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:
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.
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 3 +...). 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.
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.
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.
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