Электричество

(источник)

Что такое электричество?

УДК	537

Электри́чество  — понятие, выражающее свойства и явления, обусловленные структурой физических тел и процессов, сущностью которой является движение и взаимодействие микроскопических заряженных частиц вещества (электронов, ионов, молекул, их комплексов и т. п.).

Классическая электродинамика

Магнитное поле соленоида

Электричество · Магнетизм Электростатика Закон Кулона Теорема Гаусса Электрический дипольный момент Электрический заряд Электрическая индукция Электрическое поле Электростатический потенциал Магнитостатика Закон Био — Савара — Лапласа Закон Ампера Магнитный момент Магнитное поле Магнитный поток Электродинамика Диполь Потенциалы Лиенара — Вихерта Сила Лоренца Ток смещения Униполярная индукция Уравнения Максвелла Электрический ток Электродвижущая сила Электромагнитная индукция Электромагнитное излучение Электромагнитное поле Электрическая цепь Закон Ома Законы Кирхгофа Индуктивность Радиоволновод Резонатор Электрическая ёмкость Электрическая проводимость Электрическое сопротивление Электрический импеданс Ковариантная формулировка Тензор электромагнитного поля Тензор энергии-импульса 4-ток · 4-потенциал Известные учёные Генри Кавендиш Майкл Фарадей Андре-Мари Ампер Густав Роберт Кирхгоф Джеймс Клерк (Кларк) Максвелл Генри Рудольф Герц Альберт Абрахам Майкельсон Роберт Эндрюс Милликен

Этимологические изыскания

Этимологический словарь русского языка М.Фасмера сообщает:

рассматриваемое слово или термин — „электричество", происходит от  нов.-лат. electricus от греч. ἤλεκτρον «электр, блестящий металл; янтарь», далее из неустановленной формы Русск. эле́ктрик, электрический заимств. через нем. elektrisch или франц. électrique; электри́к — из франц.

Краткая историческая справка

Впервые на электрический заряд обратил внимание Фалес Милетский за 600 лет до н. э. Он обнаружил, что янтарь, потёртый о шерсть, приобретает свойства притягивать легкие предметы (пушинки, кусочки бумаги). На протяжении более двух тысячелетий этим наблюдением ограничивались сведения о новом физическом явлении.

Позже это использовалось для чистки от пыли одежды, для которой было критично любое повреждение краски. Считалось, что таким свойством обладает только янтарь.

Но только после становления физики как экспериментальной науки, заложенной Галилео Галилеем, это явление стало изучаться как средство для исследования и использования свойств физических тел.

Термин «электричество» (англ. electricity) введён английским естествоиспытателем, лейб-медиком королевы Елизаветы Тюдор 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. Название «электричество» происходит от др.-греч. ἤλεκτρον — «янтарь». Весьма характерным для того времени было то, что зная о существовании у ряда тел магнитных свойств, Гильберт не видел связи между электрическими и магнитными явлениями.

В середине XVII века Отто фон Герике разработал электростатическую машину трения. Кроме того, им было обнаружено свойство электрического отталкивания однополярно заряженных предметов.

В 1729 г. английский учёный Стивен Грей обнаружил разделение тел на проводники электрического тока и изоляторы.

Вскоре его коллега Роберт Симмер, наблюдая за электризацией своих шёлковых чулок, пришёл к выводу, что электрические явления обусловлены тем, что электричество представлено двумя взаимодополняющими субстанциями, свойства которых стали обозначать понятием «заряд», различая положительный и отрицательный заряд тел. Данные субстанции разделяются при трении тел друг о друга, что и вызывает электризацию этих тел, то есть электризация — это накопление на теле заряда одного типа, причём заряды одного знака отталкиваются, а заряды разного знака притягиваются друг к другу и компенсируются при соединении, делая тело нейтральным (незаряженным).

К тем же выводам пришёл в 1729 г.у Шарль Дюфе. Он установил, что существует два рода зарядов. Опыты, проведённые Дюфе, говорили, что один из зарядов образуется при трении стекла о шёлк, а другой — при трении смолы о шерсть. Поэтому Дюфе назвал заряды «стеклянным» и «смоляным».

Понятие о положительном и отрицательном заряде ввёл немецкий естествоиспытатель-горбун Георг Кристоф Лихтенберг, по версии США Бенджамин Франклин, который также обнаружил электрическую природу молний (атмосферное электричество) и изобрёл молниеотвод.

Первая работа, в которой была предпринята попытка теоретически объяснить электрические явления, была написана американским физиком В Франклином в 1747 г.. Для объяснения электризации он предположил существование некой электрической жидкости (флюида), которая входит в качестве составной части во всякую материю. Наличие двух видов электричества он связывал с существованием двух типов жидкостей — «положительной» и «отрицательной». Обнаружив, что при трении друг о друга стекло и шелк электризуются по-разному, Франклин сделал вывод, что положительные и отрицательные заряды появлояются одновременно и в равных количествах. Особо следует подчеркнуть то, что теория Франклина предполагала одновременное существование трех физических сущностей — материи, положительной и отрицательной электрических жидкостей. Электричество у Франклина существовало независимо от материи. Именно Франклин первым высказал важнейшее предположение об атомарной, зернистой природе электричества: «Электрическая материя состоит из частичек, которые должны быть чрезвычайно мелкими».

Ряд глубоких мыслей о возможном механизме действия электрических сил высказал М. В. Ломоносов. Он предположил существование «нечувствительной материи вне электризованного тела, которая и производит это действие». Это было замечательной интуитивной догадкой великого русского ученого: ведь он предугадывал тем самым современное понятие электрического поля.

В 1745 г.у был создан первый электрический конденсатор — Лейденская банка. Гальвани открыл биологические эффекты электричества.

Основные понятия в науке об электричестве удалось сформулировать лишь после того, как появились первые количественные исследования. Закон взаимодействия зарядов был экспериментально установлен в 1785 г. Шарлем Кулоном с помощью разработанных им чувствительных крутильных весов: $F=k\frac{q_1 q_2}{r^2}$, где $q_1$ и $q_2$ электрические заряды, r — расстояние между ними, F — сила взаимодействия между зарядами, k — коэффициент пропорциональности. Это открытие поставило науку об электричестве в ранг точных дисциплин, в которых можно применять математические методы.

Итальянский ученый Вольта в 1800 г. изобрёл первый источник постоянного тока — гальванический элемент. Это был столб из цинковых и серебряных кружочков, разделенных смоченной в подсооленной воде бумагой.

В 1802 г.у Василий Петров обнаружил вольтову дугу. Работы Джоуля, Ленца, Ома по изучению электрического тока. Гаусс формулирует основную теорему теории электростатического поля (1830 ).

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.

Термин электричество (electricity) введён английским естествоиспытателем, лейб-медиком королевы Елизаветы Тюдор Вильямом 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. Само свойство электризации (от греческого названия янтаря — электрон) при трении тела о шерсть было известно ещё древним грекам (его первооткрывателем считают философа Фалеса из Милета, жившего в 640—550 годах до нашей эры), но только после становления физики как экспериментальной науки, заложенной Галилео Галилеем, это явление стало изучаться как средство для исследования и использования свойств физических тел. В начале XVIII века английский учёный Стивен Грей обнаружил, что существуют вещества (металлы), которые проводят электричество от одного тела к другому, а вскоре его коллега Роберт Симмер, наблюдая за электризацией своих шелковых чулок, пришёл к выводу, что электрические явления обусловлены тем, что электричество представлено двумя взаимодополняющими субстанциями, свойства которых стали обозначать понятием «заряд», различая положительный и отрицательный заряд тел. Данные субстанции разделяются при трении тел друг о друга, что и вызывает электризацию этих тел, то есть электризация — это накопление на теле заряда одного типа, причём заряды одного знака отталкиваются, а заряды разного знака притягиваются друг к другу и компенсируются при соединении, делая тело нейтральным (незаряженным).

Закон взаимодействия зарядов был экспериментально изучен в 1785 году Шарлем Кулоном с помощью разработанных им чувствительных крутильных весов — он нашёл, что сила взаимодействия между заряженными телами обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними, и это поставило науку об электричестве в ранг точных дисциплин, в которых можно применять математические методы. Таким образом сложилась электрическая теория вещества, согласно которой физические тела представляют собой комплексы взаимодействующих частиц, имеющих электрические заряды, и многие свойства физических тел определяются и могут быть описаны с помощью законов, математическими соотношениями количественно выражающих их взаимодействие и движение. Это было экспериментально подтверждено многими опытами, в том числе открытием Джозефом Томсоном (получившим за это титул лорда Кельвина) в 1897 году носителя отрицательного заряда — частицы, получившей название «электрон», и исследованием структуры атома Эрнстом Резерфордом (получившим за это титул лорда Нельсона), Фредериком Содди и другими учёными.

В настоящее время электрическая концепция вещества является главной парадигмой физики и позволяет предсказывать и формировать необходимые на практике свойства физических тел и процессов (например, передачи информации или уничтожения промышленных центров неприятеля). В быту электрические явления получили повсеместное распространение, главным образом как средство генерации, передачи и применения энергии (электрические двигатели, электрическое освещение и т. п.) или информации (телефон, радио, телевидение, электронное фото) — то есть, для изменения энтропии (разупорядоченности) среды обитания человека.

История освоения

• XVII век и ранее — смутные представления о существовании электричества. Найдены минералы, притягивающие куски железа. Известно, что если некоторые вещества (янтарь, серу и др.) потереть о шерсть, они притягивают лёгкие предметы.
• XVIII век — cоздаётся первый электрический конденсатор — Лейденская банка (1745). Кавендиш (1773) и Кулон (1785) открывают закон взаимодействия электрических зарядов. Гальвани открывает биологические эффекты электричества. Вольта изобретает источник постоянного тока — гальванический элемент (1800). Франклин открывает электрическую природу молний (атмосферное электричество), изобретает молниеотвод.
• XIX век — Эрстед и Ампер открывают связь между электричеством и магнетизмом (1820). Работы Джоуля, Ленца, Ома по изучению электрического тока. Гаусс формулирует основную теорему теории электростатического поля (1830). Фарадей открывает электромагнитную индукцию (1831) и законы электролиза (1834), вводит понятие электрического и магнитного полей. Максвелл формулирует свои уравнения (1873). Герц экспериментально регистрирует электромагнитные волны (1889). Электротехническая революция — создание электрических батарей, электромагнитов, электрического освещения, телеграфа, телефона, прокладка трансантлантического кабеля, электродвигателей, электрогенераторов и электротранспорта (трамвай, троллейбус, метро).

• XX век — создание теории Квантовой электродинамики. Использование электричества в быту — повсеместно, от бытовой электротехники до музыкальных электроинструментов. Появление и бурное развитие электроники, микро/нано/пико-.

• XXI век — отключение электричества в бытовой сети — смерти подобно.

Морфологические и синтаксические свойства слова

Падеж	отвечает на	ед.	мн.
Именительный	(кто/что?)	электри́чество	электри́чества
Родительный	(кого/чего?)	электри́чества	электри́честв
Дательный	(кому/чему?)	электри́честву	электри́чествам
Винительный	(кого/что?)	электри́чество	электри́чества
Творительный	(кем/чем?)	электри́чеством	электри́чествами
Предложный	(о ком/чём?)	электри́честве	электри́чествах

УДК	80

э·лект-ри́-че-ство

Существительное, неодушевлённое, средний род, 2-е склонение (тип склонения 1a по классификации формульных склонений).

Корень: -электр-; суффиксы: -ич-еств; окончание: -о ^{по Тихонову}.Шаблон:Отслеживание/не-совпадает-регистр-в-морфемном-разборе

Произношение

• МФА: [ɨlʲɪkˈtrʲit͡ɕɪstvə]

См. также

• Закон Кулона
• Закон Ома
• Уравнения Максвелла
• Электростатика
• Электродинамика
• Электротехника
• Электрогидродинамика
• Электрический ток
• Законы Кирхгофа
• Начала Электроники — компьютерная программа, моделирующая работу некоторых простых электрических цепей. Она может быть использована с целью экспериментального изучения законов электричества, в объёме школьного курса.
• Источники света
• Электрический свет