Elektrina hrá v živote moderného človeka obrovskú úlohu. Nie každý však chápe princípy a hodnotu tohto fenoménu. Hlavnými charakteristikami elektriny sú dve závislé veličiny: napätie a prúd. Aby ste vedeli, ako sa navzájom líšia, musíte pochopiť ich povahu. To aj iné môže mať trvalý aj variabilný charakter.
Obsah
- Fyzické prejavy
- Analógia s hydraulikou
- Vzťah veličín podľa Ohmovho zákona
- Konštantné a premenlivé
Fyzické prejavy
Prejavy elektriny môže človek fyzicky cítiť len nepriamo. Ak vyskúšate batériu na jazyku, môžete pocítiť brnenie. Je to dôsledok toku malého prúdu cez telo. Citlivý sliznica jazyka už cíti toto podráždenie. Iskry statickej elektriny možno vidieť medzi dvoma nabitými predmetmi, ako sú syntetické tkaniny, alebo v experimente na školskom dyname. To všetko je dôsledkom akumulácie náboja alebo potenciálneho napätia.
Ak chcete zistiť, aká je súčasná sila, musíte sa rozhodnúť pre koncepciu náboja. Ako viete, všetka hmota na svete pozostáva z atómov. Atómy sa zase skladajú z protónov, neutrónov a elektrónov. Medzi týmito časticami sú neutrálne nabité iba neutróny. Protóny a elektróny majú potenciálnu energiu - elektrický náboj, ktorý udržuje nedotknuté najmä atómy.
Protóny a neutróny sú v jadre atómu. Elektróny sa na druhej strane nachádzajú ďaleko od jadra a pohybujú sa okolo neho po dráhach podobných dráham planét slnečnej sústavy. Čím ďalej je elektrón od jadra, tým menšia je jeho väzba so stredom atómu a tým ľahšie sa môže stratiť. Elektróny sa v rôznych materiáloch správajú odlišne.
V kovoch sú slabo viazané na jadro a voľne sa pohybujú v látke. Ich celkový počet v objekte s neutrálnym nábojom však musí vždy zodpovedať počtu protónov.
Ak elektróny opustia látku v dôsledku nejakého pôsobenia, odnesú si náboj so sebou. V súlade s tým bude náboj zostávajúci v protónoch látky akumulovaný touto látkou. Elektróny môžu odniesť náboj v nasledujúcich prípadoch:
- Trenie dvoch látok proti sebe.
- Vystavenie ultrafialovému žiareniu alebo žiareniu.
- Rýchly pokles teploty.
Medzi predmetmi tak vzniká potenciálny rozdiel alebo napätie, ktoré môže spôsobiť iskru. A iskra je už prejavom elektrického prúdu. Poplatky rôznych znamení sa vždy navzájom priťahujú. Ak elektróny prešli z jedného materiálu do druhého, potom jeden materiál nahromadil kladný náboj a druhý záporný.
Keď sa priblížia, elektróny budú priťahované ku kladne nabitému telu – a vznikne iskra. To znamená, že elektrický prúd je pohyb nabitého cha
Analógia s hydraulikou
Slovo prúd je odvodený od slova prietok. V súlade s tým je možné načrtnúť analógiu medzi tokom kvapaliny a elektrickým prúdom. Tok kvapaliny je možný z jedného miesta na druhé, iba ak existuje sila, ktorá to robí. V najjednoduchšom prípade je to rozdiel v hladinách tekutín. Teda potenciálna energia, ktorá spôsobuje, že tekutá látka prúdi z vyššej úrovne na nižšiu.
Analógom rozdielu v hladinách kvapaliny bude potenciálny rozdiel alebo napätie. Analógom prúdu bude tlak prúdu vody vytvorený týmto rozdielom hladín. Príklady prúdenia tekutín:
- Vodopád.
- Prietok generovaný vodárenskou vežou.
- Rieky tečúce tam, kde je svah územia.
Všade tečie voda tam, kde je hladina nižšia, a elektrický prúd - od vyššieho napätia k nižšiemu.
Vzťah veličín podľa Ohmovho zákona
Elektrické hodnoty závisia aj od materiálu, v ktorom prúdi. Tieto parametre sú určené elektrickým odporom látky. Odpor môže byť pre dielektrikum nekonečne veľký a v supravodivých podmienkach môže klesnúť takmer na nulu. Závisí to od tvaru vodiča (jeho dĺžky a prierezu) a látky, z ktorej je vyrobený.
Za normálnych podmienok je odpor určený Ohmovým zákonom ako pomer napätia k prúdu v časti obvodu. To znamená, že potenciálny rozdiel možno nájsť ako súčin sily prúdu a odporu. Vedieť, ako sa sila prúdu líši od napätia, je veľmi dôležité pre elektrické výpočty. Na tom sú založené všetky základy fungovania elektrických obvodov.
Konštantné a premenlivé
Prúd a napätie môžu byť konštantné alebo premenlivé. Stálosť hodnoty hovorí o jej nemennosti v čase. Naopak, premenné v priebehu času periodicky menia svoju hodnotu. Ak je napájacie napätie premenlivé, potom ním generovaný prúd bude premenlivý. To znamená, že obe tieto hodnoty sa budú zvyšovať a znižovať. Tvar vlny môže byť rôzny:
- Sínusový signál (plynulý nárast - pokles).
- Meander (obdĺžnikový, trojuholníkový signál), keď sa hodnota prudko mení.
- Pulzujúci signál, ktorý sa plynule, potom prudko mení, podľa určitého zákona.
Bez ohľadu na to, či je prúd konštantný alebo striedavý, jeho hlavný rozdiel od napätia - skutočnosť, že prúd je pohyb nosičov náboja a napätie je príčinou tohto pohybu.
