Twój Nauczyciel - ...
Tomasza, Maurycego Wtorek 22. Września 2020r
linki sponsorowane, reklamy
Prąd Elektryczny
Prąd elektryczny w metalu polega na uporządkowanym ruchu elektronów, od bieguna ujemnego do bieguna dodatniego pod wpływem pola elektrycznego. Umowny kierunek prądu przyjmujemy od bieguna dodatniego do bieguna ujemnego.

Czym jest Prąd Elektryczny?

Czym jest przewodnik elektryczny?

Czym są ładunki elektryczne?

Co to jest napięcie elektrycznego?

Co to jest natężenie prądu elektrycznego?

Cała dziedzina techniki, zwana elektroniką, nigdy by nie powstała gdyby nie istnienie prądu elektrycznego.

Czym jest Prąd Elektryczny?

Definicja prądu elektrycznego jest prosta. Prąd elektryczny jest to uporządkowany ruch ładunków elektrycznych w przewodniku.

Czym są te ładunki elektryczne?

I czym jest przewodnik elektryczny?

Czy pamiętacie z lekcji fizyki budowę wewnętrzną atomu? Atom składa się z jądra atomowego i krążących wokół niego elektronów. To taki mały model Układu Słonecznego.

Współczesna fizyka widzi ten model nieco inaczej, ale my pozostańmy przy tym prostym. Jak widzimy na rysunku atomy są związane ze swoimi jądrami atomowymi.

W niektórych materiałach, takich jak metale czy węgiel, istnieją tak zwane swobodne elektrony, które nie są na stałe związane ze swoimi atomami. Są to takie chwilowo bezdomne elektrony. Nie będziemy się teraz zastanawiać skąd biorą się takie swobodne elektrony. I właśnie one są tymi ładunkami elektrycznymi. A skoro są swobodne to mogą się poruszać. Możemy je nazwać również nośnikami prądu. Trzeba także dodać, że elektrony mają ujemny ładunek elektryczny.

Innym rodzajem ładunków elektrycznych mogą byś na przykład jony w roztworach elektrolitów. Mamy zatem już ładunki elektryczne czyli nośniki prądu. Ruch ładunków w materiale, którym nazywamy przewodnikiem, jest dość bezładny. Błądzą one na wszystkie strony. Nie możemy takiego chaotycznego ruchu nazwać prądem. Co zatem może spowodować, aby ładunki elektryczne poruszały się w sposób uporządkowany, niczym samochody na autostradzie i żeby popłyną prąd elektryczny?

Na pewno każdy z was zetknął się z magnesem. Jak wiemy magnes przyciąga niektóre metale. Ponadto dwa magnesy mogą się odpychać lub przyciągać. Co powoduje takie zjawiska? Za przyciąganie i odpychanie magnesów trwałych odpowiedzialne jest pole magnetyczne, które magnesy wytwarzają wokół siebie.

Innym zjawiskiem, którym mogliście się zetknąć, jest elektryzowanie się niektórych materiałów. Na przykład suchych włosów ubrań i tak dalej.

Za to zjawisko odpowiada z kolei pole elektryczne, które także powoduje przyciąganie ale także odpychanie niektórych materiałów. Kiedy ładunek elektryczny, taki jak wspomniany wcześniej elektron, znajdzie w polu elektrycznym innego ładunku, zaczyna się poruszać w stronę zależną od biegunowości takiego pola, ponieważ on sam takie wytwarza. W tym przypadku elektron posiada ujemny ładunek elektryczny.

Ponieważ ładunki elektryczne różnoimienne się przyciągają, jednoimienne się odpychają. Zatem kiedy mamy plus i minus to będą się one przyciągały, a dwa minusy będą się odpychały tak jak dwa plusy. Jeśli zatem przyłożymy z jednej strony przewodnika plus a z drugiej minus, na przykład przy pomocy baterii, to ładunki ujemne takie jak elektrony popędzą to tej strony przewodnika, gdzie jest plus. Zmusi je do tego pole elektryczne wytworzone przez różnicę potencjałów wytworzoną przez baterię. Ta różnica potencjałów pomiędzy końcami przewodnika to właśnie jest napięcie elektryczne.

Idee napięcia elektrycznego można wyjaśnić w taki oto sposób. Wyobraźmy sobie że mamy dwa zbiorniki na wodę. Są one połączone na dole rurką na której mamy zawór, który możemy sobie zamykać i otwierać. Jeśli poziom wody w obu zbiornikach jest taki sam, to mimo otwarcia zaworu, woda nie płynie. Ale jeśli poziom wody w obu zbiornikach byłby różny, to po otwarciu zaworu woda popłynie z jednego zbiornika. Z tego w którym był wyższy poziom do tego gdzie poziom był niższy. Właśnie ta różnica w poziomach w zbiornikach ilustruje nam zjawisko napięcia elektrycznego. Intuicja nam podpowiada, że jeśli różnica poziomów w zbiornikach będzie duża to woda popłynie szybciej, więcej jej przepłynie w jednostce czasu.

I tak samo jest z prądem elektrycznym, im wyższe napięcie panuje na obu końcach przewodnika tym więcej przepłynie ładunków elektrycznych w jednostce czasu. Taką wielkość, czyli ilość ładunków przepływających w jednostce czasu nazywamy natężeniem prądu elektrycznego. A więc mamy kolejną wielkość do zapamiętania.

Podsumujmy zatem mamy:
- Ładunki elektryczne, czyli elektrony (odpowiednikiem hydraulicznym są cząsteczki wody)
- napięcie elektryczne (odpowiednikiem hydraulicznym jest różnica poziomów pomiędzy zbiornikami),
- oraz natężenie prądu elektrycznego (odpowiednikiem dla wody jest jej przepływająca ilość w jednostce czasu)

Co zatem potrzeba aby prąd elektryczny zaczął płynąć? Musimy mieć przewodnik oraz napięcie elektryczne, które spowoduje jego przepływ. I to właściwie wszystko. Proste, prawda?

Ale dlaczego prąd płynie w metalu, na przykład w takim jak drut miedziany a nie płynie przez materiały na przykład z plastiku czy szkła? Dlatego, że plastik i szkło nie są przewodnikami tylko izolatorami, ponieważ nie mają w sobie swobodnych ładunków elektrycznych jak metale czy węgiel.

Powstaje jeszcze pytanie, w którą stronę płynie prąd elektryczny? W czasach, kiedy znano już zjawisko prądu elektrycznego, ale nie wiedziano jeszcze zbyt wiele o jego nośnikach, przyjęto umowny kierunek prądu elektrycznego od bieguna dodatniego do ujemnego. Podczas, kiedy już wiemy że elektrony poruszają się akurat w drugą stronę, czyli od bieguna dodatniego do ujemnego. Nie jest to zatem takie jednoznaczne, ale trzeba zachować tą umowność.

Czy mogą istnieć inne nośniki prądu? O ile przepływ wody możemy dość łatwo zaobserwować, to czy można jakoś zobaczyć przepływ prądu elektrycznego? Bezpośrednio nie można, ale możemy łatwo przeprowadzić pewien eksperyment. Weźcie baterię i delikatnie przyłóżcie jej zaciski do języka.

Poczuliście? To właśnie był przepływ prądu elektrycznego. Mimo że bateria ma niskie napięcie to można było łatwo poczuć dość przykre ukłucie w język. Ale przecież język nie jest z metalu ani węgla.

Jak zatem mógł przez niego przepłynąć prąd elektryczny? Tak jak wspomniałem na początku odcinka. Ładunki elektryczne to nie tylko elektrony. Mogą to być również jony, występujące w elektrolitach. Czyli również i one mogą być nośnikami prądu elektrycznego. Nasz język jest nasycony śliną, a ślina to głównie woda, ale jest ona roztworem różnych rodzajów soli, zatem jest ona czymś w rodzaju elektrolitu. Występują w niej zatem jony, zarówno ujemne jak i dodatnie, które w tym przypadku kiedy przyłożymy napięcie z baterii powodują przepływ prądu przez język i powoduje to uczucie ukłucia.

Zatem nie tylko elektrony ale również jony w roztworach mogą być nośnikami prądu elektrycznego. Nie wykonujcie tego eksperymentu zbyt długo bo język może potem boleć. Okazuje się że nasz język również jest przewodnikiem elektrycznym. Nie wolno przykładać do języka nawet w ramach eksperymentu innych źródeł prądu elektrycznego, zwłaszcza czegoś o większym napięciu niż bateria. Ponieważ nasze ciało jest również przewodnikiem, nie tak dobrym jak metale ale jednak przewodnikiem.

Z prądem elektrycznym należy uważać. Zwłaszcza dotyczy to prądu z gniazdek, który może spowodować przykre porażenia a nawet śmierć.

linki sponsorowane, reklamy
ANAUK.NET, jest nazwą zastrzeżoną (C) 2000. Informacje zawarte na naszych stronach WWW mają charakter dydaktyczno - poglądowy i nie mogą stanowić podstawy do zaniechania kontynuacji nauki w publicznych placówkach oświatowych. Jakkolwiek zespół redakcyjny dokłada wszelkich starań, aby informacje tu zawarte były rzetelne i pochodziły z wiarygodnych źródeł, nie ponosi żadnej odpowiedzialności za ich stosowanie w praktyce.
Udostępnij
Facebook
PetroAstro