Elektromosságtan II. - Egyenáram
összekapcsolás után kiegyenlítődik az
elektromos potenciál → a töltések áramlanak
A töltésmasírozás mérése
áramerősség
áram = a töltések rendezett masírozása
oka és feltétele: a potenciálkülönbség
Megállapodás szerint az elektromos áram
irányát a térerősségvektor irányával tekintjük
azonosnak. Ez egyben a potenciálcsökkenés
iránya is. Ez az egyezményes áramirány a pozitív
töltések mozgásának irányával egyezik meg.
Egyszerű áramkör
Áramforrás:
●
●
töltésszétválasztó
valamilyen más energiát alakít elektromos
energiává
●
kémiai (elem)
●
fény (napelem)
●
mechanikai (szélerőmű, gőzturbina
Fogyasztó
●
Áramköri elemek és jelölésük
elektrtomos energiát alakít fénnyé, hanggá,
hővé, mechanikai munkává
Mitől függ az áramerősség
Mérőeszközök kapcsolása:
●
Az ampermérőt mindig sorosan, hiszen
az áthaladó töltések számát méri
●
A voltmérőt mindig párhuzamosan,
mivel két pont közötti
potenciálkülönbséget mér
A feszültséget növelve az áramerősség egyenletesen növekszik:
(Georg Simon) Ohm Törvénye:
- fogyasztóra jellemző állandó: ELLENÁLLÁS
mértékegysége:
Ohm törvénye
Ohm törvénye teljes áramkörre
Ellenállások kapcsolása
a) Sorosan
b) Párhuzamosan
az áramerősség az egész
áramkörben állandó
a feszültség állandó az
egész áramkörben
Ellenállások viselt dolgai
fajlagos ellenállás (anyagálladó)
az anyagra jellemző, hőmérsékletfüggő
ellenállás hőmérsékleti együtthatója
α > 0 PTC (positive thermal coefficient)
melegítés esetén nő az ellenállás (legtöbb fém)
α < 0 NTC (negative thermal coefficient)
melegítés esetén csökken az ellenállás (félvezetőkre jellemző)
Az áram hatásai
●
●
hőhatás – Joule hő
élettani hatás
●
hőhatás
●
vegyi hatás
●
idegrendszeri hatás
●
vegyi hatás
●
galvanizáció
●
galvánelem
●
akkumulátor
●
●
mágneses hatás
(elektromágnes)
Fényhatás (szikra kisülés)
Az elektomos áram munkája és teljesítménye
a köznyelvben az teljesítményből kiszámított kWh mértékegység
terjedt el
A hatásfok
A munkavégzés hatékonyságát a hatásfokkal jellemezhetjük.
A hatásfok jele: η (éta)
Elektrolízis
a tiszta víz nem vezeti az áramot, de ha megsózzuk, akkor vezetni kezd
A poláris vízolekulák körülveszik a NaCl Na + és Clinonjait, hidrátburkot képezve körölüttük
Ez az elektrolitikus disszociáció
Faraday törvényei
a víz sózásakor keletkező ionok az ellentétes töltésű
elektródákhoz vonzódnak
●
klórgáz fejlődik
●
a Na+ kiül a negatív elektródára
●
ezt galvanizációnak nevezük
Így készülnek az arany, ezüst, króm, stb. bevonatos termékek.
Faraday I.
az elektródok leválasztott anyag tömege (m) arányos az áramerősséggel (I) és az idővel (t)
k = elektrokémiai egyenérték (anyagállandó)
Faraday II.
az atomsúlyok arányosak a leválasztott anyag
tömegével azonos vegyérték esetén
z = az ion töltése
F = Faraday-álladó – 1 mól egy vegyértékű anyag
leválasztásához szükséges energia; F = 96500 C/mol
ha z = 1 és m = M (azaz 1 mól anyag)
F = Q = 96500
Na = 6 ⋅ 1023 db
A töltés nem folytonos mennyiség
hanem „darabos”?
Galvánelemek
Ha két különböző fém mindegyike a saját ionjait tartalmazó
elektrolitoldatba merül, akkor – a fémek különböző oldódási
sebessége miatt – köztük feszültség jön létre.
A galvánelemekben a kémiai kötési energia rovására elektromos
mező épül fel: a töltések térbeli szétválásával a pozitív töltés
magasabb elektromos potenciálú helyre kerül.
Mintafeladatok
1) Ellenállások kapcsolása
2) Mennyi idő alatt forralhatunk fel 1l 20°C-os vizet, ha a forralónk teljesítménye 1000W,
hatásfoka pedig 60%?
3) Mekkora R3 ellenállás értéke, ha U0= 3V és I0=1,5A. Mekkor a teljesítmény az R2 ellenálláson
[M.Ágnes 1131]
© 2023 Hónap Híre Tudástár
3. átdolgozott változat