DIÁKKONFERENCIA 10.A Miskolc, 2014. június 5. „ISMERETET – BÖLCSESSÉGGÉ” „KÉPESSÉGET – JÁRTASSÁGGÁ” „…hogy elmenjetek és gyümölcsöt teremjetek…” (Mt 14:15)

SZIGETELŐK, VEZETŐK, SZUPRAVEZETŐK Készítette: Hege Máté 10A osztály

Kezdetben vala… THALÉSZ felfedezte: a borostyánt (elektron) megdörzsölve az a könnyebb testeket magához vonzza.

A szigetelők megfelelési tulajdonságai átütési szilárdság szigetelési ellenállás dielektromos veszteség mechanikai szilárdság hőállóság kémiai stabilitás időbeli minőségváltozás öregedés

A töltés atomi szintű magyarázata Atommag Elektronfelhő proton neutron elektron Semleges atom: elektronok száma=protonok száma

Jó elektromos vezetők azok az anyagok, amelyekben a töltéshordozók könnyen tudnak vándorolni.

Vezető anyagok -ion -elektronok Pozitív töltésű atomok (ionok) kristályrácsából és „szabad” elektrongázból áll. A töltéshordozók szabadon elmozdulhatnak, az elektromos állapot a vezető egészére szétterjed. A fémek vezető anyagok. A Föld belseje is nagy kiterjedésű vezető. Fémrács Fém alapállapotban semleges: -ion elektrongáz -elektronok

Félvezetők LED keresztmetszet LichtForum/40

A villámhárító is ezt a jelenséget használja ki. A villámhárító hegyes fémrúd. A fémrúdból fémkötél vezet a földbe. Ha a villám belecsap a csúcsba, nem okoz kárt, mert a fémkötél az áramot a földbe vezeti. De a villámhárítónak más szerepe is van. Ha elektromos töltésű felhő kerül a ház fölé, a házban megosztás folytán elektromos töltés keletkezik. Ámde a villámhárító csúcsán át elveszíti a ház elektromos töltését, és így elmarad a villámcsapás. .       Elektromos megosztás

Nagy mágneses tér + nagy átmérő → rezisztív mágnes nem praktikus A JÖVŐ ÚTJA Orvosi diagnosztika Alapelve: mágneses magrezonancia képalkotás, MRI (magnetic resonance imaging) Protonspin rezonancia nagy mágneses térben, háromdimenziós térbeli felbontással Nagy mágneses tér + nagy átmérő → rezisztív mágnes nem praktikus Előnyei: Kiváló kontraszt lágy szövetekben Csontok árnyékoló hatása nem zavaró Tipikusan 50 MHz, egészségkáro- sító hatása minimális Hátránya: Hosszú ideig tart egy felvétel, drága FMRI

Mágneses levitáció (maglev) Shanghai, 2003 30 km, 430 km/h (8 perc) Gyártó: ThyssenKrupp

Köszönöm a figyelmet !

DIÁKKONFERENCIA 10.A Miskolc, 2014. június 5. „ISMERETET – BÖLCSESSÉGGÉ” „KÉPESSÉGET – JÁRTASSÁGGÁ” „…hogy elmenjetek és gyümölcsöt teremjetek…” (Mt 14:15)

Segner András munkássága, az elektromos csúcshatás és a Segner-kerék Lévay József Református Gimnázium és Diákotthon 3530 Miskolc, Kálvin J. U. 2. Segner András munkássága, az elektromos csúcshatás és a Segner-kerék Készítette: Csontos Mátyás 10/a Miskolc, 2014.04.22.

Segner János András élete Született: Pozsony, 1704. október 9. Ősei a protestánsok üldöztetése miatt menekültek Stájerországból Magyarországra Az egyik őse, Mihály, 1596-ban egy csatában a törökök ellen kitüntetést szerzett és a hős harcos jogán magyar nemességet kapott. Iskoláit Pozsonyban és Győrben végezte Főiskolai tanulmányait a debreceni Református Kollégiumban kezdte 1724 1730-ban megszerezte orvosi oklevelét Csillagászattal is foglalkozott

Segner János András élete 1755-től haláláig professzor volt Halleban Tagjául választotta több tudományos akadémia, ill. társulat A londoni Királyi Társaságnak is tagja volt. II. Frigyes porosz király kitüntetésekkel halmozta el. Elhunyt: Halle, 1777. október 5.

Az elektromos csúcshatás A csúcs közelében az erővonalak (daraszemek láncai) sokkal sűrűbbek. Ez azt jelzi, hogy egy feltöltött fémtesten a töltés nem egyenletesen oszlik el. A csúcsokon nagyobb a töltéssűrűség és így a közelében a térerősség, mint az enyhe görbületű helyeken. Következő diákon 2 kísérlet lesz látható

1. Kísérlet. A töltés nélküli test töltést nyer. Szigetelő lábon álló konzervdobozba tegyünk be fölfelé álló kést. A kés csúcsa elé tartsunk néhány másodpercig megdörzsölt fésűt. A doboz oldalán levő sztaniol lemez felemelkedik. Távolítsuk el a megosztó fésűt. A lemez felemelkedve marad, és negatív töltést mutat.

2. Kísérlet. Az elektromosan töltött test a csúcson át elveszti töltését. Adjunk a doboznak pozitív töltést. Ha néhány pillanatig megdörzsölt, negatív töltésű fésűt mozgatunk a csúcs előtt, a sztaniol lemez gyorsan a doboz oldalához simul. A szívócsúcsok robbanást akadályoznak meg. A gépszíj, miközben forgatja a fémkereket, hozzádörzsölődik, és elektromos lesz. A feszültség akkora lehet, hogy szikra ugrik ki belőle. Ilyen szikra már sokszor okozott tüzet vagy robbanást. A gépszíj elektromos töltését úgy szüntetik meg, hogy a szíj fölé földelt, hegyesfogú fémfésűt helyeznek. A csúcshatás miatt a szíj elveszti elektromos töltését, megszűnik a szikrázás veszélye.

A villámhárító A villámhárító hegyes fémrúd. A fémrúdból fémkötél vezet a földbe. Ha a villám belecsap a csúcsba, nem okoz kárt, mert a fémkötél az áramot a földbe vezeti. De a villámhárítónak más szerepe is van. Ha elektromos töltésű felhő kerül a ház fölé, a házban megosztás folytán elektromos töltés keletkezik. Ámde a villámhárító csúcsán át elveszíti a ház elektromos töltését, és így elmarad a villámcsapás.

Segner-kerék Szalaggenerátorral feltöltjük a Segner- kereket majd a kerék forgásba lendül. A csúcshatás látványos következménye az elektromos Segner-kerék forgásba lendül. A csúcsokon igen nagy a töltéssűrűség, és emiatt környezetükben rendkívül nagy, inhomogén elektromos tér keletkezik. Ennek hatására egyes levegőben lévő molekulák, ill. a levegőben lévő porszemek, szennyeződések polarizálódnak. Ezeket a csúcs magához vonzza, feltölti, és nagy erővel eltaszítja. A csúcstól nagy sebességgel távozó részecskék hozzák létre az elektromos szelet, visszalökő hatásuk pedig megforgatja a Segner-kereket.

DIÁKKONFERENCIA 10.A Miskolc, 2014. június 5. „ISMERETET – BÖLCSESSÉGGÉ” „KÉPESSÉGET – JÁRTASSÁGGÁ” „…hogy elmenjetek és gyümölcsöt teremjetek…” (Mt 14:15)

Az elektromos árnyékolás. A Faraday-kalitka Készítette: Horváth Bernadett 10.A

Bevezetés az elektrosztatikába a nyugalomban lévő töltésekkel foglalkozik az  elektromos mező leírásával foglalkozik az ókori görögök is megfigyelték testek pozitív és negatív töltése elektromos megosztás jelensége

Elektromos árnyékolás az elektromos árnyékolás jelensége védi a repülőgépek, gépjárművek utasait a villámoktól A fémburkolat kizárja a külső mezőt Szigetelővel burkolt térrészen nincs árnyékolás

Farday-kalitka Először Michael Faraday mutatta ki az elektromágneses hatás kiküszöbölésére szolgál egy sűrű fémhálóból épített ketrec külső elektromos erőtér nem hatol be A Faraday-kalitka hatékonysága függ: a kalitkát alkotó vezetőszálak közötti távolságtól a vezetők ellenállásától és a levegő pára-, por- és iontartalmától is

Faraday-kalitka alkalmazása

Kísérlet Vegyük körbe fémből készült hálóval, Faraday- kalitkával a habszivacs ingát! Közelítsünk feltöltött műanyag rúddal az ingához a kalitkán belül és kívül! A habszivacs inga megérzi a töltött műanyag rúd által keltett mezőt. A Faraday-kalitka kívülre rekeszti a külső elektromos mezőt.

Michael Faraday angol fizikus és kémikus az elektrotechnika nagy alakja hozzájárult az elektromágnesesség és az elektrokémia fejlődéséhez a történelem egyik legnagyszerűbb tudósa feltalálta a Bunsen-égőt  hozzá fűződik: - kapacitás SI egysége, - a farad - a Faraday-állandó

Elektromos árnyékolás a mindennapokban Alkalmazzák: - mérőszobáknál, műszereknél, katonai berendezéseknél - lehallgatás ellen védett biztonsági tárgyalók, számítógéptermek kialakításánál - nagyfrekvenciás vagy mikrohullámú orvosi, ipari berendezéseknél

Köszönöm a figyelmet!

DIÁKKONFERENCIA 10.A Miskolc, 2014. június 5. „ISMERETET – BÖLCSESSÉGGÉ” „KÉPESSÉGET – JÁRTASSÁGGÁ” „…hogy elmenjetek és gyümölcsöt teremjetek…” (Mt 14:15)

A galvánelem, a Volta-oszlop és az akkumulátor működése Készítette: Lánczi Zsófia 10. A osztály

Galvánelemek Elemek és akkumulátorok Működésük során belső kémiai átalakulás kifelé hasznosítható elektromos energia Felhasználásuk: laptop zsebszámológép mobiltelefon videokamera karóra zseblámpa és sok más, elektromos berendezés táplálására

Elem 1x tud energiát leadni a fogyasztó felé lemerül kapocsfeszültsége lecsökken tovább nem használható. környezetre veszélyes hulladék – elemgyűjtés

akkumulátor „többször használható” megfordíthatóan működő galvánelemek Kisütés - töltés kémiai energia elektromos energia

A galvánelem nevét Luigi Galvani olasz orvos-fizikusról kapta (1737-1798) Feltalálója, Alessandro Volta szintén olasz fizikus volt Alessandro Volta (1745-1827) Galvani - híres békacomb kísérlete alapján - állati elektromosságra gondolt Volta felismerte a két különböző fémnek döntő jelentőségét

Volta újfajta áramforrást talált fel – a galvánelemet. Addig csak dörzselektromos géppel tudtak áramot fejleszteni, ami rendkívül gyenge volt. Galvánelemet házilag mi is könnyen össze tudunk állítani: egy citromba, almába vagy krumpliba réz- és cinklemezt szúrunk. Dörzselektromos gép

Volta-oszlop A legelső galvánelem , egy cink- és egy ezüstkorongból, valamint a közéjük helyezett, sós vízzel átitatott papírlapból állt. Mivel az elem feszültsége alig 1,5 V, a tudós egy sor ilyen elemet helyezett egymásra, ezzel létrehozta az ún. Volta-oszlopot. A néhány tucat sorba kapcsolt korongból álló oszlop már jól érezhető áramütést tudott produkálni. Volta-oszlop

A békacomb kísérlet 1786-ban Galvani fölfedezi az „érintkezési elektromosságot” egy frissen preparált békacomb erősen összerándul, ha egy izmot és egy fedetlen ideget két különböző, de egymással összeköttetésben lévő fém megérint

Galvánelemek működésének alapja Ha két különböző fém mindegyike a saját ionjait tartalmazó elektrolit oldatba merül, akkor köztük feszültségkülönbség jön létre. Pl. fémcinket a Cu 2+ -ionok oldatába helyezve A galvánelemek feszültsége az elemet alkotó elektródok és az elektrolit anyagától függ, méretüktől nem. Galvánelem fajták: Volta-elem Leclanché-elem, továbbfejlesztett változata a szárazelem Weston-elem Daniell-elem Cupron-elem Akkumulátorok

A Daniell-elem Az ionok teszik lehetővé az áramvezetést Az ionvezetőket elektrolitoknak nevezzük. A cinklemez saját ionjait tartalmazó sóoldatba (ZnSO4), a rézlemez pedig Cu2+ -ionokat tartalmazó oldatba (CuSO4) merül. Ezek alkotják a galvánelem két elektródját. Az az elektród, amelyen oxidáció megy végbe, anódnak nevezzük (cink) A galvánelem katódján mindig redukció játszódik le (rézlemez)

Akkumulátorok Energiatároló berendezés Közvetlenül csak egyenfeszültség tárolására, szolgáltatására alkalmas Töltés – kisütés Típusai: Ólom akkumulátor Zselés ólomakkumulátor NiCD akkumulátor NiMH akkumulátor Li+ akkumulátor LiPo akkumulátor Olvadt só akkumulátor

Köszönöm a figyelmet! Vége