Elektrisitet er fysiske fenomener som er knyttet til negativt eller positivtladedepartikler i ro eller i bevegelse.
I dagligtale brukes av og til ordet elektrisitet når det egentlig er snakk omelektrisk strøm(ladninger i bevegelse), for eksempel i setninger som «denne maskinen drives av elektrisitet».
Læren om elektrisitet i ro,statisk elektrisitet,kalleselektrostatikk,mens læren om elektrisitet i bevegelse, elektrisk strøm, kalleselektrodynamikk.
Gnidningselektrisitet. A) Når en glasstav blir gnidd med en silkeklut, vil elektroner gå over fra glasset til kluten. B) Glasstaven er etter gnidningen positivt ladet, og silkekluten negativt.
Elektrostatikkener læren om elektriske ladninger i ro. Det finnes positive og negative elektriske ladninger, og stoffer med omvendte ladninger tiltrekker hverandre.Atomteorienkan forklare fenomenet; kjernen i atomet består av positive ladninger (protoner), menselektroneneomkranser kjernen. Et overskudd av elektroner gir negativt ladet stoff, mens et underskudd av elektroner gir positiv ladning.
Coulombs lovfra 1785 beskriver kraften mellom elektriske ladninger. Loven er dannet etter forbilde av Newtonsgravitasjonslovog sier at kraftenFmellom to elektriske ladninger er proporsjonal med produktet av ladningene og omvendt proporsjonal med kvadratet av avstanden mellom dem:
\[F = \frac{1}{4\pi\varepsilon} \cdot \frac{q_1 \cdot q_2}{r^2}\]
Her erq1ogq2er ladningene,rer avstanden mellom dem ogεer permittiviteten for det stoffet som befinner seg mellom ladningene.
På grunnlag av Coulombs lov utvikletG. GreenogJ. C. Gaussden matematiske teorien for elektrostatikk, som i det vesentlige er teorien omelektrisk potensial.
Elektrodynamikkenomhandler læren om elektrisk strøm, det vil si elektrisk ladning i bevegelse. Strømmen oppstår når det er en elektrisk spenning mellom forskjellige punkter i en leder. Motstanden (resistansen) i en elektrisk leder ble beskrevet avGeorg S. Ohm.James Joulefant sammenhengen mellom elektrisk strøm ogelektrisk energi.
Elektrostatiske fenomener var kjent allerede i oldtiden. Blant annet påvisteThales fra Milet(ca. 600fvt.) atravetter gnidning kunne tiltrekke lette gjenstander. Disse observasjonene ble ikke utviklet videre førElizabeth 1s livlegeWilliam Gilbertbeskrev fenomenet i sitt verkDe Magnete(1600). Gilbert fant at noen stoffer, for eksempeldiamant,safir,harpiksogsvovel,blir elektrisk ladd når man gnir dem, mens andre, for eksempel metaller, ikke blir det. Denne oppdelingen faller sammen med den nåværende oppdelingen iisolatorerogledere.
Otto von Guerickei viste i 1671 at ladning kan overføres fra ett legeme til et annet når de er i kontakt. Han fant også at det ikke bare er elektrisk tiltrekning, men også frastøtning. Von Guericke konstruerte den første maskinen til å oppnå ladning i større mengder (elektrisermaskin). Charles Dufay oppdaget i 1733 at det var to slag ladning; samme slags ladning frastøter hverandre, mens det ene slaget tiltrekker det andre. Omtrent på samme tid fantStephen Grayat ladning kan ledes gjennom visse stoffer fra et legeme til et annet, og han fant forskjellen på gode og dårlige ledere.
Benjamin Franklinpåviste at lynet er en elektrisk gnist og foreslo i 1747 en teori for elektrisitet som vant liten tilslutning. Han innførte betegnelsene positiv og negativ ladning, i betydningen overskudd på og mangel på ladning. Hans hypotese om bare en slags ladning (unitariske teori) ble trengt tilbake for den dualistiske teori, utformet avRobert Symmer(1759) i samsvar med Dufay.Michael Faradaysluttet av lovene forelektrolyseat ladning i ledende løsninger er bundet til atomene i bestemte mengder, som en slags elektrisitetsatomer (elektroner).
I 1767 fantJoseph Priestley,og uavhengig av ham Charles-Augustin de Coulomb i 1785, loven om hvordan den elektriske kraften mellom to ladde legemer avhenger av avstanden mellom dem. Coulomb beviste loven ved hjelp av ytterst primitive og unøyaktige forsøk, men man har senere vist at evt. avvik fra loven må være minimale.Joseph Louis Lagrange,Pierre Simon de Laplace,Carl Friedrich Gauss,G. Green med flere utviklet ut fraCoulombs lovteorien for det elektrostatiske potensialet. Elektrostatikken er senere ikke blitt vesentlig forandret, bortsett fra modifikasjoner som følger av relativitetsteorien.
Det skjedde derimot en utvikling i forståelsen av elektrisk ladning. I 1895 foresloHendrik Antoon Lorentzen teori om elektriske elementærladninger eller minsteladninger som han kalte elektroner. I 1898 påvisteWilhelm Wienved studiet av kanalstråler at de bestod av positivt ladde partikler, og i 1919 påvisteErnest Rutherfordat det ble frigjort hydrogenkjerner ved kjernereaksjoner. Han antok at disse partiklene var bærere av den positive elementærladningen, og foreslo i 1920 at de skulle kallesprotoner.Siden da er det påvist en rekke partikler, dels med positiv, dels med negativ ladning av samme størrelse som elektronets og protonets ladning.
En ny æra begynte da den italienske legenLuigi Galvanii 1780 fant ut at musklene i flådde froskelår trakk seg sammen når han tok gnister av en elektrisermaskin i nærheten. Han mente at virkningene skyldtes en særlig, dyrisk egenskap som ble kalt galvanisk elektrisitet. Den riktige forklaringen ble funnet i 1800 av den italienske fysikerenAlessandro Volta.Han fant at to forskjellige slags metaller blir ladde når de begge berører en ledende væske. Han konstruerte det første galvaniske elementet og satte elementer sammen til batteri, såkaltvoltasøyle.Den videre utviklingen avgalvaniske elementerhar ført til dagenstørrelementerog elektriskeakkumulatorer.Man mente lenge at elektrisiteten som man fikk av galvaniske elementer, var noe annet enn den man fikk med elektrisermaskiner. Den videre utviklingen viste at dette ikke var riktig, men at den galvaniske strømmen, som man kalte den, er ladning i bevegelse, altså en elektrisk strøm.
I 1821 offentliggjorde den danske fysikerenHans Christian Ørstedsin oppdagelse av strømmens virkning på en magnetnål. Samme år fantJean-Baptiste BiotogFélix Savartloven for kraftvirkningen mellom to elektriske strømmer, og i det følgende året komAndré Marie Ampèremed den første av de avhandlingene som dannet grunnlaget for elektrodynamikken. I 1822 oppdagetThomas Johann Seebecktermoelektrisiteten,og i 1826 fantGeorg Simon Ohmmotstandsloven, senere kaltOhms lov.Michael Faradaysoppdagelse av elektromagnetisk induksjon i 1831 avsluttet perioden.
Faraday begynte å eksperimentere med elektriske kraftvirkninger i isolatorer og fant at kraften mellom elektriske ladninger var avhengig av stoffet mellom ladningene. Disse forsøkene brakte ham i 1851 til en teori som gikk ut på at elektriske og magnetiske krefter er virkninger i eteren, som han antok fylte rommet mellom ladningene. Det hypotetiske stoffet, eteren, lot seg ikke påvise, og hans samtid stilte seg avvisende overfor ideene. Faradays teori ble imidlertid tatt opp avJames Clark Maxwelli 1864 og satt i matematisk form.
Ifølge Maxwells teori trenger elektriske og magnetiske kraftvirkninger tid for å nå frem. Dette ble verifisert avHeinrich Hertzi 1888, da det lyktes ham å påvise elektromagnetiske bølger. Etter eldre teorier ble elektrisitet oppfattet som en eller to vektløse væsker (imponderable fluida), altså som stoff. Maxwell beskriver derimot kraftvirkningene som en følge av tilstanden i rommet mellom ladningene, det elektromagnetiske feltet.
I strid med Maxwells opprinnelige teori postulerteMax Planckpå grunnlag av sine studier av elektromagnetisk stråling fra svarte legemer, at strålingen ble sendt ut i avgrensede mengder,kvanter.Kvantehypotesen ble videre bekreftet vedNiels Bohrsatommodell og ledet til formuleringene om kvantemekanikk. Kvante-elektrodynamikken er en syntese av kvantemekanikken og Maxwells feltteori (sekvantefysikk).
Det kan oppstå skader når det går elektrisk strøm gjennom kroppen. Omfanget av skaden er avhengig av en rekke forhold.
Kommentarer (3)
skrevKjell Arild Welde
skrevYngve Gauslå
svarteGeorg Kjøll
Kommentarer til artikkelen blir synlig for alle. Ikke skriv inn sensitive opplysninger, for eksempel helseopplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan. Det kan ta tid før du får svar.
Du må være logget inn for å kommentere.