Elektromos ellenállás, az áram hatásai, teljesítmény

Átírás

1 Elektromos ellenállás, az áram hatásai, teljesítmény Elektromos ellenállás Az anyag részecskéi akadályozzák a töltések mozgását. Ezt a tulajdonságot nevezzük elektromos ellenállásnak. Annak a fogyasztónak nagyobb az ellenállása, amelyben ugyanolyan feszültségű áramforrás hatására kisebb áram jön létre, vagy ugyanolyan áramhoz nagyobb feszültségű áramforrás szükséges. Az ellenállás jele: R mértékegysége: Ω (Ohm) Ohm törvény: Egy fogyasztón mért áram erőssége egyenesen arányos a fogyasztó kivezetésein mért feszültséggel. ellenállás = feszültség / áramerősség Képletben: Az R ellenállású fogyasztó jelölése az áramkörben:

2 Soros és párhuzamos kapcsolás Fogyasztók, ellenállások soros kapcsolása Ha az ellenállásokat sorba kapcsoljuk, a rajtuk átfolyó áram erőssége azonos lesz, a rájuk kapcsolt feszültség megoszlik. Az ellenállások helyettesíthetőek egy olyan ellenállással (eredő ellenállás), amelynek értéke a sorba kapcsolt ellenállások összege. R e = R 1 + R 2 Fogyasztók, ellenállások párhuzamos kapcsolása Ha az ellenállásokat párhuzamosan kapcsoljuk, akkor a rájuk kapcsolt feszültség azonos lesz. Az áram megoszlik közöttük úgy, hogy a csomópontban szétoszló áramok összege azonos lesz a főágban folyó árammal (I = I 1 + I 2 ). Az eredő ellenállás értéke kisebb lesz mindkét ellenállás értékénél.

3 Lakások elektromos hálózata A lakásokban az elektromos háztartási eszközök, fogyasztók a konnektorba kapcsolva párhuzamosan kötődnek egymáshoz. (pl. lámpák, hűtő, mosógép, TV, laptop, forraló, elektromos főzőlap, mikro, turmix, stb...). Vagyis egymástól függetlenül lehet őket kibe kapcsolni. A rajtuk átfolyó áram a párhuzamos kapcsolásnak megfelelően összeadódik, és a villanyórába jutó összes áram az egyes fogyasztók áramának összege lesz. (I = I 1 + I 2 + I ). A lakásokban meg szokták osztani a lakás áramkörét több kisebb áramkörre (pl. konyha, szoba külön áramkörben). Mindegyik áramkörben a villanyórában van egy olyan megszakító kapcsoló eszköz, amelyik kikapcsolja az áramkört, ha túl nagy lesz az áram. Ez az eszköz a biztosíték. Erre rá van írva, hogy mekkora áram esetén szakítja meg az áramkört (pl. 6 A, 10 A, 15 A). A túl nagy áram akkor jöhet létre, ha vagy túl sok fogyasztót kapcsolunk be, vagy az egyik háztartási eszköz meghibásodik, zárlatos lesz. Ekkor kapcsolja ki az áramkört a biztosíték, hogy ne történjen baleset, vagy ne égjenek le a nagy áram hőhatása miatt a vezetékek, konnektorok.

4 Az áram hatásai Hőhatás Az áramló részecskék beleütköznek a többi részecskébe, ezért azok gyorsabb rezgőmozgást végeznek, az anyag felmelegszik. Ha tehát a vezetékben áram folyik, akkor a vezeték melegszik. Feltekert vezeték: izzószál Izzószálakat használnak a melegítő berendezésekben. A világító fogyasztók is általában az áram hőhatása miatt világítanak, pl. izzólámpában izzószál világít (és melegszik). Ma már izzószálas égőt nem használnak, mert nagyobb energiát használ fel melegedésére, mint a világításra. Példák az áram hőhatásának felhasználására: hősugárzó, melegítő háztartási eszközök (vasaló, mosógép, hajszárító, kenyérpirító, forraló, stb...) Kémiai, vegyi hatás Ha egy folyadékban vannak szabadon mozgó ionok, akkor a folyadékba vezetett áramot a folyadék (oldat) vezeti.

5 A szabadon mozgó ionokkal rendelkező folyadékot elektrolitnak nevezzük. A folyadékba tett két db fém vagy szén rudat elektródának nevezzük. A + elektróda az anód, a elektróda a katód. A + ionok a katód felé, a ionok az anód felé áramlanak, így jön létre az elektrolitban az áram. A katódhoz és anódhoz érkező ionok elektront vesznek fel vagy adnak le, semlegessé válnak és kiválnak az oldatból. Felhasználása: vízbontás, galvanizálás (bevonatok készítése) Élettani hatás Mivel az élő szervezetek vizet tartalmaznak és abban ionokat, így elektrolitnak tekinthetők, ezért vezetik az áramot. Az áram nagysága függ a szervezetet érő feszültségtől és a szervezet elektromos ellenállásától. Az áram égési sérülést, vérrögképződést, izom-összehúzódást, sejtnedvek összetételének megváltozását, idegsejtek pusztulását okozza. Ezért az áramütést el kell kerülni, mert halálos is lehet.

6 Elektromos munka és teljesítmény Elektromos munka Az elektromos mező munkát végez, amikor töltéssel rendelkező részecskéket (pl a fémben elektronokat) két pont között elmozgat. Ez a munka egyenlő a két pont közti feszültség (U), és a töltés (Q=I t) szorzatával. Tehát az elektromos munka: W = U I t A munka mértékegysége: J (Joule) Elektromos teljesítmény Egy fogyasztó teljesítménye megadja, hogy a fogyasztó mekkora munkát képes végezni 1 másodperc alatt. Nagyobb a teljesíménye annak a fogyasztónak, amelyik ugyanannyi idő alatt több munkát végez, vagy ugyanazt a munkát kevesebb idő alatt végzi el. Pl. nagyobb teljesítményű forraló gyorsabban felforralja a vizet, lámpa jobban világít, hangszóró erősebben szól,... A teljesítmény jele: P mértékegysége J/s = Watt 1000 Watt = 1 kilowatt (1 kw) Teljesítmény = munka / idő = feszültség áramerősség Képletben: vagyis P = U I