Elekter looduses ja tehnikas

Tänapäeval ümbritsevad meid kõikjal esemed ja nähtused, mille iseloomustamisel kasutame sõna elekter. Teler ja tasku­arvuti, külmik ja laualamp, tolmu­imeja ning tramm − need kõik on äärmiselt erinevad asjad nii oma välja­nägemiselt kui otstarbelt. Sellest hoolimata teame, et neil on üks tähtis ühine omadus − nad kõik tarbivad elektri­energiat. Elektri­seadmete töö­põhi­mõtet ning looduses esinevaid elektri- ja magnetnähtusi käsitlebki kursus nimetusega Elekter ja magnetism.

Sõna elekter on jõudnud meieni kreeka keelest. Nii nimetasid vanad kreeklased kuldse läikega metalli­sulamit ja ka sellega väliselt sarnast ainet – merevaiku (kr k – elektron). Nad märkasid, et villase riidega hõõrutud mere­vaigu­tükk suudab kergeid aine­kübemeid enda külge tõmmata. Ajapikku hakati kõiki selliseid loodus­nähtusi nimetama merevaigu-sarnasteks ehk elektrilisteks.

Huvitav on märkida, et kuigi enamikus Euroopa keeltes on levinud kreeka sõna elekter, kasutavad meie naabrid soomlased samas tähenduses omatüvelist sõna sähkö. Ka eestlane ütleb pärast elektri­löögi saamist, et ta sai särtsu. Meil jääb vaid kahetseda, et eesti keele­mehed pole seda asjaolu märganud. Muidu võiksime ka meie praegu rääkida särtsu­nähtustest, särtsu­energiast või särtsuvoolust.

Jõud, millega me oma igapäevases elutegevuses vältimatult kokku puutume, on valdavalt elektro­magnetilise päritoluga. Nendeks on näiteks elastsus­jõud, hõõrde­jõud ja ka elus­organismide lihasjõud. Elektrijõud hoiavad koos lihtaine aatomeid. Vedeliku või gaasi molekulideks, tahkisteks ja keerulisteks orgaanilisteks ühenditeks liidab aatomeid keemiline side, mis on samuti tingitud elektro­magneti­li­sest vastastik­mõjust. Seega ei ole elekter mitte ainult kassi karvas, vaid paneb liikuma ka kassi enda.

Elektromagnetjõudude kaks tähtsaimat tehnilist rakendust on elektro­energeetika ning elektriline side- ja infotehnika.

Elektroenergeetika hõlmab kogu inimtegevust elektri­energia tootmisel, ülekandel ja kasutamisel. Elektri­jaamades muudetakse elektri­energiaks mingi osa kütuse põlemisel vabanevast soojus­hulgast, voolava vee kineetilisest energiast või koguni aatomi­tuumade seose­energiast. Neid jaamu nimetatakse seetõttu vastavalt soojus-, hüdro- ja tuuma­elektri­jaamadeks. Päikese­patarei muundab elektri­energiaks valgus­kiirguse energiat. Tasku­lambi­patareis, autoakus ja teistes keemilistes voolu­allikates saadakse elektrienergiat keemilisel reaktsioonil vabaneva energia arvelt.

Elektrilise energiaülekande põhieeliseks tulebki pidada mugavust. Näiteks tuleb aurumasina käima­panemist alustada tule süütamisest. Mopeedi või mootorratta korral peab pöörama vänta. Elektri­seadme käivitamiseks piisab aga nupule vajutamisest. Elektri­energia suurima puudusena võiks nimetada raskusi suurte energia­koguste salvestamisel. Elektrilise energia tootmine ja tarbimine peavad toimuma sama­aegselt.

Esmapilgul võib küll näida, et elektrienergia konserveerimine on võimalik. Akut saab ju laadida. Tegelikult on akus salvestunud keemilise sideme energia, mida ei saa otsekohe elektri­energiaks muundada. Näiteks kulgeb vastav reaktsioon autoakus külma ilmaga aeglasemalt. Seetõttu on auto käivitamine külmal ajal raskendatud.

Elektroenergeetikast veelgi kiiremini areneb tänapäeval elektro­magnetiline infotehnika. See hõlmab andmete, kõne, muusika või muu sellise esitamist ja ülekandmist elektro­magnetilise signaalina. Samas on ka tegemist info elektrilise, magnetilise või optilise salvestamise ning töötlemisega.

Kõik see sai alguse telegraafi leiutamisest, mis võimaldas teateid elektrisignaali kujul mööda juhtmeid edasi anda. Sidetehnika järgmine sõna − telefon, suutis telegraafi­märkide asemel edastada juba inimese elavat kõnet. Elektro­magnet­lainete vahendusel toimiva raadioside kasutusele­võtt võimaldas vabaneda tülikatest ühendus­juhtmetest. Televisioon tegi aga teoks kujutise edastamise suurte vahemaade taha. Kaasajal on iga­päevaseks muutunud seadmed, mis suudavad salvestada ja taas esitada heli ning ka kujutist.