A kosarad üres

Vásárlás

Darab: 0

Összesen: 0,00

0

Fizika 8.

Az alábbi tartalmat jelenleg INGYENES hozzáféréssel tekinted meg.
Amennyiben szeretnél teljes hozzáférést az oldalhoz, kérlek, regisztrálj, jelentkezz be, és vásárold meg a szükséges elektronikus licencet vagy írd be a nyomtatott könyv hátuljában található kódot!
Az egyenáram hatásai
Az izzószál az áram hatására felmeleg-szik és világít.

Az izzószál az áram hatására felmeleg-szik és világít.

A szabad elektronok áramlás közben ütköznek a vezető helyhez kötött részecskéivel.

A szabad elektronok áramlás közben ütköznek a vezető helyhez kötött részecskéivel.

Oldódáskor a konyhasó ( NaCl ) negatív klorid ( Cl– ) és pozitív nátriumionra ( Na+ ) bomlik.

Oldódáskor a konyhasó ( NaCl ) negatív klorid ( Cl– ) és pozitív nátriumionra ( Na+ ) bomlik.

A hőhatás
Az elektromos áram hatására a zseblámpa világít, mert izzószála felmelegszik, izzásba jön. Az elektromos áramnak tehát hőhatása van.
Az elektromos áram hőhatása több, egymáshoz kapcsolódó kölcsönhatás eredménye. A fémek esetében:
az elektromos mező gyorsítja a szabad elektronokat;
az áramló elektronok kölcsönhatásba kerülnek a vezető helyhez kötött részecskéivel, azokat élénkebb rezgésre kényszerítik, tehát a vezető felmelegszik;
a felmelegedett vezető kölcsönhatásban van a környezetével és melegíti azt.
Megfigyelhető, hogy az áramforrás bekapcsolása után a vezető hőmérséklete csak egy rövid ideig emelkedik. Ezután a vezető hőmérséklete a folyamat közben változatlan marad, mert amennyivel nő az energiája, annyit lead a környezetének.
Az energiamegmaradás törvénye itt azt jelenti, hogy a környezet energianövekedése egyenlő az áramforrás energiacsökkenésével.
A kémiai hatás
Egy anyag csak akkor vezeti az elektromos áramot, ha szabad elektronok vagy könnyen mozgó ionok vannak benne. Ezek ugyanis az elektromos mező hatására áramolhatnak.
Ha meg akarjuk vizsgálni, hogy egy anyag vezeti-e az elektromos áramot, akkor áramkörbe kell kapcsolni. A folyadékot két bele merülő fémlap vagy szénrúd segítségével kapcsolhatjuk áramkörbe. A folyadékba merülő két fémlapot vagy szénrudat elektródának nevezzük.
Sem a desztillált vízbe, sem a száraz konyhasóba sülylyesztett elektródák között nem folyik áram. A konyhasó desztillált vizes oldata azonban olyan folyadék, amely vezeti az elektromos áramot.
Ennek az az oka, hogy az oldódás közben szabaddá válnak a konyhasót felépítő pozitív és negatív ionok.
A rézgálic oldat vezeti az elektromos áramot.

A rézgálic oldat vezeti az elektromos áramot.

A rézgálic (CuSO 4 ) vizes oldatából a réz a katódon válik ki.

A rézgálic (CuSO 4 ) vizes oldatából a réz a katódon válik ki.

Elektrolízis során a kationok a katód, az anionok az anód felé vándorolnak.

Elektrolízis során a kationok a katód, az anionok az anód felé vándorolnak.

Vízbontás

Vízbontás

Luigi Galvani (1737–1798) itáliai professzor kísérletében az állati testnedv volt az elektrolit.

Luigi Galvani (1737–1798) itáliai professzor kísérletében az állati testnedv volt az elektrolit.

Az áramjárta tekercs mágneses mezője hasonló a rúdmágnes mágneses mezőjéhez.

Az áramjárta tekercs mágneses mezője hasonló a rúdmágnes mágneses mezőjéhez.

Az elektromágnes mezőjének erőssége a tekercs menetszámától is függ.

Az elektromágnes mezőjének erőssége a tekercs menetszámától is függ.

Az áramjárta tekercs vasmagjában lévő kis, rendezett mágnesek növelik a mágneses mező erősségét.

Az áramjárta tekercs vasmagjában lévő kis, rendezett mágnesek növelik a mágneses mező erősségét.

A szabadon mozgó ionokkal rendelkező folyadékokat elektrolitoknak nevezzük. Elektrolit például a sók, savak, lúgok vizes oldata.
Az elektrolitokban az ionok rendezett mozgása az elektromos áram.
Az áramforrás negatív pólusára kapcsolt elektróda irányába a pozitív ionok áramlanak. Ezt a negatív elektródát katód nak nevezzük. A negatív ionok a pozitív elektróda felé vándorolnak. A pozitív elektróda neve anód.
Az elektrolitban áramló ionok az elektródákon semlegesítődnek és kiválnak. Ezt a folyamatot elektrolízisnek nevezzük. Elektrolízist alkalmaznak különböző tárgyak fémmel történő bevonására (nikkelezés, krómozás) és az alumíniumgyártásnál is.
Ha csapvízbe elektródákat helyezünk és ezeket egyenáramú áramforrásra kapcsoljuk, akkor az elektródákon gázfejlődést tapasztalunk.
A két elektródán keletkezett gázok elkülönítése érdekében úgynevezett vízbontó készüléket szokás alkalmazni. Ez egy U alakú cső, melyben az elektródák a két cső aljában helyezkednek el. Így a vízbontó készülékben fejlődő gázok a megfelelő (+; –) elektródák fölötti csőben gyűlnek össze.
Kísérlettel kimutatható, hogy elektrolízis közben a víz elemeire: hidrogénre és oxigénre bomlik.
Az élettani hatás
Az élő szervezetek sejtnedve elektrolit. Az élő szervezetek, így az emberi test is vezeti az elektromos áramot.
A sejteken áthaladó áram változást hoz létre az élő szervezetben. Ez a változás a sejteken átfolyó áram erősségétől függ. Az emberi testen átfolyó áram erősségét az áramforrás feszültségének nagysága és a test elektromos ellenállása határozza meg.
Az elektromos áram élettani hatása leggyakrabban izomösszehúzódásban, égési sérülésekben és a sejtnedvek összetételének megváltozásában nyilvánul meg. A 0,01 A erősségű áram izomgörcsöt, ha a szíven megy át, szívizomgörcsöt okoz. A 0,1 A -es vagy ennél erősebb áram áthaladása az emberi testen már életveszélyes!
A mágneses hatás
A korábbi kísérletek alapján megállapítottuk, hogy az elektromos áramnak mágneses hatása van.
Ha egy áramjárta tekercs köré vasreszeléket szórunk, megfigyelhetjük, hogy annak mágneses mezője hasonló a rúdmágnes mágneses mezőjéhez. A mágneses pólusok azonban a tekercsnél felcserélődnek, ha az áram irányát megváltoztatjuk.
A tekercs körüli mágneses mező erősebb, ha a tekercsben folyó áram erőssége nagyobb, vagy ha a tekercsbe vasrudat, úgynevezett vasmagot helyezünk. Azonos körülmények között a nagyobb menetszámú tekercs körül erősebb a mágneses mező.
Az áramjárta tekercset, ha vasmag van benne, elektromágnesnek nevezzük. Kísérlettel megállapítható, hogy:
Az elektromágnes mágneses mezőjének erőssége függ a tekercsén átfolyó áram erősségétől, a tekercs menetszámától és attól, hogy belsejében milyen anyag van.
A vasmag szerepe
A vas mágnességét úgy képzeljük el, hogy benne kicsiny természetes mágnesek vannak, amelyek rendezetlenül helyezkednek el. Ha a tekercsben áram folyik, akkor a vasmagjában levő kis mágnesek úgy rendeződnek, hogy együttes hatásukkal növelik a mágneses mező erősségét. Megszüntetve a tekercsben az áramot, megszűnik a körülötte levő mágneses mező, a vasmag mágneses részecskéi ismét rendezetlenül helyezkednek el.
OLVASD EL!
A hígított kénsavba merülő réz- és cinklemezek között feszültség mérhető.

A hígított kénsavba merülő réz- és cinklemezek között feszültség mérhető.

A galvánelem felépítése

A galvánelem felépítése

Ólomakkumulátor töltés közben.

Ólomakkumulátor töltés közben.

Különféle típusú akkumulátorok.

Különféle típusú akkumulátorok.

Galvánelemek
Az elektromosság vizsgálatát jelentősen előmozdította Luigi Galvani (1737–1798), bolognai anatómiaprofeszszor. Galvani észrevette, hogy a kísérleteihez használt, rézhorogra akasztott békacomb, ha vasrúdhoz ér, összerándul. Volta magyarázta meg a jelenséget azzal, hogy kimutatta: mindig van feszültség két különféle fém között, ha azok közös elektrolittal érintkeznek. Galvani kísérletében az elektrolit a béka testnedve volt.
Ha két különféle fém, vagy egy fém és egy szén elektródát elektrolitba helyezünk, akkor galvánelemet kapunk. Ilyenkor az elektrolit és a belemerülő elektródák között olyan kémiai változás játszódik le, amelynek eredményeként az egyik lemez negatív, a másik pozitív elektromos állapotba kerül. A két elektróda között ilyenkor mérhető feszültség a galvánelemre jellemző.
A mindennapi életben használt ceruzaelemek, lapos- és gombelemek galvánelemek. Ezekben a negatív elektróda lehet pl. cinkhenger, ez egyben az elem fala, amit kívülről papír vagy műanyag szigeteléssel vonnak be. A pozitív elektróda egy szénrúd, amelyet egy barnakő henger vesz körül. Az elektrolit a két henger közti részbe töltött sűrű, kocsonyás ammónium-klorid-oldat.
Ha az elem kimerül, a cinkhenger anyaga elhasználódik, az elektrolit kifolyhat az elemből. Ez a folyadék – amellett, hogy tönkreteheti a használt elektromos eszközt – a környezetet is súlyosan szennyezi.
Az akkumulátor
Ha két ólomlemezt hígított kénsavoldatba helyezünk, majd azokat egy ampermérő beiktatásával áramforrás pólusaihoz kapcsoljuk, akkor az ampermérő áramot jelez. Az eredetileg szürke ólomlemezek színe fokozatosan megváltozik, az egyik barna, a másik fekete lesz. Ebből is látható, hogy ott elektrolízis játszódik le.
Ha az áramforrás helyett egy fogyasztót iktatunk be és így zárjuk az áramkört, az ampermérő az előzővel ellentétes irányú áramot jelez. Az előző folyamattal tehát ezt a berendezést galvánelemmé alakítottuk át. Az így kapott galvánelem működése közben az ólomlemezek színe fokozatosan újra szürke lesz. A berendezés visszaalakul eredeti állapotába. Ez a két ellentétes folyamat sokszor megismételhető.
Az olyan berendezést, amely elektrolízissel ismételten galvánelemmé alakítható, akkumulátornak nevezzük.
Akkumulátort használnak pl. autókban, mobiltelefonokban, videókamerákban, kórházi műtőkben áramszünet esetén és sok olyan helyen, ahol hálózati áramforrás nem alkalmazható.
A kimerült galvánelemek és az elhasználódott akkumulátorok a környezetre káros anyagokat tartalmaznak, ezért nem szabad szemétbe dobni, hanem a kijelölt gyűjtőhelyeken kell leadni azokat. Azzal is védjük a környezetünket, ha több száz galvánelem helyett egyetlen, sokszor feltölthető akkumulátort használunk.
A korszerű kémiai áramforrásokat olyan anyagokból készítik (pl. lítium, nikkel), amelyek hosszabb élettartamot biztosítanak az elemeknek és kevésbé szennyezik a környezetet.
Különféle célt szolgáló galvánelemek és akkumulátorok (1). Tönkrement galvánelem (2). Akkumulátortöltő (3). Gombelemek (4). Az elhasznált elemek és akkumulátorok gyűjtőládája (5).

Különféle célt szolgáló galvánelemek és akkumulátorok (1). Tönkrement galvánelem (2). Akkumulátortöltő (3). Gombelemek (4). Az elhasznált elemek és akkumulátorok gyűjtőládája (5).

ELLENŐRIZD TUDÁSOD!
1.
Hogyan értelmezzük az áramjárta vezető felmelegedését?
2.
Mit jelent az energiamegmaradás törvénye az elektromos áram hőhatásánál?
3.
Mit nevezünk elektrolitnak?
4.
Elektrolitban milyen részecskék rendezett mozgása az elektromos áram?
5.
Hogyan nevezik a negatív elektródát?
6.
Mi a neve a pozitív elektródának?
7.
Mi az elektrolízis?
8.
Miben nyilvánul meg az elektromos áram élettani hatása?
9.
Mi az elektromágnes?
10.
Mitől függ az elektromágnes mágneses mezőjének erőssége?
Leckéhez tartozó extrák

NaCl oldódása

A konyhasó vízben oldódik: az ionok körül a poláris vízmolekulák hidrátburkot képeznek.

Alumíniumkohó

Az alumíniumkohókban timföldből elektrolízissel állítanak elő fémalumíniumot.

NaCl oldódása

Alumíniumkohó

Kosárba helyezve!