niedziela, 29 marca 2020

Elektryczność
Elektryczność to szereg zjawisk wynikających z oddziaływań elektromagnetycznych pomiędzy cząstkami mikroświata. Zjawiska elektryczne były obserwowane przez człowieka już w starożytności – iskra elektryczna w błyskawicy czy zdolność przyciągania drobnych przedmiotów drewnianych przez potarty bursztyn.

Ładunek elektryczny ciała

Podstawowa własność materii przejawiająca się w oddziaływaniu elektromagnetycznym ciał obdarzonych tym ładunkiem. Ciała posiadające ładunek elektryczny mają zdolność wytwarzania pola elektromagnetycznego oraz oddziaływania z tym polem. Ładunek elektryczny ciała może być dodatni lub ujemny. Dwa ładunki jednego znaku (czyli dwa dodatnie lub dwa ujemne) odpychają się, a pomiędzy ładunkiem dodatnim i ujemnym działa siła przyciągająca.

 

Przewodnik elektryczny

Przewodnikiem nazywamy substancję przewodzącą prąd elektryczny, której przewodzenie prądu ma charakter elektronowy. Atom składa się z trzech typów cząsteczek – atomów, protonów i neutronów. Protony i neutrony są skupione w jadrze atomu natomiast elektrony krążą wokół jądra na wielu powłokach. Elektrony na pierwszych powłokach mają bardzo silne wiązanie z jądrem. W przewodnikach elektrony na ostatniej powłoce zwanej powłoką walencyjną mogą oderwać się od atomu i przemieszczać, dzięki czemu może powstać zjawisko prądu elektrycznego.

 

Najpopularniejsze przewodniki to woda, grafit oraz metale i ich stopy (żelazo, stal miedź, aluminium, złoto i srebro).

Woda destylowana, czyli chemicznie czysta, nie przewodzi prądu elektrycznego. Woda, którą spotykamy na co dzień (woda pitna lub woda morska), jest roztworem różnych soli zawierającym dodatki np. rozpuszczone gazy i mikroorganizmy (bakterie, drobnoustroje). Występują więc w niej kationy i aniony umożliwiające przepływ prądu elektrycznego.

Prąd elektryczny

Uporządkowany ruch ładunków elektrycznych. W metalach nośnikami ładunku elektrycznego są elektrony mające ładunek ujemny, natomiast w elektrolitach prąd jest przenoszony przy pomocy ujemnych anionów i dodatnich kationów. Wielkością opisującą prąd elektryczny jest natężenie prądu elektrycznego (I), czyli stosunek ilości ładunków elektrycznych (q) przepływających przez przekrój poprzeczny przewodnika do czasu przepływu tego ładunku (t).

 

 

Jednostką natężenia prądu w układzie SI jest amper (A) .
1 amper to przepływ ładunku o wartości 1 kulomba w ciągu 1 sekundy. Miernik służący pomiaru natężenia prądy nazywa się amperomierz.

 

 

Nazwa jednostki amper pochodzi od nazwiska francuskiego fizyka i matematyka André Marie Ampère. Odkrył on, że magnetyzm jest wynikiem przepływu prądu i że właściwości magnesów stałych należy tłumaczyć występującymi w nich wirowymi prądami elektrycznymi.

Postawił wynikającą z tej koncepcji magnetyzmu hipotezę, że prąd płynący przez cewkę złożoną z nawiniętych na walcu zwojów miedzianego drutu powinien wykazywać takie same właściwości jak magnes stały.


Napięcie elektryczne

Napięcie elektryczne (U) to różnica potencjałów elektrycznych między dwoma punktami obwodu elektrycznego lub pola elektrycznego. Wartość napięcia elektrycznego jest równy stosunkowi pracy wykonanej podczas przenoszenia ładunku elektrycznego między punktami, dla których określa się napięcie, do wartości tego ładunku. Jednostką napięcia jest Volt (V)

1 Volt oznacza, że pomiędzy dwoma punktami do przeniesienia 1 kulomba (C) ładunku elektrycznego jest potrzebna praca o wartości jedne dżula (J). Miernik wykorzystywany do pomiaru napięcia nazywa się woltomierzem.

Nazwa jednostki volt pochodzi od nazwiska włoskiego fizyka Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta. Był on profesorem fizyki na uniwersytecie w Pawii.

Skonstruował elektrofor, umożliwiający elektryzowanie ciał, elektroskop, służący pomiarom elektryczności oraz kondensator.

W 1800 zbudował ogniwo Volty poprzez zanurzenie płytek srebra i cynku w słonej wodzie.

Energia prądu elektrycznego

Energia elektryczna prądu elektrycznego to energia, którą prąd elektryczny przekazuje odbiornikowi wykonującemu pracę lub zmieniającemu ją na inną formę energii. Ilość energii elektrycznej oblicza się poprzez iloczyn prądu (I), napięcia(U) oraz czasu (t) przepływu prądu przez odbiornik.

Ilość zużytej energii mierzy się w kilowatogodzinach (kWh). W każdym gospodarstwie domowym znajduje się licznik energii, rejestrujący jej zużycie.

Moc prądu elektrycznego

Moc elektryczna to praca jaką wykonuje prąd elektryczny w jednostce czasu. Moc jest iloczynem napięcia (U) i prądu(I) płynącego przez odbiornik.

 

Jednostką mocy jest wat. Przyrząd pomiarowy do mierzenia mocy nazywane jest watomierzem. Ilość mocy pobieranej przez urządzenie jest związane bezpośrednio ze zużyciem energii elektrycznej.

Port USB w komputerze zasila urządzenia napięciem o wartości 5V, przy maksymalnej wartości prądu 0,5 A.

Oznacza to, że urządzenia podłączone do tego złącza nie mogą pobierać więcej niż 2,5 W mocy, w przeciwnym przypadku może nastąpić jego uszkodzenie.