ul

[Rafael Nowning]

Điệnl tập hợp cc hiện tượng vật l đi km với sự c mặt v chuyển động của vật chất mang điện tch. Điện c mối lin hệ với từ tnh, cả hai cng nằm trong khun khổ của hiệu ứng điện từ, như được m tả bởi cc phương trnh Maxwell. C một số hiện tượng thường gặp lin quan đến điện, v dụ như st, tĩnh điện, sưởi điện v phng điện.

Sự tồn tại một điện tch dương hoặc m sẽ sinh ra điện trường. Sự di chuyển hay dng cc hạt điện tch được gọi l dng điện v tạo ra từ trường. Trong hầu hết trường hợp, một lực tc dụng ln điện tch với độ lớn được cho bởi định luật Coulomb. Điện thế l khả năng của điện trường sinh cng ln một hạt điện tch, được đo bằng vn. Điện l thnh phần chủ chốt của nhiều cng nghệ hiện đại, được ứng dụng trong điện lực v điện tử học.

Người ta đ biết đến v nghin cứu cc hiện tượng điện từ thời cổ đại, mặc d l thuyết về điện vẫn cn pht triển chậm cho đến thế kỷ 17 v 18. L thuyết điện từ được pht triển vo thế kỷ 19, v giai đoạn cuối thế kỷ ny chứng kiến sự bng nổ của ngnh kỹ thuật điện đưa n vo ứng dụng trong cng nghiệp v sinh hoạt hng ngy. Sự pht triển nhanh chng của kỹ thuật v cng nghệ điện đ lm thay đổi nền cng nghiệp cũng như x hội loi người, trở thnh động lực của cuộc cch mạng cng nghiệp lần thứ hai. Tnh linh hoạt của điện cho php con người c thể ứng dụng n vo v số lĩnh vực như giao thng, ứng dụng nhiệt, chiếu sng, viễn thng, v my tnh điện tử. Năng lượng điện ngy nay l xương sống của x hội cng nghiệp hiện đại.[1]

Một thời gian di trước khi c kiến thức về điện, con người đ nhận thức được về những c điện giật từ những con c điện. Cc văn liệu của người Ai Cập cổ đại c nin đại từ 2750 TCN đ đề cập đến cc loi c ny với tn gọi "thin li của sng Nin", v miu tả chng như l "kẻ bảo vệ" tất cả cc loi c khc. C điện được nhắc lại một ngn năm sau bởi cc nh tự nhin học v cc thầy thuốc Hy Lạp cổ đại, La M v Ả Rập.[2] Nhiều nh văn cổ đại như Pliny the Elder v Scribonius Largus, đ chứng thực tc dụng lm t liệt của điện giật pht ra từ c da trơn pht điện v c đuối điện, v biết rằng cc c giật ny c thể truyền qua những vật dẫn điện.[3] Cc bệnh nhn bị bệnh gt hoặc đau đầu được chỉ định chạm vo c điện để mong rằng cc c giật c thể chữa được bệnh cho họ.[4]

Cc nền văn minh cổ đại quanh Địa Trung Hải đ biết một số vật, như miếng hổ phch, khi ch xt với lng mo c thể ht được những vật nhẹ như da động vật. Thales của Miletos đ thực hiện những khảo cứu về hiện tượng tĩnh điện vo khoảng năm 600 TCN, m ng cho rằng gy ma st ln thanh hổ phch lm sinh ra nam chm, ngược lại với một số khong vật như magnetit vốn khng cần ch xt.[5][6][7][8] Thales đ khng đng khi cho rằng lực ht l do hiệu ứng tương tự như nam chm, nhưng sau ny khoa học đ chứng minh giữa từ học v điện học c mối lin hệ với nhau. Theo một l thuyết gy tranh ci, người Parthia đ c những hiểu biết về kỹ thuật mạ điện, dựa trn một khm ph vo năm 1936 về khối pin Baghdad c đặc tnh giống như pin Galvani, mặc d người ta khng chắc liệu khối pin ny c bản chất lin quan đến điện hay khng.[9]

Sự hiểu biết về điện vẫn chỉ l sự t m tr tuệ trong hng nghn năm cho đến tận giai đoạn 1600, khi nh khoa học người Anh William Gilbert viết cuốn De Magnete, trong đ ng nghin cứu chi tiết về điện học v từ học, tch bạch hiệu ứng từ đ nam chm lodestone với hiệu ứng tĩnh điện từ hổ phch bị ch xt.[5] ng đưa ra thuật ngữ Latinh mới electricus ("của hổ phch" hay "giống với hổ phch", xuất pht từ ήλεκτρον [elektron], tiếng Hy Lạp c nghĩa l "hổ phch") cho những vật c tnh chất ht những vật nhỏ sau khi bị ch xt.[10] Từ ny l nguồn gốc của tiếng Anh cho từ "electric" v "electricity", xuất hiện đầu tin trong bản in Pseudodoxia Epidemica của Thomas Browne năm 1646.[11]

Cc nh khoa học Otto von Guericke, Robert Boyle, Stephen Gray v C. F. du Fay tiếp tục c những nghin cứu su hơn về điện vo thế kỷ 17 v đầu thế kỷ 18.[12] Trong thế kỷ 18, Benjamin Franklin đ bn ti sản của mnh để ng c thể thực hiện nhiều cuộc nghin cứu về điện. Thng 6 năm 1752, ng thực hiện một th nghiệm nổi tiếng khi gắn một cha kha kim loại vo cuối dy bị ướt của một ci diều v thả n vo trong một cơn bo.[13] Mục đch của ng trong th nghiệm ny nhằm tm ra sự lin hệ giữa hiện tượng st v điện.[14] ng cũng giải thch một nghịch l kỳ lạ vo thời đ[15] của chai Leyden khi cho rằng n l thiết bị lưu trữ lượng lớn cc điện tch.[12]

Trong khi đầu thế kỷ 19 chứng kiến tiến trnh pht triển nhanh chng của khoa học về điện, th giai đoạn cuối thế kỷ ny chứng kiến sự thc đẩy mạnh mẽ của kỹ thuật điện. Gắn với tn tuổi của cc nh nghin cứu như Alexander Graham Bell, Ott Blthy, Thomas Edison, Galileo Ferraris, Oliver Heaviside, nyos Jedlik, William Thomson, Sir Charles Parsons, Ernst Werner von Siemens, Joseph Swan, Nikola Tesla v George Westinghouse, điện đ chuyển từ l thuyết khoa học sang cng cụ cơ bản cho nền văn minh hiện đại.[22]

Thiết bị sử dụng vật liệu trạng thi rắn đầu tin l thiết bị d sợi ru mo ("cat's whisker" detector), dng để thu tn hiệu v tuyến trong thập nin 1930. Sợi ru tiếp xc nhẹ với một tinh thể rắn (như tinh thể germanium) nhằm pht hiện ra tn hiệu radio thng qua hiệu ứng mối nối tiếp xc.[26] Trong linh kiện chất rắn, dng điện bị hạn chế bởi cc linh kiện bn dẫn v tổ hợp linh kiện nhằm bật tắt hay khuếch đại chng. Dng điện c thể biểu hiện dưới hai dạng: cc electron mang điện m, v cc ion dương bị thiếu electron gọi l cc lỗ trống electron. Cc điện tch v lỗ trống ny được giải thch theo ngn ngữ của cơ học lượng tử, v chng l cơ sở cho sự hoạt động của cc chất bn dẫn.[27][28]

Điện tử học thể rắn ra đời cng với sự xuất hiện của cng nghệ transistor. Loại transistor hoạt động đầu tin l transistor c tiếp điểm với cấu tạo từ germani, do John Bardeen v Walter Houser Brattain pht minh tại phng th nghiệm Bell năm 1947,[29] tiếp đ l transistor lưỡng cực vo năm 1948.[30]

Sự c mặt của điện tch ko theo xuất hiện lực điện từ: cc điện tch tc dụng lực ln lẫn nhau, một hiệu ứng đ được biết tới từ thời cổ đại, mặc d lc đ người ta chưa hiểu bản chất của n.[23](tr457) Một quả cầu nhẹ treo trn một sợi dy c thể được tch điện bằng cch dng một thanh thủy tinh mang điện tch - sau khi ch vo o - chạm vo quả cầu. Nếu một quả cầu khc giống với n cũng được tch điện bằng cng thanh thủy tinh, kết quả l hai quả cầu sẽ đẩy nhau khi đưa lại gần nhau: cc điện tch đ tc dụng lực ln mỗi quả cầu. Hai quả cầu được tch điện bởi cng một mẫu hổ phch cũng đẩy nhau. Tuy nhin, nếu một quả được tch điện từ một thanh thủy tinh, cn quả kia được tch điện từ mẫu hổ phch, th khi đưa lại gần chng sẽ ht nhau. Những hiện tượng ny đ được khảo cứu từ cuối thế kỷ 18 bởi Charles-Augustin de Coulomb, người đ khm ph ra cc điện tch tc dụng theo hai cch khc nhau: cc vật tch điện cng dấu sẽ đẩy nhau v cc vật tch điện tri dấu sẽ ht nhau.[23]

Lực điện từ tc dụng ln chnh cc hạt mang điện, nn điện tch thường c xu hướng tự lan truyền đều nhau nhất c thể trn một bề mặt dẫn điện. Độ lớn của lực điện từ, cho d l lực đẩy hay lực ht, sẽ tun theo định luật Coulomb, một cng thức lin hệ độ lớn của lực với tch của độ lớn cc điện tch v c quan hệ bnh phương nghịch đảo với khoảng cch giữa chng.[31][32](tr35) Lực điện từ rất mạnh, c cường độ chỉ xếp sau tương tc mạnh,[33] nhưng c phạm vi tc dụng tới v hạn trn l thuyết.[34] Khi so snh với lực yếu nhất l lực hấp dẫn, lực điện từ đẩy hai electron với độ lớn gấp 1042 lần so với lực hấp dẫn ht giữa chng ở cng một khoảng cch.[35]

Dng điện xuất hiện khi c sự di chuyển của cc điện tch, với cường độ của dng điện được đo bằng ampere. Dng điện c thể chứa bất kỳ loại điện tch di chuyển no, m thường gặp đ l electron, nhưng bất kỳ điện tch no chuyển động cũng tạo nn dng điện.[40]

V l do quy ước trong lịch sử, chiều dương của dng điện được định nghĩa c cng chiều với hướng di chuyển của cc điện tch dương chứa trong n, hoặc l hướng truyền từ phần cực dương trong mạch sang phần cực m. Dng điện định nghĩa theo cch ny gọi l dng điện quy ước. Trong cc mạch điện tử, chiều dương của dng điện l chiều ngược với hướng chuyển động của cc electron trong mạch.[41] Tuy vậy phụ thuộc vo từng điều kiện, dng điện c thể gồm dng cc hạt điện tch chạy theo một trong hai hướng, hay thậm ch cả hai hướng cng một lc. Quy ước chiều dương, chiều m chỉ l cho đơn giản ha trong cc trường hợp.

3a8082e126