Supakorn Kaewinta / EyeEm / Getty Images
A legtöbb ember számára az elektromosság titokzatos erő, amely valahogy varázslatosan akkor jelenik meg, amikor megvilágítunk egy világítókapcsolót vagy csatlakoztatunk egy készüléket. Noha a villamosenergia-áramlás mögött rejlő tudomány nagyon összetett, az elektromos áramlás vagy az áram alapjai könnyen megérthetők, ha megtanulsz néhány kulcsfontosságú kifejezést és funkciót. Ez segít összehasonlítani a vezetékeken keresztüli áramot és a csöveken áthaladó vízmennyiséget. Noha az analógia nem tökéletes, az áramköri vezetékekben az elektromos áramlás sok jellemzője hasonló a vízvezetékhez a vízáramláshoz.
-
Mozgó elektronok
Sharif Tarabay / Getty Images
Az, amit elektromos áramnak nevezünk, a részecskeszinten történik a vezető anyag atomjai között - egy háztartási körben, ez a réz vezetéke. Minden atomban háromféle részecske létezik: neutronok, protonok (amelyek pozitív elektromágneses töltést hordoznak) és elektronok (amelyek negatív töltést hordoznak). A fontos részecske itt az elektron, mivel az egyedülálló tulajdonsága, hogy képes elválasztani atomjától és egy szomszédos atom felé mozogni. Ez az elektronok áramlása hozza létre az elektromos áramot - a negatív töltésű elektronok ugrása az atomról atomra.
Hogyan működnek a generátorok?
Mi továbbítja az elektronokat mozgásba? A fizika bonyolult, de alapvetõen az áramköri vezetékekben az elektromos áramlást egy közüzemi generátor teszi lehetõvé (szél, víz hajtómûvel ellátott turbina, atomreaktor vagy fosszilis tüzelõanyagok égetése). 1931-ben Michael Faraday felfedezte, hogy az elektromos töltések akkor keletkeznek, amikor egy elektromosságot vezető anyag (fémhuzal) egy mágneses mezőben mozog. Ez az az alap, amellyel a modern generátorok működnek: A turbinák - akár eső víz, akár nukleáris reaktorok által létrehozott gőz hajtják végre - óriási mágnesekben forgatják a hatalmas fémhuzal tekercseket, ezáltal elektromos töltések áramlását okozva.
Ennek a pozitív és negatív töltéseknek a hatalmas elektromos mezőjének kialakulásával az elektromos hálózatban lévő vezetékekben lévő elektronok működésbe lépnek, és ütemben áramolnak az elektromos mezővel. Amikor megvilágít egy villanykapcsolót, vagy csatlakoztat egy lámpa vagy kenyérpirító, akkor valójában egy nagy, az egész elektromos áramot megcsapolja, amelyet a közüzemi generátorok húznak és tolnak el, akár száz mérföldnyire lehet.
Az elektromos generátorokat néha hasonlítják a vízszivattyúkhoz - nem teremtik meg az elektromos energiát (akárcsak a vízszivattyú nem hoz létre vizet), de lehetővé teszik az elektronok áramlását.
-
Áram = Elektromos áram
Victor De Schwanberg / Tudományos fotókönyvtár / Getty Images
Az áram kifejezés az elektronok egyszerű áramlására vonatkozik egy áramkörben vagy egy elektromos rendszerben. Összehasonlíthatja az elektromos áramot a vízvezetéken átfolyó víz mennyiségével vagy mennyiségével is. Az elektromos áramot amperben vagy amperben mérik.
AC és DC áram
Az elektromos áram kétféle lehet: váltakozó áram (AC) és egyenáram (DC). Technikailag az egyenáram csak egy irányban folyik, míg az AC áram megfordítja az irányt. Napi értelemben az AC a generátor által létrehozott villamos energia, amely világításokat, készülékeket és aljzatokat működtet otthonában, míg a DC az akkumulátorok által biztosított energia. Például az Ön zseblámpái DC rendszerek, míg otthoni konnektorai váltakozó áramú rendszert használnak.
Számos megújuló energiaforrás, például nap- és szélerőművek, egyenáramú áramot termelnek, amelyet váltakozó áramúvá alakítanak az otthoni használatra. Az autó akkumulátora egy DC rendszer, amelyet a motor indításához használnak, de a motor indítása után az autó elektromos rendszerében van egy generátor, amely váltakozó áramot generál a különböző rendszerek működtetéséhez.
-
Feszültség = Nyomás
Marek Jagoda / EyeEm / Getty Images
A feszültséget, amelyet elektromotoros erőnek is neveznek, gyakran a rendszerben lévő elektronok nyomásaként definiálják. Össze lehet hasonlítani a cső víznyomásával. Az otthoni szabványos áramkörök vagy körülbelül 120 V (az aktuális feszültség körülbelül 115–125 V), vagy 240 V (a tényleges tartomány: 230–250 V). A legtöbb világítótestet és aljzatot 120 voltos áramkörök táplálják, míg a szárítók, sorozatok és más nagy készülékek általában 240 voltos áramköröket használnak.
-
Teljesítmény = áramlási sebesség
Tom Chance / Getty Images
A fogyasztás kifejezés az elektromos energia eloszlásának vagy fogyasztásának sebességére utal. Az otthoni elektromos rendszer által elfogyasztott teljes energiamennyiséget a közüzem villamos fogyasztásmérőjén olvashatja le. Kilowatt-órában vagy 1000 watt-órában mérik, és így számláznak Önnek.
Minden elektromos eszköz, például világítótestet vagy készüléket, wattban mért felhasználási sebességgel rendelkeznek. Például egy 100 wattos izzó, 10 órán át égve, egy kilowattóra villamos energiát fogyaszt.
Az amperok, voltok és wattok matematikai kapcsolatban vannak egymással, az alábbiak szerint kifejezve: Watt = Volt x amp
Ha egy készülék 120 V és 10 A névleges feszültséggel rendelkezik, akkor működésének legfeljebb 1200 W lehet: 120 V x 10 A = 1200 W.
-
Ohms = Ellenállás
Stanley K Patz / Getty Images
Az ohmok a vezető anyagon keresztüli elektronok áramlásával szembeni ellenállás mérése. Minél nagyobb az ellenállás, annál alacsonyabb az elektronok áramlása. Ez az ellenállás bizonyos hőmennyiséget generál az áramkörben. Például a hajszárító forró levegőt fúj azért, mert a belső vezetékek ellenállnak és hőt termelnek. És az izzólámpa apró vezetékeiben az ellenállás okozza annak felmelegedését és fényének világítását. Az ellenállás az is, hogy túlhosszabbítja a hosszabbító kábelt, ha olyan készüléken használják, amely túl sok áramot vesz fel.
Az áramköri vezetékekben a túl nagy ellenállás túlterhelheti az áramkört és elektromos tüzet okozhat. Mivel a rossz összeköttetések, például a laza csavarkötések és a korrózió, okozhatják valószínűleg a bűnösöket, az elektromos csatlakozásokat rendszeresen ellenőrizni kell az elektromos rendszerek biztonságának biztosítása érdekében.
