Periódico científico escrito a mano
Hoy en día, ya sea la vida humana, las actividades científicas y tecnológicas o las actividades de producción material, son inseparables de la electricidad. Con el desarrollo de la ciencia y la tecnología, algunos contenidos de investigación con conocimientos especializados se han ido independizando y formando disciplinas especializadas, como la electrónica, la ingeniería eléctrica, etc. La electricidad, también conocida como electromagnetismo, es una materia básica importante en física.
Contenidos básicos de la electricidad
Los principales contenidos de la investigación eléctrica incluyen electrostática, magnetostática, campos electromagnéticos, circuitos, efectos electromagnéticos y mediciones electromagnéticas.
La electrostática es el estudio del campo eléctrico generado por cargas estáticas y las leyes de sus efectos sobre las cargas. Sólo existen dos tipos de cargas, llamadas cargas positivas y cargas negativas. Las cargas similares se repelen y las cargas diferentes se atraen. La carga eléctrica obedece a la ley de conservación de la carga. La carga se puede transferir de un objeto a otro y la suma algebraica de cargas sigue siendo la misma en cualquier proceso físico. La llamada carga no es más que la separación o transferencia de cargas positivas y negativas; la llamada desaparición de cargas no es más que la neutralización de cargas positivas y negativas.
La fuerza de interacción entre cargas estáticas se ajusta a la ley de Coulomb: el tamaño de la fuerza de interacción entre dos cargas puntuales estáticas en el vacío es proporcional a su producto e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellas; fuerza La dirección es a lo largo de la línea entre ellos, con cargas del mismo signo repeliéndose y cargas de diferente signo atrayendo.
La interacción entre cargas se consigue mediante la interacción del campo eléctrico generado por las cargas. El campo eléctrico generado por las cargas se describe mediante la intensidad del campo eléctrico (denominada intensidad de campo). La intensidad del campo eléctrico en un determinado punto del espacio está definida por la fuerza del campo eléctrico de la carga unitaria positiva de la sonda en ese punto, y la intensidad del campo eléctrico sigue el principio de superposición de intensidad de campo.
Las sustancias ordinarias se pueden dividir en dos tipos según su conductividad: conductoras y aislantes. Los conductores tienen cargas libres que son móviles; los aislantes, también llamados dieléctricos, contienen únicamente cargas ligadas.
Bajo la influencia de un campo eléctrico, las cargas libres en un conductor se moverán. Cuando la composición y la temperatura del conductor son uniformes, la condición para lograr el equilibrio electrostático es que la intensidad del campo eléctrico dentro del conductor sea igual a cero en todas partes. De acuerdo con esta condición, se pueden derivar algunas propiedades del equilibrio electrostático de los conductores.
La magnetostática es la materia que estudia el campo magnético generado cuando la corriente es estable y la fuerza del campo magnético sobre la corriente.
El flujo direccional de carga forma una corriente eléctrica. Existe una interacción magnética entre corrientes, y esta interacción magnética se transmite a través de un campo magnético, es decir, la corriente genera un campo magnético en el espacio que la rodea, y el campo magnético ejerce una fuerza sobre la corriente colocada en ella. El campo magnético producido por una corriente eléctrica se describe por la intensidad de la inducción magnética.
Las ecuaciones de Maxwell describen las leyes universales de los campos electromagnéticos. Se combina con la ecuación media de la materia, la fórmula de la fuerza de Lorentz y la ley de conservación de la carga, y en principio puede resolver varios problemas electrodinámicos macroscópicos.
Un resultado importante que se deduce de las ecuaciones de Maxwell es que existen ondas electromagnéticas y los campos electromagnéticos cambiantes se propagan en forma de ondas electromagnéticas. La velocidad de propagación de las ondas electromagnéticas en el vacío es igual a la velocidad de la luz. Esto también muestra que la luz también es una onda electromagnética.
Los circuitos, incluidos los circuitos de CC y los circuitos de CA, forman parte de la electricidad. Los circuitos de CC estudian las reglas y propiedades del circuito en condiciones de corriente constante; los circuitos de CA estudian las reglas y propiedades del circuito en condiciones de cambios periódicos de corriente.
La CC está conectada por conductores (o cables), y los conductores tienen una cierta resistencia. En condiciones de estado estacionario, la corriente no cambia con el tiempo y el campo eléctrico no cambia con el tiempo.
De acuerdo con las propiedades del campo eléctrico estacionario, las leyes básicas de conducción y el concepto de fuerza electromotriz, se pueden derivar varias leyes prácticas de los circuitos de CC: la ley de Ohm, la ley del circuito de Kirchhoff y algunos métodos para resolución de circuitos complejos Teoremas efectivos y simples: teorema de fuente equivalente, teorema de superposición, teorema de reciprocidad, teorema de dualidad, etc. Estas leyes y teoremas prácticos forman la base teórica de los cálculos de circuitos.
Existen corrientes de inducción y desplazamiento electromagnético, y existen ondas electromagnéticas.
Efecto electromagnético El efecto eléctrico en la materia es el vínculo entre la electricidad y otros sujetos físicos (incluso sujetos no físicos).
Hay muchos tipos de efectos eléctricos en la materia, muchos de los cuales se han convertido o se están convirtiendo en áreas de investigación especializadas. Por ejemplo:
Electroestricción, efecto piezoeléctrico (propiedades eléctricas y eléctricas de los cristales dieléctricos producidos por presión mecánica) y efecto piezoeléctrico inverso, efecto Seebeck, efecto Peltier (en dos metales diferentes) o la unión de semiconductores, calor se libera cuando la corriente pasa en una determinada dirección y el calor se absorbe cuando la corriente se invierte), efecto Thomson (el gradiente de temperatura se mantiene en un conductor metálico o semiconductor, el calor se libera cuando la corriente pasa en una determinada dirección y la corriente se invierte) absorbe calor al absorber calor), termistor (la resistencia en los materiales semiconductores cambia sensiblemente con la temperatura), fotorresistor (la resistencia en los materiales semiconductores cambia sensiblemente con la luz), efecto fotovoltaico (diferencia de potencial causada por la luz en los materiales semiconductores), etc. .
El estudio de diversos efectos eléctricos ayuda a comprender la estructura de la materia y los procesos básicos que en ella se producen. Además, técnicamente son la base para la conversión de energía y las mediciones no eléctricas.
La medición electromagnética también es una parte integral de la electricidad. El desarrollo de la tecnología de medición está estrechamente relacionado con el desarrollo teórico de la materia. El desarrollo teórico promueve la mejora de la tecnología de medición verifica las teorías sobre una nueva base y promueve el descubrimiento de nuevas teorías.
La medición electromagnética incluye la medición de todas las cantidades electromagnéticas y otras cantidades relacionadas (frecuencia y ángulo de fase de la corriente alterna, etc.). ). Varios instrumentos especiales (amperímetro, voltímetro, óhmetro, medidor de campo magnético, etc.) y circuitos de medición pueden medir diversas cantidades electromagnéticas.
Otro aspecto importante de la medición electromagnética es la medición eléctrica de cantidades no eléctricas (longitud, velocidad, deformación, fuerza, temperatura, intensidad de la luz, composición, etc.). ). Su principio fundamental es utilizar un cierto efecto de la correlación entre la cantidad electromagnética y la cantidad no eléctrica para convertir la medición de la cantidad no eléctrica en la medición de la cantidad electromagnética. Dado que la medición eléctrica tiene una serie de ventajas como alta precisión, amplio rango, pequeña inercia, operación simple, larga distancia de telemetría y automatización de la tecnología de medición, la medición no eléctrica continúa desarrollándose.
Otras ramas de la electricidad
Magnetica, electricidad, electrodinámica
Otras ramas de la física
Física, mecánica, ciencia térmica, Visión general de óptica, acústica, electromagnetismo, física nuclear y física del estado sólido.
Historia del desarrollo de la electricidad
1. Ámbar e imanes en antes de Cristo
Hubo un filósofo llamado Tales entre los Siete Sabios de Grecia. Alrededor del año 600 a. C., Tales vio a los griegos de la dinastía Ming frotando ámbar para atraer plumas y usando mineral de dinero magnético para atraer piezas de hierro, y una vez pensó en el motivo. Se dice que su explicación es: "Todas las cosas tienen animismo. El magnetismo atrae al hierro, por lo que el magnetismo tiene animismo".
Los griegos llamaban al ámbar "elektron" (un homófono de la palabra inglesa "electricidad"). Importaban ámbar de la costa báltica para fabricar pulseras y joyas. Los joyeros de la época también sabían que frotar el ámbar podía atraer plumas, pero pensaban que era obra de dioses o magia.
En Oriente, los chinos tenían conocimientos naturales sobre los imanes ya alrededor del año 2500 a.C. Según los registros de "Lu Chunqiu", China tenía una brújula alrededor del año 1000 a. C. En la antigüedad, utilizaban agujas magnéticas para identificar direcciones.
2. Magnetismo y electricidad estática
La llamada electrificación por fricción sólo fue considerada un fenómeno en BC. Durante mucho tiempo no ha habido avances en la comprensión de este fenómeno.
Las brújulas se utilizan para la navegación desde hace 13 años. La brújula de aquella época se hacía poniendo magnetita en forma de aguja en paja para hacerla flotar en el agua. A principios del siglo XIV, se fabricaba una brújula náutica colgando una aguja magnética de una cuerda.
Este tipo de brújula jugó un papel importante en el descubrimiento del Nuevo Mundo en América por parte de Colón en 1492 y en el descubrimiento de Magallanes de la ruta alrededor de la Tierra en 1519.
(1) Magnetismo, electricidad estática y Gilbert
El inglés Gilbert fue el médico de la reina Isabel. Mientras era médico, también estudió magnetismo. Resumió los resultados de muchos años de experimentos magnéticos y publicó el libro "Sobre el magnetismo" en 1600. El libro afirma que la Tierra misma es un gran imán y explica la inclinación magnética de una brújula.
Gilbert también estudió el fenómeno de frotar el ámbar para atraer plumas, señalando que este fenómeno existe no sólo en el ámbar, sino también en la fricción con azufre, pieles, cerámica, cera, papel, seda, metal, caucho. , etc. en sustancias electrizantes. Cuando dos sustancias de la serie se frotan entre sí, la sustancia al frente de la serie quedará cargada positivamente y la sustancia detrás quedará cargada negativamente.
El principal método de investigación en aquella época era el pensamiento, y defendía que la investigación real debía basarse en experimentos. Se le ocurrió la idea y la puso en práctica. En este sentido, se puede decir que Gilbert es un pionero de los métodos de investigación científica modernos.
(2) Truenos y electricidad estática
En China antes de Cristo, el trueno se consideraba la voluntad de Dios. Se dice que hay cinco dioses que controlan los truenos y los relámpagos. Su mayor se llama Lei Zu, y debajo de él están el Dios del Trueno y la Madre del Rayo. Trueno significa Dios del Trueno tocando un tambor en el cielo, y Relámpago significa Dama del Rayo que usa dos espejos para iluminar el mundo de abajo.
En la época de Aristóteles, se volvió más científico. La gente cree que los truenos se producen porque el vapor de agua de la Tierra se eleva para formar nubes de tormenta, que se condensan en tormentas al encontrar aire frío, acompañado de una luz intensa.
Fue un inglés quien creía que el trueno era electricidad estática en 1708. En 1748, Franklin diseñó un pararrayos basándose en el mismo entendimiento.
¿Hay alguna forma de recoger esta electricidad estática? Esta cuestión ha sido considerada por muchos científicos. En 1746, el profesor de la Universidad de Leiden, Meussen Bruck, inventó una botella para almacenar electricidad estática, que más tarde se convirtió en la famosa "botella de Leiden".
Moussenbruck originalmente quería poner electricidad en una botella del mismo modo que se pone agua en una botella. Primero llenó la botella con agua y luego usó un alambre para introducir la varilla de vidrio en el agua. Justo cuando su mano tocó la botella y el palo, quedó gravemente "conmocionado". Se dice que dijo: "Ya no quiero hacer este terrible experimento, incluso si el rey lo ordena".
Franklin quería almacenar electricidad en una jarra de Leyden. En junio de 1752 realizó un experimento y colocó una cometa en una nube de tormenta. Se descubrió que las nubes de tormenta a veces tienen carga positiva y otras veces cargada negativa. Este experimento con cometas es muy famoso y muchos científicos están muy interesados en él y lo imitan uno tras otro. En julio de 1753, el científico ruso Lichtman murió electrocutado durante un experimento.
Profesor de la Universidad de Volta en Pavía, Italia, mediante experimentos con varios metales, demostró que el zinc, el plomo, el estaño, el hierro, el cobre, la plata, el oro y el grafito son una serie de voltajes metálicos. Cuando dos metales de la serie entran en contacto entre sí, el metal de la primera fila de la serie queda cargado positivamente y el metal de la última fila queda cargado negativamente. Inventó la batería voltaica colocando cobre y zinc como dos electrodos en ácido sulfúrico diluido. La unidad de voltaje "voltio" lleva su nombre.
A principios del siglo XIX, justo después de la Revolución Francesa, Napoleón entró en la era. Napoleón regresó de Italia en 1801, Volta fue llamado a París para realizar experimentos eléctricos. Volta recibió la Medalla de Oro y la Medalla Legino-Donoll.
(3) Utilización de células fotovoltaicas y desarrollo del electromagnetismo.
Después de la invención de la batería voltaica, diversos países han utilizado esta batería para realizar diversos experimentos e investigaciones. En Alemania se estaban realizando investigaciones sobre la electrólisis del agua. El químico británico David conectó 2.000 pilas voltaicas y realizó un experimento de descarga de arco. El experimento de David consistió en instalar carbón en los electrodos positivo y negativo y ajustar la distancia entre los electrodos para que se descargara y emitiera una luz intensa. Este fue el comienzo de la iluminación eléctrica.
En 1820, Oersted, profesor de la Universidad de Copenhague en Dinamarca, publicó su descubrimiento en un artículo: Cuando se coloca una aguja magnética junto a un cable conectado a una celda voltaica, la aguja magnética se desviará inmediatamente.
El ruso Sillinger leyó este artículo. Combinó una bobina y una aguja magnética e inventó el telégrafo (1831), que se puede decir que es el comienzo del telégrafo.
Más tarde, el francés Ampere descubrió la ley de Ampere sobre la dirección del campo magnético alrededor de una corriente eléctrica (1820), Faraday descubrió el fenómeno histórico de la inducción electromagnética (1831) y el electromagnetismo se desarrolló rápidamente.
Por otro lado, también se está desarrollando la investigación sobre circuitos. Ohm descubrió la ley de Ohm sobre la resistencia (1826) y Kirchhoff descubrió la ley sobre las redes de circuitos (1849), estableciendo así la ingeniería eléctrica.
3. La historia de las comunicaciones por cable
Algunas personas dicen que el desarrollo de la ciencia y la tecnología se debe a necesidades militares. Esto tiene ciertos hechos históricos.
Temerosos del ataque de Napoleón, los británicos utilizaron máquinas de comunicaciones de armadura para informar los movimientos de las tropas francesas a sus propias tropas. Suecia, Alemania, Rusia y otros países también han establecido redes de comunicación compuestas por este tipo de máquinas de comunicación con fines militares y se dice que han invertido enormes presupuestos.
La idea de transformar esta máquina de comunicación en un método de comunicación eléctrica es probablemente el comienzo de la comunicación por cable.
(2) Máquina de telégrafo Morse
En 1837, la máquina de telégrafo Morse se desarrolló con éxito en los Estados Unidos. El inventor fue Morse, famoso por su código Morse. El código Morse es una señal codificada por puntos y rayas.
Morse originalmente quería ser pintor, por lo que estudió en Londres. En 1815, escuchó una conferencia sobre telegrafía del profesor Jackson de la Universidad de Boston en el barco de regreso a los Estados Unidos, y nació la idea del código Morse y la telegrafía. Para tender líneas telegráficas, Morse fundó la Electromagnetic Telegraph Company y abrió servicios telegráficos entre Nueva York-Boston, Filadelfia-Pittsburgh y Toronto-Buffalo-Nueva York en 1846.
La carrera de Morse fue muy exitosa, por lo que fundó empresas de telégrafos en todo Estados Unidos y su negocio de telégrafos se fue expandiendo gradualmente.
En 1846, el telégrafo Morse estaba equipado con un receptor de audio, lo que facilitaba su uso.
(3) Teléfonos e interruptores
1876 El 14 de febrero, dos inventores estadounidenses, Bell y Gray, presentaron sus solicitudes de patente de teléfono. La solicitud de Bell y la solicitud de Bigret llegaron dos horas antes, por lo que Bell recibió la patente.
En 1878, Bell fundó la Compañía Telefónica para fabricar teléfonos y esforzarse por desarrollar la industria telefónica.
Desde el desarrollo del negocio telefónico, los conmutadores han asumido tareas importantes. La participación alrededor de 1877 se denominó participación por convocatoria. Cuando un operador recibe una solicitud de llamada, pasa la llamada a otro operador.
Después de repetidas mejoras, se desarrolló el interruptor de diagrama de bloques y luego se desarrolló el modo de conmutación automática (1879).
En 1891, se desarrolló con éxito el intercambio automático de Duanqiao. En este punto, el deseo de un intercambio automático se ha hecho realidad. Luego de eso, continuamos investigando y pasamos por varias etapas hasta llegar al intercambio electrónico actual.
(4) Cables de comunicación submarinos
Con la mejora de las redes de comunicación terrestre, la gente ha comenzado a considerar el tendido de cables de comunicación en el fondo marino para lograr la comunicación entre países al otro lado del mar. Hacia 1840, Wheatstone ya había considerado el problema de los cables submarinos.
Hay muchos problemas que resolver con los cables submarinos. La resistencia mecánica, el aislamiento y los métodos de tendido de los cables difieren de los de los cables terrestres.
En 1845, se fundó la Strait Submarine Telegraph Company y comenzó el tendido de cables submarinos desde el Reino Unido hasta Canadá y a través del Estrecho de Dover hasta Francia.
El tendido de cables submarinos ha encontrado grandes problemas, como roturas de cables, pero el tendido de cables submarinos es una exigencia de la época y todos los países han contribuido.
En 1851 se tendió el primer cable submarino Calais-Dover, logrando con éxito la comunicación. Aprovechando esta oportunidad, se tendieron muchos cables en Europa y el este de Estados Unidos.
Los océanos del mundo están ahora cubiertos de cables de comunicación.
4. Historia de la comunicación inalámbrica
En la televisión se puede mostrar información de cualquier parte del mundo, que nos llega a través de ondas de radio.
El primer experimento con ondas de radio lo realizó Hertz en Alemania en 1888. Hertz descubrió mediante experimentos que las ondas de radio, al igual que la luz, tienen propagación, reflexión y refracción lineales.
Hertz, la unidad de frecuencia, proviene de su nombre.
(1) El equipo de radio de Marconi
El italiano Marconi vio un artículo sobre el experimento de Hertz en una revista, desarrolló el primer dispositivo de radio en 1895 y utilizó El dispositivo realizó comunicaciones en código Morse. experimentos a una distancia de unos 3 kilómetros. Pensó en convertir las comunicaciones inalámbricas en un negocio, por lo que fundó Wireless Telegraph Signaling Company.
Aunque Marconi logró muchos éxitos en el campo de las comunicaciones inalámbricas, Marconi se opuso a su intención de establecer una oficina de telégrafo inalámbrico en Terranova debido a los conflictos de intereses con las compañías de cables submarinos.
(2) Teléfono inalámbrico
Si no es una señal Morse sino un lenguaje humano, entonces se necesita una onda portadora para transportar la señal. La onda portadora debe ser una onda de alta frecuencia.
En 1906, Alexander Anderson de la compañía General Electric (GE) de Estados Unidos produjo un generador de señales de alta frecuencia de 80 KHZ y realizó con éxito el primer experimento con telefonía inalámbrica.
Para poder transmitir voz a través de un teléfono inalámbrico y escucharla es necesario disponer de un generador de señales de alta frecuencia para la transmisión y un detector para la recepción. Fessenden diseñó un receptor multidiferencial y lo probó con éxito en 1913.
Dader diseñó un receptor con un transmisor de arco Paulsen como dispositivo transmisor y un detector electrolítico como dispositivo receptor. En ese momento, debido al uso de osciladores de chispa, el ruido era muy fuerte. La etapa experimental fue exitosa, pero aún estaba lejos de su uso práctico.
Para que las ondas de radio generadas fueran estables y recibieran poco ruido, tuvimos que esperar a que aparecieran los tubos electrónicos.
(3) Diodos y transistores
En 1903, Edison descubrió que los electrones que salpicaban el filamento caliente de la bombilla ennegrecían parte de la bombilla. Este fenómeno se llama efecto Edison.
En 1904, Fleming se inspiró en el efecto Edison y fabricó un diodo para detección.
1907, Estados Unidos D. Forest añadió un electrodo llamado puerta entre el ánodo y el cátodo del diodo e inventó el triodo.
Este tipo de transistor se puede utilizar para amplificar el voltaje de la señal y también se puede utilizar con circuitos de retroalimentación adecuados para generar señales estables de alta frecuencia. Se puede decir que es un componente de circuito que hace época.
Después de nuevas mejoras, el triodo puede generar señales de alta frecuencia, como ondas cortas y ondas ultracortas. Además, el triodo tiene la función de controlar el flujo de electrones, y los posteriores tubos de rayos catódicos y osciloscopios también están estrechamente relacionados con esto.
5. Historia de las baterías
En 1790, Galvani propuso la "electricidad animal" basada en experimentos de disección de ranas. A partir de esto, Volta descubrió la ley de la electricidad producida por el contacto de dos metales, de la que se puede decir que es el origen de la batería.
En 1799, Volta intercaló una capa de papel empapado en agua salada entre cobre y zinc, y luego los apiló uno encima de otro para crear una "pila Vota". Una "pila de baterías" son muchas celdas individuales apiladas juntas.
(1) Batería principal
Una batería que no se puede volver a utilizar después de descargarse se denomina batería primaria. Volta mejoró la pila voltaica e hizo una batería voltaica.
En 1836, el inglés Daniel colocó un ánodo y un oxidante en un barril de cerámica para crear una batería Daniel. En comparación con las pilas voltaicas, las pilas de Daniel pueden proporcionar corriente durante largos períodos de tiempo.
En 1868, el francés Lake Rancher anunció la batería Lake Ranch. En 1885 (Meiji 18), Kenzo inventó la batería seca japonesa Ooi. La batería seca Tailwell es una batería especial que absorbe el electrolito en una esponja y es fácil de transportar.
En 1917, Ferry de Francia inventó la batería de aire, y en 1940, Rubin de Estados Unidos inventó la batería de mercurio.
(2) Batería secundaria
Una batería que se puede recargar después de descargarse se llama batería secundaria. En 1859, Planté de Francia inventó la batería recargable de plomo-ácido. Su estructura es que los electrodos de plomo se instalan en ácido sulfúrico diluido, que es la batería secundaria más antigua. Hoy en día, este tipo de batería se utiliza en los automóviles.
En 1897 (Meiji 30), el japonés Shimadzu Xuanzong desarrolló una batería de plomo-ácido con una capacidad de 10 A*H y puso en el mercado el prefijo GS de su nombre Xuanzong Simazu como nombre de producto.
En 1899, Suecia creó la batería de alojamiento, y en 1905, Edison creó la batería Edison. El electrolito de estas baterías era hidróxido de potasio y llegaron a ser conocidas como baterías alcalinas.
En 1948, Newman de Estados Unidos inventó la batería de níquel-cadmio.
Se trata de una batería seca recargable con un significado que hace época.
(3) Pilas de combustible
En 1939, el inglés Grove descubrió que el oxígeno y el hidrógeno reaccionaban para producir electricidad, y demostró experimentalmente la posibilidad de las pilas de combustible. Es decir, cuando se electroliza el agua se consume energía eléctrica y se genera oxígeno e hidrógeno. En cambio, suministrando oxígeno al lado del ánodo e hidrógeno al lado del cátodo desde el exterior, se puede generar electricidad y agua.
Grove solo estaba haciendo experimentos en ese momento y no era práctico. En 1958, la Universidad de Cambridge en el Reino Unido construyó una pila de combustible de 5 kW.
En 1965, la empresa estadounidense GE desarrolló con éxito una pila de combustible y la instaló en la nave espacial tripulada Gemini 5 de 1965 para proporcionar a los astronautas electricidad para agua potable. El Apolo 11 que alunizó en 1969 también utilizó pilas de combustible como fuente de energía dentro de la nave espacial.
(4) Células solares
En 1873, la alemana Siemens inventó una célula fotovoltaica hecha de alambre de selenio y platino. La etapa de exposición actual de la cámara utiliza este tipo de celda fotovoltaica de selenio.
En 1945, Xia Pin de Estados Unidos inventó la célula solar de silicio, que es un componente que puede generar energía eléctrica cuando la luz del sol incide en su unión PN. Se utiliza ampliamente en satélites y vehículos solares. , Relojes, calculadoras de sobremesa, etc. El trabajo de investigación y desarrollo para mejorar la eficiencia de conversión de este componente aún está en curso.
6. Historia de la iluminación
65438 La revolución industrial que surgió en Gran Bretaña en la década de 1960 llevó a las fábricas a la era del procesamiento continuo y la producción en masa, y la iluminación nocturna se convirtió en un tema importante.
Como se mencionó anteriormente, el británico David en 1815 realizó un famoso experimento utilizando 2.000 celdas voltaicas para generar un arco.
(1) Bombillas incandescentes
En 1860, el inglés Swan carbonizó hilos de algodón, fabricó filamentos y los puso en bombillas de vidrio, e inventó la bombilla de filamento de carbono.
Sin embargo, debido a la tecnología de bajo vacío en ese momento, el tiempo de iluminación no debería ser demasiado largo. Con el tiempo, el filamento de la bombilla se oxidará y arderá.
La idea de Svann de la bombilla incandescente fue el origen de la actual lámpara tejida blanca. Con el desarrollo de la investigación sobre filamentos y la tecnología de vacío, las lámparas incandescentes finalmente encontraron usos prácticos. Desde esta perspectiva, el invento de Swann es un gran invento.
En 1865, Sprengel desarrolló una bomba de vacío de mercurio para estudiar los fenómenos del vacío. Sabiendo esto, Swann trabajó en el filamento en 1878 aumentando el vacío dentro de la envoltura de vidrio. Primero trató el hilo de algodón con ácido sulfúrico, luego lo carbonizó y finalmente develó la bombilla del cisne. La bombilla incandescente de Swan estuvo expuesta en la Exposición Universal de París.
En 1879, Edison en Estados Unidos logró extender la vida útil de las bombillas incandescentes a más de 40 horas. En 1880, Edison descubrió que el bambú era un material excelente para fabricar filamentos de lámparas incandescentes, por lo que recolectó bambú de Japón, China e India y realizó repetidos experimentos.
Edison envió a su subordinado Moore a Hachiman, Kioto, Japón, para encontrar bambú de alta calidad. Unos años más tarde, hizo un hilo fino con bambú hachiman. Para fabricar este tipo de bombillas a partir de filamentos de bambú, fundó la Edison Electric Company en Londres y Nueva York en 1882.
En Japón, la Compañía de Energía Eléctrica de Tokio se estableció en 1886 (Meiji 19). A partir de Meiji 22, los hogares comunes comenzaron a utilizar bombillas de luz blanca.
En 1910, Cooley Hall de Estados Unidos inventó la bombilla de filamento de tungsteno utilizando filamento de tungsteno.
En 1913, Langmuir de Estados Unidos llenó la bombilla de vidrio con gas para evitar que el filamento se evaporara, e inventó la bombilla inflable de filamento de tungsteno.
En 1925, el japonés Bubu Tang San inventó la bombilla con pared interior esmerilada.
En 1932, el japonés Miura Junichi inventó la bombilla de filamento de tungsteno de doble espiral.
Es precisamente gracias a la exploración continua mencionada anteriormente que podemos disfrutar de la vida diaria actual de la iluminación incandescente. Este es realmente un largo camino por recorrer.
(2) Lámpara de descarga
En 1902, Huyzt de los Estados Unidos puso vapor de mercurio en una bombilla de vidrio e inventó la lámpara de mercurio de descarga por arco. Debido a que este tipo de lámpara de mercurio emite más luz ultravioleta cuando la presión del vapor de mercurio es baja, a menudo se usa como lámpara germicida.
Cuando la presión del mercurio es alta, emite una intensa luz visible.
La luz emitida por las lámparas de mercurio de alta presión que se utilizan actualmente en la iluminación de plazas y de carreteras es una luz mixta, que incluye la luz de descarga de arco de mercurio y la luz ultravioleta emitida por el material fluorescente recubierto en el interior. pared de la bombilla de cristal.
En 1932, la empresa holandesa Philips desarrolló una lámpara de sodio monocromática con una longitud de onda de 590 nm, que se utilizó ampliamente para la iluminación de túneles de autopistas.
En 1938, Inman de Estados Unidos inventó la lámpara fluorescente que hoy se utiliza ampliamente. Esta lámpara emite diferentes colores de luz al iluminar diferentes fósforos recubiertos en la pared interior del tubo de la lámpara con luz ultravioleta emitida por una descarga de arco de mercurio. Generalmente, las lámparas fluorescentes blancas son las más utilizadas.
7. Historia de los equipos de potencia
Se puede decir que el efecto electromagnético descubierto por Oersted en 1820 es el origen del motor eléctrico.
El descubrimiento de la inducción electromagnética por parte de Faraday en 1831 es el origen del transformador que alimenta el generador.
(1) Generador
En 1832, el francés Pic West inventó el generador de CC portátil. El principio es cambiar el flujo magnético girando el imán permanente, generar una fuerza electromotriz inducida en la bobina y generar esta fuerza electromotriz en forma de voltaje CC.
En 1866, la alemana Siemens inventó el generador de corriente continua autoexcitado.
En 1869, el belga Gram fabricó una armadura de anillo e inventó el generador de armadura de anillo. Este tipo de generador utiliza energía hidráulica para hacer girar el rotor del generador. Después de repetidas mejoras, se obtuvo en 1847. Potencia de salida de 2KW.
En 1882, Gordon de los Estados Unidos construyó un generador gigante bifásico con una potencia de 447 KW, una altura de 3 metros y un peso de 22 toneladas.
Tesla en Estados Unidos estaba decidida a desarrollar motores de CA cuando estaba en Edison Company, pero Edison insistió en tener solo modo CC, por lo que vendió los derechos de patente del alternador y motor bifásico a Westinghouse. .
En 1896, el alternador bifásico de Tesla comenzó a funcionar en la central eléctrica de Nyala y se envió energía de 3750 KW y 5000 V CA a Buffalo, a 40 kilómetros de distancia.
En 1889, Westinghouse construyó una central eléctrica en Oregón. En 1892, envió con éxito 15.000 voltios a Pittsfield.
(2) Motor
En 1834, Jacobi de Rusia produjo a prueba un motor de CC compuesto de electroimanes. En 1838, este motor puso en marcha un barco, utilizando 320 baterías para alimentar el motor. Además, Wainport en Estados Unidos y Derbyson en el Reino Unido también construyeron motores de corriente continua (1836) para usarlos como equipos eléctricos para imprentas. Debido a que estos motores funcionan con baterías, no se utilizan mucho.
En 1887, se lanzaron planes para desarrollar el motor bifásico Tesla mencionado anteriormente como un motor de inducción práctico. En 1897, Westinghouse fabricó un motor de inducción y fundó una empresa profesional para promocionarlo.
(3) Transformador
Cuando el extremo de generación de energía transmite energía de CA al exterior, primero se debe aumentar el voltaje de CA y luego se debe reducir el voltaje de CA transmitido a el consumo de energía final. Por tanto, un transformador es fundamental.
En 1831, Faraday descubrió que el magnetismo podía inducir electricidad, lo que fue la base para el nacimiento de los transformadores.
En 1882, Gibbs del Reino Unido obtuvo una patente para el "Método de distribución de electricidad y iluminación", que implicaba el uso de transformadores para la distribución de energía. Los transformadores utilizados en aquella época eran transformadores de circuito magnético abierto.
La Westinghouse Company importó el transformador de Gibbs y desarrolló un transformador práctico en 1885 después de una investigación.
Además, el año anterior, 1884, Hopkinson en el Reino Unido fabricó un transformador de circuito magnético cerrado.
8. Historia de los componentes de circuitos electrónicos
Hoy en día, la electrónica, incluidas las computadoras, es muy próspera y sus antecedentes están estrechamente relacionados con el desarrollo continuo de componentes de circuitos electrónicos, desde tubos hasta transistores. = circuitos integrados.
(1) Tubo de electrones
El tubo de electrones se inventó en el orden de diodo - triodo - cuadrupolo - pentodo.
Diodo: Como mencionamos anteriormente, Edison descubrió el “efecto Edison” en el que el filamento de una bombilla emite electrones.
En 1904, el inglés Fleming inventó el diodo inspirándose en el efecto Edison.
Transistor: En 1907, Forest en Estados Unidos inventó el triodo. En ese momento, la tecnología de vacío estaba inmadura y el nivel de fabricación de triodos no era alto. Pero en el proceso de repetidas mejoras, la gente entendió que el triodo tenía una función de amplificación y finalmente abrió el telón de la electrónica.
El oscilador también ha evolucionado desde el dispositivo de chispa de Marconi mencionado anteriormente hasta el oscilador triodo. Un triodo tiene tres electrodos, un ánodo, un cátodo y una rejilla de control colocada entre ellos. La rejilla de control se utiliza para controlar el flujo de electrones emitidos por el cátodo.
Pentodo: En 1927, Jobst añadió otro electrodo entre el ánodo y la rejilla de la pantalla e inventó el pentodo. El electrodo recién agregado se llama puerta de supresión. La razón por la que se agrega este electrodo es porque cuando el flujo de electrones golpea el ánodo en el tetrodo, el ánodo producirá una emisión de electrones secundaria y la compuerta de supresión está configurada para suprimir esta emisión de electrones secundaria.
Además, en 1934, Thomson de Estados Unidos inventó el tubo de bellota adecuado para ondas ultracortas miniaturizando y mejorando el tubo de electrones.
En 1937, se inventó el tubo ST con una carcasa metálica en lugar de vidrio, y en 1939, se inventó el tubo MT miniaturizado.
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