Elektromossg Elektrosztatika Egyenram Ksztette Czeilingern Somogyi Katalin Vge

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

Az elektromos kölcsönhatás megnyilvánulása Taszítás Vonzás — megegyező elektromos — különböző állapotú testek között 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 Szigetelők Félvezetők Az elektromos tulajdonságú részecskék „könnyebben” elmozdulhatnak Az elektromos Bizonyos feltételek tulajdonságú mellett szigetelők, részecskék máskor vezetők. „nehezebben” mozdulhatnak el.

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 Q 1 > Q 2 t 1 = t 2 I 1 > I 2 • Ugyanannyi össztöltésű részecske kevesebb idő alatt áramlik át Q 1 = Q 2 t 1 < t 2 I 1 > I 2

Az elektromos áramkör Áramforrások Elektromos fogyasztók 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: Azok az áramforrások, elektrolit amelyekben kémiai (ammóniumkölcsönhatás közben jönklorid) létre a tartós elektromos mező. pozitív elektróda (szénrúd) barnakő negatív elektróda (cinkköpeny)

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 Technikai áramirány áramlása

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

Fogyasztók kapcsolása Soros Párhuzamos 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 (+) pólusa (-) pólusa megfelelő méréshatárhoz kell áramforrás kapcsolni • A mérést mindig a nagyobb méréshatártól kezdjük

Ampermérő • 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 • Áramköri jelölése : V

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

Soros kapcsolás • Valamennyi fogyasztónál ugyanakkora az áramerősség I=I 1=I 2=I 3 U=U 1+U 2+U 3 • A fogyasztók kivezetései között mért feszültségek összege egyenlő az áramforrás kivezetései között mért feszültséggel • Az eredő ellenállás az egyes fogyasztók ellenállásainak összege R=R 1+R 2+R 3 R=U/I

Párhuzamos kapcsolás • A főágban folyó áram erőssége egyenlő a mellékágakban folyó áramok erősségének összegével I=I 1+I 2+I 3 • A fogyasztók kivezetései között U=U 1=U 2=U 3 mért feszültség egyenlő az áramforrás pólusai között mért feszültséggel • Az eredő ellenállás az áramforrás R=U/I feszültségének és a főágban mért R<R 1 R<R 3 áramerősségének a hányadosa

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 1 C 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 ugyanolyan feszültségű áramforrás kisebb erősségű áramot hoz létre U 1 = U 2 I 1 < I 2 R 1 > R 2 • Amelyikben ugyanakkora erősségű áram létrehozásához nagyobb feszültségű áramforrás kell U 1 > U 2 I 1 = I 2 R 1 > R 2

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 ~ 1 A) - a vezető anyagától (fajlagos ellenállás) • Kiszámítása : R = *(l/A) huzalellenállások

Fajlagos ellenállás • Fajlagos ellenállás : az anyagokra jellemző, megadja, hogy az adott anyag 1 m hosszú, 1 mm 2 keresztmetszetű darabjának mekkora az ellenállása. • Jele : (ro) • Mértékegysége : *mm 2/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 1 s alatt bekövetkező energiaváltozást. • Jele : P • Mértékegysége : watt (W) • Kiszámítása : P = E / t P = U*I

Az elektromos áram hatásai Hőhatás Élettani Kémiai Mágneses

Eszközök Hőhatás 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 Akkumulátor anyag teljesen átalakul. elektrolízissel ismételten galvánelemmé alakítható

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

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

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)

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