年發(fā)現，照射紫外線于電極可以幫助產生更多電花。這就是光電效應所產生的現象。包括約瑟夫·湯姆孫、菲利普·萊納德在內的物理學者們，對于光電效應的做了很多理論研究與實驗研究。1905年，阿爾伯特·愛因斯坦發(fā)表論文對于光電效應的眾多實驗數據給出解釋。愛因斯坦主張，光束是由一群離散的量子（現稱為光子）組成，而不是連續(xù)性波動。假若光子的頻率大于某極限頻率，則該光子擁有足夠能量來使得金屬表面的電子逃逸，產生光電效應。這個重要發(fā)現展開了量子物理的大門。

　　1901年，古列爾莫·馬可尼從英國發(fā)射無線電訊號，越過大西洋，傳送至加拿大。5年后，“無線電之父”李·德富雷斯特研究出真空三極管。這重大發(fā)明推動電子時代急速向前推進，使得無線電與長途電話科技不再是遙不可及的夢想。到了1940、1950年代，固態(tài)原件開始在越來越多個場合得到應用，這標記著真空管科技的快速沒落與半導體科技的崛起。1947年，貝爾實驗室的威廉·肖克利、約翰·巴丁和沃爾特·布喇頓工作團隊發(fā)明了晶體管。這是二十世紀最重要的發(fā)明之一，凡是電子器具大多都須要用到晶體管。杰克·基爾比于1958年和羅伯特·諾伊斯于1959年分別獨立發(fā)明集成電路。現今，大量晶體管、二極管、電阻器、電容器等電子原件都可以被裝配在單獨的集成電路里。

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