1. Néhány elektromossággal kapcsolatos alapfogalom:
a. Elektromos állapot a testek pl dörzsölés utáni olyan állapota, amelynek következtében kisebb testeket magához vonz, vagy eltaszít.b. A testek elektromos állapotba hozhatók dörzsöléssel, más elektromos állapotú testtel történő érintkezéssel, más elektromos állapotú test közelében
c. Kétfajta elektromos állapotot különböztetünk meg. A megdörzsölt PVC-rudat negatív, a megdörzsölt üveg rudat pozitív elektromos állapotúnak nevezzük. Az azonos elektromos állapotú testek taszítják, a különbözőek vonzzák egymást. A semleges testet mindkét elektromos állapotú test vonzza.
d. Az elektromos töltés a testek elektromos állapotát jellemző fizikai mennyiség, jele Q, mértékegysége az 1 C (kulomb)
e. Az elektromos vonzó és taszító erőhatásokat az elektromos állapotú test körüli térrész, az un. elektromos mező hozza létre, tehát a testeknek nem kell egymással érintkezniük.
f. A testek elektromos állapota a testek atomszerkezeti felépítésével magyarázható. Az atom építőelemei közül az atommagban lévő proton pozitív töltésű, az itt lévő neutron semleges. Az atommag körüli térrészben mozgó elektron negatív töltésű, értéke – 1,6×10-19 C. ( Hattrillió elektron vagy proton együttes töltése lesz +-1 C. Egy test akkor lesz elektromos állapotú, ha benne a protonok és elektronok száma nem egyezik meg, vagy eloszlásuk nem egyenletes.
g. Coulomb törvénye: A töltések közötti erőhatás egyenesen arányos a töltések nagyságával és fordítottan arányos a köztük lévő távolság négyzetével. ( Ez igen hasonlít a általános tömegvonzás törvényéhez, tehát a gravitációs mező és az elektromos mező fizikai szempontból hasonló egymáshoz)
f. Az elektromos mező a belehelyezett töltésre erővel hat Coulomb törvénye alapján. Ha a töltés ezen erő hatására elmozdul, akkor az elektromos mező a töltésen munkát végez.
2. Elektromos áram
a. Áramlás fizikai fogalma: Fizikában áramlás alatt rendezett elmozdulást értenek ( Pl a víz áramlásakor a vízrészecskék, a szélnél a levegő részecskéi mozdulnak el rendezetten.)
b. Elektromos áramlás vagy elektromos áram töltéssel rendelkező részecskék (
elektronok, ionok) rendezett elmozdulása.
c. Az elektromos áramot az elektromos mező hozza létre!!! Az elektromos mező az elektromos áramnál a töltések mozgatásával munkát végez, ezáltal az energiája csökken.
d. Az áramkör legalább egy áramforrást és egy fogyasztót tartalmazó berendezés. Az
áramkör nyitott, ha benne áram nem folyik, zárt, ha benne áram folyik. ( Pl kapcsolóval fel-
le kapcsolom a lámpát.)
e. Tartós elektromos mezőt létrehozó berendezést elektromos áramforrásnak nevezzük.
Galvánelemek azok az áramforrások, amelyeknél a tartós elektromos mezőt ennek
energiáját kémiai energia szolgáltatja. ( Olyan kémiai reakciók játszódnak le az elemben ,
amelyek tartós töltésszétválasztódást, így tartós elektromos mezőt eredményeznek.)
f. Fogyasztó olyan áramköri berendezés , amely az elektromos energiát más energiává
alakítja át. (Pl.a vasaló hőenergiává, vízbontó-készülék kémiai energiává, villanymotornál
mozgási energiává válik az elektromos energia.) Tehát az áramforrás más energiát alakít
át elektromos energiává, a fogyasztó viszont az elektromos energiát változtatja át más
energiává.
g. Az elektromos áram munkája az elektromos mező munkájával egyezik meg, amelyet a
mező akkor végez, amikor a töltések mozgatásával a töltéseken munkát végez
Nagysága W= U× I× t, ahol U a fogyasztó kivezetésein mérhető feszültség, I a fogyasztón
átfolyó áramerőssége, t az elektromos áramlás ideje. Mértékegysége az 1 VAs=1 J
e. Az elektromos áram hatásai
- Hő- és fényhatás Pl a vasalót felmelegíti, a lámpa világít.
- Kémiai hatás Pl. a vizet felbontja oxigénre és hidrogénre .
- Mágneses hatás Pl a mágnestűt kitéríti az áram. A villanymotorok, az elektromágnesek is
ezen a hatásán működnek. ( Itt az elektromos mező hozza létre a mágneses mezőt, úgy is
fogalmazhatunk, hogy az elektromos mező az szülő, a mágneses mező a gyermek)
-Élettani hatás nagyobb feszültség esetén olyan biokémiai folyamatok játszódnak le a
szervezetünkben, amelyek halált is okozhatnak
3. Egyenáram, váltóáram
a. Egyenáram olyan áram, melynek nagysága és iránya időben nem változik. Az I-t grafikon képe egy t tengellyel párhuzamos egyenes.
b. Váltóáram minden olyan áram, amely nem egyenáram. Tehát vagy a nagysága, vagy a
töltések mozgásának iránya változik. Az I-t grafikon képe nem egy egyenes.
Megjegyzések:
- A hétköznapi életben leggyakrabban használt váltóáram a háztartásokban a hálózati
váltakozó áram. Az I-t grafikon képe egy szinuszgörbe, amelyet az áram és az őt
létrehozó feszültség 0,02 s , 1 s alatt tehát 50 szinuszgörbét fut be. Ez a áram nem galvánelemben, hanem a generátorokban és nem kémiai energia átalakításával, kémiai úton, hanem mozgási energia átalakításával mozgási indukció útján keletkezik. ( Mozgási indukció az a jelenség, amelynél a mozgó mágnes ( a változó mágneses mező) a tekercsekben elektromos mezőt hoz létre. Ebben a megközelítésben- szemben az elektromos áram mágneses hatásánál tapasztaltakkal - a mágneses mező a szülő, az elektromos mező a gyermek.)
- A váltóáramnak is van hő és fényhatása, kémiai és mágneses és élettani hatása De az utóbbi három hatás másabbak, mint az egyenáram ilyen hatásai. Pl vizet váltóárammal nem lehet bontani (Robbanásveszély van!)
4. Feszültség, áramerősség, ellenállás
a. Feszültség jele UAB vagy rövidebben U. Fogalma az elektromos mező A és B pontját munkavégzés szempontjából jellemző fizikai mennyiség. Nagyságát az
UAB= WAB/ Q hányadossal számíthatjuk ki, ahol a Q az elektromos mező A és B pontjai között mozgatott töltés nagysága, WAB pedig az elektromos mező által a töltésmozgáskor végzett munka. A feszültség mértékegysége 1 J/C= 1 V ( volt)
b. Az elektromos áramerősség jele I. Fogalma az elektromos áramlást jellemző fizikai mennyiség, melynek nagyságát az I =Q/t összefüggéssel számítjuk ki, ahol Q a mozgatott töltés nagysága, t pedig a töltések mozgatásának ideje.
Mértékegysége 1 C/s= 1 A ( amper)
c. Az elektromos ellenállás jele R. A testeknek az elektromos áramlást akadályozó tulajdonságát fejezi ki( A testek részecskéi akadályozzák a feszültség hatásra bekövetkező töltésmozgást, áramot). Nagyságát a R=U/I képlettel számítjuk ki, ahol U a fogyasztó kivezetésein mért feszültség, I pedig a fogyasztón átfolyó áram erőssége. Mértékegysége 1 V/A=1 W (óm)
d Ohm törvénye: Ugyanazon fogyasztó kivezetésein mért feszültség és a fogyasztón átfolyó áram erőssége között egyenes arányosság van.
Megjegyzés: Az áramerősség nagyságát a feszültségen kívül a fogyasztó ellenállása határozza meg, mégpedig úgy, hogy az áramerősség és a feszültség között egyenes, az áramerősség és az ellenállás között fordított arányosság van.