Barátom a fizika

Kalászsuli_nyolcadikos_fizika

Kalászsuli_nyolcadikos_fizika

3. Mozgó töltések, az elektromos áram (12. oldal)

I. Elektromos alapjelenségek

2019. december 26. - adecker

Láttad, hogy a két elektroszkóp összekötésével az egyikről a másikra töltéseket vittem át a tankönyv 1. kísérlete szerint.

2elektroszkop.jpgA képen látható ennek az átvitelnek a magyarázata. Ezzel a demonstrációval térünk át a nyugvó elektromos töltések vizsgálatáról a mozgó töltésekre. Amint az előző posztban írtam, az egyszerűbb megismerése után kiterjeszthetjük a vizsgálatot a bonyolultabb jelenségre egy új változó, új összetevő, új ismeretlen bevonásával. Most mi a töltéseket mozgatjuk, ezzel bonyolítjuk a helyzetet.

Ha tehát az egyik elektroszkópot megdörzsölt műanyag rúd segítségével folyamatosan töltjük, akkor ez az összekötő rúd a töltések igen nagy részét a másikra viszi át, tehát fenntartjuk a töltésáramlást.

Ha a rúd dörzsölésénél jobb hatékonyságú eszközt, pl. egy elemet használunk, akkor a töltésáramlás már folyamatos, egyenletes és főleg TARTÓS lesz. A fizikában a töltések tartósan fennmaradó áramlását biztosító eszközt áramforrásnak hívjuk.

Tehát az előbbi elem egy áramforrás.

laposelem.jpg

Így néz ki belülről a laposelem. Három darab 1,5 V-os elem van összekötve benne.

Ha ezen elem két kivezetése közé egy kis izzót tesztek, akkor
- az világítani fog,
- létrehoztatok egy zárt áramkört. 

laposelem_izzoval.JPG


Elegánsabb és demonstratívabb, ha vezetékkel kötitek össze az áramforrást és a fogyasztót (=izzó). A zárt áramkör mindenképpen szükséges részei tehát

  • az áramforrás,
  • a vezetékek és jele
  • a fogyasztó. jele

aramkori_jelek_2.JPG

Ha ezt kibővítjük, akkor elsősorban kapcsolót kell bekötni, hogy egyszerűen, a vezetékek bontogatása nélkül is szabályozni tudjuk, égjen a lámpa, vagy sem. A nyitott állapotú kapcsolót tartalmazó áramkört nem meglepő módon nyitott áramkörnek hívjuk.

Az elektromosságtanban ezeket az ú.n. áramköri elemeket egy ikonnal lehet egyértelműen lerajzolni – ahogy mondani szokták, egy kép/rajz többet mond ezer szónál. Nem kell minden ikont megtanulni, a következő posztban lerajzolom azt a pár jelet, ami nekünk kell az elektromosságtani feladatok megoldásához. Bemelegítésnek itt a fenti 6 ikon.

A töltésáramlással kezdtünk, térjünk vissza ide. A töltések egyirányú, rendezett áramlását elektromos áramnak nevezzük. Lényeges az egyirányú – ez természetes, és a rendezett is, mert az el. áram a lassú folyóhoz hasonlít, nem pedig a hegyi patakhoz. A hegyi patak szabályozatlan, feltorlódik, néha visszafelé áramlik, örvényes. Nem alkalmas az iparszerű, mindennapos felhasználásra. Márpedig az árammal akarjuk működtetni a lakásunk, gyáraink gépeit, fogyasztóit. Sőt a klimaváltozást átélve egyre gyakrabban a légkondicionálót.

Ha pedig töltésáramlásról, folyóról beszélünk, akkor legelső mérhető fogalom ugye a vízhozam lehet. Ez az áramkörben a töltésmennyiségtől függ. A töltésmennyiségről már írtam. Lapozz vissza, ha nem emlékszel, mi is az.

Tehát az áramforrás (az elem) és az elemlámpa összekapcsolásával áramkört hozunk létre. 2 elemmel jobban világít a lámpa, hárommal még ennél is erősebben.
Mi magyarázza a fényesség növekedését? Az elemből kibocsátott töltés 2x, 3x erősebb! => az áramfolyamnak ereje van. => bevezetjük az áramerősség fogalmát. Jele I. SI mértékegysége az amper.
1 A = 1000 mA. 1000 A = 1kA 

Definíció: Az egységnyi idő alatt a vezető keresztmetszetén átfolyó töltésmennyiség az áramerősség.  (!!! vezető, mert nem csak a vezetéken, hanem pl. az izzón, a hajszárítón, bármely háztartási fogyasztón átfolyó áramnak is van erőssége)

1 Amper (A) az áramerősség, ha 1 coulomb (C) töltésmennyiség folyik át a vezeték keresztmetszetén.

aramerosseg.PNG

Nézzük meg akkor, hogy mérik az áramerősséget. Nem meglepő, ampermérővel mérik.
Az ampermerőt úgy kell az áramkörbe iktatni, hogy a műszeren átfolyjon a mérendő áram. Ahol az áramerősséget mérni akarjuk, ott az áramkört megszakítjuk, és az összeköttetést az ampermérőn keresztül helyreállítjuk.
ampermero2.PNG

 

Ezzel újból egy fontos természettudományos elvet tudunk kielemezni. A mérést úgy kell végrehajtani, hogy a mérőműszer ne befolyásolja magát a mérendő mennyiséget, fizikai jelenséget. Tehát az ampermérőnek nem szabad a töltések áramlását befolyásolnia. Nem szabad az adott vezető keresztmetszetén átfolyó töltésmennyiség áramlását, időegység alatti mennyiségét megváltoztatni. Akkor ugyanis nem a valódi értéket kapnánk.
Ha azt akarod megmérni, mekkora súlyt vagy képes felemelni, akkor nem szabad a súlyt egy csigára kötött kötéllel is emelni. Ha ezt teszed, akkor becsapod magad, nem a korrekt eredményt kapod, nem tudsz ezen (cinkelt) mérési eredmény alapján képet kapni az erőállapotodról.

A fentiek miatt az ampermérőnek nem szabad fogyasztóként viselkedni, nem szabad a töltések mennyiségét vagy áramlási sebességét megváltoztatni. Két leckével később már meg fogod érteni, mivel lehet ezt elérni, milyen tulajdonságúnak kell lennie az ampermérőnek.

Az áramerősség kapcsán még egy fogalmat kell megbeszélnünk; az áram irányát. Rögzítsed, tanuld meg, hátha szükséged lesz rá: A valódi, a fizikai áramirány a negatív töltéshordozók (elsősorban az elektronok) áramlásának iránya! Ezzel ellentétes korábban vélt (helytelen) a technikai, vagy megállapodás szerinti áramirány.

Demonstráció ampermérő műszerrel:  Kapcsolási rajzon így néz ki az árammérő bekötése. Ezt soros kapcsolásnak hívjuk, mert sorban egymás után kötjük az eszközöket. Mindig SOROSAN KELL az áramkörbe kapcsolni az ampermérőt, mert ugyanannyinak kell lenni rajta a töltésmennyiségnek, mint az áramfolyamban!

          ampermero.png                                                

A jobb oldali ábra az ampermérő kezelőlapját mutatja. Figyelni a méréshatárra és arra, hogy fogyasztó nélkül nem szabad használni - rövidzár (zárlat) keletkezik. !!!Polaritás!!! A piros nyíl azt emeli ki, hogy az áramforrás/telep/elem pozitív sarkáról jövő vezetéket kell ebbe a csatlakozóba dugni!

A kijelzőn látható V-A azt jelenti, hogy V*-ot is és A-t is, tehát feszültséget* és áramerősséget egyaránt mérhetünk ezzel az egy műszerrel. Attól függ, hogy a bal oldalra eső két csatit használom az áramkör negatív oldaláról vagy a jobb oldalit. 30 Voltig* és 3 Amperig gond nélkül mérhetek. Ha nem tudjuk, milyen értéket (akár V*, akár A) fogunk kapni a mérés során, akkor a nagyobb méréshatárt jelentő lyukat KELL használni (érinteni és nem beledugni!) és csak egy pillanatra! Ha ekkor a mutató a skálából nem szalad ki, azután lehet bedugni a csatlakozót.

* A feszültségről, aminek jele a V a következő órán lesz szó.

A méréshatár és a skála összefüggése:
Ha a 3 A-es csatlakozót választjuk: A 3 A-es méréshatár felel meg a skála 6-os értékének, ami kétszeres arányosság. Vagyis pl. a rajzon látható 4,2 mutatóállás a 2,1 A valódi értékhez tartozik.

Ha a 0,6 A-es csatlakozót választjuk: A 0,6 A-es méréshatár felel meg a skála 6-os értékének, ami tizedszeres arányosság. Vagyis pl. a rajzon látható 4,2 mutatóállás a 0,42 A valódi értékhez tartozik.
Vagyis az előbbi esetekben 2,1 A, ill. 0,42 A (=420 mA) az áramkörben kimért valódi érték.

 HF: munkafüzet 9. oldal 3., 10. oldal 4., 6., 11. oldal 8., 9. feladatok

A bejegyzés trackback címe:

https://ks-8f.blog.hu/api/trackback/id/tr515366628

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben és az adatvédelmi tájékoztatóban.

Nincsenek hozzászólások.
süti beállítások módosítása