Інформація про новину
  • Переглядів: 183
  • Дата: 2-07-2020, 03:55
2-07-2020, 03:55

1. Elektromos áram

Категорія: Tankönyvek magyar » Fizika






Наступна сторінка:   2. Vezetők soros és párhuzamos kapcsolása. Söntök és pótellen...

1. FEJEZET. ELEKTRODINAMIKA

1. RÉSZ. ELEKTROMOS ÁRAM

 

„Nem materiális folyadék mozgása" - bizonyára így nevezte volna el az elektromos áramot Benjamin Franklin (1706-1790) amerikai fizikus és politikus, az elektromosság első elméletének létrehozója. Ma már jól tudjátok, hogy az elektromos áram elemi részecskék mozgása, tehát a folyadékkal történő összehasonlításának is van alapja. Ebben a paragrafusban felidézzük, mi is valójában az elektromos áram, milyen feltételek között jön létre, és mely fizikai mennyiségek jellemzik.

Az elektromos áram létezésének feltételei

Megvizsgálunk egy fém vezetőt. A fémek — polikristályos anyagok, amelyek kristályrácsainak csomópontjaiban pozitív ionok találhatók; az ionok között a gázmolekulák mozgásához hasonló mozgást végezve szabad elektronok „vándorolnak” (1.1. ábra). Ha a fém vezetőben elektromos teret hoznak létre, a szabad elektronok, kaotikus mozgásukat folytatva, az elektromos tér feszültségvektorának irányával ellentétes irányban mozdulnak el, vagyis az elektronok mozgása irányítottá válik — a vezetőben elektromos áram jön létre. Az elektromos áram - az elektromos töltéssel rendelkező részecskék irányított (rendezett) mozgása.

Érthető, hogy elektromos áramot nem csak elektronok hozhatnak létre. Például az elektrolitokban az elektromos tér hatására elmozdulnak a pozitív és negatív ionok, a gázokban — az elektronok, pozitív és negatív ionok. Miért mozdulnak el a pozitív ionok az elektromos tér feszültségének irányába, a negatívok pedig - az ellenkező irányba?

Az elektromos áram létrejöttéhez és fennmaradásához a következő feltételek szükségesek:

1) szabad töltött részecskék, azaz szabad töltéshordozók jelenléte·,

2) elektromos tér jelenléte, melynek a hatása létrehozza és fenntartja a szabad töltéshordozók mozgását.

Az elektromos tér létrehozásáért az áramforrások „felelnek”. Ezek olyan berendezések, amelyek a különféle energiafajtákat elektromos energiává alakítják át. Az elektromos áramforrásokban munkavégzés történik a különböző előjelű töltések szétválasztásakor, amelynek eredményeként a forrás egyik pólusán csak pozitív, a másikon csak negatív töltések halmozódnak fel; így jön létre az elektromos tér.

A leggyakrabban használt áramforrások az elektromechanikus generátorok, amelyekben a mechanikai energia elektromossá alakul át. Az utóbbi időben egyre gyakrabban használnak napelemeket — a fény energiáját elektromossággá alakító áramforrásokat.

Milyen áramforrásokat ismertek ezenkívül? Milyen energiaátalakulások történnek azokban?

Mi az elektromos áramkör

A legegyszerűbb áramkör vezetékkel összekapcsolt áramforrásból, fogyasztóból és kapcsolóból áll.

Kapcsolási rajznak azt a rajzot nevezzük, amelyen fel van tüntetve, milyen elemekből áll az áramkör, és ezek az elemek hogyan kapcsolódnak egymáshoz.

Az elektromos áramkör néhány elemének egyezményes áramköri jelét a táblázatban láthatjátok.

Jegyezzétek meg:

• az áram irányának az áramkörben azt az irányt tekintik, amelyben a pozitív töltéssel rendelkező részecskék mozognának, vagyis az áramforrás pozitív pólusától a negatív pólusa felé;

• az áramforrás jelén a hosszú vonás a pozitív pólust, a rövid a negatívat jelöli.

Ohm törvénye az áramkör szakaszára

A vezetőben folyó áram mennyiségi leírására a következő fizikai mennyiségeket alkalmazzák: áramerősség (magát az elektromos áramot jellemzi), feszültség (az áram által alkotott tér jellemzője), ellenállás (a vezetőt jellemzi). Felidézzük őket.

Gyakoroljuk a feladatok megoldását!

Feladat. Az ábrán egy 25 m hosszú és 3,5 mm2 keresztmetszetű henger alakú vezető volt-amper jelleggörbéje látható. Milyen anyagból készült a vezető?

A fizikai probléma elemzése. Hogy a vezető milyen anyagból készült, azt az ellenállásának a meghatározása után tudhatjuk meg a megfelelő táblázat segítségével (lásd az 1. függeléket).

A fém fajlagos ellenállását a henger alakú vezető ellenállásának képlete segítségével kapjuk meg. Az ellenállás Ohm törvényének felhasználásával és az I(U) függvény segítségével számítható ki. A feszültség grafikonja alapján például 2 V feszültségnek a vezetőben 10 A áramerősség felel meg.

Már nincs kétségetek afelől, hogy világunk változik és számos, jelenleg divatos szakma eltűnhet a jövőben. Vajon milyen szakmát válasszunk, hogy ne tévedjünk? Vajon szükség van az iskolai fizika tananyagára ahhoz, hogy megkapjuk a jövő szakmáihoz szükséges alapokat? Egyes jövőbeni szakmák rövid leírását megtaláljátok a tankönyv oldalain.

Robotok javítását és karbantartását végző szakember

Már a gyerekek is tudnak a robotkorszak közeledtéről. Viszont a robotoknak, ahogy egyéb gépezeteknek is, szükségük van karbantartásra: beállításra, elromlott alkatrészek cseréjére. Ennek a munkának az elvégzéséhez villanyszerelő, elektronikai és programozó szakemberekre van szükség.

A robotok száma folyamatosan növekszik, ezért nő a karbantartásukhoz értő szakemberek iránti igény is. Tehát a robotokat szerelő és karbantartó szakember a jövő egyik szakmája.

Összegezés

Elektromos áram — elektromos töltéssel rendelkező részecskék irányított (rendezett) mozgása. Az elektromos áram létrejöttéhez és fennmaradásához szükség van szabad töltött részecskékre (töltéshordozókra) és elektromos térre. Az elektromos áramkörben az áram irányának a pozitív töltésű részecskék feltételezett mozgásirányát fogadták el (az áramforrás pozitív pólusától annak negatív pólusa felé).

Az áram mennyiségi leírásához a következő fizikai mennyiségeket használják: áramerősség

szakaszfeszültség

vezető ellenállása. A

keresztmetszettel rendelkező vezető ellenállása az meg.

képlettel határozható

Ohm törvénye az áramkör szakaszára: az áramerősség egyenesen arányos a szakaszok végpontjai közötti feszültséggel és fordítottan arányos a szakasz

ellenállásával:

Ellenőrző kérdések

1. Mi az elektromos áram? Mik a létrejöttének és fennmaradásának feltételei? 2. Milyen berendezéseket nevezünk áramforrásoknak? Mondjatok példákat!

3. Rajzoljátok le, hogyan jelölik a kapcsolási rajzokon a galvánelemet; reosztá-tot; ampermétert,■ voltmétert,■ kapcsolót! Mire szolgálnak ezek a berendezések?

4. Mit fogadtak el az áram irányának az áramkörben? 5. Jellemezzétek a következő fizikai mennyiségeket: áramerősség az áramkörben; feszültség az áramkör szakaszán; vezető ellenállása; fajlagos ellenállás! 6. Fogalmazzátok meg Ohm törvényét az áramkör szakaszára!

1. gyakorlat

1. Mondjatok példákat áramforrásokra! Milyen energiaátalakulások mennek bennük végbe?

2. A vasaló 220 V feszültségre rákapcsolt fűtőszálán 0,5 s alatt 300 C töltés haladt át. Határozzátok meg a fűtőszál ellenállását és a rajta áthaladó áram erősségét!

Az ábrán egy 0,2 mm2 keresztmetszetű nikróm huzal volt-amper jelleggörbéje látható. Határozzátok meg a huzal hosszát!

4. Szerintetek mi a közös a folyadék áramlásában és az elektromos áramban? Milyen hasonló fizikai mennyiségek jellemzik a folyadék mozgását és az áramerősséget; feszültséget; ellenállást; töltést?

5. Miért írják naggyal az áramerősséget, feszültséget és ellenállást jelölő írásjeleket? Kinek a tiszteletére lettek elnevezve ezek az egységek? Milyen felfedezéseket tettek ezek a tudósok?

Fizika és technika Ukrajnában

Borisz Jevhenovics Paton (szül. 1918) - ukrán tudós, akinek a világhírt az elektromos ívhegesztésben végzett kutatásai hozták meg. 1953-ban Borisz Paton lett az J. O. Paton nevét viselő Elektromos Hegesztési Intézet (Kijev) igazgatója. A tudós vezette azokat a kutatásokat, amelyek eredményeként létrehozták az elektrosalakos folyamatot a rozsdamentes anyagok minőségi hegesztésére. Paton kezdeményezésére kezdtek el hegeszteni az űrben. Ő vezette be az emberi bőrszövetek műtét utáni hegesztését. Ezzel a módszerrel sok ezer beteg életét mentették meg, és napjainkban ezt az egész világon alkalmazzák.

1962-től B. Paton az Ukrán Nemzeti Tudományos Akadémia (UNTA) elnöke.

A tudós 2018-ban ünnepelte 100. születésnapját. Ebből az alkalomból az UNESCO Arisztotelész Aranyéremmel tüntette ki, ami mellé számos ország állami kitüntetéseit is megkapta.

 

Fizika tankönyv 11. osztályosok szerzők Dovgy, Baryakhtar, Loktev

 




Наступна сторінка:   2. Vezetők soros és párhuzamos kapcsolása. Söntök és pótellen...



^