Elektrosztatika Egyenáram Elektromosság Elektrosztatika Egyenáram Készítette: Czeilingerné Somogyi Katalin

Vége Főmenü Jelmagyarázat Vissza Tovább

Főmenü Témakörök Mennyiségek Tudósok Eszközök Feladatok

TÉMAKÖRÖK A testek elektromos állapota Az elektromos áram Az elektromos áramkör Fogyasztók kapcsolása Az elektromos munka Az elektromos feszültség Az elektromos ellenállás Az elektromos teljesítmény Az elektromos áram hatásai

A testek elektromos állapota A testek részecskéinek szerkezete Testek elektromossága Elektromos töltés

A testek részecskéinek szerkezete Minden test részecskékből, atomokból vagy több atomból álló molekulákból épül fel. Az atomok is összetettek: elektronok, protonok és neutronok találhatók bennük. Az elektronok az atommag körüli elektromos mezőben mozogva „elektronfelhőt” alkotnak.

Az atom részei Neutron : - elektromos szempontból semleges Proton : - pozitív elektromos tulajdonságú - helyhez kötött Elektron : - negatív elektromos tulajdonságú - elmozdulhat, ún. „szabad elektron”

Testek elektromossága Negatív ha a testben elektrontöbblet van Pozitív ha a testben elektronhiány van kölcsönhatásuk Semleges ha a testben az elektronok és a protonok száma egyenlő, eloszlásuk egyenletes

Az elektromos kölcsönhatás megnyilvánulása Taszítás megegyező elektromos állapotú testek között Vonzás különböző elektromos állapotú testek között bármilyen anyagú test és az elektromos mező között

Hogyan hozható elektromos állapotba egy test? Dörzsöléssel Érintéssel Elektromos megosztással

Elektromos töltés A testek elektromos állapotát jellemző mennyiség az elektromos töltés. Jele : Q Mértékegysége : coulomb ( C )

Elektromos megosztás A külső elektromos mező megszűnteti az eredetileg semleges fémtestben az elektronok egyenletes eloszlását.

Érintés Ha egy elektromosan semleges testhez egy elektromos állapotban lévő testet érintünk, akkor megváltozik benne az elektronok száma, a semleges test elektromos állapotba került. Kattints!

Dörzsölés A különféle anyagú testek szoros érintkezéssel, azaz dörzsöléssel elektromos állapotba kerülnek. Az ilyen testek elektromos állapota kétféle: pozitív (+) ill. negatív (-)

Az elektromos áram Vezető és szigetelő anyagok Az elektromos áram Áramerősség

Elektromos vezetés szempontjából az anyagok Vezetők Az elektromos tulajdonságú részecskék „könnyebben” elmozdulhatnak Szigetelők Az elektromos tulajdonságú részecskék „nehezebben” mozdulhatnak el. Félvezetők Bizonyos feltételek mellett szigetelők, máskor vezetők.

Az elektromos áram Az elektromos tulajdonságú részecskék / elektronok, ionok / egyirányú, rendezett mozgása.

Az áramerősség Az áramerősség megmutatja, hogy mekkora a vezető keresztmetszetén 1 s alatt átáramlott elektromos tulajdonságú részecskék együttes töltése. Jele : I Mértékegysége : amper ( A ) Kiszámítása : I = Q / t Mérése : ampermérővel

Mikor nagyobb az áramerősség? Ugyanannyi idő alatt több az átáramlott részecskék együttes töltése Q1 > Q2 t1 = t2 I1 > I2 Ugyanannyi össztöltésű részecske kevesebb idő alatt áramlik át Q1 = Q2 t1 < t2 I1 > I2

Elektromos fogyasztók Az elektromos áramkör Áramforrások Elektromos fogyasztók Faraday Áramkörök Mérőműszerek

Áramforrások Azokat a berendezéseket, amelyek elektromos mezőt, és így elektromos áramot tartósan képesek fenntartani, áramforrásoknak nevezzük. Ilyenek a galvánelemek, mint pl. akkumulátor Volta-elem zsebtelep

Galvánelemek Felépítése: pozitív elektróda (szénrúd) barnakő elektrolit (ammónium- klorid) negatív elektróda (cinkköpeny) Azok az áramforrások, amelyekben kémiai kölcsönhatás közben jön létre a tartós elektromos mező.

Elektromos fogyasztók Azok a berendezések, amelyekben az elektromos áram áthaladásakor céljainknak megfelelő változások jönnek létre.

Áramkörök A vezetékkel összekapcsolt áramforrás és fogyasztók áramkört alkotnak. Tartós elektromos áram csak zárt áramkörben jöhet létre. Elektronok áramlása Technikai áramirány

Áramköri jelölések vezeték: elektromos csengő: elem: izzólámpa: zsebtelep: elektromotor: Kapcsolók: ellenállás: hálózati áramforrás:

Fogyasztók kapcsolása Soros Párhuzamos mellékág mellékág főág Az elektronok áramlásának csak egy útja van több útja van A fogyasztók csak egyszerre külön-külön is működnek

Mérőműszerek használata Működésük az áram mágneses hatásán alapszik A műszer pozitív (+) jelű kivezetéséhez az áramforrás (+) pólusát kell csatlakoztatni Az áramforrás (-) pólusát a megfelelő méréshatárhoz kell kapcsolni (+) pólusa (-) pólusa áramforrás A mérést mindig a nagyobb méréshatártól kezdjük

Ampermérő A Mindig a rajta áthaladó áram erősségét méri A fogyasztóval sorosan kell kapcsolni Nem szabad fogyasztó nélkül használni! Áramköri jelölése : A

Voltmérő Az áramkör azon két pontja közé kell kapcsolni, amelyek közötti feszültséget meg akarjuk mérni A fogyasztóval párhuzamosan kell kötni Fogyasztó nélkül is mérhetünk vele V Áramköri jelölése :

Mérőműszerek leolvasása a =legnagyobb beosztás Mh=méréshatár lé=leolvasott érték I = mért érték ? ? a) Például: b) a = 5 a = 5 *5 :2 Mh = 2,5 A Mh = 25 V lé = 4,5 lé = 4,5 :2 *5 I = 4,5:2 A =2,25 A U = 4,5*5 V= 22,5 V

Soros kapcsolás Valamennyi fogyasztónál ugyanakkora az áramerősség I=I1=I2=I3 U=U1+U2+U3 A fogyasztók kivezetései között mért feszültségek összege egyenlő az áramforrás kivezetései között mért feszültséggel Az eredő ellenállás az egyes fogyasztók ellenállásainak összege R=R1+R2+R3 R=U/I

Párhuzamos kapcsolás A főágban folyó áram erőssége egyenlő a mellékágakban folyó áramok erősségének összegével I=I1+I2+I3 A fogyasztók kivezetései között mért feszültség egyenlő az áramforrás pólusai között mért feszültséggel U=U1=U2=U3 Az eredő ellenállás az áramforrás feszültségének és a főágban mért áramerősségének a hányadosa R=U/I R<R1 R<R3

az adott mező mely két pontja között történik a munkavégzés Elektromos munka Az elektronok mozgatásakor az elektromos mező munkát végez. Mitől függ ez a munka? Kiszámítása az átáramlott töltés nagyságától az elektromos mező erősségétől az adott mező mely két pontja között történik a munkavégzés

Az elektromos munka kiszámítása Jele : W Mértékegysége : joule (J) Kiszámítása : W = Q*U W = U*I*t

Elektromos feszültség A feszültség megmutatja, hogy mennyi munkát végez az elektromos mező, miközben 1C töltést a mező egyik pontjából a másikba áramoltat. Jele : U Mértékegysége : volt (V) Kiszámítása : W / Q Mérése : voltmérővel

Elektromos ellenállás Elektromos fogyasztók ellenállása Ohm törvénye Vezetékek elektromos ellenállása Eredő ellenállás

Fogyasztók ellenállása A fogyasztóknak azt a tulajdonságát, hogy anyaguk részecskéi akadályozzák az elektromos tulajdonságú részecskék áramlását, elektromos ellenállásnak nevezzük. Kiszámítása

Melyik fogyasztó ellenállása nagyobb? Amelyikben ugyanakkora erősségű áram létrehozásához nagyobb feszültségű áramforrás kell U1 > U2 I1 = I2 R1 > R2 Amelyikben ugyanolyan feszültségű áramforrás kisebb erősségű áramot hoz létre U1 = U2 I1 < I2 R1 > R2

Ohm törvénye Egy adott fogyasztón átfolyó elektromos áram erőssége egyenesen arányos a fogyasztó kivezetései között mért feszültséggel. I ~ U

Az elektromos ellenállás kiszámítása Bármely fogyasztó ellenállása a kivezetésein mért feszültség és a rajta átfolyó áram erősségének a hányadosa. Jele : R Mértékegysége : ohm () Kiszámítása : R = U / I Áramköri jele :

Vezetékek elektromos ellenállása Függ : - a vezető hosszától (R~l) - a vezető keresztmetszetétől (R ~ 1A) - a vezető anyagától (fajlagos ellenállás) Kiszámítása : R = *(l/A) huzalellenállások

Fajlagos ellenállás Fajlagos ellenállás : az anyagokra jellemző, megadja, hogy az adott anyag 1m hosszú, 1mm2 keresztmetszetű darabjának mekkora az ellenállása. Jele :  (ro) Mértékegysége : *mm2/m

Eredő ellenállás Párhuzamosan, sorosan kapcsolt fogyasztók helyettesíthetők egyetlen fogyasztóval. Ennek a helyettesítő fogyasztónak az ellenállását nevezzük eredő ellenállásnak. Kiszámítása : Soros Párhuzamos

Teljesítmény Azt a mennyiséget, amely az állapotváltozásokat gyorsaság szempontjából jellemzi, teljesítménynek nevezzük. A teljesítmény megmutatja az 1s alatt bekövetkező energiaváltozást. Jele : P Mértékegysége : watt (W) Kiszámítása : P = E / t P = U*I

Az elektromos áram hatásai Kémiai Hőhatás Élettani Mágneses

Hőhatás Eszközök Az elektromos áram hőhatása több, egymáshoz kapcsolódó kölcsönhatás eredménye : az elektromos mező gyorsítja a szabad elektronokat az áramló elektronok a helyhez kötött részecskékkel ütközve lelassulnak, és azokat élénkebb rezgésre kényszerítik az élénkebben rezgő részecskéjű, tehát felmelegedett vezető felmelegíti környezetét

Hőhatáson alapuló eszközök Izzólámpa Olvadóbiztosítékok

Kémiai hatás Eszközök A szabadon mozgó ionokkal rendelkező folyadékokat elektrolitoknak nevezzük. Pl.: a sók, savak, lúgok vizes oldata Az elektrolitokban az ionok rendezett mozgása az elektromos áram. Az elektrolitok áramvezetése következtében az elektródákon bekövetkező változásokat elektrolízisnek nevezzük.

Kémiai hatáson alapuló eszközök Galvánelemek Addig működnek, amíg a kémiai változásaikhoz szükséges valamelyik anyag teljesen átalakul. Akkumulátor elektrolízissel ismételten galvánelemmé alakítható

Már a 0,1 A erősségű áram is lehet halálos! Élettani hatás Az élő szervezetek sejtnedve elektrolit, tehát vezeti az elektromos áramot Leggyakoribb hatása : - izom összehúzódás - égési sérülések - sejtnedvek összetételének megváltozása Már a 0,1 A erősségű áram is lehet halálos!

Mágneses hatás Áramjárta vezető körül mágneses mező van Az áramjárta tekercs körüli mágneses mező erőssége függ: - áram erősségétől - menetszámtól - vasmagtól Elektromágnes : áramjárta vasmagos tekercs

Tudósok Ohm Coulomb Watt Ampere Edison Franklin Bródy Imre Volta Galvani Coulomb Ampere Franklin Volta Faraday

Charles Augustin de Coulomb (1736-1806) Francia fizikus, az elektromos töltés mértékegységét róla nevezték el matematikai és fizikai tanulmányait befejezve katonai pályára lépett Egyik legfontosabb találmánya: torziós (csavarási) mérleg, amelyet nagyon kicsi erőhatások mérésére használt

André Marie Ampére (1775-1836) Francia fizikus, kémikus és matematikus az áramerősség mértékegységét róla nevezték el Ő volt az első, aki az elektromos áram fogalmát érthetően meghatározta

Benjamin Franklin (1706-1790) Elektromos töltések természetével foglalkozott Kísérleteihez a töltéseket a viharfelhőkből gyűjtötte, ún. „elektronikus sárkánnyal” A villámhárító feltalálója Amerikai természettudós, államférfi és író volt

Alessandro Volta (1745-1827) Volta-oszlop Olasz fizikus, de a költészet is érdekelte A feszültség mértékegységét róla nevezték el Felfedezése : a fémek érintkezési elektromosság szerint feszültségi sorba rendezhetők

Michael Faraday (1791-1867) Angol fizikus A kapacitás mértékegységét róla nevezték el

Georg Simon Ohm (1787-1854) Német fizikus Az ellenállás mértékegységét róla nevezték el Tudományos megfigyeléseinek eredményeit „A fémek áramvezető képességét szabályozó törvény meghatározása”című munkájában foglalta össze (Ohm törvény)

Ő alkotta meg az első igazán használható gőzgépet James Watt (1736-1819) Angol technikus A teljesítmény mértékegységét róla nevezték el Ő alkotta meg az első igazán használható gőzgépet

Edison (1847-1931) Amerikai feltaláló Nevéhez fűződik az első, gyakorlatban is jól használható izzólámpa készítése

Bródy Imre Az Egyesült Izzó mérnöke Kutatásainak eredményeként 1936 óta a nagyobb teljesítményű izzólámpák üvegbúrájának töltésére kriptongázt alkalmaznak

Luigi Galvani (1737-1798) Olasz anatómia-professzor békacombos kísérlete az elektromosság vizsgálatát jelentősen előmozdította

Fizikai mennyiségek