RLY.pl - seriously? no way!

Nauka jest ciekawa. Mogliście się o tym przekonać czytając artykuł o ciekawostkach chemicznych. Tym razem postarałem się wyjaśnić kilka praw rządzących zjawiskiem z którym spotykamy się codziennie: prądem elektrycznym.

Prąd elektryczny to w istocie poruszające się ładunki elektryczne, najczęściej elektrony. Jeśli zapewnimy elektronom: źródło energii zmuszające je do poruszania się, drogę po której będą mogły się poruszać oraz odbiornik energii gdzie energia zostanie zużyta będziemy mogli powiedzieć, że zmontowaliśmy obwód elektryczny.

Każdy obwód elektryczny możemy porównać do sieci miejskiego wodociągu. Przepływ wody przez rury i przepływ elektronów przez miedziane druty wykazują wiele podobieństw.

Zacznijmy od najprostszej analogii: natężenia prądu. Wartością odpowiadającą natężeniu będzie przepływ wody. Im więcej cząsteczek mija dany punkt w ciągu jednostki czasu tym większe “natężenie” strumienia wody. Jednostką natężenia prądu elektrycznego jest amper (A). Mówimy, że prąd ma natężenie jednego ampera jeżeli obok “punktu pomiarowego” przepływa 6x10^18 elektronów w ciągu sekundy.

Siłą “przepychającą” elektrony przez przewodnik jest napięcie. W naszym porównaniu będzie to wysokość wieży ciśnień w sieci wodociągowej. Im wyższa wieża tym woda ma większe ciśnienie. Większe napięcie odpowiada za popłynięcie przez obwód większego prądu. Jednostką napięcia jest wolt (V).

Za trzeci element obwodu odpowiada zjawisko zwane oporem elektrycznym (rezystencją). Czym mniejsza średnica rury tym większe ciśnienie trzeba przyłożyć, żeby woda płynęła przez zwężenie i tym więcej energii jest marnowane na turbulencje. Kiedy elektrony płyną przez kable zderzają się z atomami tworzącymi przewodnik. W czasie takich zderzeń tracą część energii, która jest rozpraszana do środowiska w postaci ciepła lub światła. Jednostką oporu elektrycznego jest Om (Ω).

W codziennym życiu korzystamy z dwóch podstawowych typów prądu: prądu zmiennego (AC) i prądu stałego (DC). Prąd zmienny produkowany jest w generatorach elektrowni. Jest to prąd w którym elektrony płyną w przewodach raz w jedną, raz w drugą stronę. Nie oznacza to, że elektrony zasilające nasz komputer pokonują 50 razy w ciągu sekundy drogę od generatora do naszego domu. Z powodu zjawiska oporu elektrycznego ich właściwy ruch jest powolny. Prędkość elektronów w kablu wynosi mniej niż 1 cm na sekundę. Elektrony w sieci elektrycznej oscylują w obydwie strony nie oddalając się zbytnio od położenia początkowego. Prąd stały magazynowny jest w bateriach i akumulatorach. Po podłączeniu do obwodu elektrony płyną stale i niezmiennie w jednym kierunku.

Wszystkie urządzenia elektryczne powinny być uziemione tzn. zbudowane tak, żeby gromadzący się na ich powierzchni ładunek elektryczny ulegał zobojętnieniu, np. odprowadzeniu do ziemi. W przeciwnym przypadku urządzenia kumulowałyby w sobie ładunek i “kopały” prądem w każdej sytuacji zamknięcia obwodu z ziemią np. dotknięcia przez człowieka.

Mam nadzieję, że wyjaśniłem kilka niejasności związanych z prądem stale obecnym w naszym życiu. Więcej naukowych ciekawostek już wkrótce.