Elektryczność

Błyskawica - przejaw zjawisk elektrycznych w atmosferze

Elektryczność (od stgr. ήλεκτρον (elektron) – bursztyn) – zespół zjawisk fizycznych związanych z obecnością, ruchem i oddziaływaniem materii posiadającej ładunek elektryczny. Elektryczność jest powiązana z magnetyzmem, a oba te zjawiska należą do elektromagnetyzmu, opisanego równaniami Maxwella o związku ładunków elektrycznych z polem elektromagnetycznym, składającego się z pola elektrycznego i pola magnetycznego.

Ładunki elektryczne oddziałują wzajemnie przeciwnie; połączenie równych ilości ładunków dodatnich i ujemnych znosi ich efekt elektryczny na zewnątrz. W stanie normalnym oba rodzaje ładunku występują równomiernie, przez co materia wydaje się obojętna elektrycznie (neutralna). Rzadziej spotykanymi naturalnie naładowanymi cząstkami elementarnymi są pozyton i mezon. Poruszające się ładunki elektryczne tworzą prąd elektryczny, np. ruch elektronów w metalach, jonów w elektrolitach lub gazach, czy wiązek elektronów (katodowych) i jonów dodatnich (kanalowych) w próżni.

Jeżeli ładunki są jednakowe (mają taki sam znak), odpychają się wzajemnie; jeśli mają przeciwne znaki, przyciągają się. Każdy ładunek elektryczny otoczony jest polem elektrycznym (pole siłowe). Pojawienie się zauważalnych zjawisk elektrycznych następuje dopiero w przypadku nadmiaru rozdzielonych ładunków dodatnich lub ujemnych. Powstaje wtedy ładunek elektryczny, który w przewodnikach zawsze przemieszcza się od bieguna o nadmiarze ładunku do bieguna o ładunku mniejszym. W trakcie tego ruchu powstają prądy elektryczne oraz pole magnetyczne, które otacza kierunek ruchu ładunku w sposób pierścieniowy. Ruchy ładunków zachodzą również w półprzewodnikach, w próżni oraz w gazach.

W fizyce elektryczność obejmuje elektrostatykę, elektrodynamikę i prąd elektryczny. Można wyróżnić elektryczność naturalną, np. atmosferyczną, oraz elektryczność związaną z techniką.

Nauka zajmująca się zjawiskami wywołanymi przez nieruchome ładunki elektryczne, zarówno wewnątrz ciał, na ich powierzchni, jak i w przestrzeni wolnej, nazywa się elektrostatyką. Zjawiska związane z ruchem ładunków opisuje elektrodynamika.

Każdy prąd elektryczny wytwarza w otoczeniu pole magnetyczne, zjawisko to nosi nazwę elektromagnetyzmu. Analogicznie zmienne w czasie pole elektryczne może wywoływać pole magnetyczne, a zmienne pole magnetyczne – pole elektryczne (indukcja). Zjawiska te stanowią podstawę większości procesów w elektrotechnice. Wzajemnie powiązane, szybko zmieniające się pola elektryczne i magnetyczne prowadzą do powstawania fal elektromagnetycznych, które mogą rozchodzić się w przestrzeni lub wzdłuż przewodów. Ich właściwości opisuje w dużym stopniu teoria Maxwella.

Właściwości nośników ładunku w atomach oraz oddziaływania między polami a materią stanowią przedmiot badań nowoczesnej mechaniki kwantowej i jej działu – elektrodynamika kwantowa.

Zobacz też

• elektrotechnika

Bibliografia

• B. Jaworski, A. Dietłaf, L. Miłkowska, G. Siergiejew, Kurs fizyki. Elektryczność i magnetyzm, t. 2, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa (1984), wyd. 8, ISBN 83-01-01265-X
• Encyklopedia fizyki, PWN, Warszawa 1972
• Ilse Hell: Neues grosses Universal-Lexikon in Farbe über 50000 Stichwörter mit über 3500 Abbildungen. München: Compact-Verl, 2003. ISBN 3-8174-5003-6. (niem.).
• Das moderne Handlexikon. Wissen von A-Z. Stuttgart, Hamburg, Monachium: Lizenzausgabe Des Deutschen Bücherbundes, 1975. (niem.).