Villamos energia Villamos energia - Energia - Technológia - Bolygóismeret - Energia - Technológia - Bolygóismeret
Johanna Rüschofftól
Amikor bekapcsolunk egy akkumulátorral működtetett zseblámpát, sok apró részecske elindul. Te világítod az izzót. Ezek olyan elektronok, amelyek egy bizonyos irányban mozognak a zseblámpán.
Az elektromos áram alapelve
A zseblámpa belseje áramkörként képzelhető el: az elem egy kábellel egy ponton csatlakozik az elülső izzóhoz. Innen egy másik kábel vezet vissza az akkumulátorhoz. Az elektronok most az akkumulátor egyik pontján vándorolnak a kábelen és az izzón keresztül a másikba, és áram áramlik.
De mi készteti az elektronokat olyan fáradhatatlanul vándorolni a kábelen keresztül? Ehhez alaposabban meg kell vizsgálni az atom szerkezetét. Az atom magját neutronok és pozitív töltésű részecskék, a protonok alkotják.
Az atom héja negatív töltésű részecskékből, elektronokból áll, amelyek a mag körül lebegnek. Ha eltávolít egy elektronokat egy atomból, akkor egy pozitív töltésű részecske marad: a kation.
De sem az elektron, sem a kation nem szereti ezt az elválasztást. Mindkettő folyamatosan próbál visszatérni eredeti, kiegyensúlyozott állapotába.
Az akkumulátoron van egy pont, ahol elektronhiány keletkezik: a pozitív pólus. Az ellenkezője vonatkozik a negatív pólusra: elektronfelesleg keletkezik. Az elektronokat tehát a negatív pólusnál taszítják és a pozitív pólusig tolják.
Patak folyik. Az elektromos áram alapelve az elektronok azon képessége, hogy mindig semleges állapotra törekedjenek. Az áramerősség azt jelzi, hogy hány részecske mozog egyszerre egy vezetőn, például a kábelen, és amperben mérik (A).
Az áramnak feszültségre van szüksége
Annak érdekében, hogy az áramáram fenntartható legyen és ne haljon meg, amint az elektronok eljutnak a pozitív pólusba, az elektronokat újra és újra el kell távolítani a pozitív pólusnál. A zseblámpa akkumulátora pontosan ezt teszi kémiai reakciók segítségével.
Úgy gondolhat rá, mintha valamilyen nyomás keletkezne az akkumulátorban. Ezt a nyomást a mínusz és a plusz pólus töltéseinek különbsége hozza létre: a feszültség. Mérjük voltban (V).
A feszültség áram nélkül is jelen lehet. Az áram viszont nem folyhat feszültség nélkül: csak a plusz és a mínusz pólus közötti feszültség indítja el az elektronokat.
De miért teszi az elektronok bizonyos irányú mozgása az elemlámpában lévő villanykörtét izzóvá? Ennek oka, hogy a körtében lévő finom huzal gátat szab az elektronoknak.
A vezeték "bejáratánál" épülnek fel, de végül át kell szorítaniuk. Dörzsölik egymást, és hőt termelnek. Az izzóban lévő huzat világítani kezd, és világossá válik.
Egyenáram az akkumulátorból, váltakozó áram a konnektorból
Ha nappaliban bekapcsolunk egy állólámpát, amelyet zseblámpa helyett aljzathoz csatlakoztatunk, ez hasonló módon működik. És mégis más a villany a konnektorból.
Az akkumulátorral működtetett eszközök, például a zseblámpa által generált elektromos áramot egyenáramnak nevezzük. Itt a részecskék mindig ugyanabba az irányba mozognak, és egyik pólusból a másikba vándorolnak.
A foglalatból származó váltakozó áram mellett az elektronok csak egy kicsit mozognak, majd azonnal ismét a másik irányba. A plusz és mínusz pólusok másodperc töredéke alatt felcserélik funkcióikat.
Például az elektromos hálózatunkban ez másodpercenként 50 alkalommal történik. A váltakozó áram előnye az egyenárammal szemben az, hogy kevesebb energia veszik el az átvitel során.
Ezenkívül váltakozó árammal könnyebb átalakítani a feszültségeket - például a háztartásokban a nagyfeszültségről az alacsony feszültségre.