Blesk udeří během noční bouřky. Energie je vyzařována stejně jako světlo, když se vzduch zemské atmosféry přesouvá z plynu do plazmy a zpět.
Toto je stránka s rozbočovačem pro elektřinu. Konkrétní informace naleznete po odkazech na hlavní článek
Elektřina je vlastnost hmoty, která vyplývá z přítomnosti nebo pohybu elektrického náboje. Spolu s magnetismem tvoří základní interakci známou jako elektromagnetismus. Elektřina je zodpovědná za mnoho známých fyzikálních jevů, jako je blesk, elektrická pole a elektrické proudy, a je využívána v průmyslových aplikacích, jako je elektronika a elektrická energie.
V běžném používání se termín elektřina používá pro několik souvisejících pojmů, které lze lépe identifikovat přesnějšími termíny.
Podle Thalese z Milétu, píšícího roku 600 př. n. l., byla starověkým Řekům známa forma elektřiny, kteří zjistili, že tření kožešiny o různé látky, jako je jantar, by způsobilo zvláštní přitažlivost mezi oběma. Řekové si všimli, že jantarové knoflíky by mohly přitahovat lehké předměty, jako jsou vlasy, a že pokud by jantar třeli dostatečně dlouho, mohli by dokonce získat jiskru ke skoku.
Objekt nalezený v Iráku v roce 1938, datovaný asi do roku 250 př. n. l. a nazývaný Bagdádská baterie, připomíná galvanický článek a někteří se domnívají, že byl použit pro elektrolytické pokovování.
Objevily se spekulace, že předmět zobrazený ve vyřezávaných reliéfech v chrámu v Dendeře byl elektrickým zařízením – tzv. Denderovým světlem – ačkoli neexistují žádné archeologické důkazy, které by to potvrzovaly.
V roce 1600 se anglický vědec William Gilbert vrátil k tomuto tématu v knize De Magnete a vytvořil moderní latinské slovo electricus z ηλεκτρον (elektron), řeckého slova pro „jantar“, které brzy dalo vzniknout anglickým slovům elektrický a elektrický. V roce 1660 ho následoval Otto von Guericke, který je považován za vynálezce raného elektrostatického generátoru. Dalšími evropskými průkopníky byli Robert Boyle, který v roce 1675 prohlásil, že elektrická přitažlivost a odpuzování mohou působit přes vakuum; Stephen Gray, který v roce 1729 klasifikoval materiály jako vodiče a izolátory; a C.
Leydenské nádoby, Museum Boerhaave, Leiden [1].
Leydenskou nádobu, typ kondenzátoru pro elektrickou energii ve velkém množství, vynalezl na univerzitě v Leidenu Pieter van Musschenbroek v roce 1745. William Watson při experimentování s Leydenskou nádobou v roce 1747 zjistil, že výboj statické elektřiny se rovná elektrickému proudu.
V červnu 1752 Benjamin Franklin propagoval své výzkumy elektřiny a teorií prostřednictvím slavného, i když extrémně nebezpečného experimentu pouštění draka během bouřky. Po těchto experimentech vynalezl hromosvod a vytvořil spojení mezi bleskem a elektřinou. Pokud Franklin skutečně pouštěl draka v bouři, nedělal to tak, jak se často popisuje (jak by to bylo dramatické, ale fatální). Byl to buď Franklin (častěji), nebo Ebenezer Kinnersley z Filadelfie (méně často), kdo vytvořil konvenci pozitivní a negativní elektřiny.
Franklinova pozorování pomohla pozdějším vědcům, jako byli Michael Faraday, Luigi Galvani, Alessandro Volta, André-Marie Ampère a Georg Simon Ohm, jejichž práce poskytla základ pro moderní elektrickou technologii. Práce Faradaye, Volty, Ampereho a Ohma je společností ctěna v tom, že základní jednotky elektrického měření jsou pojmenovány po nich.
Volta pracoval s chemikáliemi a zjistil, že chemické reakce mohou být použity k vytvoření kladně nabitých anod a záporně nabitých katod. Když byl mezi ně připojen vodič, rozdíl v elektrickém potenciálu (také známý jako napětí) pohání proud mezi nimi vodičem. Potenciální rozdíl mezi dvěma body se měří v jednotkách voltů jako uznání Voltovy práce.
Vynález elektrického telegrafu ukázal, že elektrické jevy lze komerčně i prakticky využít. Koncem 19. století se elektrotechnika stala samostatným povoláním, odděleným od fyzika či vynálezce. Koncem 19. a začátkem 20. století se zrodili takoví velikáni elektrotechniky jako Nikola Tesla, vynálezce polyfázového indukčního motoru; Samuel Morse, vynálezce telegrafu; Antonio Meucci, vynálezce telefonu; Thomas Edison, vynálezce fonografu; George Westinghouse, vynálezce elektrické lokomotivy; Charles Steinmetz, teoretik střídavého proudu; Alexander Graham Bell, další vynálezce telefonu a zakladatel úspěšného telefonního podnikání.
Rychlý pokrok elektrických technologií v druhé polovině 19. a na počátku 20. století vedl ke komerčnímu soupeření, jako byla takzvaná Válka proudů) mezi Edisonovým systémem stejnosměrného proudu a Westinghousovou metodou střídavého proudu. Často souběžný výzkum na široce rozptýlených místech vede k několikanásobným nárokům na vynález zařízení nebo systému.
Elektrický náboj je vlastnost určitých subatomárních částic (např. elektronů a protonů), které interagují s elektromagnetickými poli a způsobují mezi nimi přitažlivé a odpudivé síly.
Elektrický náboj dává vzniknout jedné ze čtyř základních přírodních sil a je uchovanou vlastností hmoty, kterou lze kvantifikovat. V tomto smyslu se výraz „množství elektřiny“ používá zaměnitelně s frázemi „náboj elektřiny“ a „množství náboje“. Existují dva druhy náboje: jeden druh náboje nazýváme kladným a druhý záporným. Experimenty zjišťují, že podobně nabité objekty se odpuzují a opačně nabité objekty se přitahují. Velikost síly přitažlivosti nebo odpuzování je dána Coulombovým zákonem.
Nejčastější zkušeností s elektrickým nábojem v každodenním životě je statické lpění – když se o sebe tře dva konkrétní druhy materiálů, mají tendenci držet se pohromadě, alespoň na chvíli. Tento jev nastává kvůli výměně nábojů mezi oběma materiály – jeden se nabije kladně, zatímco druhý záporně, a kvůli jejich opačným znamením vzniká mezi nimi přitažlivá síla. Další běžnou zkušeností s elektrickým nábojem je chůze po koberci a pak dotyk kliky, kdy člověk zažije šok. Chůze po koberci způsobí, že tělo získá čistý náboj, který pak unikne z těla ke klice.
Pojem elektrického pole zavedl Michael Faraday. Síla elektrického pole působí mezi dvěma náboji, stejně jako síla gravitačního pole působí mezi dvěma hmotnostmi. Elektrické pole je však trochu jiné. Gravitační síla závisí na hmotnosti dvou těles, zatímco elektrická síla závisí na elektrických nábojích dvou těles. Zatímco gravitace může k sobě přitáhnout pouze dvě hmoty, elektrická síla může být přitažlivá nebo odpudivá síla. Kritéria pro směr sil mezi dvěma nabitými tělesy jsou obecně navrhována takto:
Rozdíl elektrického potenciálu mezi dvěma body je definován jako práce vykonaná na jednotku náboje (proti elektrickým silám) při pomalém přesunu kladného bodového náboje mezi dvěma body. Pokud je jeden z bodů považován za referenční bod s nulovým potenciálem, pak elektrický potenciál v jakémkoli bodě může být definován jako práce vykonaná na jednotku náboje při přesunu kladného bodového náboje z tohoto referenčního bodu do bodu, ve kterém má být potenciál určen. U izolovaných nábojů se za referenční bod obvykle považuje nekonečno. Potenciál se měří ve voltech. (1 volt = 1 joule/coulomb) Elektrický potenciál je analogický teplotě: v každém bodě prostoru je jiná teplota a teplotní gradienty udávají směr tepelných toků. Podobně je elektrický potenciál v každém bodě prostoru a jeho gradient v elektrickém poli udává, kde se náboje pohybují.
Elektrický proud je tok elektrického náboje a jeho intenzita se měří v ampérech. Příklady elektrických proudů zahrnují kovové vedení, kdy elektrony protékají vodičem, jako je kovový drát, a elektrolýzu, kdy ionty (nabité atomy) protékají kapalinami. Samotné částice se často pohybují poměrně pomalu, zatímco elektrické pole, které je pohání, se šíří rychlostí blízkou rychlosti světla. Více informací najdete v elektrickém vedení.
Zařízení, která v materiálech používají principy toku náboje, se nazývají elektronická zařízení.
Stejnosměrný proud (DC) je jednosměrný proud, zatímco střídavý proud (AC) opakovaně obrací směr. Časový průměr střídavého proudu je nulový, ale jeho energetická schopnost (RMS hodnota) není nulová.
Ohmův zákon je důležitý vztah popisující chování elektrických proudů, vztahujících je k napětí.
Z historických důvodů se říká, že elektrický proud proudí z nejvíce pozitivní části obvodu do nejvíce negativní části. Takto definovaný elektrický proud se nazývá konvenční proud. Nyní je známo, že v závislosti na podmínkách se elektrický proud může skládat z proudu nabitých částic v obou směrech, nebo dokonce v obou směrech najednou. Pro zjednodušení této situace se široce používá konvence kladného až záporného proudu. Pokud se použije jiná definice – například „elektronový proud“ – měla by být výslovně uvedena.
Elektrický výkon je rychlost, jakou je elektrická energie vyráběna nebo spotřebovávána, a měří se ve wattech (symbol: W).
Elektrárna na fosilní paliva nebo jaderná elektrárna přeměňuje teplo na elektrickou energii, a čím rychleji elektrárna spaluje palivo, za předpokladu konstantní účinnosti přeměny, tím vyšší je její výkon. Výkon elektrárny se obvykle udává v megawattech (milionech wattů). Elektrická energie je pak vysílána přenosovými linkami, aby se dostala ke spotřebitelům.
Každý spotřebitel používá spotřebiče, které přeměňují elektrickou energii na jiné formy energie, jako je teplo (v elektrických obloukových pecích a elektrických ohřívačích), světlo (v žárovkách a zářivkách) nebo pohyb, tj. kinetická energie (v elektrických motorech). Stejně jako elektrárna je i každý spotřebič hodnocen ve wattech v závislosti na rychlosti, jakou přeměňuje elektrickou energii na jinou formu. Elektrárna musí vyrábět elektrickou energii ve stejné míře, v jaké ji spotřebovávají všechny připojené spotřebiče.
V elektrotechnice se také používají pojmy zdánlivý výkon a jalový výkon. Zdánlivý výkon je součinem napětí RMS a proudu RMS a měří se ve voltových ampérech (VA). Reaktivní výkon se měří ve voltových ampérech-jalových (VAR).