22 грудня в нашій країні відзначають День енергетика - працівників енергетичної та електротехнічної галузей. Тож поговоримо про те, без чого неможливо сьогодні уявити своє життя – про електрику та електроенергію. Що ми взагалі знаємо чи пам’ятаємо про це?

Багато тисячоліть люди жили без електрики. Уявіть собі той світ – темрява, яка освітлюється лише місяцем, зорями та полум’ям свічок у віконцях. Так, зараз під час комендантської години наші міста та села теж поринають у темряву, але не таку суцільну. Та й в домівках наших світло є, окрім надзвичайних ситуацій, звісно.

Незважаючи на те, що люди вижили без електрики, шанси на процвітання людської раси без неї були малоймовірними.  Всього пару століть тому письменники-фантасти, які писали про  застосування енергії  в побуті, самі навряд чи вірили, що вона отримає таке поширення. Але в наші дні електрика буквально всюди, і саме відкриття електрики дало людської цивілізації потужний поштовх вперед.

Трохи історії

Слово «Електрика» має давньогрецьке походження. На електричні явища першим із учених звернув увагу давньогрецький філософ та математик Фалес Мілетський. Він помітив незвичайну властивість бурштину: якщо його натерти хутром або шерстю, то він притягує до себе клаптики паперу. За яких обставин Фалес вирішив трішки понатирати бурштин хутром, невідомо. Не знайшовши логічного пояснення цьому явищу, філософ кинув своє легендарне «все сповнено богів» і зробив висновок, що бурштин має душу.

Фалес Мілетський

Оскільки «бурштин» грецькою буде «ἤλεκτρον», цей процес став називатися електризацією. Від нього ж походить й сам термін «електрон», а також, відповідно, «електрика».

Хоча існує версія, що термін «електрика» (англ. «electricity») придумав лікар королеви Єлизавети Вільям Гілберт. Уперше це слово він використав у праці, присвяченій дослідам із наелектризованими тілами, яку опублікував 1600 року.

Вперше слово “енергія” згадується Аристотелем в його трактаті “Фізика”, але там воно означало діяльність людини.

В звичному для нас розумінні слово “енергія” почало використовуватися лише на початку XIX століття, і ввів його в ужиток Томас Юнг. До цього використовувався в основному латинський термін “vis viva”, що означає “жива сила”.

Вперше дані про людей, які зазнали ударів струмом, з'явилися в давньоєгипетських текстах у 2750 році до нашої ери. Всьому виною риби! Так, саме риби! Зокрема, електричний сом, здатний видавати імпульси струму до 360 Вольт. Електричні вугри можуть вразити для самооборони або під час полювання електричним струмом напругою близько 500 вольт!

Багдадська батарейка - месопотамський артефакт парфянського періоду, який вважають древнім гальванічним елементом, батарейкою, створеною за 2000 років до народження всім відомого Алессандро Вольта.

Американський президент Бенджамін Франклін провів великі дослідження електрики у XVIII столітті  і саме він винайшов громовідвід.

Першими чотирма домашніми приладами, які живилися від електроенергії, були швейна машина, вентилятор, чайник і тостер.

У 1958 році США запустили на орбіту супутник “Авангард-1”, перший у світі з числа працюючих на сонячній енергії. Він і до сьогодні знаходиться в космосі, і, за оцінками вчених, буде залишатися там ще сотні років, а то й тисячі.

Першу у світі електростанцію, що забезпечила електропостачання 85 будинків на Перл-стріт, було створено зусиллями Томаса Едісона 1882 року. Спочатку люди боялися електрики, і навіть забороняли своїм дітям наближатися до джерела світла.

Томас Едісон

В Ефіопії електрика з'явилася 1896 року, після того як імператор Менелік II наказав запровадити смертну кару на електричному стільці, але зрозумів, що це марно робити в країні, де взагалі електрика не використовувалась.

Наприкінці XIX століття між винахідниками постійного і змінного струму Т. Едісоном і Н. Теслою розгорілася справжня війна. Було зроблено спробу в законодавчому порядку унеможливити передачу змінного струму за допомогою ЛЕП. Однак, як відомо, перевагу згодом все-таки було віддано змінному струму.

Цікаво, що до широкого використання змінного струму, отриманого ще в 30-х роках XIX століття, приступили лише через 70 років!

Джерела виробництва електроенергії

Фактично електрика генерується з таких джерел:

Енергія вітру з використанням вітряків. До речі, середній ураган несе в собі на порядок більше енергії, ніж потужна атомна бомба.

Енергія води, точніше, водоспадів, яка допомагає виробляти гідроелектричну енергію.

Найбільше у світі джерело електроенергії – кам'яне вугілля. Спалювання вугілля в топках котлів нагріває воду, а пара, що піднімається, обертає турбіни генераторів. Навіть в ХХІ ст. кам’яне вугілля залишається основним енергоносієм.

Сонячна енергія, що виробляється сонячними променями. Але вона не є самою “чистою”, так як сонячні панелі включають в себе продукти переробки нафти. Та й виробництво, де їх створюють теж – шкідливе.

Атомна енергія, тобто енергія, що виділяться при розщепленні атома. Вона вважається найбільш екологічно чистою. Але в разі аварії матиме найкатастрофічні наслідки для людства.

Вже існують проекти з уловлювання блискавок і використання їх енергії, але поки не існує акумуляторів, здатних за мить вмістити в себе таку кількість енергії.

У Альбервілі, Франція (місто, що приймало зимові Олімпійські ігри 1992 року), виробляють електроенергію з сиру! Оскільки сироватка не потрібна для виготовлення сиру Бофорта, до сироватки додають бактерії, перетворюючи її на біогаз. Потім цей газ подається через двигун, який нагріває воду для виробництва електроенергії.

Електрика в рослинному та тваринному світах

Всі живі організми, навіть рослини, так чи інакше використовують та навіть виробляють електроенергію.

Нервові імпульси в наших тілах являють собою саме електричні сигнали.

Людський мозок виробляє кількість електроенергії, достатню для того, щоб живити 10-ватну лампочку.

Електрика змушує м’язові клітини нашого серця стискатися, по суті змушуючи його битися.

Електрокардіограма (ЕКГ) вимірює електрику, що проходить через серце. Коли серце б’ється у здорової людини, апарат ЕКГ відображає лінію, що рухається по екрану звичайними шипами. Якщо з серцем є проблеми – лінія кардіограми це одразу відображає сплесками та

Багато поколінь японських фермерів, які вирощують гриби, помічали збільшення їхнього росту в тому місці, куди влучила блискавка. У 2010 році вчені Іватського університету опублікували результати досліджень, під час яких піддавали гриби впливу штучно створених блискавок. Виявилося, що електричні розряди від 50 до 100 тисяч вольт дійсно збільшують продуктивність для 8 із 10 досліджених видів.

Бджоли під час польоту через тертя повітря об волоски на тілі накопичують на собі позитивний заряд, а квіти зазвичай мають негативний заряд. Уже давно відомо, що завдяки такій різниці пилок із квітки буквально перелітає на тіло бджоли. Але нещодавні експерименти допомогли виявити, що бджоли та джмелі можуть витягувати з характеристик електричних полів корисну для себе інформацію. Наприклад, змінене поле рослини після візиту однієї бджоли може повідомити іншій, що нової порції нектару в квітці ще немає.

У деяких видів риб з річки Амазонки, певні м’язові клітини еволюціонували протягом мільйонів років до клітин, які називаються електроцитами, які вони використовують для ехолокації, тобто для виявлення перешкод та інших тварин у темряві.

Єхідни та качкодзьоби використовують електричні імпульси, що їх випромінює здобич, для пошуку їжі. У качкодзьоба майже 40 000 датчиків електроенергії, або електрорецепторів.

Ящірка гекон може підніматися на, здається, гладку поверхню. Ця здатність частково зумовлена ​​електростатичними силами на подушечках пальців ніг гекона. Різниця в заряді між ногами та поверхнею допомагає їм “прилипати” до стіни.

Всім відомі електричні властивості багатьох мешканців океану – електричних скатів, риби вудильника,

Фізичні властивості електроструму

Електричний струм не має маси або ваги.

Швидкість електричного струму практично збігається зі швидкістю поширення світла.

Іскра статичної електрики може містити до 3000 вольт.

Середній тазер (електрошок) має потужність 50 000 вольт.

Блискавка може нести в собі до трьох мільйонів (3 000 000) вольт (і триває менше однієї секунди).

Безпека поводження з електрострумом та електроприладами

Взагалі вода є хорошим провідником електрики – саме тому, наприклад, не можна купатися під час грози, оскільки можна стати жертвою блискавки, що потрапила у водойму. Однак не всі знають, що струм проводять не самі молекули води, а домішки, що містяться у воді, іони різних мінеральних солей. А ось дистильована вода, в якій майже немає солей, є діелектриком, і струм вона не проводить.

Небезпечною в електричному струмі є не напруга, а його сила, яка вимірюється в амперах. За певних умов навіть 12-вольтова батарейка може завдати серйозної шкоди.

Це корисно знати

Світлодіодні лампочки споживають приблизно одну шосту електроенергії, в порівняння із звичайними лампочками і служать приблизно в 40 разів довше.

Типова мікрохвильова піч споживає більше електроенергії, живлячи цифровий годинник на ній, ніж нагріваючи їжу.

Прилади також використовують електроенергію, коли вони вимкнені, але не від’єднанні від електромережі.  Тож для безпеки та економії енергії прилади треба відключати від електромережі.

Середній настільний комп’ютер працює в режимі холостого ходу на рівні 80 Вт, тоді як ноутбук працює на рівні 20 Вт. Sony PlayStation 3 використовує близько 200 Вт як у режимі активності, так і в режимі очікування.

Різні будівлі споживають різну кількість енергії. Список найбільш “ненажерливих” в цьому плані будівель очолюють сучасні американські лікарні.

Підтримати енергетичний фронт може кожен. Усе, що треба знати про економію електроенергії за посиланням https://www.epravda.com.ua/publications/2022/10/17/692688/

Цікавинки про електрику

За старих часів місце розряду блискавки в землю вказувало грабіжникам скіфських курганів, що саме тут зариті скарби. Просто блискавки частіше б'ють у кургани тому, що вони  містять металеву «начинку».

Хтось спробував обчислити це, і ми повіримо їм на слово: нам знадобиться близько 648 батарей АА для живлення людини протягом доби (виходячи з 1 калорії = 4,2 Джоуля)!

Близько 20% всієї споживаної в США електроенергії використовується кондиціонерами.

Сонячної енергії було б достатньо для того, щоб з лишком покрити всі потреби людства.

Всього 10 країн видобувають дві третини нафти й газу у світі. А ці корисні копалини є найважливішими енергоносіями.

На вітряні електростанції припадає близько 1,5% усієї виробленої електроенергії у світі.

Існують і приливні електростанції, що використовують, відповідно, енергію морських і океанських припливів.

Перше місце за споживанням електроенергії серед всіх країн світу займає Китай.

Ми користуємося електрикою щодня, й уявити сучасну цивілізацію без електроенергії просто неможливо. Її повсюдне поширення вчені передбачали ще кілька століть тому, і, як показала практика, вони мали рацію. Якби енергія раптом зникла, світ завалився б відразу.

Додаткова корисна та дуже цікава інформація в наступних джерелах:

Короткий екскурс в історію енергетики, щоб показати, як багато зробили видатні особи минулого для того, аби зараз ми могли просто увімкнути лампу чи запалити конфорку - https://www.platfor.ma/specials/spochatku-bulo-svitlo-korotka-istoriya-energetyky/

Блискавично: короткі та прості відповіді на поширені запитання про енергетику та все, що з нею пов'язане - https://www.platfor.ma/specials/blyskavychno-korotki-ta-prosti-vidpovidi-na-poshyreni-zapytannya-pro-energetyku-ta-vse-shho-z-neyu-pov-yazane/

Найважливіші відкриття в електриці - https://energyx.com.ua/%D0%BD%D0%B0%D0%B9%D0%B2%D0%B0%D0%B6%D0%BB%D0%B8%D0%B2%D1%96%D1%88%D1%96-%D0%B2%D1%96%D0%B4%D0%BA%D1%80%D0%B8%D1%82%D1%82%D1%8F-%D0%B2-%D0%B5%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%B8%D1%86%D1%96/

Радимо прочитати:

Енергетика: історія, сучасність і майбутнє. Найважливіші відкриття в електриці. – Видання являє собою розлогий, всеохоплюючий виклад одержання та використання енергії людиною від давнини до наших днів. Тут же можна переглянути фільм «Енергія природи та людство». - http://energetika.in.ua/ua/

Сектор відновлюваної енергетики України до, під час та після війни - https://razumkov.org.ua/statti/sektor-vidnovlyuvanoyi-energetyky-ukrayiny-do-pid-chas-ta-pislya-viyny