Трудно дать определение электричества?
Школьное определение "Электричество - есть поток заряженных частиц...."С изучением школьных наук мы увлекаемся корпускулярной теорией, забывая волновую. Времени для жизни мало и в итоге тема интерференции волн становится для нас чем-то скучной, недоученной, надоедливой, закрытой.
Порвав свою целомудренность, вкусив прелести взрослой жизни, подойти к наукам вновь что-то мешает. И всё же иногда взрываясь в спорах, мы снова ищем... Ту простую схему объяснений, ту "формулу всего"...И первое с чем сталкиваемся это природа необъяснимых фактов вещей с которыми мы тем не менее сталкиваемся постоянно.Нет чёткого и бесспорного определения следующих явлений:
- Электричество
- Время
- Жизнь
Физика 1
Что может нам дать Физика1. в деле определения Электричества?"Как понять закон Ома?
Чтобы интуитивно понять закон Ома, обратимся к аналогии представления тока в виде жидкости. Именно так думал Георг Ом, когда проводил опыты, благодаря которым был открыт закон, названный его именем.
Представим, что ток – это не движение частиц-носителей заряда в проводнике, а движение потока воды в трубе. Сначала воду насосом поднимают на водокачку, а оттуда, под действием потенциальной энергии, она стремиться вниз и течет по трубе. Причем, чем выше насос закачает воду, тем быстрее она потечет в трубе.
Отсюда следует вывод, что скорость потока воды (сила тока в проводе) будет тем больше, чем больше потенциальная энергия воды (разность потенциалов)
Сила тока прямо пропорциональна напряжению.
Теперь обратимся к сопротивлению. Гидравлическое сопротивление – это сопротивление трубы, обусловленное ее диаметром и шероховатостью стенок. Логично предположить, что чем больше диаметр, тем меньше сопротивление трубы, и тем большее количество воды (больший ток) протечет через ее сечение.
Сила тока обратно пропорциональна сопротивлению.
Такую аналогию можно проводить лишь для принципиального понимания закона Ома, так как его первозданный вид – на самом деле довольно грубое приближение, которое, тем не менее, находит отличное применение на практике."
Данная формулировка закона Ома – самая простая и подходит для участка цепи.
Из этой формулы видно, что R проводника существенно влияет на передачу электроэнергии. Если я удлиню провод питания, скажем, 12 вольтового электрозамка, то на длине 150 м. замок не будет получать нужной мощности для открытия. Надо будет подавать около 50 В.Придумали передавать электроэнергию переменным током. Обложили цивилизацию генераторами, трансформаторами.
Ток в цепи переменного тока зависит не только от активного омического сопротивления, но и от величины емкости (C [Ф]) и индуктивности (L [Гн]). Полное сопротивление цепи переменного тока можно вычислить по формуле:
,где индуктивное сопротивление - индуктивное сопротивление, оказываемое переменному току, обусловленное индуктивностью электрической цепи, создается катушкой.
- емкостное сопротивление, создается конденсатором.
Здесь мы видим, что формулы приобретают вид чаще всего описываемый как синусоиды. Волны, колебания. Далее появятся все элементы физики волн. Полное сопротивление цепи переменного тока можно изобразить графически как гипотенузу прямоугольного треугольника, у которого катетами являются активное и индуктивное сопротивления.
Вышеприведенный пример - знаменитое графическое объяснения Синус/Косинуса
– амплитудное значение силы тока:
Из формулы становится видно что за счёт видоизменения R в сложный корень, сопротивление может уменьшиться. Возможно до бесконечности.
Формула того, что там выше легче смотреть по принципиальной эл.схеме:
Здесь один из загадочных элементов - Конденсатор (C). Его обкладки - разорваны в цепи.
А как же он пропускает Ток?
А как же он пропускает Ток?
Не менее загадочен элемент - катушка индуктивности (L). Она позволяет менять конфигурацию всей цепи.
Но не в мистике дело, а просто в том, что мы на этом этапе снова теряем понимание того, что же такое Электричество?
Подумайте сами. Как так? Намотал из провода пять витков (дроссель(L)) или катушку (L) (вместо ниток проволоку) произвольно, подключил слой из керамики и слюды (конденсатор(C)) и на тебе - электричество изменило все свои свойства!!! Формулы превращаются в четырёхэтажные. Как так?
Объяснение о заряженных частицах перестало устраивать и исчезло сразу как только появился переменный ток.
ЗАТО появился термин - Энергия. (в виде Электроэнергия).
На этом этапе заканчивается Физика №1
Начинается Физика №2 (Термодинамика)
Сразу скажу не оч.удачное название, но ничего - и так все понимают
Если концентрация какого-то вещества распределена неравномерно, то вещество будет стараться распространиться по всему объёму так, чтобы выровнять концентрацию.
Продолжаем.
В классике Ток, это скорость прохождения заряженных частиц.В электродинамике Физика как норма обрастает понятиями:
- Время (в определении скорость распространения)
- Пространство (среда распространения)
- Плотность (среды)
- Плотность (электричества)
Интеграл это способ описать волну.
Снова возникает желание соединить понятия электричества и энергии."... электромагнитное поле способно отдавать энергию току проводимости. В этом случае образование тока идет под ускорением движения заряженных частиц. Вектор напряженности имеет в определенных значениях составляющую, которая направлена вдоль линий тока. Общая сумма значений векторов должна быть больше нуля. При определении энергии электромагнитного поля рассматриваются подынтегральные выражения. Их изучают в качестве мгновенных значений объемных плотностей энергии магнитного и электрического полей. Сумма значений выглядит в виде объемной плотности полной энергии электромагнитного поля."
"Скорость распространения электромагнитной энергии
Распространение энергии в пространстве электромагнитного поля возможно при соблюдении условий теоремы Пойнтинга. Согласно ее положениям вычисляется скорость, с которой происходит это распространение в пространстве. Установлено, что энергия электромагнитного поля, которая прошла через поперечное сечение трубки, распределяется с определенной плотностью в указанном объеме. Он должен быть ограничен поперечными сечениями и боковой поверхностью этой трубки. При проведении расчетов применяется энергетическая трубка. Она состоит из боковой поверхности с перпендикулярной к ней составляющей. Ее называют вектором Пойнтинга, и она должна всегда приравниваться нулю.Автор24: https://spravochnick.ru/fizika/elektrodinamika/energiya_v_elektrodinamike/ .
Всё это в совокупности даже без разбора дальнейших норм, дат нам право
- Говорить, о непростой картине Электричества.
- Говорить о невозможности дать простое определение.
- Говорить о невозможности дать даже сложное определение, которое учтёт все особенности известных фактов.
Физика 2
Первое с чем связывается знакомство с Термодинамикой, это плотная взаимосвязь Температуры и Давления.
При дальнейшем рассмотрении выясняется что Энергия, которую пытаются выявить вычислить и покорить ведёт себя оч.интересно.Энергия в термодинамике
- 1. Сохранение энергии: первое начало термодинамики
- 2. Передача тепловой энергии: второе начало термодинамики
- 3. Третье начало термодинамики или завершение передачи энергии
Автор24: https://spravochnick.ru/fizika/termodinamika/energiya_v_termodinamike/ .
Первое начало термодинамики описывает закон Сохранения энергии:
Как видим Термодинамика не рассматривает микроскопические величины – размеры атомов и молекул, их массы и количество.
Термодинамика оперирует системными объектами, векторами, соотношениями крупных величин.Выявляется неожиданная связь между теплом и электротоком.Как видим Термодинамика не рассматривает микроскопические величины – размеры атомов и молекул, их массы и количество.
Значит между теплом давлением и электричеством такая необычная связь, что... объяснения требуются, но их нет.Поэтому Электричество здесь не при чём. как бы...
Электричество это поток частиц? Звучит неприемлимо к данной ситуации, когда тепло, давление оказывается замешанным в куче данных.
Так я вижу, что Школьное определение неприменимо, оно запутывает. Вот он Заговор)))...
Я не смею отвергать сущестование электричество. Оно есть. И формулы работают. Вопрос том могут ли быть ошибочными формулы и при этом рабочими? Математика даёт на этот вопрос ответ, ответов целая куча. Да. Может. Решение многих задач может идти разными путями, паралельность в мире музыки - рабочая версия. Используются дюймовая и метрическая системы измерения... и т. д.На примере предыдущих абзацев видно, что Энергия и Электричество это как сёстры близняшки. Ну очень похожи.
Можно спокойно ставить знак равно. Что и делает практическая энергетика.
Справочник:
ЭНЕРГЕ́ТИКА, область хозяйственно- экономич. деятельности, науки и техники, охватывающая энергетич. ресурсы, производство, передачу, преобразование, аккумулирование и распределение разл. видов энергии. Её целью является обеспечение произ-ва энергии путём преобразования первичной, природной энергии во вторичную, напр. в электрич. или тепловую, энергию. (Большая российская энциклопедия). Замечания "околонаучной" среды:
- "Соединяясь, энергия и энергетика образуют энергетическую оболочку человека. Энергетика отвечает за здоровье, жизненную активность, настрой и общее состояние человека. Энергетика человека – что это? Все предметы и живые существа в мире имеют собственное энергетическое поле. По отношению к животным применяется название «биоэнергетика». Существование человека целиком и полностью зависит от обмена энергией и информацией с окружающим миром". Источник: sunmag.me
- "Суть энергетики — это давление с других, незадействованных ранее эманаций, диктующее восприятие с них. Так, к примеру, на одном месте Силы у тебя возникает одно настроение, один эффект на другом другое. Заряд энергетики даёт возможность получить сдвиг в другое состояние сознания, в котором ты себя и мир воспринимаешь иначе. Накопление энергетики даёт только сдвиг в то состояние сознания, давление каких эманаций было воспринято в виде энергетики". Источник: © Самопознание.ру.
- Рыбников Ю.С. автор оригинальной и уникальной теории, в основу которых положено представление о единственной субстанции Вселенной - электричестве, представителем которого является атом - "стоячая объемная волна радиусом, равным 1/12 сферы единичного объема системы пишет: "В программе «Академия» по телевидению на лекциях нобелевский лауреат Жорес Алфёров напомнил студентам, что Рентген отверг понятие и наличие электрона в природе, и запрещал произносить этот термин в своей лаборатории.Резерфордо-Боровская планетарная модель атомов (химических элементов), являющаяся основой теории современного электричества, физики и химии настолько отдалена от природы, настолько абстрактна, насыщена противоречиями, постулатами, условностями, запретами, аксиомами, что невозможно создать реальную «Единую теорию поля», при том, что электромагнитное поле реально существует. Невозможно разработать физико-математический аппарат для реальной Периодической системы (ПС), дать определение «Электричеству», «Заряду» «Энергии» и т.д." Источник: vserod.com
Меня один электрик спросил "чем опасно электричество?" Я долго гадал, типа убивает, калечит, но у него был другой ответ - оно опасно тем, что не имеет ни цвета ни запаха. И без инструментов не разберёшь под током кабель или нет!
Физика 3
Эта Физика основана на том, что Электричество и Энергия соединены знаком равенства.
Квантовая механика — раздел теоретической физики, описывающий физические явления, в которых действие сравнимо по величине с постоянной Планка. Предсказания квантовой механики могут существенно отличаться от предсказаний классической механики.
Постоянная Планка: (квант действия) — основная константа
квантовой теории, коэффициент, связывающий величину энергии кванта электромагнитного излучения с его частотой, так же как и вообще величину кванта энергии любой линейной колебательной физической системы с её частотой. Связывает энергию и импульс с частотой и пространственной частотой, действие с фазой. Является квантом момента импульса.
квантовая механика является нерелятивистским приближением (то есть приближением малых энергий по сравнению с энергией покоя массивных частиц системы) квантовой теории поля.Физический смысл
В волновой квантовой механике каждой частице ставится в соответствие волновая функция, при этом характеристики этой волны связаны с характеристиками частицы: волновой вектор k /→ с импульсом p/→, частота ω =2πν — с энергией E, фаза φ — c действием S.
Постоянная Планка является коэффициентом, связывающим эти величины между собой: (Википедия)
А это значит, что Школьное определение "Электричество есть поток заряженных частиц" только мешает правильному пониманию природы электричества.
т.е бывший школьник должен очень качественно осознать, что мир отныне заполнен не частицами, а волнами. Что даже Земля есть дрожащая невидимой волной субстанция. Вот если ученик осознает этот факт, то тогда да определение "Электричество есть поток заряженных частиц" годится. Но!! Возникает резонный вопрос. А почему сразу нельзя этот мир описать. Например так:"Электричество есть поток заряженных частиц являющихся волной".?
"Электричество есть поток волн выглядящих как частицы"?
Вам так не кажется?
Физика 4.
Добрались. е равно мц квадрат.
e = mc2
Эквивалентность массы и энергии — физическая концепция теории относительности.
Ударим по разбору формулы популизмом?масса тела является мерой его энергии покоя.
"В электромагнетизме энергия содержится в полях (электрическом и магнитном), связанных с силами, а не с зарядами. В гравитации энергия содержится в самой материи. Тот факт, что масса искривляет пространство, в то время как заряды трёх других фундаментальных сил не искривляют, не является случайностью."
- Энергия покоя = Масса×(скорость света)²
Источник: science.wikia.
Полезно почитать:
Будет ли у нас когда-нибудь Теория всего?
Итог:
Из всего вышеприведённого следует, что нет однозначного ответа на вопрос, что "есть электричество?".
Редакция: 2020 09 17 13:48
Рисунки использованы с сайта shop.p-el.ru
