Käytämme jokapäiväisessä elämässä erilaisia sähkölaitteita, kuten televisiota, mikroaaltouunia, silitysrautaa tai hiustenkuivaajaa. Ne kaikki työskentelevät sähkön kanssa ja sen perusperiaatteet vahvistava teoreettinen tieteenala on sähködynamiikka.
Sähködynamiikan perusteet
Kaikista olemassa olevista materiaaleista joillakin on kyky kuljettaa sähköä, ja ne tunnetaan johtavina materiaaleina, kun taas niitä, joiden läpi sähkö ei ole mahdollista, kutsutaan eristeiksi. Metallit välittävät sähköä, koska niiden sisäisessä rakenteessa on vapaita elektroneja ja ne mahdollistavat liikkeen (kaikki sähködynaamiset ilmiöt edellyttävät välttämättä tiettyä elektronien liikettä).
Elektronien välistä liikettä kutsutaan sähkövirraksi. Kaikki sähkövirta tapahtuu tietyssä materiaalissa olevaa sähkökenttää vastaan.
Jos liikettä tapahtuu sähkövoimaa vastapäätä, se tarkoittaa, että jotakin hiukkasta käsitellään
Sähkövaraukset, jotka liikkuvat johtimen kautta pisteestä toiseen, aiheuttavat potentiaalieron molempien pisteiden välille syntyvän sähkökentän seurauksena. Sähkökenttä kohdistaa voiman nimeltä työ ja sen mittaus tehdään jouleina.
Kun atomeissa olevat elektronit virtaavat yhteen samaan suuntaan, syntyy sähköä. Sähkön määrää, joka voi virrata langan läpi tietyn ajan, kutsutaan sähkövirraksi ja se mitataan ampeereina.
Kun sähkö virtaa, puhutaan sähködynamiikasta ja kun se pysyy staattisena, tämän tyyppisiä ilmiöitä tutkiva tieteenala on sähköstaattinen (sähköstaattisen mittayksikkö on coulomb ja sen perusperiaate on Coulombin laki).
Historiallinen alkuperä
Sähkö on energiamuoto, joka ilmenee kaikenlaisissa luonnonilmiöissä: salaman muodostumisessa myrskyjen aikana, elävien olentojen lihasten liikkeissä tai ihmisen kosketuksessa joidenkin luonnollisten kudosten kanssa. Pienessä mittakaavassa tämäntyyppinen ilmiö on näkymätön ja vaikea havaita. Teoreettinen tieto sähköilmiöistä alkoi 1700-luvulla ranskalaisen Coulombin tai amerikkalaisen Benjamin Franklinin panoksilla.
Teoriasta käytäntöön italialainen Alessandro Volta keksi muutamassa vuodessa sähköakun ja Thomas Alva Edison hehkulampun.
Vaikka Coulombia pidetään sähköstaattisen isänä, André-Marie Ampère, Michael Faraday ja James Clerk olivat sähködynamiikan ja sähkömagnetismin edelläkävijöitä.
Kuva: Fotolia - Rook76
