Ahogy szoktuk, az összefoglalás oldal képe, amit le tudtok tölteni és meg tudtok őrizni fájlban a középiskolai tanulmányokhoz ismétlésnek. Akkor ezek a letöltések szerkeszthetők is lesznek.

Bár azt is megtehetitek, hogy lefényképezitek az odalakat és azt teszitek el. Higgyétek el, jó, ha lesz egy ilyen emlékeztető a későbbi évekre.

A tankönyvben fogalomtár nincs, ezért keresek egyet és azt még egy új posztban feltöltöm ide. Azzal még könnyebb lesz a tanult fogalmakat felidézni.

Ha a leckéket és az előző posztomat nem is néztétek meg, ezt az oldalt azért mégis érdemes lenne megtanulni, memorizálni.

A tankönyv utolsó fejezete megint olyan szerteágazó ismerethalmazt tárgyal, amelyet még 4 órán is lehetetlen volna feldolgozni.

Ezért inkább nézzetek meg egy videót, amely látványosan mutat be ezek közül sok tényt, jelenséget. Szánjatok rá másfél órát, higgyétek el, nagyon megéri. Egyszer legalább, akár három részletben. Azt mondom, hogy kötelező, de hát ezt úgysem tudom ellenőrizni. Tehát nagyon kérlek benneteket, tegyétek meg, sok ismeretet meg lehet szerezni belőle és sok földi jelenséget meg fogtok érteni belőle. Meg fogjátok érteni, miért is kell felelősen gondolkodnotok a Föld jövőjéről és főleg:

Ez itt a videó linkje >>>     Ha nem működne:
https://videa.hu/videok/film-animacio/a-fold-az-urbol-earth-2012-amerikai-dokumentumfilm-fIM7SMYH25qmtbRK

Ha e mellett átlapozzátok a tankönyv utolsó húsz oldalát, az tiszta haszon. Itt láthatjátok a Föld pár lényeges tulajdonságát, amit én emeltem ki. Az a minimum, hogy ezt tényleg tudjad.

A tankönyv és a tanterv által előírt minimum:

 Naprendszerről - a Napról és a körülötte keringő égitestekről - annyi szerteágazó és valamilyen szempontból fontos ismeret van, hogy nehéz kiemelni olyat, amire azt lehet mondani, „ezt mindenképpen tudni kell”. Ez itt most tehát csak egy mini válogatás

1/ A tankönyvet érdemes átolvasni, a 70-82. oldalak között beleolvasni. Ami megragadja a figyelmeteket, olvassátok el részletesebben. Ezt nem kell most. Ezt csak úgy, szórakozásképpen és később is megtehetitek.

2/ Két videót mindenképpen nézzetek meg. Ez kötelező!
https://www.youtube.com/watch?v=OqxGU88zFa4 Néha kicsit vontatott, de egyszer ki lehet bírni. Ez 12 perc.
http://video.foldrajzmagazin.hu/csillagaszat/az-univerzum-meretei/ Ez a 6 perces videó a szentjánosbogártól az általunk belátható univerzumig hasonlítja össze a méreteket. Csak talán 5-6 angol mondat van benne, azok jelentése is szerintem könnyen kikövetkeztethető, ha előszörre nem érted. Meg is lehet állítani a vetítést és a translate.google.com oldalon le lehet fordítani.
A Foldrajzmagazin.hu weboldalt azért is ajánlom, mert ott több témábavágó videó van. Vissza lehet térni és is ki lehet választani 1-2-t később. Van, amit már levettek, tehát halott linket találtok, de ez ne szegje kedveteket! Melegen ajánlom a többit is megnézni az oldalról, ha nem is most.

3/ Végül erősen tanácsolom az „Űrhajónk, a Föld” c. francia (szinkronizált) filmsorozatot a Youtube.com-on. A lejátszási listához vezető link: https://www.youtube.com/playlist?list=PLMym9vVNlWmrhvt9aRBG0P0j5rNVr5og9
A listából először az 5. utána a 10. epizódot kéne megnéznetek. Ez kétszer 7-8 perc.

Tehát összesen kb. 35-40 szórakoztató percet kell erre áldozni, ami igazán nem megterhelő.

Az általam összeválogatott tudnivalók:

1/ A négy égtájat a Nap járása alapján különböztetjük meg. Ezzel szépen egyezik a magyar szóhasználat is. A Nap KIKELETKOR felkel, DÉLBEN delel, NAPNYUGTAKOR nyugszik, ÉJSZAKA alszik.

2/ A Föld lapos és körülötte kering a Nap. Van olyan embercsoport, amelyik ezt mondja. Ezzel szemben Ptolemaiosz (kb. 100) és Kopernikusz és Bruno (ők a XV. században mondták ki ezt) óta tudjuk, hogy a heliocentrikus világkép érvényes. Ez itt Ptolemaiosz ábrájának másolata.

Kepler nevét jegyezzétek még meg, aki a Kepler-törvényekkel (XVII. század eleje) ki is számolta a bolygók keringési adatait és megállapította, hogy ellipszispályán keringenek az égitestek. Végül Newton (XVII. század) a dinamika tudományának megalkotásával meg is magyarázta miért keringenek a bolygók a Naprendszerben.  A bolygók keringésének oka a gravitáció.

3/ Tudnotok kell, hogy a Föld forgástengelye a keringési síkjához képest nem 90°-ot, hanem 66,5°-os szöget zár be. Ez a ’ferdeség’ okozza az évszakok létét és váltakozását. A Föld-Nap távolság átlagosan 150 millió km. A Föld-Hold távolság 384 ezer km. A Nap fénye ~ 8 perc alatt ér hozzánk, a Nap fénye a Holdról kevesebb, mint 1 sec alatt verődik ide.

4/ A holdfogyatkozás és a napfogyatkozás magyarázata hozzá tartozik az általános műveltséghez.  Ezt sokkal könnyebb szemléltetni, mint elmagyarázni. Szemléltetésként a már említett lejátszási lista említett 10. része szolgál. A Hold ciklusa miatt vannak a hónapok az időszámításunkban és a Hold gravitációs vonzása okozza az ár-apály jelenségét. Amelyik tengerrész felett van a Hold azt a hatalmas víztömeget a Hold megemeli. A régi fáraók, uralkodók ki is tudták használni, hogy papjaik, tudósaik ismerték pl. a napfogyatkozás idejét. Meg tudták fenyegetni népüket, hogy elsötétítik az eget, ha nem követik a parancsaikat. Demonstrálták, és a népek behódoltak, ezt a hírt pedig továbbadták.

5/ A bolygókról, csillagokról annyi mindent lehet mondani, hogy belekezdeni sem érdemes. Csak a furcsa távolsági egységeket emelem ki. A fényév neve ellenére távolság mértékegység. Ennyit tesz meg a fény 1 év alatt. A fénysebesség vákuumban (tehát a világűrben) nagyon erős közelítéssel gyakorlatilag 300000 km/sec. Másodpercenként! A CsE nevű képződmény pedig a csillagászati egység. Ez a Nap-Föld közepes távolsággal, 150 millió km-rel egyenlő. Ez azt jelenti, hogy a fény 63 ezer Nap-föld távolságot tesz meg egy év alatt (63000 CsE = 1 fényév)

Ha képet akartok alkotni a térről és az időről, akkor nézzétek meg a https://www.youtube.com/watch?v=c9VYx_dJEDs és a https://www.youtube.com/watch?v=EEKhFGRP0pM izgalmas, lenyűgöző videókat. Ezek angol nyelvűek, de szinte még szöveg – felirat – nélkül is élvezhetők, érthetők. Ezek sem hosszúak.

Ismét csak melegen ajánlom az „Űrhajónk, a Föld” c. francia (szinkronizált) filmsorozatot a Youtube-on. Sok kérdést feltesz, tisztáz és megválaszol. Olyanokat mint a „Hol a helyünk a világban, Univerzumban?”. Egyáltalán, mi az az Univerzum? Mi a tér, mi az idő? A lejátszási lista linkje:
https://www.youtube.com/playlist?list=PLMym9vVNlWmrhvt9aRBG0P0j5rNVr5og9
Fiúk, higgyétek el, a lányok előtt dicsekedni is lehet majd a tudásotokkal, amikor romantikus éjszakán az égboltra néztek kettecskén. Én már csak tudom!

Szokás szerint itt közlöm a tankönyv összefoglalását, amiben a tankönyv írói szerint legfontosabb fogalmak, adatok szerepelnek az elektromágneses indukcióról.

Éppen ezért legalább ezeket kötelező megtanulni, tudni!

Ez az elektromágneses indukció azért nagyon fontos, mert ez gyönyörűen mutatja a mágneses és elektromos erőterek összefüggéseit. Bármelyik változása a másik változását vonja maga után.
Viszont az elektromos erőtér minden körülmények között létrehoz mágneses erőteret, a mágneses erőtér viszont nem. A mágneses erőtérnek változni kell, hogy legyen elektromos erőtér is.

Ez már nagyon túl van az általános iskolai fizika szintjén, de mégiscsak megemlítem, mert egy erős és szép bizonyíték a matematika és a fizika összefüggésére. James Clerk Maxwell 1862-ben ezeket az elektromágneses jelenségeket 4 egyenletben leírta. Ezzel a 4 ú.n. Maxwell egyenlettel minden elektromágneses jelenség, a mágneses és elektromos erőterek összefüggései elegánsan megmagyarázhatók. A Maxwell egyenletek a Newtoni jelölésrendszerhez hasonló nagy jelentőségű fizikatörténeti alkotás.

Ezt az anyagot már gyakorlatilag átvettük (remélhetőleg megtanultátok és emlékeztek rá), tehát itt csak kiegészítem a korábbi poszt mondatait, ábráit. (https://ks-8f.blog.hu/2020/02/09/5_a_lakas_elektromos_halozata)

A következő megint nem kötelezően megtanulandó, de segít a fizika megértésében egy összefüggés megvilágításával. Ha akarsz, ugorj XXX
ENERGIAMEGMARADÁS A TRANSZFORMÁTORNÁL: Azt jelenti, hogy a primer és szekunder tekercsben az egyenlő idők alatt létrejött elektromos energiaváltozások egyenlők. Így a primer és szekunder tekercsben egyenlő az elektromos teljesítmény. Kísérlettel is igazolható, hogy a transzformátor tekercsein mérhető feszültségek és a megfelelő áramerősségek fordítottan arányosak. Így a primer és szekunder tekercsen mérhető feszültség és áramerősség szorzata a két tekercsre vonatkozóan egyenlő. (P_sz = P_p ami kifejtve U_sz*I_sz = U_p*I_p 
=> U_sz/U_p= I_p/I_psz)

A transzformátor működésekor is van energiaveszteség, hiszen például a vezetékek ellenállása miatt a környezet felmelegszik. A vasmag másodpercenként 100-szori átmágneseződése is energiaveszteséget okoz. Mindezek ellenére ez a veszteség nem túl jelentős, a transzformátorok hatásfoka a gyakorlatban elérheti a kb. 97%-ot. Ezért a primer és a szekunder tekercs teljesítményét az iskolai számításokban egyenlőnek tekinthetjük.

XXX Amit viszont mindentől függetlenül tudni kell: A primer (p) és a szekunder tekercsek (sz) teljesítménye azonos, mert nem nyerhetünk energiát transzformátorral sem.
P_sz = P_p. A már ismert teljesítményképlet miatt: U_sz*I_sz = U_p*I_p.  Ebből következik a
U_sz/U_p= I_p/I_psz képlet.

TÖRVÉNY: A transzformátorban a szekunder és primer feszültségek aránya megegyezik a primer és a szekunder áramerősségek arányával. Képlettel U_sz/U_p= I_p/I_psz .     Vigyázat a (p) és (sz) fel van cserélve!

Nézzétek meg a tankönyv 66. oldal "Kísérlet" adatait. Itt arról van szó, hogy a transzformátor szekunder oldalára különböző fogyasztókat kötöttek. Ez leegyszerűsítve azt jelenti, hogy különböző nagyságú ellenállásokat kötöttek be, majd mérték a feszültségeket és áramerősségeket (2-2 db.)

Számoljuk ki az első sort együtt.
Primer tekercsnél az U és I mérése azt adta, hogy U = 24 V, I = 0,1 A. Tehát a primer teljesítmény U*I=2,4 W
Mérték ugyanezeket az adatokat a szekunder tekercsnél is. U = 48 V, I = 0,05 A. A szekunder teljesítmény ugyancsak 2,4 W. (48V*0,05A)

Ha ugyanígy követed a többi sorban is a primer és a szekunder teljesítményeket, ugyanilyen egyenlőségeket látsz. Így méréssel is igazolható a P_sz = P_p képlet, mely szerint a két oldalon teljesítmény egyenlőség van, bármilyen fogyasztásról/fogyasztóról is van szó!!!

Az utolsó két megjegyzendő (=visszakérdezhető) mondat:
Az elektromos energia szállítása váltakozó árammal, csak nagy feszültség és kis áramerősség mellett gazdaságos. Ez a szállítás megoldhatatlan transzformátorok nélkül.

Már tanultuk, hogy az erőművekben előállított áramot "feltranszformálják", hogy nagyfeszültségű* vezetéken elszállíthassák a városokba, ahol "letranszformálják" a város szélén levő telephelyeken, majd a transzformátor állomásokon megint "letranszformálják" a lakossági fogyasztók számára a 230 V effektív (=325 V maximális) feszültségre. (https://ks-8f.blog.hu/2020/02/09/5_a_lakas_elektromos_halozata)

Mit jelentenek ezek a "letranszformálják", "feltranszformálják" kifejezések? A transzformáció átalakítást jelent ugye és a fel azt jelenti, hogy az áram feszültségét növelik, a le pedig logikusan azt, hogy a feszültséget csökkentik.
De mivel? Imával? Nos ezt a változtatást a transzformátorral végzik el. Azért szívünknek kedves ez a szerkezet, mert a "zárt vasmagos" változatát 3 magyar mérnök szabadalmaztatta 1885-ben. Szerkezetileg lényegében még ma is ezt használják szerte a világon. Ismerkedjünk meg akkor ezzel a transzformátorral!

Többször tapasztaltuk már, hogy az áramjárta vezetékek körül mágneses mező van, amelynek erőssége függ a vezetékben folyó áram erősségétől. Ha egy tekercsben váltakozó áram folyik, akkor körülötte váltakozó mágneses mező jön létre. Egy közelébe helyezett másik tekercsben ez váltakozó elektromos mezőt indukál, ami váltakozó áramot hoz létre. Ezt a hozzá kapcsolt ampermérő jelzi, mint lentebb látod.

Kísérlettel megállapítható, hogy egy váltakozó áramú tekercs közelébe helyezett másik tekercsben áram indukálódik. Ebben a tekercsben erősebb lesz az indukált áram, ha a két tekercset közös vasmagra helyezzük. DEFINÍCIÓ: A közös vasmagot és a rajta levő két tekercset transzformátornak nevezzük. A transzformátor működése az elektromágneses indukció jelenségén alapszik. A transzformátornak az a tekercse, amelybe a váltakozó áramot vezetjük, a primer tekercs, a másik, ahol az indukált feszültséget vesszük ki, a szekunder tekercs. A szekunder tekercs áramforrásként használható.

primer = elsődleges
szekunder = másodlagos

A tankönyvben is szerepel, memorizáljátok ti is: a fentieket. Tehát a transzformátor részei:
- primer tekercs
- rajta a primer menetszámú vezeték - N_p
- és a rá kapcsolt primer feszültség  - U_p
- szekunder tekercs
- rajta a szekunder menetszámú vezeték  - N_sz
- és a benne indukálódott szekunder feszültség  - U_sz

Ha ezek után a tekercsek menetszámával játszadoznék az órán, akkor azt látnátok, hogy ahogy változtatom azokat, úgy változik a szekunder áramerősség és feszültség is. Azt látnátok pontosan, hogy
ha egy váltakozó áramú áramforrásra kapcsolt primer tekercs menetszámát és a feszültséget változatlanul hagyjuk, de a szekunder tekercs menetszámát változtatjuk, akkor változik a szekunder tekercs kivezetésein mérhető ún. szekunder feszültség is.

A transzformátoroknál ahányszorosa a szekunder tekercs menetszáma a primer tekercs menetszámának, annyiszorosa a szekunder feszültség a primer feszültségnek. Ez azt jelenti, hogy a transzformátoroknál a megfelelő menetszámok és feszültségek hányadosa egyenlő.

Ez formálisan a következőképpen írható fel: N_sz/N_p = U_sz/U_p ==>  U_sz = N_sz/N_p*U_p .

MEGFIGYELÉS: A szekunder feszültség tehát a primer feszültségtől és a két tekercs menetszámának arányától függ.     U_sz = U_p*N_sz/N_p

Elektromos berendezéseink egy részét (elektromos csengő, forrasztópáka, hegesztőpisztoly, elektromos játékok stb.) a balesetveszély elkerülése végett a há-lózati feszültségnél kisebb feszültséggel működtetjük (6-42 V). Ilyenkor a menetszámok megfelelő megválasztásával a feszültséget letranszformálják. A reklámcsövek, fénycsövek, röntgenkészülékek 230 V-nál nagyobb feszültséggel működnek. Ezek használatához a feszültséget feltranszformálják.

Aki figyelmesen olvas, tanul, most már megkérdezheti: No de hol van a címben írt nyugalmi indukció? Félig-meddig ki is lehet találni, hiszen megint indukált feszültségről, áramról írtam, és szó sem volt semmilyen mágnes és tekercs mozgásáról. Hát ezért ez nyugalmi indukció.

DEFINÍCIÓ: Az a nyugalmi indukció, amikor az időben változó mágneses mező elektromos teret indukál.
Ez az indukált elektromos mező elmozdítja a szekunder vezeték szabad elektronjait, tehát ott feszültség keletkezik és zárt áramkörben áram indukálódik/keletkezik. Emlékezzetek, korábban már láttatok ilyet, házi feladatban is meg kellett írnotok: amikor azt kérdeztem, Hogyan lehet megváltoztatni egy tekercs belsejében a mágneses mezőt?
Az egyik lehetőségnek írtátok, a tekercsbe helyezett elektromágnest ki és be kell kapcsolni. Tehát nyugalmi indukciót már akkor is produkáltatok. Mert ugye bekapcsoláskor létrejött a mágneses mező, kikapcsoláskor megszűnt. Elég nagy változás.

Ebből egyenesen következik, hogy ha az elektromágnesre váltakozó feszültséget kapcsolunk, akkor a tekercsben is folytonosan váltakozó feszültség fog indukálódni.

Visszatérve a transzformátorra, az előző bekezdés figyelembe vételével leszűrhetjük a tanulságot, összefoglalhatjuk a kétféle indukciót, TEHÁT általánosíthatunk:

Az elektromágneses indukció törvénye: Ha egy tekercset változó mágneses mezőbe helyezünk, akkor a tekercsben feszültség indukálódik.

A végén térjünk vissza az elején felmerült problémára. A feltranszformál jelentése: N_sz/N_p > 1, illetve N_sz>N_p
A letranszformál jelentése N_sz/N_p < 1, illetve N_sz<N_p

Most már a transzformátort másféleképpen is meghatározhatjuk: az indukció jelensége alapján működő feszültség átalakító berendezés.

* a legnagyobb nagyfeszültség értéke 750kV

Ebben a rövid posztban a váltakozó áram hatásairól írok egy-két gondolatot.

A leglényegesebb, hogy a váltakozó áramnak is van élettani hatása, éppúgy mint az egyenáramnak. Tehát ezzel sem szabad játszani!!! Egy korábbi posztban "Az elektromos áram és az emberi szervezet" már részletesen tárgyaltam ezt a kérdést. Lehet mondani, hogy az emberi szervezet működését gyakorlatilag elektrokémiai folyamatok szabályozzák. Ez az oka az előbbi !!!-nek.

50-60 mA áramerősség vagy 50 V már életveszélyes, amint az egyenáramnál már tanulhattad. Most még ezt vegyük hozzá, hogy váltakozó áramnál, ha az 50 Hz (mint a magyar szabvány), akkor már a 10 mA is veszélyes az életre, függetlenül a feszültségtől.

Sok kombinációt lehet összehozni, hogy ez már veszélyes. Ráadásul a váltakozó áramnak súlyosabb élettani hatása van, mint az egyenáramnak.

A veszély nem csak életveszélyt jelent, hanem maradandó élettani károsodást is. Mire gondolok?
- a szövetek bomlanak vagy megfőnek a hőhatás miatt,
- a bőrön ú.n. áramjegyek keletkeznek,
- az izmok nedvességtartalma csökken,
- a csontok repedhetnek a hirtelen hőhatás miatt,
- a vérerek törékennyé válnak, ...
Vannak emberek, aki eddig meg nem állapított körülmények miatt nem érzékenyek a szokványos áramütésekre (amiktől más az életét veszítheti), de belőlük csak 1-2 van több százezer közül. Tehát ezt nem szabad mintának venni!

KÖVETKEZTETÉS: az árammal semmit sem szabad felelőtlenül, tervezés nélkül és egyedül csinálni!

A váltakozó áram többi hatását az ipar használja ki:
- mágneses     épp ilyen az indukció
- kémiai          az áramirány-váltás miatt jelentéktelen, A folyamat azonnal visszafelé is lejátszódna.
- fény
- hő
- élettani          erről se feledkezz el a hatások között, de ezt ugye az ipar nem használja.

A rövid anyag végén nincs is igazi házi feladat.

Akit érdekel, cserbe a rövidségért itt vannak a válaszok a Kérdések, feladatok példáira:

1/ Az izzólámpa azért világít, mert a benne lévő izzószál az áram hőhatása miatt magas hőmérsékletre
izzik fel és ez fénykibocsájtással is jár. A váltakozó árammal működő izzólámpáknak azért nem látjuk
a fényét ingadozónak, mert az izzószál a töltések mozgásának rövid periódusideje alatt nem hűl ki és
nem melegszik újra fel, hanem folyamatos izzásban marad.
2. A váltakozó áramú műszer effektív értéket mér.
3. Ha váltakozó feszültségre középállású egyenáramú műszert kapcsolnánk, nem mutatna semmit,
mert a gyakori ide-oda lengést a tehetetlensége miatt nem tudná megtenni.
4. Egyen és váltakozó árammal is lehet: elektromos fűtés, vasalás, világítás.
Csak egyenárammal lehet: galvanizálás, vízbontás.

Két előzetes információra alapozom a mai leckét.

1. Azt tanultuk még az év elején, hogy a töltések egyirányú rendezett mozgását áramnak nevezzük. áram def.
2. A múlt órán pedig megtanultatok váltakozó feszültséget (és ezzel áramot is) létrehozni. Váltakozó áram def. Itt pedig az olyan áramot, amelynek erőssége és iránya is változik, váltakozó áramnak definiáltuk.

Aki nem kíváncsi erre a gondolatmenetre, ugorjon megint a XXX-re.
Érzitek a logikai különbséget a két fajta definíció között? Először csak áramról, mindenfajta jelző és megkülönböztetés nélkül beszéltünk, tehát ez minden fajta áramra vonatkozhatott. Ezzel a definícióval az egyenáramot ismertük meg. Mégsem tettük hozzá, hogy a a töltések egyirányú rendezett mozgását EGYENáramnak nevezzük. Most pedig jövök a váltakozó árammal.
Nos ez a fizika fejlődésének a jele. Először i) nyugvó töltés, utána a kicsit bonyolultabb, de ii) egy irányban áramló töltések és végül iii) a periódusosan váltakozó irányú töltések.
Nézzük meg, a váltakozó áramra is jó az első definíció? Szerintem igen, mert
- itt is rendezett az áramlás, az nem kétséges. Ezt magyaráznom sem kell ugye?
- egyirányú is ez a rendezett áramlás, csak úgy kell érteni, hogy mindegyik töltés egymással azonos irányban és emellett rendezetten mozog,
Vagyis az összes töltés azonos irányban mozog - egy adott időpillanatban! A másik időpillanatban pedig másik, de megint mindegyik azonos irányban! Egy kis értelmező magyarázat kellett hozzá, de ki lehet jelenteni, hogy az első definíció érvényes a váltakozó áramra is. A második definíció pedig pontosította a váltakozó áram meghatározását, de nem cáfolta az egyenáram tulajdonságát. Nem kellett felforgatni a több évszázad alatt összegyűlt ismereteket. Talán még azt lehetne hozzátenni, hogy az egyenáram esetén az egyirányú áramlás tartósan egyirányú.

XXX
ISMÉTELT DEFINÍCIÓ: Az olyan áramot, amelynek erőssége és iránya is PERIÓDIKUSAN* változik, váltakozó áramnak nevezzük.

Mi szerencsére csak peródikusan váltakozó áramról tanulunk, de jegyezzétek meg a középiskola számára, hogy az iparban sokfelé használnak nem periódikus váltakozó áramot. Fogadjunk, hogy nem is gondoltál rá, a szív, vagy az agy által keltett egyenfeszültség is ilyen nem periódikus áram. Szerencsére azért közelítőleg az és éppen az ettől való eltérésnek van jelentősége, mert különböző betegségek tüneteit jelentik!

Ez az ábra tökéletesen mutatja a töltések rendezett mozgását. Egyenáram esetén tartósan EGY irányban, míg a váltakozó áram esetén előre-hátra mozdulnak el a töltések. A váltakozó áramnál az ábra alapján jól érthető, hogy a töltések nem cikáznak a vezetékben, hanem inkább helyben rezegnek. Az egyenáramnál sem masíroznak a töltések külön-külön, hanem egymásnak adják át a elektromos töltéseiket. Az egyes elektronok fizikai, valódi áramlási sebessége néhány cm/perc!

Lépjünk tovább! A háztartásokban tehát váltakozó feszültség, váltakozó áram van. Ez az erőművekből indulva jut el hozzánk. Az erőművek a természetből nyerhető energiát alakítják át elektromos árammá. Ez lehet víz, atom, szén, szél, naphő, ... Közös mindegyikben, hogy generátorokat alkalmaznak, amiről a múltkori posztban írtam.

A generátorok a forgó mozgás miatt tehát periódikusan váltakozó áramot produkálnak. A különböző generátorok méretük, forgási sebességük különbözősége miatt különböző peródusban váltakozó és különböző feszültségű áramot adnak. Emlékeztek, az indukált feszültség nagysága 3 tényezőtől függ. Függ forgórész sebességétől és az alkalmazott mágnesek erősségétől és a tekercs menetszámától. Az elektromos berendezéseket méretezni kell, erről már szintén beszéltünk. Természetes nektek, hogy egy hajszárító kisebb hőt adjon le, mint egy vízforraló. Mindenki törekszik a kisebb energia fogyasztásra, tehát kisebb teljesítményű elektromos alkatrészekre, izzókra van pl. szükség. Nos ez a berendések, izzók feszültség és áramerősség értékének tervezésével, méretezésével érhető el. !!! hoppá P = U * I és R = U / I. Ezek egyértelműen meghatározzák az adatokat, értékeket. Ezért KÖTELEZŐEN meg kell állapodni abban, hogy mi legyen az indukált feszültség U értéke! A berendezések R ellenállása az alkalmazott anyagoktól függ és így a kör bezárult, az I áramerősség már nem lehet független az elektromos hálózatban. Ezért kell szabványt felállítani és az adott (földrajzi) területen mindig ugyanazt a jól meghatározott, kötelezően azonos értékű feszültséget szolgáltatni az elektromos hálózat üzemeltetőjének. A berendezéseket, eszközöket gyártóknak pedig ehhez kell/lehet igazodni. Tudod ugye, hogy a számítógéped milyen miniatűr, alacsony energia felhasználású (=teljesítményű) alkatrészekből áll, amik mind a 230 V-ra vannak méretezve. Gondold el, hogy egyszercsak 280 V feszültségű áramot kap ez a masina. Azonnal kampec! Egy időre nincs FB, nincs Messenger!

Az már kevésbé ismert számodra, de fogadd el, hogy ezek az elektromos berendezések a feszültség, áramerősség, teljesítmény mellett a váltakozó áram frekvenciájára is érzékenyek. Ez már gyártói, mérnöki probléma, nem általános iskolás anyag. De mi is ez a frekvencia?

DEFINÍCIÓ: A váltakozó feszültség frekvenciájának nevezzük a generátor forgórészének fordulatszámát. Jele f, mértékegysége az 1/sec. Az 1/sec-ot elnevezték Hertz-nek (Hz).

Az erőmű generátorának forgórésze Magyarországon az előírás, a szabvány szerint 0,02 sec alatt tesz meg egy fordulatot. (Tavaly a forgómozgásnál tanulnod kellett, ez a fizikai jelölésrendszerben T = 0,02 sec.
f = 1/T = 1/0,02 sec = 50 1/sec = 50 Hz). Ezt jegyezd meg mindenképpen: a magyar hálózati feszültség frekvenciája szabvány szerint 50 Hz és amint az előbb megindokoltam, a feszültség 230 V.

Még egy témát meg kell tárgyalnunk. Ez előfordulhat a hétköznapokban is, de a középiskola miatt jó, ha már hallottál róla és a tankönyv is említi. Nem szokták mondani, mert ez technikai részlet és minden szakember, aki akármi módon árammal, elektromos berendezések karbantartásával, gépekkel, ... foglalkozik, tudja, hogy a 230 V a hálózat effektív feszültsége. Ennyi elég neked is.

A további részleteket nem kell tudnod (mehetsz az YYY-ra, csak érdekességként írom, lássál ilyet is:

YYY A különböző országok különböző feszültséget és frekvenciát használhatnak, sőt vannak olyanok is, ahol ketté van osztva ebből a szempontból az ország. Japán pl. ilyen - a 4 nagy sziget miatt ez annyira nem is meglepő. A szokásos értékek: 100 V, 110 V, 120 V, 220 V és 230 V, illetve 50 Hz és 60 Hz.

A váltakozó áram hatásairól az energia-, áramszállítás mellett írok majd. Ez két rövid téma.

* A tankönyv ezt magyarázza, tehát én is ideírom, hátha tényleg nem ismeritek a peródikus latin eredetű szó jelentését. Szabályos módon és szakaszonként ismétlődő. Ilyen a ringlispil, vagy a mozdony kerekének körmozgása minaddig, amíg azt hajtják. Amint megszűnik a mozgatóerő, rögtön egyre hosszabbodnak a periódusok, a szakaszok. 

No akkor folytassuk a félbehagyott leckét a váltakozó feszültség előállításával. Ha megnéztétek az előző posztban közölt TV műsort, akkor könnyebben el tudjátok képzelni a mai anyagot. Ha nem néztétek meg, akkor nagyon ajánlom. Fél óra, de igen szemléletes.

Picit hadd meséljek. Mi a csodának keverlek össze benneteket ezzel a váltakozó árammal, amikor az egyenárammal már megismerkedtünk. Olyan nagy a különbség a kettő között? Egyáltalán, miért volt szükség az egyenáram után más fajta áramra? Netán lesz még ezeken kívüli áramfajta is? Efelől megnyugodhattok, csak két fajta áram létezik.

Azt már tanultuk két hónapja, hogy a lakásokban, irodákban, a suliban váltakozó áram van. Feszültsége és frekvenciája országonként változó szabvány. Ez 230 V és 50 Hz. Ez jellemző Európára, de pl. AZ USA-ban 120 V a szabvány feszültség, sőt a frekvencia sem 50, hanem 60 Hz. Az elektromos berendezések, Európában 230 V-ra, 50 Hz-re vannak méretezve, tervezve, míg az USA-ban 120 V-ra és 60 Hz-re. E miatt átalakítókat kell alkalmazniuk a két ország között utazóknak.

Jó hogy nem látom az unatkozó arcokat! Aki unatkozik, ugorjon a XXX jelhez.

A váltakozó feszültség ma már általános a lakásokban, gyárakban, irodákban. De ez nem volt mindig így. Történeti érdekesség, hogy az áram elterjedésének kezdetén az 1800-as évek elején egyenáramot kezdtek alkalmazni. Az egész Edisonnal (akinek nevét gondolom ismeritek a több mint 1000 találmánya és a Menlo-parki varázsló beceneve miatt) kezdődött. Feltalálta a megbízhatóan működő izzólámpát. No de akkor még az volt az első elektromossággal működő szerkezet, más nem létezett. A háztartásokban, sőt sehol sem volt elektromos gép, eszköz. Pl. gázzal, gyertyával világítottak. Ha érdeklődik valaki a technika- vagy tudománytörténet iránt, nézze meg a Spectrum TV összeállítását. Picit vontatott, de sok szempontból igen-igen tanulságos! <https://www.youtube.com/watch?v=wYz7M6Ao_oY> 

Nos Edison lámpaizzója a híres-nevezetes szénszálat izzítva egyenárammal működött. No de honnan lenne egyenáram az izzó mellett? Minden lakásban kis áramelőállítót kell működtetni, ha ezzel az izzóval akarnak világítani? Gombhoz kell kabátot venni? Edison a lámpájának elterjesztése érdekében kis ú.n. erőműveket építtetett kerületenként és innen vezetékeken keresztül vitte be az EGYENáramot az épületekbe, majd tovább, a lakásokba, irodákba, műhelyekbe. Jegyezzük meg, az egyenáramot csak pár száz méterre lehetett eljuttatni a keletkezési helyétől. Ez igen nehézkes volt.

Ekkor jött Nikola Tesla, aki a váltakozó áramot javasolta a nagy távolságra szállítható elektromosság eszközéül. Ő is kidolgozta a saját rendszerét. E mellett még a motort is megépítette (Jedliktől függetlenül), amivel pedig sok fajta munkát lehetett a háztartásokban, de főleg a gyárakban működtetni. Az ipari forradalomban ez hatalamas löket volt!

Kettejük óriási kűzdelme volt tulajdonképpen az egyenáram és a váltakozó áram térnyerésének a kűzdelme. Amint tapasztalható, a váltakozó áram nyert, de ti jegyezzétek meg, hogy mindkét áramfajtának vannak előnyei és hátrányai is, tehát különböző helyeken hol ezt, hol azt célszerű, vagy éppen takarékos/gazdaságos használni. Érdemes memorizálnod is, hogy az áram szállítására váltakozó áramot, míg a tárolására egyenáramot lehet sokkal jobb hatásfokkal, kisebb veszteséggel alkalmazni.  

Remélem, közben megfogalmaztad a kérdést, jó-jó, hol egyenáram, hol váltakozó. De ez két különböző rendszer? Ha nem, akkor hol, hogyan lehet egyiket a másikba alakítani? Mert a diódáról már tanultunk, az a váltakozó áramot egyenárammá alakítja. Mi van még? Majd erről is fogunk tanulni, most kezdjünk bele végre

XXX a váltakozó áram tárgyalásába. Legfontosabb az elektromágneses indukció ismerete. Az általánosított definíció szerint a tekercsnek és a mágnesnek mozognia kell egymáshoz képest!
A tankönyv szerint is elő lehet állítani váltakozó feszültséget és így áramot, de én egy kézzelfogható és egyszerűbb módon teszem ezt. Ha a tankönyvet is elolvasod az 55. oldal alján, az még plasztikusabbá teszi a váltakozó áramról alkotott elképzelésedet.

Elektromágneses indukció, tehát ÁRAM a relatív mozgás/mozgatás miatt úgy is létrehozható, hogy egy nyugvó tekercs előtt forgatjuk a mágnesrudat. Lásd az ábrát 5 cm-rel lejjebb. Azért jobb forgatni, mint ki-be huzogatni, mert ez technikailag könnyebben, olcsóbban és megbízhatóbban valósítható meg.

Ilyenkor az áram erőssége folyamatosan, az iránya pedig időközönként változik. Érthető, látható ugye, hogy az áram iránya akkor változik meg, amikor a mágnesrúd valamelyik pólusa elhalad a tekercs vége előtt.
DEFINÍCIÓ: Az olyan áramot, amelynek erőssége és iránya is változik, váltakozó áramnak nevezzük.
A tekercs és az előtte forgó mágnes váltakozó áramú áramforrásként alkalmazható.

DEFINÍCIÓ: Az elektromágneses indukció alapján/elvén működő (váltakozó áramot létrehozó) áramforrásokat generátoroknak nevezik.

Az elektromos hálózat villamos erőműveiben levő generátorokban az elektromágnest pl. víz-, gáz- vagy gőzturbinával, széntüzeléssel, vagy éppen belső égésű benzinmotorral forgatják. Az álló tekercsekben indukált váltakozó áramot távvezetéken (lásd a tankönyv 40. oldalán) juttatják el a fogyasztókhoz. Magyarországon olyan váltakozó áramú generátorokat használnak, amelynek áramkörében az áram iránya másodpercenként 100-szor változik. Erről a következő posztban írok bővebben.

Az indukció alkalmazása a gyakorlatban:
A mikrofon, a bankkártya és a szeizmográf az élet legkülönbözőbb területeiről származnak, amely demonstrálja, hogy tényleg milyen sokrétű a felhasználás és éppen ezért milyen nagy jelentőségű az elektromágneses indukció.