Mozaik Fizika 8 tankönyv témazáró megoldás segíteni

. szerző: Aranyossyfelso. 8. osztály. Fényvisszaverődés Keresztrejtvény. szerző: Ladanyivera. 8. osztály Fizika 1. Rezgőmozgás és hullámmozgás 1.1. A rezgőmozgás 1.2. A fonálinga (matematikai inga) 1.3. A mechanikai energiamegmaradás törvénye a rezgő mozgásnál 1.4. A hullámmozgás 1.5. A hang 1.6. A rezgőmo

Mozaik – Fizika 8

Nzem a lmptNzem a lmpm. Villamos lmpa.Fri egy titkos, rejtett er.Tompa rnykbl csillog let lesz. Ahogy belle fny tr el.

Nzztek, milyen megfoghatatlan.Csupa titok, csupa hatalom S mgis, fnyvel akkor pompzhat csak, Mikor n, az Ember, akarom!

TARTALOMI. ELEKTROMOS ALAPJELENSGEK.

RAMERSSG, FESZLTSGE m lkeztet . 10

1. A z anyag rszecskinek szerkezete . 11

2. A testek elektrom os llapota . 12

3. A z elektrom os ram . A z ram erssg . 15

4. A z elektrom os ram kr . 22

5. A fogyasztk soross prhuzam os kapcsolsa . 26

6 . A z elektrom os feszltsg . 28

K eresd a m egoldst! . 32

sszefog lals . 34

M. AZ ELEKTROMOS ELLENLLS. AZ EGYENRAM HATSAI

1. A z elek trom os e llenlls. O hm trvnye . 36

2. A vezetkek elek trom os e llenllsa . 40

3. T b b fogyaszt az ram krben . 42

4. A z egyenram hatsai . 46

5. A z e lek trom os m unka s te ljestm ny k iszm tsa . 51

K eresd a m egoldst! . 56

sszefog lals . 58

III. AZ ELEKTROMGNESES INDUKCI. A VLTAKOZ RAM

1. A z e lek trom gneses indukci . 60

2. A vltakoz ram . 63

3. A transzfo rm to r . 6 8

4. A z e lek trom os tvvezetkrendszer . 71

5. A z e lek trom os ram hatsainak nhny gyakorla ti a lkalm azsa . 73

K eresd a m egoldst! . 78

sszefog lals . 80

IV. FNYTAN1. A fny tu lajdonsgai . 82

2. F nyv isszaverds sk tkrrl . 85

3. Fnyv isszaverds gm btkrr l . 87

4. A fny trs . 90

5. Fnytani lencsk . 92

6 . O ptikai eszkzk . 94

7. A sz n ek . 97

K eresd a m egoldst! . 99

sszefog lals . 1 0 1

AZ IJJ SZAKSZAVAK JE(iYZKE . 102

A TANKNYV HASZNALATAT s e g t JELZSEK

Siu^a nwzrtbe a legfontosabb szablyokat. trvnyeket s a mennyisgi fogainvik ineghat

RAMERSSG,F E S Z L T ^

1 0 ELEKTROMOS AUPJELENSGEK. RAMERSSG. FESZLTSG

10.1 . Szoros rirttkezR kzben a szmw s a manyag rd ellenttes elektromos llapot lesz.

10.2. M iben nyUvnui meg oz efektroimts klcsnhats 7

io^ . Az elektromos nez a fmgyrCvel klcsnhatsban van.

r / t f r J M10.4. H al a legemsehh a mgiiesnid mgneses mezje?

A klnfle anyag testek szoros rintkezssel elektromos llapotba hozhatk.

A testek elektromos llapota ktfle lehet. Az egyiket pozitv, a msikat negatv elektrom os lla|>ot- nak nevezzk, s +, illetve – jellel klnbztetjk meg.Az elektromos llapotban lev testeknek sajtos krnyezetk van, amelyet elektrom os m eznek neveznk.Brmilyen anyag test s az elektromos mez kztt elektrom os klcsnhats jhet ltre.

A megegyez elektromos llapot testek kztt ta szts, az ellenttes elektromos llapotak kztt pedig vonzs van. Ezeket az erhatsokat az elektromos mez kzvetti. Az elektromos llapot test mezje a semleges testre mindig vonz hatst fejt ki.

Az elektrom os m eznek energ ija van, teht kpes munkt vgezni.

Az lland mgneseknek klcsnhatsra kpes sajtos krnyezetk van. amelyet m gneses m eznek neveznk.A mgnesrd kt vge kzelben a legersebb a mgneses mez. A mgnesnek ezen a rszn van a mg- neses plus (E; D).A m gneses klcsnhats vonzsban vagy tasztsban nyilvnul meg, am elyet kzvetlenl a m gneses mez fejt ki. Kt mgnes klnbz plus (-D) vgei kztt vonzst, megegyez (-: D -D ) vgei kztt pedig tasztst tapasztalunk. A mgnes brmely plusa s a vas kztti klcsnhats mindig vonzsban nyilvnul meg.A mgnesrd plustl tvolodva a mgneses hats gyengl. A mgnesrd mgneses mezje teht nem egyenl erssg minden pontjban. Ez azt jelenti, hogy a mgneses er nagysga s irnya ugyanarra a testre a mez ms-ms pontjban klnbz lehet.

A2 ANYAG RSZECSKINEK SZERKEZETE 1 1

1 Az anyag rszecskinek szerkezeteMinden lest rszecskkbl: a tom okbl vagy tbb atombl ll m olekulkbl pl fel. Az atomok is sszetettek, bennk elektronok, p ro tonok s neu tronok vannak.

A protonok s a neutronok alkotjk az atom m agot, az elektronok pedig az atom m ag krl m ozogva elektronfelht kpeznek.

A n e u tro n e lek trom os szem pon tb l sem leges. Az e lek tron negatv, a pro ton pozitv elektrom os tu la jdonsg , tltsk egyenl nagysg.

Az atom okban egyenl szm proton s elektron van, az atom elektrom os .szempontbl semleges.

Az atomok s molekulk elektronjainak szma kls hatsra m egvltozhat (pldul az atom elektront adhat le vagy vehet fel). Azokat a rszecskket, amelyekben a protonok s elektronok szma klnbzik, Ionoknak nevezzk. A pozitv ionoknak elektron- hinya, a negatv ionoknak elektrontbblete van.

Az a test, amely semleges atomokbl vagy molekulkbl pl fel, maga is elektrom osan semleges. Ilyenek pldul a m anyagbl, vegbl kszlt testek.

A fmek is semlegesek, de szerkezetk ettl eltr. Bennk az elektronok egy rsze a helyhez kttt pozitv rszecskk kztt szabadon, egyenletes eloszlsban. rendezetlenl mozog. Az ilyen elektronokat szabad elektronoknak nevezzk.

IMivel a klnbz anyagok atomjait ugyanolyan elemi rszecskk alkotjk, az eltr anyagi (uUjdonsigokat az atoii) szertezetnek. felptsnek klnbzsge okozza.

Az atom grg eredet sz. jelentse: oszthatatlan, parny.

elektron ^ proton neutron

1 1 .1 . Jelensgek rtelmezsekor gyakran hasznlunk modelleket. A legegyszerbb atommodell szerint az atommag krl az elektronok krplyn keringve elektronfelht alkotnak.

hl j^c fe l a kmiai tanulmnyat alapjn, ho^y milyen afommt^felleket alkotutk a tu-

1 2 ELEKTROMOS AUPJELENSGEK. RAMERSSG. FESZLTSG

2. A testek elektromos llapota

12 .1 . Szoros rintkezs kzben a klnfle anyag testek elektromos llapotba kerlnek.

i t i a n y a g r d

122. A z veg. ha brrel drzsljk, pozitv, a iDanyag, ha sznnvel drzsljk, negatv eletronios llapotba kerl.

I2J. A z elektroszkp mutatja elektromos llapotban kitr.

12 A. Miti kerii eleklntmos lhipot/xi a .sem- leges efektroszkp. ha elektnmios !Uip>t testet kzeltnk hozz?

A niszlas ruha levtelekor gyakran pattogsokat hallunk, sttben nig kis szikrkat is lthatunk. Az egymshoz srld niszlas s pamut ruhadarabok sszetapadnak, vonzzk egymst.

Ha egy manyag rudat gyapjval megdrzslnk, azok szorosan rintkeznek. Ilyenkor a gyapjrl elektiTonok kerlnek t a manyag rdra. gy a rdban tbb lesz az elektron, mint a proton. Ugyanakkor a gyapjban a protonok maradnak tbbsgben. Ezrt a manyag rd negatv, a gyapj pozitv elektromos llapot lesz.

Ha egy elektrom osan semleges testben megvltozik az e lektronok szm a, ^ k k o r a test e lektrom os llapo tba ker l.A negatv elektrom os llapo t testben elektrontbblet, a pozitv elektrom os llapot test* ben elek tronhiny (p ro ton tbblet) van. E zrt van krnyezetkben elektrom os mez.

Az elektromos llapot kimutatsra alkalmas eszkz az elektroszkp.

Ha a semleges elektroszkp tnyrjhoz megdrzslt manyag rucit rintnk, a rdri elektronok vndorolniik t az elektroszkpra. Ilyenkor a fmlivny s a mutat is negatv elektromos llapot lesz. A kzttk fellp taszt hats miatt a mutat elfordul, kitrse az elektroszkp s a vele rintkez test elektromos llapott jelzi.

Ha pozitv elektromos llapot testtel rintjk meg a semleges elektroszkpot. akkor az elektroszkprl vndorolnak t elektronok a testre. Ilyenkor az elektroszkp

a protontbblet miatt pozitv elektromos llapot lesz.

AZ ELEKTROMOS MEGOSZTS (KIEGSZT ANYAG)

” Az elektroszkp mutatja akkor is elektromos llapotot jelez, ha a megdrz.sli manyag rudat csak kzeltjk a tnyijhoz. Ilyenkor a rd elektromos mezje taszt hatst fejt ki az elektroszkp sz^ibad elektronjaira, azok egy rszt tvolabbra tasztja. A tnyr teht pozitv, a fmtart s a mutat negatv elektromos llapot lesz.

Elt\’oltva a manyag rudat az elektroszkp kzelbl a mulat kitrse megsznik. Ez jelzi, hogy az elektroszkp-

V bn a szabad elektronok eloszI.sa ismt egyenletes lett.

A TESTEK ELEKTROMOS LLAPOTA 13

A kls elektromos mez megsznteti az eredetileg semleges fmtestben az elektronok egyenletes eloszlst. Ezt a jelensget elektrom os m egosztsnak nevezzk.Az elektromos megoszts sorn a fmtestben teht nem vltozik meg az elektronok szma, csak trbeli eloszlsa.

Megosztskor az elektronok egyenltlen eloszlst a kvetkez ksrlettel is igazolhatjuk. Ha sszektnk kt semleges elektroszkpot manyag nyel fmplcval, s az egyikhez megdrzslt manyag rddal kzeltnk, mindkt elektroszkp mutatja kitr. Ilyenkor a rdhoz kzelebbi elektroszkprl a szibad elektronok egy rsze a fmplcn keresztl a tvolabbirajul. Ezrt a kzeleb- bi elektroszkp pozitv, a tvolabbi negatv elektromos liiipot lesz.

Ha a megdrzslt manyag rd eltvoltsa nlkl leemeljk az sszekt fmplct, azelektroszkpok meg- tartjiik elektmmos llapotukat. Ilyenkor a tvolabbi elekt- roszkpon elektrontbblet, a kzelebbin pedig protontbblet van. Ez kimutathat, ha megdrzslt manyag rddal kzeltnk hozz

1 4 ELEKTROMOS AUPJELENSGEK. RAMERSSG. FESZLTSG

A testek elektromos llapotnak vizsglatakor, amikor iz elektromos tlts fogalmt bevezettk, mg nem ..fedeztk fel az elektront. Ezrt az elektromos llapot test tltsnek nagysgra a testet krlvev elektromos mez erhatsbl kvetkeztettek. Kl. egymstl I mterre lev 1-1 C tlts test kztti elektromos erhats nagysga 9 millird N (9 10 ^N) lenne.

C harles Aiigustiii de Coulom b (1736-1806) francia hadmrnk volt. A Prizsban folytatott matematikai s fizikai tanulmnyainak befejeztvel katonai plyra lpett. Szolglatainak elltsa mellett mr ekkor foglalkozott tudomnyos munkval.

1. Hnyfle lehet a testek elektromos llapota?2. Milyen elektromos llapot lestek kztt tapasztalunk vonzst, illetve tasztst?3. Nevezd meg az atom alkotrszeit!4. Jellemezd az elektron s a proton elektromos tulajdonsgt!5. Hogyan hozhat egy test elektromos llapotba?6 . M ikor mondjuk egy testrl, hogy elektromosan semleges?7. M ikor van egy test negatv elektromos llapotban?8. M ikor van egy test pozitv eleklroiiios llapotban?9. Hogyan mkdik az elektroszkp?

10. Milyen mennyisggel jellem ezzk a testek elektromos llapott?11. M ikor nagyobb egy test elektromos tltse?12. Mi az elektromos tlts jele s mrtkegysge?

CiONDOLKOZZ S V LA SZO U !

1. A szraz paprral megdrzslt m anyag vonalz az apr paprszeletkket maghoz vonzza. Magyarzd meg a jelensget!

2. A gyapjval megdrzslt manyag rd negatv, a brrel drzslt vegrd pozitv elektromos llapot. rtelmezd a jelensget!

3. Egy semleges elektroszkpot szrmvel megdrzslt manyag rddal rintnk meg. Mi trtnik az elektroszkppal? Mit jelez az eiektioszkp, ha ezutn a szrmt rintjk hozz? Indokolj!

4. Pozitv elektromos llapot elektroszkpot fmrddal rintnk meg. Mit jelez az elekt- roszkp? Melyik testrl hova vndorolnak t elektronok?

5. Mit tapasztalsz, ha frissen mosott, szraz hajadat manyag fsvel fsld? Milyen elektromos llapot lesz a hajad?

6 . Elektromos tltssel rendelkez elektroszkp mellett egy manyag inadat s egy veg- rudat. valamint egy paprlapot s gyapjszvetet tallsz. Hogyan llaptand meg. hogy milyen tltse van az elektroszkpnak?

AZ ELEKTROMOS RAM. AZ RAMERSSG 1 5

3 Az elektromos ram. Az ramerssgElektrom os ksrleteket csak zsebteleppel vgezz!

Hlzati ram forrssal ksrletezned letveszlyes, s ezrt tilos!

VEZET- ES SZIGETELOANYAGOK

” Ha egy elektromos liapot eleklroszkpot keznkkel megrintnk, a mutat kitrse megsz-nik. Az elekt- roszkp elveszti tltst. Ugyanez trtnik, ha az elektroszkp tnyrjt fmplcval rintjk meg. Ilyenkor az elektrontbbletet elvezetjk, vagy a hinyz elektronokat rvezetjk az elektroszkpra. Az elektronok az en)beri testen, illetve a fmplcn keresztl e lmozdulhatnak.Ha a feltlttt elektroszkpot vegplcval vagy manyag rddal rintjk meg. az elektroszkp nem veszti el

B elektromos tltst.

Az anyagokat elektromos vezets szetiipontjbl kt nagy csoportra osztjuk: elektrom os vezetkre s szigetelkre.

Az elektromos vezetkben knnyebben mozdulhatnak l az lktronios tulajdonsg rszecskk, mint a szigetelkben. Vezetk pldul a fmek, a szn, a csapvz, az emberi test. Elektromos szempontbl j szigetel pldul az veg, a manyag, a desztilllt vz. Az elektromos vezetkeket a balesetveszly miatt szigetel burkolattal ltjk el. Az elektromos eszkzk kapcsoljt s fogantyjt is szigetelanyagbl ksztik. Vannak anyagok, melyek sem szigetelnek, sem vezetnek nem hasznlhatk. Ilyen pldul a szraz fa s a papr.

IAz anyagok egy ms csoportja bizonyos felttelekkel szigetelknt, ms felttelek mellett vezetknt viselkedik. Ezeket az anyagokat rlvc/ctoknck nevezik.Ha az a clunk, hogy egy test elektromos llapota m egsznjn, akkor egy vezett kapcsolunk a test s a Fld kz. Ezt az eljrst fldelsnek nevezzk. Ilyenkor pldul a tbbletelektronok a vezetn t a Fldbe vndorolnak, s gy a test semleges lesz. A fldelsnek balesetvdelmi szempontbl nagy je lentsge van. ezrt fldelik az elektromos eszkzk tbbsgt. A villm hrt is ilyen elven mkdik.

15.1. Mi trtnik az elektromos llapot elektr

1 6 ELEKTROMOS ALAPJELENSGEK. RAMERSSG. FESZLTSG

Ifij. Mr a feladata a trolik luifuljhoz kapc.\’>lt, fldn cssz tncnak?

ifi.2 . Az elektroszkpokal sszekt vezetn elektronok ramolhatnak.

AZ ELEKTROMOS ARAM

Ha egy elektromos llapotban le\ s egy semleges elekt- roszkpot vezetvel ktnk ssze, akkor a semleges elektroszkp is elektromos llapotba kerl. Ez csak gy lehet, ha az elektromos mez a vezetn elektronokat ramoltat t.

Fmekben a szabad elektronok az elektromos mez hatsra egy irnyba mozdulnak el.

Az elektrom os tu lajdonsg rszecskk egyir- nyt, rendezett m ozgst elektrom os ram n ak nevezzk.

M it tapasztalunk, ha fm helyett fa- plcval ktjk ssze az elektroszkpftt?

Fmekben a szabad elektronok, folyadkokban az ionok, gzokban az elektronok s ionok rendezett mozgsa, ramlsa az elektromos irjuii.

Amikor a kt elektroszkpot fmplca helyett faplcval ktjk ssze, az elektronok ramlsa sokkai hosszabb ideig tart. Ugytinannyi elektron a faplc

AZ ELEKTROMOS RAM. AZ RAMERSSG 1 7

Az ramerssget az tramlott elektrom os tulajdonsg rszecskk egyttes tltsnek s az t- ranilshoz szksges idnek a hnyadosaknt szmthatjuk ki. t

aram erosseg = t ram lo tt tlts t ram lsl id

Az ramerssg megmutatja, hogy mekkora a vezet keresztmetszetn egy msodperc alatt tramlott elektromos tulajdonsg rszecskk egyttes tltse.

^ , coulombAz aramerosseg mertekegysege aampernek neveznk.

Az amper jele: A.

Egysgnyi az rainerssg, ha;

Az ram erssge pldul akkor I amper, ha msodpercenknt 1 coulom b a vezet keresztmetszetn traml rszecskk egyttes tltse.

Az ram erssg m egadsra a m illiam per (mA). illetve kiioamper (kA) mrtkegysgeket is hasznljuk a gyakorlati leiben:

1 A = 1000 mA.1 k A = 1000 A.

Az e lek tro m o s ra m a z rt balesetveszlyes, m ert az em beri test is j vezet. A szven th a lad 1 mA-es ram m r hallt okozhat!

Q 1 C 1 s2 C 2 s

0,5 C 0,5 slOC 1 0 s

telefon 0,01 Azseblmpa 0.2 Aizzlmpa 0 ,1 -0 ,6 Avasal 2 Amikrohullm st 10 Avillamos 50 Aelektromos angolna lOOAvillanymozdony 2000 Aolvasztkemence 15 000Avillm lOOOOOA

Andr Mari Ampere (1775-1836) (ejtsd: amper) francia fizikus, kmikus s matematikus. Apja jmd keresked volt. aki nagy gonddal nevelte s neveltette fit. Anipre klnsen nagy rdekldst mutatott a tennszet- tudomnyok inint. Azrt, hogy megrtse a latin nyelven kiadott szakknyveket, nszorgalombl megtanult latinul is.

Fizikai kutats;iinak eredmnyei fknt az elektromos.sg- tiuihoz fzdnek. volt az els, aki az elektromos ram fogalmt mint a vezetben mozg elektromossiigot vilgosan meghatrozta, ezrt rla neveztk el az elektromos ramerssg mrtkegysgt.

17.1. Andr M ari Ampere (I775~lf06i. A z ramerssg mrtkegysgt Ampre fnmcia fizikusrl neveztk el.

1 8 ELEKTROMOS AUPJELENSGEK. RAMERSSG. FESZLTSG

ix.i. A villm risi elektromos szikra- kisls.

I8.2. A villmhrit is fldels. A fmcscs maghoz vonzza, a vezetk a fldbe vezeti a villmot.

18..^ . Benjmin Franklin /706-/750; amerikai kutat, a villmhrt feltallja

Amikor mszlas ruht vesznk le vagy sz

AZ ELEKTROMOS RAM. AZ RAMERSSG 19

1. Sokszor hosszadalmas az elektromos tulajdonsg rszecskk rendezett mozgsrl beszlni, ezrt a kznyelvben gy mondjuk: a tltsek ramlanak , vagy ram halad, esetleg ram folyik.Az tramlott elektromos tulajdonsg rszecskk egyttes (ltse kifejezs helyett gyakran a rvidebb tramlott tlts kifejezst hasznljuk.

1. Milyen anyagokat neveznk elektromos szempontbl a) vezetnek;h) szigetelnek?

2. Sorolj fel anyagokat, amelyek elektromos szempontbl /) j vezetk:h) j szigetelk!

3. Mi az elektromos ram?4. Milyen rszecskk egyirny ramlsa az elektromos ram fmes vezetben?5. M it mutat meg az ramerssg?6 . Hogyan szmtjuk ki az ramerssget?7. Mi az ramerssg jele s mrtkegysge?8 . M ikor 1 A az ram erssge? Mondj pldt!

CONDOLKOZZ S V LA SZO U !

1. Csoportostsd a felsorolt anyagokat elektromos vezet vagy szigetel tulajdonsguk szerint! Bvtsd ms anyagokkal a kt csoportot!alumnium, srgarz, acl. tlgyfa, pamut, konyhasoldat, porceln

2. Kt egyforma elektroszkpot fmplcval ktnk ssze.Melyik esetben ramlanak elektronok a plcn?a) Mindkt elektroszkp semleges.h) Az egyik elektroszkp semleges, a msik elektromos llapotban van.c) Mindkt elektroszkpnak ugyanannyi pozitv tltse van.d) Mindkt elektroszkp tltse azonos nagysg, de klnbz eljel.Mi a felttele annak, hogy elektronok haladjanak t a fmplcn?

3. Mirt nem marad elektromos llapKitban a keznkben tartott megdrzslt fmrd?4. M it jelent az, hogy egy vezetben 2 A az ram erssge?5. Hasonltsd ssze az ramerssgeket!

O Q\ > Q i l = Qi c) , = 2 Qi < Qi

20 ELEKTROMOS AUPJELENSGEK. RAMERSSG. FESZLTSG

OLDJUNK ME( FELADATOKAT!

1. Mekkora az ram erssge, ha a vezetn 5 msodperc alatt 15 C tlts ramlik t?Q = I5C ; = 5 s/ = ?

Kvetkeztetssel: 5 s alatt 15 C. . I5 C I s a la tt—— = 3 C

Q I5C c K plettel: I = = = 3 – = 3 A ^ / 5s s

2. Mennyi tlts ramlik t 1 perc alatt azon a vezetn, amelyben az ram erssge 2 A?

/ = 2 At = I min = 60 s

K vetkezte tssel:2 A esetn I s alatt 2C

60 s alatt 60 – 2 C = 120C

AZ ELEKTROMOS RAM. AZ RAMERSSG 21

1. Mekkora az ram erssge abban a vezetben, amelynek keresztmetszetn 20 C tlts 4 msodperc alatt ramlik t?

2. Sznitsd ki az iamerssget, ha a vezet keresztmetszetn 5 perc alatt 600 C tlts ramlott t!

3. Hny niA-es az ram a zsebizzn, ha 10 perc alatt 180 C az tramlott tlts?4. Szmtsd ki a hinyz adatokat!

I (A) I (mA)e /35 C 700 s

5. Egyik vezetn 500 C tlts 250 msodperc alatt, egy msikon 720 C tlts 6 perc alatt iramlik t. Melyik vezetben nagyobb az ram erssge?

6 . M ikor kisebb az ram erssge: ha 150 C tlts 60 msodperc alatt, vagy 450 C tlts 2.5 perc alatt ramlik l a vezet keresztmetszetn?

7. A vezetben 25 mA-es erssg ram folyik. Mekkora az I ra alatt traml elektronok egyttes tltse?

8 . Egy vezetkben 5 A az ram erssge. Mennyi id alatt halad t a vezetken 100 C tlts?

22 ELEKTROMOS AUPJELENSGEK. RAMERSSG. FESZLTSG

4 . Az elektromos ramkr

I22.1 . M irt vilgiffolyatnalosan a kdfny- lntp

AZ ELEKTROMOS RAMKR 23

A fogyasztkat gy tudjuk mkdtetni, ha kivezetseiket vezetkkel az ramforrs kt plushoz csatlakoztatjuk.A vezetkkel sszekapcsolt ramforrs s fogyaszt ram k ri alkot. T arts elektromo.s ram csak zrt ram krben jhet ltre. Az ramkr nyitsa, zrsa legtbbszr kapcsolval trtnik.Fizikatrtneti okokbl gy tekintjk, hogy zrt ramkrben az elektromos ram az ramforrs pozitv plustl a vezetkeken s a fogyasztn t a negatv plusa fel folyik. Ezt technikai ram irn y n ak nevezzk.Ma m r azonban tudjuk, hogy a vezetkekben a negatv tlts elektronok kpesek elmozdulni, s azok az ratnfons negatv plusa fell a pozitv irnyba mozognak. Ez a fzikai ram rny .

Az olyan elektromos ramot, amelynek irnya lland, egyenram nak szoks nevezni.

Az elektromos berendezsekben – pldul a televziban vagy a szmtgpben – sok ramkri elem van. Az ilyen berendezsek tervezse, szerelse. Javtsa kapcsolsi rajzuk alapjn trtnik. Minden ramkri elemnek kln kapcsolsi jele van. Ezek segtsgvel kszl el a kapcsolsi rajz.

23.1. Merre moztfnlnak el az efekfronok az ramkrhen a kapcsol zrsakor?

lU . Kiqx:solsi rajzokon ii)egllapodits szerinti jellseket alkalmazunk.

2.V3. Nhny ramkri elem kapcsolsi jele

Elektromotor: ( g y –

Tetszs szerinti fogyaszt: I I

i c ~ ( s yTVanszformtor:

Egyszer ramkr kapcsolsi rajza:

24 ELEKTROMOS AUPJELENSGEK. RAMERSSG. FESZLTSG

24.1. M irt fitrthtl el az immjrfa vezef krnyezetben levtJ irnyt?

Az ampermr kiipcsolsi jele: ( a )

. S i l lit f e Li:

24.2. A z ampennrben egy lland mgnes mgneses mezjben nunjrta tekercs fordul el. A mszer mulatja a tekercshez van rgztve.

24.3. Elektromos mrmszerek

24.4. Mft mr az ampermr?

Az am p erm r m indig a r a j t a th a la d ram erssgt m ri. Minl nagyobb az ampermrn tfoly ram erssge, annl jobban kitr a mszer mulatja.A mutat mgtti sklrl olvashat le az ram erssge. A legnagyobb kitrshez tartoz ramerssget a mszer m rsh a t rn ak nevezzk. Az ampermrk mrshatra vltoztathat.Az ampermr skljn a 0 beoszts lehet szls vagy kzps helyen is. A kzplls ampermr n)utatja az ram irnytl fggen jobbra vagy balra tr ki. A szls lls mszer mutatja csak egy irnyban trhet ki.

Az am perm r haszn la tnak szablyai:- Az am perm rt nem szabad fogyaszt nlkl

az ram krbe ka|>csolni!- A m rm szert m indig nagyobb m rsha tr

ra kell kapcsolni, m int a vrhat ramers.sg.- Az am p erm r t gy kell bektn i az ra m

krbe, hogy ra jta ugyanaz az ram haladjon t, m in t a fogyasztn.

AZ ELEKTROMOS RAMKR 25

A2 a m p e rm r pozitv (+) je l k ivezetshez a z t a v eze tket kell c sa tla k o z ta tn i, am elyik az ra m fo rr s pozitv (+) plusval van k ap cso la tb an . Az ra m fo rr s negatv ( – ) p lus t az am p erm r m egfelel m rsh a t r t je lz kivezetsvel kel] sszek ap csolni.

25.1. Mrskor g^-elj a polarits s a in- rshatir helyes niegvlasztsira!

1. Mit neveznk ramforrsnak? Sorolj fel klnfle ramforrsokat!2. Milyen berendezst neveznk elektromos fogyasztnak?3. Sorold fel az egyszer ramkr rszeit!4. Zrt ramkrben merre ramlanak az elektronok a fogyasztn keresztl?5. Milyen mez veszi krl az ranijrta vezett?6 . Milyen hatson alapszik az ltalunk leggyakrabban hasznlt ampermr mkdse?7. Mit mr az ampermr? Mit neveznk az ampermr mrshatrnak?8 . Hogyan kell hasznlni az ramerssg-mr mszert?

(ONDOLKOZZ ES VALASZOLT!

1. Kszts kapcsolsi rajzot olyan ramkrrl, amelyben (I) elektromos cseng; h) elektroiuotor van!

2. Bekapcsolt zseblmpd nem vilgt. Mi lehet az oka? Hogyan keresed meg a hibt? Magyarzd meg a tapasztaltakat az elektromossgtanban tanultak alapjn!

3. Olvasd le az ampermr ltal jelzett rtkel!A mrshatr: a) 0,5 A; h) 2,5 A.

4. Melyik ramkrbe kapcsoltk helyesen az ampermrket?

26 ELEKTROMOS AUPJELENSGEK. RAMERSSG. FESZLTSG

5 . A fogyasztk soros s prhuzamos kapcsolsa

Sorosan kapcsolt fogyasztk s kapcsolsi rajzuk

26.2. H(gyan tehet ehlnteni, iuigy a karcsonyfa gsor izzi sitrosan x’tifiy prhih zomosan vannak kapcsolva?

26 J. Mihf/I kvetkeztethetsz arra. hogy a fo gyasztkat prhuzamosan kapcsoltk?

Ha egy ramkrbe kt vagy tbb fogyasztt egyms utn. elgazs nlkl kapcsolunk, akkor soros k ap csolst hozunk ltre. Ha az ilyen ramkrt brhol megszaktjuk, megsznik az elektronok ramlsnak lehetsge, azaz megsznik az ram. A so rosan kapcsolt fogyasztk teh t csak egyszerre m kdtethetk.Soros kapcsolsnl az e lek tronok ram lsn ak csak egy tja van. Teht valam ennyi fogyasztn ugyanakkora erssg ram halad t,

Ezrt a sorosan kapcsolt fogyasztk ramkrbe az rammr brhova beiktathat.Ha egy csillr izzlmpi kzl az egyikei kikapcsoljuk, a tbbi attl fggetlenl vilgt. A csillr izzit teht nem sorosan kapcsoljk.Kt vagy tbb fogyasztval olyan ramkrt is ltrehozhatunk, amelyben az elektronok ram lsnak tbb tja van. Ha a fogyasztk kivezetseit mindkt oldalon egy-egy kzs pontba, a csom |)ontha kapcsoljuk. akkor a kapcsolst prhuzam os kapcsolsnak nevezzk.Kl fogyaszt prhuzamos kapcsolsakor az elektronok az ramforrsbl a fgba jutnak. A csom ponttl az elektronok egy rsze az egyik, msik rsze a msik m ellkgon halad tovbb. A mellkgakban lv fogyasztkon t az elektronok ismt a fgba jutnak.

Ha az egyik mellkgat megszaktjuk.

A FOGYASZTK SOROS S PRHUZAMOS KAPCSOLSA 2 7

P rh u za m o sa n kapcso lt fogyasztk a kzs ra m fo rr sr l egym stl fggetlenl is m kdte thetk .Prhuzam os kapcsolskor az ampermrt mindig abba az gba kell kapcsolni, amelyiken az thalad ram erssgt meg akarjuk mrni.Mrssel megllapthat, hogy a fogyasztk p rh u zam os kapcsolsakor a fgban foly ram erssge egyenl a m ellkgakban foly ram o k erssgnek sszegvel.

IA fogyasztkat lehel gy is ramkrbe kapcsolni, hogyegy rszket pirhuzamosan kapcsoljuk, s ezekkel jabb n .\ . Prhuzamosan kapcsolt fogyasztk fogyasztkat sorba kapcsolunk (vegyes kapcsols). kapcsolsi rajzaELLENRIZD TUDSOD!

1. Hogyan kell sorosan kapcsolni az elektromos fogyasztkat?2. Mit tudunk a sorosan kapcsolt fogyasztkon tfoly ram erssgrl?3. Hogyan kell prhuzamosan kapcsolni az elektromos fogyasztkat?4. Hogyan kapcsoljuk az ampermrt, ha a fogyasztn tfoly ram erssgi akarjuk

megmrni?5. Prhuzamos kapcsols esetn milyen kapcsolat van a fgban s a mellkgakban fo

ly ramok erssge kztt?

CiONDOLKOZZ ES VALASZOLJ!

1. Egy hromg csillr kt kapcsolval mkdtethet. Az egyik kapcsol egy izzt, a msik kettt kapcsol be. Rajzold le az ramkr kapcsolsi rajzt!

2 . llaptsd meg, hogyan vannak kapcsolva az albbi kapcsolsi rajzokon a fogyasztk!

3. M iit mutat a fgba kapcsolt ampermr nagyobb ramerssget, mint a mellkgakban lvk brmelyike?

4. Rajzold le annak az ramkrnek a kapcsolsi rajzt, amelyben izz s cseng sorosan van kapcsolva, tovbb ampermr is van az ramkrben. Ksztsd el a kapcsolsi rajzot prhuzamos kapcsols esetn is!

28 ELEKTROMOS AUPJELENSGEK. RAMERSSG. FESZLTSG

6 Az elektromos feszltsg

2.i. A csilingels ksrletnl a fmgolycski az elekronios mez mozgatja.

2.2 . A kt nimkrben foly nim erssge egyenl (/, = /^). de a vgzett munka klnbz (V’i < IV^ )*

A2 ELEKTROMOS FESZLTSG 29

feszltsg =elektrom o 2> m unka

t ram lo tt tlts u =

A feszltsg mrtkegysge a nak neveznk.

Akkor 1 V a feszltsg az elektromos mez kt pontja kztt, ha pl. 1 C tlts tramoltatsa kzben 1 J a vgzett munka.

A gyakorlatban hasznlt mrtkegysg mg a milli- volt (iiiV) s kilovolt (kV) is:1 V = 1 0 0 0 niV,1 k V = 1000 V.

Az ram forrs feszltsge azt m utatja meg, hogy az ranifons mennyi munkt vgez 1 C tlts egyik plusrl a msikra trtn tramoltatsa kzben. A 4,5 V feszltsg zsebtelep pldul 1 C tlts tram oltatsa kzben 4.5 J. a 230 V -os hlzati ramforrs pedig 230 J munkt vgez.

A gyakorlatban klnbz feszltsg ramforrsokra van szksg. Ezeket sokszor tbb ramforrs sszekapcsolsval nyerjk.Az elem ek sszekapcsolsval telepet ksztenek. Ha az elemek ellenttes plusait kapcsoljk egyms utn. akkor soros ka|)csolst hoznak ltre. A zsebtelep pldul hrom sorosan kapcsolt rdelembl ll. Megmr\’e a telep feszltsgi, az tapasztalhat, hogy az ppen a sorosan kapcsolt elemek feszltsgnek sszege. Az elemek soros kapcsolsakor az elemek feszltiige sszegzdik.

A FESZLTSG MRSE

Az elektromos feszltsg mrsre alkalmas eszkz a fesziiltsgm r m szer, rviden voltm r.A voltmr a kivezetseihez kapcsolt kt pont kztti feszltsget mri.A feszltsgm r m r sh a t ra a m utat legnagyobb kitrshez tutoz feszltsgilk. Ha a mulat kitrse ennl ki.sebb. akkor a m n feszltsg is kisebb.

Egysgnyi a feszltsg, ha:

QI C 1 J 2 C 2 J

0,5 C 0,5 J lO C lO J

A voltmr kapcsolsi jele:

Nhny jellemz feszlsgrtk:

autakkumultor 12 V

29.1. Hogyan kell elhelyezni o zsehUmp hon az elemeket? Mirt?

29.2. A vollmlvel mindig kt pont kztti feszltsgei mrnk.

30 ELEKTROMOS AUPJELENSGEK. RAMERSSG. FESZLTSG

25V 5V + 0SA*25f t

M.i. gyelj a poliirits s a mrshatr helyes megviasztsra!

A voltm ro haszn latnak szablyai:- A m rm szert m indig nagyobb m rsh a t rra

kell kapcsolni, m in t a v rha t feszltsg!- A voltm rt m indig az ra m k r azon kt pont

jhoz kell kapcsolni, am elyek kztti feszl>- get m eg a k a rju k m rni!

– A voltm r + jel kivezetst a kt pont kzl ahhoz kapcsoljuk, amely az ram fo rr s pozitv (+) plusa fell van. Az ra m k r m sik pontj t a m rm szer megfelel m rsha t rii kivezetshez csatlakoztatjuk .

– Ha a voltm rt fogyaszt nlkl, kzvetlenl az ra m fo rr s plusaihoz kapcso ljuk , ak k o r az ram fo rr s feszltsgt m rj k .

3 0 .2 . A lessa iu lro V olta (1745-1827).

Alcssandro Volta (1745-1827) itliai fizikus s fzio- lgus volt. Mr az iskolban megszerette a termszettudomnyokat. Egyarnt nagy tehetsge mutatkozott a fizika s a kltszet irnt. Nhny korabeli fizikus s kmikus felfedezseit hexameterekbe rt kltemnyekbe foglalta.

Huszonkilenc ves korban fizikt kezdett tantani szlvrosban. Comban. t vvel ksbb fizikaprofesszor lett a paviai egyetemen.Sokat utazott, s szemlyes kapcsolatban llt kora kivl tudsaival. 1782-ben Magyarorszgon is jrt.Nevhez fzdik az rintkezsi elektromossg felfedezse. Felismerte, hogy a fmek az rintkezsi elektromossg szempontjbl feszUltsgi sorba rendezhetk.

A z tiszteletre neveztk el a feszltsg mrtkegysgt voltnjik.

1. A gyakorlati letben a klnbz feszltsglartomnyokat nvvel is megklnbztetik:- A trpefeszltsg (42 V alatt) m g nem veszlyes az em berre.- A kisfeszltsg (42 V – I (XX) V -ig) – ez fordul el a legtbb helyen – m r letveszlyes!- A nagyfeszltsg (1000 V felelt) – az ilyen berendezseknek m r a megkzeltse

A kis- s nagyfeszltsg berendezsek szakszertlen hasznlata letveszlyes!

A2 ELEKTROMOS FESZLTSG 31

1. Mi vgez munkt az elektromos tulajdonsg rszecskk ramoltatsakor?2. Mit mulat meg a feszltsg? Mi a feszltsg jele. mrtkegysge?3. Hogyan szmtjuk ki a feszltsget?4. Mit jelent az, hogy 1 V a feszltsg a mez kt pontja kztt?5. Mi a voltmr? Mit neveznk a voltmr mrshatrnak?6 . Sorold fel a voltmr hasznlatnak szablyait!

CJONDOLKOZZ S VLASZOLJ!

1. Olvasd le az brrl a voltmr ltal jelzett feszltsget. ha a mszer mrshatra a ) 5 V \ h ) 1 5 y \

2. Rajzold le annak az ramkrnek a kapcsolsi rajzt, amelyben kt sorosan kapcsolt izzlmpa van!Rajzold be a voltmrk kapcsolsi je lt is, amelyekkel az egyik izz, a msik izz. illetve

32 ELEKTROMOS ALAPJELENSGEK. RAMERSSG. FESZLTSG

KERESD A MEGOLDST!Gyakran hasznlatos elektromos berendezs a hajszrt. Tervezz olyan hajszrtt, amelyben a beptett ventiltor vd a tlmelegedstl, lehetv teszi a felmelegedett kszlk gyors htst, s alkalmas a meleg leveg fjsra!

A hajszrt ramkrnek tartalmaznia kell ventiltort, kapcsolt, ftszlat s vezetket.

Mivel a ventiltornak nemcsak a meleg leveg kifjsa a feladata, hanem a tlmelegedstl val vdelem is, ezrt gy kell az ramkrt megtervezni, hogy a hajszrt csak akkor mkdjn, ha a ventiltor is zemel. Ez megoldhat gy, hogy a ventiltort s a f- tszlat sorosan kapcsoljuk az ramkrbe, hiszen ebben az esetben a kt ramkri elem csak egyszerre mkdhet.Felttelnk azonban az is, hogy a felmelegedett kszlket gyorsan le tudjuk hteni.Ez akkor lehetsges, ha a ftszlat a ventiltortl fggetlenl ki tudjuk kapcsolni.Soros kapcsols esetn azonban a kt elem nem mkdtethet egymstl fggetlenl, ezrt a ventiltort s a ftszlat nem sorosan, hanem prhuzunosan kell kapcsolni.

A kapcsolsi rajz szerint mkd hajszrt minden felttelnknek eleget tesz. Ez kny- nyen belthat az albbi tblzat segtsgvel:

hideg levegi fj

meleg levegt fj

Nzd meg az otthoni hajszrtt! Hny kapcsol van rajta, melyik mit kapcsol be s ki?

1. Manyag dossziba tegyl egy paprlapot! Simtsd meg a kezeddel nhnyszor a dosszit, majd vedd ki a paprlapot! Mit tapasztalsz? Adj r magyarzatot! Ismteld meg az elz ksrletet lestttett helysgben! Mit ltsz? Mirt?

2. Vgj szt egy manyag dosszit, hogy 2 lapod legyen! Tegyl a manyag lapok kz s al egy-egy vkony paprlapot! A tenyereddel 3-4-szer ersen simtsd egymshoz a lapokat. Ezutn szedd szt a szendvicset”, majd prbld ki, hogy mi trtnik, haa) a 2 manyag lapot; h) a 2 paprlapot; c) az egyik manyag lapot s az egyik paprlapot kzelted egymshoz! Magyarzd meg!

KERESD A MEGOLDST! 33

3. Vgezd el az elbbi ksrletet gy, hogy a lapokat most papr, manyag, manyag, papr sorrendben rakod ssze! Milyen klnbsgei veszel szre az elz ksrlethez kpest?

4. Megdrzslt manyag vonalzval kzelts vkony vzsugrhoz! Mi trtnik? Elemezd a ltottakat!

5. Rendelkezsedie ll 2 pingponglabda, crna, ragaszt, manyag rd s szrme. Hogyan mutatnd ki ezek segtsgvel, hogy az azonos tlts testek vonzzk, az ellenttes tlts testek tasztjk egymst, s egy elektiomosan semleges testet brmilyen tltssel rendelkez test vonz?

6 . Nzz utna, hogy hogyan mkdik a reklmokban is lthat elektrosztatikus portrl!

7. Pftrtrlvl trld l a tv kpernyjt s egy, a kzelben lev btort! Nhny nap mlva nzd m eg m indkt letrlgetett trgyat! M elyik porosabb? Magyarzd meg a tapasztaltakat!

8 . Nzz utna szakknyvekben vagy az interneten, hogy hogyan s mekkora elektrom os ramot lltanak el a klnfle elektromos llatok!

9. J tancsknt gyakran hangzik el, hogy zivatar idejn ne llj magas fa al. Keresd meg a magyarzatt annak, hogy mirt a magas pletekbe, testekbe csap bele leggyakrabban a villm!

10. Tervezd meg egy bimetlt is tartalmaz tzjelz berendezs ramkrt!

34 ELEKTROMOS AUPJELENS6EK. RAMERSSG, FESZLTSG

n e g a t v p o z it v

A testben elektrontbblet van. A testben elektronhiny (protontbblet) van.

A tesi elektromosan semleges, ha a benne lv elektronok s protonok szma egyenl, valamint eloszlsuk egyenletes.A testek elektromos llapott mennyisgileg az elektromos tltssel jellemezzk.Jele: Q . Mrtkegy.sge: coulomb, jele: C.

ELEKTROMOS ARAMEROSSEG ELEKTROMOS FESZULTSEG

A z elektrom os tulajdonsg rszecskk egyirny rendezett niozg.st elektromos rumnak nevezzk.A z a mennyisg, amellyel az elektromos ramot jellemezzk, az ramerssg.

Jele: /. Kiszmtsa / = .t

Mrtkegysge az amper: A (mA; kA).I niA < 1 A < I kA

1000 1000A z iramerssget a fogyasztval sorosan kapcsolt ampermrvel mrjk.A z aiiipemir kapcsolsi jele: –

Az elektromos mezt munkavgzs szempontjbl jellem z mennyisget feszltsgnek nevezzk.

II fejezetAZ ELEKTROMOS

ELLENLLS. AZ EGYENRAM

36 AZ ELEKTROMOS ELLENLLS. AZ EGYENRAM HATSAI

1 Az elektromos ellenlls. Ohm trvnye

‘i; S : .: -.2. A zsebizz kivezetsein kisebb feszltsg iiwriiel. mini a karcsonyfaizzn.

MtJ. M i akadtyozzo az eiekironok ram’ hista fm es veZf^tkhen?

A2 ELEKTROMOS ELLENLLS. OHM TRVNYE 37

Ha kt mennyisg egyenesen arnyos, akkor hnyadosuk lland. Ezrt ugyanazon fogyaszt esetn az sszetanoz feszltsg- s ramerssg-rtkek hnyadosa lland:

Ez a hnyados a nagyobb ellenll.s fogyaszt ese- tn nagyobb, mint a kisebb ellenllsnl. gy az

~ hnyados alkalmas mennyisg a fogyasztk el

lenllsnak jellemzsre. Ez a mennyisg az elektrom os ellenlls.

yi.Mely’ik e^yen4:s tarlozik a zsehizihoz s melyik a karcsonyfaizzhoz?

B rm ely fogyaszt e llen lls t a kivezetsei kztt m rt feszltsg s a ra jta tfoly ram erssgnek hnyadosaknt szm tha tjuk ki:

Az ellenlls mrtkegysge a nak neveznk. amper

A fogyaszt ellenllsa pl. akkor 1 Q, ha kivezetsei kztt 1 V a feszltsg, a rajta tfoly ram erssge pedig I A.A gyakorlatban hasznlatos mrtkegysgek mg a kiloohm (kf), illetve a megaohm (MQ):

1 k f = 1 0 0 0 f .1 M n = I 000 000 Q.Az emberi test ellenllsa: 3 – 8 kQ.

Nhny fogyaszt ellenllsa:

f (k :y a s z t e l l e n l l s

izzlmpa 300 – 3000 i

vasal 2 2 – 6 6 Q

villanytzhely 15 – 4 0

Az Q (mega) grg nagybet, megfelel H magyar betnek.

37.2. Georg Sinitni Ohm (J787-i>

38 AZ ELEKTROMOS ELLENLLS. AZ EGYENRAM HATSAI

(icrg Simon Ohm 1787. mrcius 16-n szletett a nmetorszgi Eriingenben. Apja lakatosmester volt. aki lnken rdekldtt a matematika s a fizika irnt. Fit is segtette e tudomnyterletek alap- ismereteinek elsajttsban.Ohm 16 vesen kezdett matematikt, fizikt s filozfit tanulni az erllngeni egyetemen. Br igen j tanul volt, apja pnzgyi nehzsgei miatt meg kellett szaktania tanulmnyait. Svjcba ment matematikt tantani, hogy tovbbi tanulmnyaihoz pnzt gyjthessen.

i 813 -^ban szerezte meg a doktori cmet. 18 17-tl a klni gimnziumba kerlt, ahol a tiuits mellett az iskola szertrnak kezdetleges eszkzeivel tudomnyos megfigyelseket is vgzett. Tapasztalatait – s. a ksbb rla elnevezett tr\’nyt – A fmek ramvezet kpessgt szablyoz trvny meg’ hatrozsa cm munkjban foglalta ssze. Megllaptsait a sziikterlet kpviseli bizalmatlanul, les kritikval fogadtk.

Ohm tehetsge ksrleti mdszereiben, valamint ih’tsai igazolsn

AZ ELEKTROMOS ELLENLLS. OHM TRVNYE 39

OLDJUNK ME( FELADATOKAT!

1. Szmtsuk ki annak a fogyasztnak az ellenllst, amelyiken 2 A erssg ram folyik l. ha kivezetsei kztt 120 V a feszltsg!/ = 120V Kvetkeztetssel: U ! RI = Z A ‘V lA i n

1>0V l A 120 1 0 = 1 2 0 0 . m i v e l t / – / ?

120V 2 A J ^ = 6 0 Q

U 120V V Kplettel: /? = ^ = = 60 = 60

2. Mekkora feszltsg mrhet a 20 Q -os fogyaszt kivezetsei kztt, ha rajta 4 A erssg ram halad t?R = 10Q. Kvetkeztetssel: R ! U/ = 4 A A I V

—– 20 Q l A 20 1 V = 2 0 V . mivel20 a 4 A 4 20 V = 80 V

Kplettel: /? = = > ( / = //? = 4 A 2 0 = 80 A = 80 V / A A

3. Mekkora erssg ram halad t a 60 Q ellenlls fogyasztn, ha 180 V a kivezetsei kztt mrhet feszltsg?R = (-iO Q. Kvetkeztetssel: U R t / = ISO V IV 1 a 1 Ay -^—– ISOV \ Q 180 1 A = i 8 0 A . m i v e l / – /

180V 60 a – ^ ^ ^ = 3A60

1^ ‘ I I j? ^ ^ 80V 180V A . ,Keplettel: /? = = > / = = ——–= = 3V = 3 A/ R 6 0 0 V

. , As z m t s d KI!

1. 42 V feszltsg ramforrsra klnbz fogyasztkat kapcsolunk. A mrt ramerssgek: 0,5 A; 1,4 A; 700 niA; 0.8 A; 2.1 A. Mekkora a fogyasztk ellenllsa?

2. Mekkora az ramforrs feszltsge, ha a rkapcsolt 120 O ellenlls fogyasztn 0,5 A erssg ram halad t?

3. 10 kQ ellenlls fogyasztn 30 mA-es ram halad t. Mekkora a kivezetsein mrhet feszltsg?

4. Mekkora a 180 O ellenlls fogyasztn tfoly ram erssge, ha 90 V feszltsg ramforrsra kapcsoljuk?

5. 230 V-os hlzati ramforrsra 200 O-os fogyasztt kapcsolunk. Mekkora a rajta tfoly ram erssge?

40 AZ ELEKTROMOS ELLENLLS. AZ EGYENRAM HATSAI

2. A vezetkek elektromos ellenllsa/2 = t/i

40.1. Hosszlbb huzalnak nagyobb

A VEZETKEK ELEKTROMOS ELLENLLSA 41

A zsebizz egyre fnyesebben vilgi. hu a zsebtelep egy, kett vagy mindhrom elemhez kapcsoljuk. Az izzszl iizrl vilgl fnyesebben, mert magasabb a hmrsklete. Ha mindhitroin llapotban meghatrozzuk a zsebizz ellenllst, akkor azt tapasztaljuk, hogy magasabb hmrskleten nagyobb az ellenllsa.

A hmrsklet emelkedsvel a fmek ellenllsa n, mert magasabb hmi\kleten a helyhez kttt rszecskk lnkebben mozognak. gy jobban akadlyozzk az iiriuiil elektronok mozgst.

41.1. Klnbz huz^ilellenllsok

1. Mitl fgg egy vezetk ellenllsa?2. Hogyan fgg a vezetk ellenllsa a) a hossztl; h) a keresztineiszettl?3. M it mutat nieg a fajlagos ellenlls?4. Hogyan szmthat ki egy vezetk ellenllsa?

9 l CONDOLKOZZ S VLASZOLJ!

1. Egy vashuzalbl egy 3 m s egy 12 m hossz darabot vgtak le. Hasonltsd ssze a kt huzaldarab ellenllst!

2. Hasonltsd ssze kt egyenl hosszsg s azonos fajlagos ellenlls, de 0.8 mni^. illetve 0 , 2 mm keresztmetszet huzal ellenllst!

3. Egy huzaldarabot felbe vgtunk s sszesodortunk. Hogyan vltozott meg az ellenllsa?4. Mit tudsz az azonos mret rz- vashuzal ellenllsrl?

S ] OLDJUNK ME( FELADATOKAT!1. Mekkora az ellenllsa egy 10 m hossz s 2 mm keresztmetszet vashuzalnak?

f= 10 m 2A = 2 mm 2p = 0 . l l

K plettel: /? = p = 0.1lOm

1. 50 m hossz, I mm keresztmetszet krm-nikkel huzalbl huzalellenllst csvlnk. Mekkora az ellenllsa? (Hasznld a tblzatot!)

2. Mekkora a 20 m hossz. 2 mm^ keresztmetszet rzhuzal ellenllsa?

42 AZ ELEKTROMOS ELLENLLS. AZ EGYENRAM HATSAI

3 . Tbb fogyaszt az ramkrben

42.1. Mfrt ugyanakkora az tfoly ram er.s.s’^e mindkt soros kufKsols esetn?

42.2. A sorosan kapcsolt fogyasztk ellenllsa sszeR

42. HdsonltsJ ssze s rtkt, ha

A SOROSAN KAPCSOLT FOGYASZTOK ERED ELLENLLSA

A fogyasztk soros kapcsolsnl az ramnak csak egy tja van. Ezrt ott az ramerssg az ramkrben mindentt egyenl.

IHa az ramforrs vltozatlan s a sorosan kapcsolt fogyasztkhoz tovbbi fogyasztkat sorosan kapcsolunk, az ramerssg cskken. Ebbl aira kvetkeztethetnk, hogy nagyobb lett a fogyasztk egyttes ellenllsa.Ksrlettel megllapthat, hogy a vltozatlan feszltsg ramfoiTsra sorba kapcsolt fogyasztk egyttesen hatrozzk meg az ram krben foly ram erssgt. Az jabb fogyasztk sorba kapcsolsval ugyanis cskken az ram erssg, teht n a fogyasztk egyttes ellenllsaA sorosan kapcsolt fogyasztk helyettesthetk egy olyan fogyasztval, amelyen – ugyanazon ramforrs esetn – ugyanolyan erssg ram folyik t. mint a sorosan kapcsolt fogyasztkon. Ennek a fogyasztnak az ellenllsa tehat egyenl a sorosan kapcsolt fogyasztk egyttes ellenllsval. Ezt az ellenllst helyettest vagy e red ellenllsnak nevezzk.

Mrssel megllapthat, hogy:

Mrssel az is megllapthat, hogy:A sorosan kapcsolt fogyasztk kivezetsei kztt m rhet feszltigek sszege egyenl az ram fo rrs feszltsgvel.

Soros kapcsols esetn a nagyobb ellenlls fogyasztk kivezetsei kztt nagyobb feszltsg mrhet. Ott ugyanis az elektromos mez ugyanannyi elektron tramoltatsa kzben nagyobb munkt vgez, mint a kisebb ellenlls fogyasztn.

T86F0GYASnA2 RAMKRBEN 43

A PARHUZAMOSAN KAPCSOLT FOGYASHOK ERED ELLENLLSA

Tudjuk, hogy prhuzamos kapcsols esetn az elektronok ramlsnak tbb tja van. Ilyenkor a fgban foly ram erssge egyenl a mellkgakban foly ramok erssgnek sszegvel.

IHa kt pirhuz^iinosan kapcsolt fogyasztt egy ramforrsra kapcsolunk s nieginijk h fogyasztk kivezetsei, illetve az ramforrs plusai kztti feszltsgeket, azt tapasztaljuk, hogy ezek egyenlk.Mrssel megllapthat, hogy a prhuzamosan kapcsolt fogyasztk kivezetsei kztt mrt feszltsgek egyenlk. Ez a feszltsg egyenl az ramforrs plusai kztt mrt feszltsggel, ha a fgban nincs fogyaszt.

A prhuzamosan kapcsolt fogyasztk is helyettesthetk egyetlen fogyasztval. A helyettest fogyaszt ellenllsa az ered ellenlls. Az ered ellenlls kiszmthat az ramfoirs feszltsgnek s a fgban foly ram erssgnek a hnyadosaknt.

INvelve a prtiuzamosan kapcsolt fogyasztk szmt, a fgban nagyobb lesz az ram erssge. Ez azt jelenti, hogy kisebb lett a fogyasztk egyttes ellenllsa, az ered ellenlls.Mrssel megllapthat, hogy a prhuzamosan kapcsolt fogyasztk ered ellenllsa mindig kisebb, mint az sszekapcsolt fogyasztk brm elyiknek az ellenllsa.

43.1. A pirlmz^imosin kapcsolt fog>’asztk kivezetsei kztt a feszltsgek egyenlk.

U^ = U2 = UUi = U2 u

4.U. Az ered ellen

44 AZ ELEKTROMOS ELLENLLS. AZ EGYENRAM HATSAI

( ONDOLKOZZ ES VALASZOU!

1. Kt sorosan kapcsolt fogyaszt mell egy haniiadikat is sorosan kapcsolunk az ramkrbe. Hogyan vltozik az ered ellenlls s az ramerssg?

2. Kt sorosan kapcsolt fogyaszt kivezetsei kztt kln-kln megmrtk a feszltsget. Meg lehet-e mondani ezek alapjn, hogy melyik fogyasztnak nagyobb az ellenl- sa? Indokold lltsodat!

3. Hogyan vltozik a fgban foly i am erssge, ha kt prhuzamosan kapcsolt fogyaszt mell egy harmadikat is prhuzamosan kapcsolunk?

4. U gyanarra az ram forrsra kln-kln kapcsolunk egy-egy fogyasztt s mrjk az cramerssgeket. Meg tudjuk-e mondani, hogy a kt fogyaszt prhuzamos kapcsolsa esetn melyiken folyik t nagyobb erssg ram s melyiken vgez nagyobb munkt az ramforrs elektromos mezje? Vlaszodat indokold!

5. Hrom izz prhuzarnosan van kapcsolva. Az egyiket kikapcsoljuk. Vltozik-e a fgban foly ram erssge? Vltozik-e a bekapcsolva maradt izzk fnyessge?

S OLDJUNK MECi FELADATOKAT!1. 45 V feszltsg ram fonsra sorosan kapcsolunk egy 100 s egy 150 Q ellenlls

fogyasztt. Mekkora az ered ellenlls s az = 2 , 4 A + 0 .6A = 3A

C/ = 48 V o o— -0 o-+ –

TBB F0GYASCTA2 RAMKRBEN 45

1. Sorosan kapcsolt fogyasztk ellenllsa 12 H s 60 2. Mekkora az ered ellenlls?

2. Sorosan kapcsolt fogyasztk ered ellenllsa 800 Q. Mekkora az egyik ellenllsa, ha a msik 420 f ?

3. 24 V feszltsg ramforrsra sorosan kapcsolunk egy 8 Cl s egy 1 2 ellenlls fogyasztt. Mekkora az ered ellenlls s az egyes fogyasztk kivezetsein mrhet feszltsg?

4. Egy 12 nelienlls fogyasztt akarunk mkdtetni 9 V feszltsg ramforrsrl. A fogyasztn legfeljebb 0, 5 A erssg ram haladhat t. Hogyan s mekkora ellenllst kapcsoljunk az ramkrbe, hogy ez megvalsuljon?

5. Prhuzamosan kapcsolunk az ram fonsra egy zsebizzt s egy sklaizzt. A zsebizz kivezetsei kztt mrt feszltsg 4 V.a) Mekkora feszltsg mrhet a sklaizz kive

zetsei kztt?b) Mennyi az ramforrs plusain mrhet fe

szltsg?6 . Szmtsd ki a hinyz mennyisgeket a kapcsolsi

rajzon megadott adatok alapjn!7. Hatrozd meg a hinyz adatokat a kapcsolsi

rajzon megadott adatok alapjn!8 . Szmtsd ki az ismeretlen mennyisgeket a kap

csolsi rajzon megadott adatok alapjn!

—-o o—— 0 0——- / = 120 V 7 = 300 mA

45.1. A modem mrmszerek ruinerssg. feszltsg s ellenlls mrsre Is alkalmasak.

46 AZ ELEKTROMOS ELLENLLS. AZ EGYENRAM HATSAI

4 . Az egyenram hatsai

4S.I. Mirt vilgt a zseblmpa izzja?

4A.2. A szibad elektronok ramls kzben tkznek a vezet helyhez kttt rszecskivel.

4A3. Olddskor a konyhas (NaCI) negatv klorid (Cl) s pozitv ntriumionra (Na*) bomlik.

Az elektromos ram hatsra a zseblmpa vilgt, mert izzszla felmelegszik, izzsba jn. Az elektromos ramnak teht hhatsa van.Az elektromos ram hhatsa tbb. egymshoz kapcsold klcsnhats eredmnye. A fmek esetben:- az elektromos mez gyorstja a szabad elektrono

kat;- az raml elektronok klcsnhatsba kerlnek

a vezet helyhez kttt rszecskivel, azokat ln- kebb rezgsre knyszertik, teht a vezet felmelegszik;

– a felmelegedett vezet klcsnhatsban van a krnyezetvel s melegti azt.

M egfigyelhet, hogy az ram forrs bekapcsolsa utn a vezet hm rsklete csak egy rvid ideig emelkedik. Ezutn a vezet hmrsklete a folyamat kzben vltozatlan marad, mert amennyivel n az energija, annyit lead a krnyezetnek.

Az energiamegmarads trvnye itt azt jelenti, hogy a krnyezet energianvekedse egyenl az ramforrs energiacskkensvel.

Egy anyag csak akkor vezeti az elektromos ramot, ha szabad elektronok vagy knnyen mozg ionok vannak benne. Ezek ugyanis az elektromos mez hatsra ramolhatnak.Ha meg akarjuk vizsglni, hogy egy anyag vezeti-e az elektromos ramot, akkor ramkrbe kell kapcsolni. A folyadkot kt bele merl fmlap vagy sznvd segtsgvel kapcsolhatjuk ramkrbe. A folyadkba merl kt fmlapot vagy sznrudat elektrdnak nevezzk.

Sem a desztilllt vzbe, sem a sz^iraz konyhasba sly- lyesziett elektrdk kztt nem folyik ram. A konyhas desztilllt vizes oldata azonbiin olyan folyadk, amely vezeti az elektromos ramot.

Ennek az az oka. hogy az oldds kzben szabadd vlnak a konyhast felpt pozitv s negatv ionok.

A2 EGYENRAM HATSAI 47

47.1. A rzglic oldat vezeti az elektromos ramot. Mirt? 47.2. A rzglic (CuSO^) vizes oldatbla rz a katdon vlik ki.

347′. Elektrolzis sorn a kationok a katd, az anionok az and fel vndorolriitk.

A szabadon m ozg ionokkal rendelkez folyadkokat elektrolitoknak nevezzk. Elektrolit pldul a sk, savak, lgok vizes oldata.

Az elektrolitokban az ionok rendezett mozgsa az elektromos tram.Az ramforrs negatv plusra kapcsolt elektrda irnyba a pozitv ionok ramlanak. Ezt a negatv elektrdt katdnak nevezzk. A negatv ionok a pozitv elektrda fel vndorolnak. A pozitv elektrda neve and .Az elektrolitban raml ionok az elektrdkon sem- legestdnek s kivlnak. Ezt a folyamatot e lek trolzisnek nevezzk. Elektrolzist alkalmaznak klnbz trgyak temmel trtn bevonsra (nikkelezs, krmozs) s az alumniumgyrtsnl is.

Ha csiipvzbe elektrditkat helyeznk s ezeket egyenni- m iiramforrsra kapcsoljuk, akkor az elektrdkon gzfejldst tapasztalunk.A kt elektrdn keletkezett gzok elklntse rdekben gynevezett vzbont kszlket szoks alkalmazni.Ez egy U alak cs, melyben az elektrdik a kt c.s aljban helyezkednek el. gy a vzbont kszlkben fejld gzok a megfelel (+; – ) elektrdik fltti csben gylnek ssze.Ksrlettel kimutathat, hogy elektrolzis kzben a vz elemeire: hidrognre s oxignre bomlik.

AZ LEH AN I HATS

Az l szen-ezetek sejtnedve elektrolit. Az l szerve- 4 7 j . Min lehet M iro lz i.w l felhmiiani zetek, gy az emberi test is vezeti az elekr^mos ramot.

48 AZ ELEKTROMOS ELLENLLS. AZ EGYENRAM HATSAI

4.i. Luifii Gdhini (737-I798) itliai professzor ksrletben az llati testnedv volt az elektrolit.

4KJ. Az iinunjrta tekercs n)gneses mezje hasonl a rdnignes mgneses mezjhez.

A z elektromgnes mezjnek erssge a tekercs menetsziimtl is fgg.

A sejteken thalad rain vltozst hoz ltre az l szervezetben. Ez a vltozs a sejteken tfoly ram erssgtl fgg. Az emberi testen tfoly ram erssgt az ramforrs feszltsgnek nagysga s a test elektromos ellenllsa hatrozza meg.Az elektromos ram lettani hat.sa leggyakrabban izomsszehzdsban, gsi srlsekben s a sejtnedvek sszettelnek megvltozsban nyilvnul meg. Mr a mindssze 0 .0 1 A erssg ram is izomgrcst, ha a szven megy t, szvizomgrcst okoz. A 0,1 A-es vagy ennl ersebb ram thaladsa az em beri testen m r letveszlyes!

A korbbi ksrletek alapjn megllaptottuk, hogy az elektromos ramnak mgneses hatsa van.

Ha egy ramjrta tekercs kr vasreszelket szrunk, megfigyelhetjk, hogy annak mgneses mezje hasonl a rdmgnes mgneses mezjhez. A mgneses plusok azonban a tekercsnl felcserldnek, ha az ram irnyt megvltoztatjuk.

A tekercs krli ntgneses mez ersebb, ha a tekercsben foly ram erssge nagyobb, vagy ha a tekercsbe vasiTjdat, gynevezett vasm agot helyeznk. Azonos krlmnyek kztt a nagyobb menetszm tekercs krl ersebb a mgneses mez.

Az ramjrta tekercset, ha vasmag van benne, elektrom gnesnek nevezzk. Ksrlettel megllapthat,hogy:

Az elektrom gnes m gneses m ezjnek erssge fgg a tekercsn tfoly ra m erssgtl, a tekercs m enetszm tl s attl, hogy belsejben m ilyen anyag van.

IX.4. Ha a tekercsben ram folyik, a va.s- magban a kis mgnesek rendezdnek.

A vas mgnessgt gy kpzeljk el, hogy benne kicsiny termszetes nignesek vannak, amelyek rendezetlenl helyezkednek el. Ha a tekercsben ram folyik, akkor a vasmagjban lev kis mgnesek gy rendezdnek, hogy egyttes hatsukkal nvelik a mgneses mez erssgt. Megszntetve a tekercsben az ramot, megsznik a krltte lev mgneses mez, a vasmag mgneses rszecski ismt rendezetlenl helyezkednek el.

A2 EGYENRAM HATSAI 49

Az elektromossg vizsglatt jelentsen elmozdtotta LuigI (lalvan (1737-1798), bolognai anatmiaprofesz- szor. Galvani szrevette, hogy a ksrleteihez hasznlt. rzlK>rogra akasztott bkacomb, ha vasrdhoz r, sszern- dul. A jelensget Alessandro Volta magyarzta meg. Kimutatta. hogy kl olyan fm kztt, amelyek kzs elektrolittal rintkeznek, mindig van feszltsg, (jalvani ksrletben az elektrolit a bka tesnedve volt.Ha k

50 AZ ELEKTROMOS ELLENLLS. AZ EGYENRAM HATSAI

Akkumultorl hasznlnak pl. autkban, nioblelefonokban, videkamerkban. krhizi mtkben iTiunsznet esetn s sok olyan helyen, ahol hlzati itranifoms nem alkalmzhat.

A kimerlt galvnelemek s az elhasznlcSdott akkumultorok a krnyezetre kros anyagokat tartalmaznak, ezrt nem szabad szemtbe dobni, hanem a kijellt gyjthelyeken kell leadni azokat. Azzal is vdjk a krnyezetnket, ha tbb szz galvnelem helyett egyetlen, sokszor feltlthet akkumultort hasznlunk, nA korszer kmiai ramforrsokat olyan anyagokbl ksztik (pl. ltium, nikkel), amelyek hosszabb lettartamot biztostanak az elemeknek s kevsb szennyezik a krnyezetet.

50.1. Klnfle clt szolgl galvnelemek s akkumultorok (i). Tnkrement galvnelem (2). Akkumultortlt (3). (iombelemek (4). A z elhasznlt elemek s akkumultorok gyjtldja (5). El

1. Mit jelent az energianiegniarads trvnye az elektromos ram hhatsnl?2. Mit neveznk elektrolitnak?3. Elektrolitban milyen rszecskk rendezett mozgsa az elektromos ram?4. Hogyan nevezik a negatv elektrdt?5. Ml a neve a pozitv elektrdnak?6 . Mi az elektrolzis?7. Miben nyilvnul meg az elektromos ram lettani hatsa?8 . Mi az elektromgnes?9. Mitl fgg az elektromgnes mgneses mezjnek erssge?

A2 ELEKTROMOS MUNKA S TEUESTMNY KISZMTSA 51

5 Az elektromos munka s teljestmny kiszmtsa

AZ ELEKTROMOS MUNKA

Az elektromos tulajdonsg rszecskk az elektromos mez hatsra ramlanak. Ilyenkor az elektro- nos mez munkt vgez.Az elektromos mezt munkavgzs s.zempontjbl a feszltsg jellem zi. A feszltsg az elektrom os munka s a kzben tramlott elektromos tlts hnyadosaknt hatrozhat meg. Ebbl kvetkzik, hogy az elektrom os munka a feszltsg s az t- ranilott tlts szorzataknt szmthat ki.

51.1. Az ukkumuItomSI nmkdtetelt elektromotor munkavgzsre kpes.

A feszltsg knnyen mrhet, az elektromos tlts pedig az ramerssg s az id szoi-zataknt adhatmeg.

Az elektrom os m unka a feszltsg, az ram er ssg s az ram lsi id szorzatakn t is k iszm that.

AZ ELEKTROMOS TEUESTMNY

Az elektromos folyamatok egyik fontos jellemzje a teljestmny. Ezrt az elektromos fogyasztkon feltntetik. hogy 230 V-os ramfoirsra kapcsolva hny wattosak. A 100 W-os izz pl. jobban vilgt, mint a 60 W-os, mert benne ugyanannyi id alatt nagyobb energiavltozs jn ltre.Mivel a fogyasztkon bekvetkez energiavltozs egyenl az elektromos munkval, a teljestmny pedig az energiavltozs s az id hnyadosa:

Az elektrom os teljestmny a fogyaszt kivezetsei kztt m rhet feszltsg s a ra jta tfoly ram erssgnek szorzataknt szm that ki.

51.2. Az elektromos ramot az iiriunforrs elektromos mezje hozza ltre.

51J. Milyen ohtutk oivashatk le az tZZ^ lmprl?

52 AZ ELEKTROMOS ELLENLLS. AZ EGYENRAM HATSAI

KILWrt . . .? Vf7 M TUC(UAtHfw p SZIK- >iw>

52.1. A z energiatakarkossg a krnyezetvdelem egyik fontos lehetsge. FI

A villanyszmla sszege attl fgg, hogy hny kWh a fogyaszts s mennyibe kerl 1 kWh elektromos energia.

Az elektromos energi\ al neiiics

A2 ELEKTROMOS MUNKA S TEUESTMNY KISZMTSA 53

1. Az elektromos munka s teljestmny az ellenlls felhasznlsval is kiszmthat:

R = U = l R s / = , ezek behelyettestsvel W = I ^ R t, illetve W = ^ ^ – r I R R

s P = I^ R. illetve P = .R

1. Hogyan szmthat ki az elektromos munka?2. M ilyen sszefggs van az elektrom os munka s az tram lott tlts kzlt, ha

a feszltsg lland?3. Milyen szempontbl jellemzi a teljestmny az energiavltozsi folyamatokat?4. Mit mutat meg az elektromos teljestmny?5. Hogyan szmtjuk ki az elektromos teljestmnyt?6 . Mit mr a villanyra?7. Melyik mennyisg mrtkegysge a kWh?8 . Mirt kell takarkoskodni az elektromos energival?

IS CiONDOLKOZZ ES VALASZOU!1. Mit jelent az 1 W teljestmny? (Mondj tbb pldt!)2. Kt elektromos fogyaszt kzl az elsn – ugyanakkora idtartam latt – ktszer akkora

energiavltozs jn ltre, mint a msodikon. Melyik fogyasztnak nagyobb a teljestmnye? Indokold vlaszod!

3. Kt elektromotor kzl a msodik hromszor annyi munkt vgzett. Milyen felttellel igaz, hogy a kt motor teljestmnye egyenl?

4. Egy 40 W-os s egy 60 W-os izz kzl melyiknl nagyobb az 1 s alatt bekvetkez energiavltozs? Mirt?

5. Hogyan vltozna egy fogyaszt teljestm nye, ha az elrt 230 V helyett 115 V feszltsg ramfonsrl mkdtetnnk?

6 . Mirt nem szabad az izzlmpt az elrtnl nagyobb feszltsg .ramforrsrl mkdtetni?

OLDJUNK M E(i FELADATOKAT!

1. Mennyi munkt vgez az elektromos mez, mikzben 5 C tltst ramoltat t kt pontja kztt, ahol 10 V a feszltsg?Q = 5 C U = \ O V

54 AZ ELEKTROMOS ELLENLLS. AZ EGYENRAM HATSAI

Kvetkeztetssel: u Q w1 V 1 c 1 J

lOV 1 c 1 0 1 J = 10 J, mivel W – U10 V 5 C 5 10 J = 50 J , mivel W ~ Q

= 10 V 5 C = 5 0 J

2. Mennyi az I perc alatt vgzett elektromos munka, ha a fogyaszt kt kivezetse kztt m rt feszltsg 4,5 V, a rajta thalad ram erssge pedig 0.1 A?

f = 1 niin = 60 s / = 4,5 V / = 0 .l A

Kvetkeztetssel: / U t Wl A 1 V 1 s 1 J0.1 A 1 V 1 s 0,1 J0.1 A 4,5 V 1 s 0,45 J0.1 A 4.5 V 6 0 s 27 J

= 4,5 V 0.1 A -6 0 s = 2 7 J

3. A 230 V feszltsg hlzatra kapcsolt izzlmpn tfoly ram erssge 0.45 A. Mennyi az izzlmpn 10 perc alatt ltrejtt energiavltozs? Mekkora a teljestmny?t / = 230 V / = 0.45 A i = 1 0 min = 600 s

jAE = 230 V 0.35 A 600 s = 60030 J = 60,03 kJ P = y / = 2 3 0 V 0 .4 5 A = 103,5W = 100W

4. 230 V-os, 500 W-os merlforralt 5 percig mkdtetnk. Mekkora az energiavltozs? Mekkora a merlfonaln tfoly ram erssge, ha a hlzatra kapcsoljuk?

t / = 230 V P = 5 0 0 W / = 5 min = 300 s

AE = P-^ = 5 0 0 W -3 0 0 s= l5 0 0 0 0 J = 150kJ

p = / . / = > / = _ =P 500W 5 0 0 V AV 230 V 230 V

5. M ekkora az ramforrs feszltsge, ha a melegtpina ftszln >60 niA-es ram folyik t, s a teljestmnye 60 W?P = 60 W P/ = 260 mA = 0,26 A

P = / . / = > / = ^ = ^ = ^ / 0 .26A 0 ,26A

A2 ELEKTROMOS MUNKA S TEUESTMNY KISZMTSA 55

6 . Egy mosgp teljesininye 750 W. Mennyibe kerl az zemeltetse, ha egy program lefutsa 45 perc s I kWh elektromos energia ^5 Ft-ba kerl?

P = 750 W = 0.75 kW = P / = 0,75 kW – h = 0,5625 kW h3

f = 45 min = – h Fizetend: 0,5625 35 Ft = 20 Ft4

w Q uJ 12 C 50 V

1. Mennyi az elektromos munka, ha 10 C elektromos tlts tramlsa kzben a fogyaszt kivezetsein mrt feszltsg 12 V? Q

2. Mennyi az elektromos munka, mikzben 5 C elektromos tlts iramlik t azon a forrasztpkn. amelyet 42 voltos ram forrsra kapcsoltak?

3. Szmtsd ki a hinyz adatokat!4. Egy ramkr fgban 600 niA az ram erssge. Mennyi az elektromos munka 30 perc

alatt, ha az ramfoiTs feszltsge 12 V?5. Egy 4,5 V feszltsg zsebtelepre kapcsolt zsebizzn 5 percig 0,2 A erssg ram fo

lyik. Mennyi az izzn vgzett elektromos munka?6 . Egy 4,5 V-os zsebtelep lemerlsig 1,5 rn t kpes mkdtetni egy zsebizzt, amin

kzben 0.2 A erssg ram halad l. A zsebtelep ra 400 Ft. Mennyibe kerl I J elektromos munka?O u / t W

4,5 V 0,3 A 30 s Ws

220 V 2 A 3 h Wh

7. Szmtsd ki a hinyz adatokat!8 . Mekkora a zsebizz teljestmnye, ha 4.5 V-os zsebtelepre kapcsolva rajta 0,3 A ers

sg ram folyik? q9. Szmtsd ki a hinyz adatokat!

10. Mennyi id alatt vgez 120 kJ munkt egy0.4 kW-os mosgpmotor?

11. 24 V-os ramforrsra kapcsolt forrasztpkn 2 A-es ram folyik. Mennyi a teljestmny? Mekkora az energianvekeds5 perc alatt?

12. M ekkora az thalad ram erssge az 1200 W-os porszv motorjn, ha 230 V-os hlzatra kapcsoljuk?

56 AZ ELEKTROMOS ELLENLLS. AZ EGYENRAM HATSAI

KERESD A MEGOLDST!

Egyes becslsek szerint az Eurpai Uniban az sszes kszenlti llapotban hagyott berendezs vente annyi elektromos energit hasznl fel, mint Magyarorszg teljes vi fogyasztsa. Szmtsd ki, mennyi pnzt lehetne otthon 1 v alatt megtakartani, ha a televzikszlket hasznlaton kvl teljesen kikapcsolntok! Tegyk fel, hogy naponta 4 rt nzitek a televzit s egy nem energiatakarkos kszlk teljestmnye kszenlti llapotban 10 W. (A elektromos energia aktulis rt a villanyszmln tallod meg.)

A megoldshoz ismerni kell az elektromos energia egysgrt, valamint meg kell hatrozni, hogy kszenlti llapotban egy nap, illetve egy v alatt mennyi energit fogyaszt a kszlk.

Mivel naponta 4 rt nzzk a televzit, ezrt 1 nap alatt 20 rt mkdik kszenlti llapotban 10 W teljestmnnyel. Az egy nap alatt felhasznlt energit az = P t kplettel hatrozzuk meg.

= 10 W 20 h = 200 Wh = 0,2 kWh.n a p

Az ves fogyaszts pedig:= 365 0,2 kWh = 73 kWh.

Ft2008-ban az elektromos ram egysgra 35 r ~ ^ , ez alapjn ennek az ves fogyasztskltsge

Egy v alatt teht a napi 20 rt kszenlti llapotban hagyott televzikszlk 2555 Ft r elektromos energit hasznl el.

Vgezz hasonl szmtsokat egyb otthon hasznlatos, kszenlti llapotban hagyhat berendezsre is (pl. szmtgp monitor. DVD-lejtsz)! Elektromos fogyasztsukat az interneten vagy a mszaki lersukban tallod meg.

1. A tanulksrleti egysgcsomagban tallhat 3 egyforma zsebizzt kapcsoljunk sorba egy zsebtelephez! Hasonltsd ssze az izzk fnyerejt! Vlassz ki az egysgcsomagbl 6 egyforma hosszsg, keresztmetszet s anyag huzaldarabot, s az bra szerint kapcsold az egyes izzkhoz! Figyeld meg, hogyan vltozik az izzk fnyessge! Adj magyarzatot a niegfigyeJtekre!

K6RES0 A MEGOLDST! 57

2. A galvanizls elektromos rammal trtn fmbevonst jelent. Magyarzd meg. hogyan lehet ilyen eljrssal rzbevonatot kszteni klnbz anyag trgyakra!Tervezd meg a folyamatot!

3. Nzz utna az interneten, hogyan alkalmazzk a fizikoterpis s a kozmetikai kezelseknl az elektromos ramot! Magyarzd meg nhny alkalmazs mkdsi elvt!

4. Az l szervezetek mkdsk kzben maguk is termeinek elektromos ramot. Ezt az ramot vizsglja az EKG s az EECj kszlk. Olvass utna, hogyan mkdnek, s mire hasznlja ezeket az orvostudomny!

5. Tervezz olyan ramerssgmrt, amely az elektromos ram h-, vagy kmiai, vagy mgneses hatsn alapul!

6 . Kszts otthon galvnelemet! Ehhez klnfle fmeket s nagy nedvessgtartalm gymlcsket, zldsgeket (ahiia, citrom, burgonya, uborka. ) hasznlhatsz fel. Az iskolban mrjtek meg. hogy az gy elkszlt galvnelemek mekkora feszltsgek!

7. Bonts szl egy zsebtelepet, s nzd meg. milyen rszekbl ll! Kszts metszeti rajzot a zsebtelep felptsrrl!

8 . Akinek amalgmtms foga van, s vletlenl rharap egy aluflia darabra megrz lmnyben van rsze. Mi lehet ennek az oka?

9. a) Nzz utna, milyen izzlmpkat lehet kapni! Ksztstblzatot, amelyben feltnteted az izzk feszltsgrtkt. teljestmnyt, lettartamt, felhasznlsi terlett, mrett, a foglalat s az vegbura tpust!

h) Olvass utna, mit jelent az, hogy egy izz energia- takarkos! Hasonltsd ssze az azonos fnyteljestmny hagyomnyos s energiatakarkos izz elektromos fogyasztst, lettartamt s rt!

Vgezz kzelt szmtst, hogy mennyi id alatt trl meg az energiatakarkos izz ra! Szmold ki, hogy t v alatt hny forintot lehet megsprolni, ha otthon csak ilyen modern izzkat hasznltok! (Az elektromos energia rt az ramszmln tallod meg.)

10. M it jelent az, hogy egy elektromos berendezs A energiaosztly? Nzz utna, miben klnbznek egymstl az egyes energiaosztlyok!

11. Ksztsnk tmny konyhas-oldatot, s tegynk bele egy kevs piros vzfestket! Az gy kapott oldatba mrtsunk bele egy itatspapr cskot, majd tegyk r a paprt egy veglemezre! Kt vezetket kapcsoljunk zsebtelepre, s a msik vgket nyomjuk r a pa- pira. egymstl 3 cm tvolsgra! Figyeljk meg a vltozst, s adjunk r magyarzatot!

12. Nzz utna Luigi Calvani letnek s munkssgnak! Kszts kiseladst a tmban!

13. Lapozz vissza az I. tmakr mintafeladathoz! Mdostsd a kapcsolsi rajzot gy, hogy a hajszrt langyos s meleg leveg fjsra is alkalmas legyen!

58 AZ ELEKTROMOS ELLENLLS. A2 EGYENRAM HATSAI

SSZEFOGLALASAZ ELEKTROMOS ELLENLLS

TEST TULAJDONSG MENNYISEG

Vezet, fogyaszt, elektrolit stb.. amelyben a sz

III. fejezetAZ ELEKTRO

60 AZ ELEKTROMGNESES INDUKCI. A VLTAKOZ RAM

1 Az elektromgneses indukci

AZ ELEKTROMGNESES INDUKCI 61

Ezt a trvnyt Lenz (ejtsd: lene) ismerte fel 1834-ben, ezrt tiszteletre Lenz-trvnynek nevezzk.Ha egy zrt ranikiien a fogyasztk ellenllsa nem vltozik, akkor ott az ram erssge s az ramforrs feszltsge egymssal egyenesen arnyos. Ezrt az induklt ram erssgbl az induklt feszltsg nagysgra lehet kvetkeztetni.

H E g y tek e rc sb en n iigyobb iz in d u k lt jnu ii e r ssg e , teh t iiz in d u k lt fe sz ltsg is. h a a b e lse jb en g y o rsa b b a n v lto z ik a m g n e se s m ez . E z t p l. g y rh e tj k e l. h a a te k e rc sb e n a in g n e s ru d a t g y o rsa b b a n , v a g y e r se b b m g n e s t ugy’ lek e ic sb en a m

62 AZ ELEKTROMGNESES INDUKCI. A VLTAKOZ RAM

Szinos kzlemnye jeleni meg ludomnyos folyiniiokbiin, de mg figyeleiiiremlrbb a naplja, u iie ly e t 1820-t l 1 8 6 2 -ig fo ly iu iia to san v e z e te tt . L e je g y z e tt s k z z te tt n l l k u ta t s i e re d m n y e ivel m e g le p te a tu d o m n y o s v ilg o t.

A z I S 3 l-b e n fe lfe d e z e tt e le k tro m g n e s e s in d u k c i n k v l az 6 n e v h e z f z d ik a z e le k tro lz is t r v n y e in e k ii)egllap tisa . v a la m in t a b e n z o l fe lfe d e z se . M u n k ss g n a k e lism e r se k p p e n a k lf ld i tu d o m n y o s a k a d m i k k it n te t se k k e l h a lm o z t k e l.

F a ra d a y so h asem fe led k eze tt nw g anxSI, hogyin is k ezd d tt tu d o m n y o s p ly a fu tsa . H a fe lkrtk , sz- \ ‘e s e n tiu lo tt n p sze r tu d o m n y o s elad

A VLTAKOZ RAM 63

2. A vltakoz ramA VALTAKOZO ARAM LETREHOZASA

Elektromgneses indukci gy is ltrehozhat, hogy egy nyugv tekercs eltt m gnesrudat forgatunk. Ilyenkor az ram erssge folyamatosan, az irnya pedig idkznknt vltozik. Az rann irnya akkor vltozik meg, amikor a nignesrd valamelyik plusa elhalad a tekercs vge eltt. Az ilyen ram ot, amelynek ers.sge a irnya is vltozik, vltakoz ram nak nevezzk.

A tekercs s az eltte forg mgnes vltakoz ram ramforrsknt alkalmazhat. Az elektromgneses indukci alapjn mkd ramforrsokat genertoro k n ak nevezik.Ha a mgnes kt tekercs kztt forog, akkor mind a kt tekercsben egyidejleg jn ltre elektromgneses indukci. A kl tekercset megfelel mdon sszekapcsolva az induklt feszltsgek ss.zeaddnak.

Nagyobb lesz az induklt feszltsg akkor is, ha forgrszknt rdingnes helyett ersebb elektromg- ne>;t alkahnazunk.

Az elektrom os hlzat genertoraiban az elektromgnest pl. szlkerkkel, vz-, gz- vagy gzturbinval, illetve bels gs motorral forgatjk. Az ll tekercsekben induklt vltakoz ramot tvvezetken juttatjk el a fogyasztkhoz.Magyarorszgon s sok ms orszgban olyan vltakoz ram genertorokat hasznlnak, amelynek ramkrben az ram irnya msodpercenknt 1 0 0 – szor vltozik. Ez azt jelen ti, hogy az elektronok nsodpercenknt 50-szer az egyik, 50-szer a msik irnyba ramlanak. Az ilyen hlzati ra m m sodpercenknt 50 peridus. (Ezt szoks 50 hertzes vltakoz ramnak nevezni.)

A VLTAKOZ RAM HATSAI

A vltakoz ramnak ppen gy van hhatsa , mint az egyenram nak. Mindegy, hogy az elektrom os tulajdonsg rszecskk milyen irnyban mozogva lkdsik a vezet tbbi rszecskit, ez a mozgs m indig felmelegedst okoz. A hlzatra kapcsolt

6.. 1 . Hogyan vltozik az huhklt rain, ha a tekeivx ln uut^ncsriulat formaiunk?

63.2. Vltakoz ram genenlor modellje

A3J. A paksi erm egyik genertora s a meghajt rendszer

64 AZ ELEKTROMGNESES INDUKCI. A VLTAKOZ RAM

64.1. A szabad elektronok egyeniriunnl egy irnyba iianilanak, vltakoz

A VLTAKOZ RAM 65

1831-40 kztt Jedlik a pozsonyi akadmia fizika tan* szkre kerlt, ahol folytatta ksrleteit. Az 1840-es v fordulpontot jelentett letben. Ekkor hvtk meg a pesti egyelem fizika tanszkre tanrnak. Eladsai sorn tbb zben tansgot tett hazafias rzelmeirl. Elsknt trt t a latin nyelv oktatsrl a magyar nyelv eladsra.

I84S. mircius 15-n Jedlik nyos volt a pesti egyelem blcsszeti karnak dknja. Cselekedetei sszhangban voltak felfogsval. Nem akart az egyetem biztonsgot nyjt katedaya mg bjni, nemzetrnek jelentkezett. A szabadsitghiirc buksa utn a korm^tnyziit nehezen bocsi- totta n)eg nemzetri te\’kenysgt, mgi s – tudontnyos munkss

66 AZ ELEKTROMGNESES INDUKCI. A VLTAKOZ RAM

ELSOSEGELYNYUJTASELEKTROMOS RAM OKOZTA RALESETNL

Az elektromos ram okozta balesetnl a srltnek azonnal segteni kell!

1. Minl gyorsabban ki kell szabadtani az ramkrbl- a megfelel kapcsol kikapcsolsval, vagy- a vezetk hlzati csatlakozsnak megszntetsvel, vagy- az automata biztostk kikapcsolsval, vagy- az olvadbiztostk kicsavarsval.

Ha ezek kzl egyik sem valsthat meg, akkor a vezetket s a srltet elvlasztjuk egym stl. A vezetket szraz fval vagy valamilyen szigetel anyagbl kszlt trggyal szabad csak flretolni. A srlt testhez vagy nedves ruhjhoz puszla kzzel nem szabad hozznylni, meit akkor a segtt is ramts ri.

2 . az ramkrbl kiszabadtott srlt nem llegzik, akkor a ment megrkezsig azonnal mestersges lgzst kell alkalmazni. (A metersges lgzs technikjt biolgia vagy egszsgtan tanulsod rszeknt ismerheted meg.)

X Az elektromos ram okozta baleset srltjt minden esetben – mg haji rzi is magt- orvoshoz kell vinni, vagy orvost kell hozz hvni.

A VLTAKOZ RAM 67

Srlt szigetels elektromos eszkzt hasznlni

Nedves kzzel elektromos berendezsekhez nylni

Soha ne dugd az ujjadat, vagy ms apr trgyat

az elektromos csatlakozsba!

Ne rints meg egyszerre elektromos eszkzt s fldelt trgyat!

Ne rintsd meg a tvvezetk leszakadt

ram nemcsak hasznos,

hanem veszlyes is!A tuds

s az vatossg azonban megvd!

Viharban ne llj viilmhrrt vagy magas fa

A nagyleszltsg tvvezetket megkzelteni is letveszlyes, mg az oszlophoz se nylj!

A tvvezetken fennakadt papr- srknynak mg a zsinrjt

sem szabad megfogni!

68 AZ ELEKTROMGNESES INDUKCI. A VLTAKOZ RAM

3 . A transzformtor

6.i. A hlzatra kapcsolt transzfomitor \’ltakaz ram ramforrsknt hasznlhat.

A Irans-zfomitor kapcsolsi jelei:

pnnK f s / x k u n d c r

Menet- Feszlt- Menet- Feszlt-szm sg szm sg

6 0 0 2 4 2 4 0 0 9 6

6 0 0 2 4 1 2 0 0 4 8

6 0 0 2 4 6 0 0 2 4

6 0 0 2 4 3 0 0 1 2

6 0 0 2 4 2 0 0 8

” Tbbszr tapasztahuk iiKr. hogy

A TRANSZFORMTOR 69

69.1. A le- s feltninszfomils a tekercsek menetszmnak megvlasztstl fgg. Melyik kpen melyik tekercs menesz

70 AZ ELEKTROMGNESES INDUKCI. A VLTAKOZ RAM

OLDJUNK ME( FELADATOKAT!

1. Egy transzformtor tekercseinek nnenetszina 1200 s 3600. Mekkora lesz a szekunder feszltsg, ha az 1 2 0 0 menetes tekercset kapcsoljuk a hlzatra?

= 2 3 0 V -3 = 690V

2. Egy transzformtor teljestmnye 10 W, A primer feszltsg 230 V, a szekunder feszltsg 10 V. Mekkora az ramerssg a primer s a szekunder oldal ramkrben? A vesztesgeket ne vegyk tlgyelembe!

= p =/> = IOW = / = ^Vp * s z

/ p = 230V lo w/ o = = 0,043A

P – – 4 ^ = ——-= 1A/ = az

1. Egy transzformtor primer tekercse 1500, szekunder tekercse 4500 menetes. Mekkora a szekunder feszltsg, ha a primer feszltsg 230 V?

2. Egy transzformtorban a primer s szekunder tekercsek menetszmnak arnya 4 : 1 . Mekkora a szekunder feszltsg, ha a primer tekercs ramforrsa 160 V-os?

3. Egy transzform tor szekunder tekercsnek kivezetsein 400 V feszltsg mrhet. A szekunder tekercs menetszma 1200, a primer tekercs 600. M ekkora a primer feszltsg?

4. Egy transzformtor primer tekercse 300, szekunder tekercse 600 menetes. A primer tekercset 230 V-os hlzati ramforrsra kapcsolva egy adott terhelsnl – az ramerssg 2.5 A. Szmtsd ki a szekunder tekercs ramkrre vonatkozan a feszltsget, az ramerssget s a teljestmnyt!

5. Egy transzformtor primer tekercse 1200 menetes, a primer feszltsg 230 V. a) Hny menetes a szekunder tekercs, ha a szekunder feszltsg 23 V?h) Mennyi a szekunder tekercs ramkrbe kapcsolt fogyaszt teljestmnye, ha a primer

ramkrben az ramerssg 2 A? c) Mekkora az energiavltozs 4 ra alatt?

AZ ELEKTROMOS TWE2eTKRNOS2ER 71

4 Az elektromos tvvezetkrendszerA vltakoz ramot genertorokkal lltjk el. A nagyteljestmny genertorokat vzessek, duzzaszthat folyk, sznbnyk kzelben ptik fel. A fogyasztk tbbsge azonban ezektl az ermvektl tvol van. Az elektromos energia az ermtl a fogyaszthoz tvvezetken jut el.

Az elektromos tvvezetk hossz huzaljainak nagy az ellenllsa. Ezrt a tvvezetken jelents a hvesztesg. ha a rajta foly ram erssge nagy.

Egy adott ellenlls tvvezetken a hvesztesget gy cskkenthetjk, hogy a rajta tfoly ram erssgt cskkentjk. Ezt transzformtorok segtsgvel gy rhetjk el, hogy az erm kzelben fel-, a fogyasztk kzelben pedig letranszformljuk a feszltsget.A zokat a folyam atokat, am elyek sorn az e lek trom os ram eljut az ermtl a fogyasztig, rviden energiatvitelnek vagy energiaszlltsnak nevezik.

Az ermveknl lev transzformtorral a feszltsget 6 -2 0 kV-ra transzforiiiljik fel. Ezt a feszltsget mg tovbb nvelik: a viirosok. falvak kztt 120 kV, 220 kV. illelve 400 kV rtkre, iz orszgok kztti vezetkrendszereknl 750 kV-ra. A fogyasztk kzelben a feszltsg 230 V-ra trtn letranszfomilsa hasonlkppen fokozatos.

f e l t r a n s z f o rm l s

I c tra n s x – f o rm i s

t r a n s z f o m i t o i M /

1 \.\. Mondd el az dhra aopjn, hogyan ju t el az elektromos (iram a fof>yaszhozf

71.2. Tivvezetkrendszer transzfoniutorai

71. 400/120 kV-OS transzfomitor s a transzfomitonllonus veznylterme

72 AZ ELEKTROMGNESES INDUKCI. A VLTAKOZ RAM

Dri Miksa (1854-1938) mrnk a Cianz Vllamossigl Cyr igazgatja volt.Blthy Ott (1860-1939). a Magyar Tudomnyos Akadmia tiszteletbeli tagja, gpszmrnkknt dolgozott. 1889-ben vltakoz ram fogyasztsmrt szerkesztett s ezen kvl az ermvek berendezseinek kialaktsban is rszt vett.

Zpernowsky Kroly (1853-1942). a Magyar Tudominyos Akadmia levelez tagja, gpszmrnkknt a Megyetemen oktatott. szervezte meg 1878-ban Eurpa els villamossgi gyrt, a ksbbi (imz Villamossgi Ciyrat. Legjelentsebb kzs munkjuk az 1885-ben megalkotott zrt vasmag transzformtor, amely lehetv tette a vltakoz ram szles kr felhasznlst.

72.1. A Zirt viLsmag tRmszformtor s u korszer elektromos tvvezetkrendszer megvalstsij Blthy On. Dri Miksa s Zipernowsky Kroly magyar mrnkk nevhez fzdik (1885).

1. Mirt kell tvvezetket pteni?2. Hogyan lehet cskkenteni a vesztesget a tvvezetken?3. M it neveznk elektromos energiaszlltsnak?4. Kik alkottk meg 1885-ben az elektromos tvvezetkrendszer elvt?

CONDOLKOZZ ES V A LA SZO U !

1. Legalbb hny transzformtorra van szksg a legegyszerbb tvvezetkrendszerben?2. Hny ramkr van a legegyszerbb tvvezetkrendszerben?3. A tvvezetkrendszer ramkrben mi az ramfoirs. s mi a fogyaszt?4. Mi az ramforrsa egy falu ramkrnek?5. Mirt tilos a tvvezetkek megkzeltse, illetve megrintse?6 . Mirt nem szabad megfogni a tvvezetkbe akadt srkny lelg zsinrjt?7. Nzz utna! Min nem pusztulnak el a madarak, ha a tvvezetk egyik drtjra szllnak?

A VLTAKOZ RAM HATSAINAK NHNY 6YAK0RU TI ALKALMAZSA 73

5 A vltakoz ram hatsainak nhny gyakorlati alkalmazsa

ELEKTROMOS MELEGT ESZKOZOK

Klnbz ellenlls huzalokat sorba kapcsolva azt tapasztaljuk, hogy a nagyobb ellenlls huzal jobban felmelegszik. Ezrt az elektromos melegt eszkzkbe ftszlknt – a csatlakoz vezetkhez kpest – nagy ellenlls huzalt ptenek be. Ezt az ellenllshuzalt legtbbszr porcelngyngykkel szigetelik el a berendezs tbbi fm rsztl. Ilyen felpts az elektromos fzlap, a villanyvasal, a forrasztpka, az elektromos kvfz, a villanybojler, a kenyrpirt stb. melegt rsze.

Ha az elektromos fogyasztknl a szigetelsek megrongldnak, a szigeteletlen vezetkek sszerhetnek. Ilyenkor rv idzrla t jn ltre, melynek kvetkeztben az ramkr ellenllsa lecskken, s ezrt az iimerssg megn. A ttilriini hatsra a vezetk annyira felmelegedhet, hogy megolvad, esetleg a szigetels meggyullad. Tlram jhet ltre akkor is, ha a megengedettnl nagyobb teljestmny fogya.sz- tkat kapcsolunk az ramkrbe.

Az elektrom os berendezseket a tl ers ramtl oIvadbizto.stk vdheti meg. Ebben igen vkony, nagy ellenlls fmhuzal van. Ezt a vkony fm

1X\. Mirt krnyezetkml az elektromos e.szkzfk haszuihia ?

73.2. Az elektromos ram hatsra az ellenlhishuzal” felmelegszik.

73.4. Hlzati rdnikrben (balra), illetve elektromos eszkzkben! (jobbra) hasznlt olvadbiztostkok

73J. Az elektromos berendezsek frsz- lanak szigetelse ltalban kermia.

74 AZ ELEKTROMGNESES INDUKCI. A VLTAKOZ RAM

74.1. A z izzlmpa felpse

74.2. A z energatukurkos fnycs hasznlata jelents anyagi niegtakirtssal jr. n

74J. H t^ya n m kd ik a z c’leklrotngnc’xc’s d a ru ?

szlai porceln- vagy veghengerben helyezik el. Tlraiii esetn ez a fmszl megolvad, elszakad, gy megszaktja az ramkrt. Minden biztostk csak bizonyos erssg ramot br el. Ezt az rtket a biztostkon feltntetik.Mieltt a megolvadt biztostkot kicserlnnk, meg keli szntetni a tlram okt!Az ramkr akkor is megszakad, ha a biztostkot kicsavarjk. Javts vagy szerels esetn gy vdekeznek az ramts ellen.A kiolvadt biztostkot javtani (patkolni) tilos, helyette jat kell becsavarni.

AZ ELEKTROMOS IZZLMPA

Egy vezetk, ha rajta megfelel erssg ram folyik t, izzsig felmelegedhet, s gy mi* nemcsak melegt. hanem vilgt is. Ezt hasznljk fel az izzlmpk ksztsnl.A magas hmrskleten izz huzal oxign jelenltben hamar elg. Az izzszl csak akkor vilgt tartsan. ha megvjuk az elgstl. Ezrt az izzlmpa szlt oxignmentes, nemesgzzal tlttt vegburban helyezik el. Az izzszlat magas olvadspont fmbl, pldul volfrmbl ksztik.

Az ilyen hagyomnyos izzlmpa a felhasznlt elektromos energinak csak kis rszt kpes fnyknt kisugrozni. Ezrt foiTsodik fel az izzlmpa s a foglalata. Az izzk hatsfoka a fnykibocsts szempontjbl mindssze 3-5% . Ezrt napjainkban egyre inkbb a kzel 80%-os hatsfok energiatakarkos fnycsveket hasznljuk vilgtsra. Ezek nem az elektromos ram hhatsa alapjn mkdnek.

Az ramjrta vasmagos tekercs, vagyis az elektro- ngnes elnye az, hogy a tekercsben foly ram erssgnek vltoztatsval, ki – s bekapcsolsval a mgneses mezje megszntethet, s ersebb is lehet, mint az aclmgnesek. zemekben, roncstelepeken nehz vastrgyak felemelsre, szlltsra, vashulladkok kivlogatsra ezrt emeldarura szerelt teherem el elektrom gneseket hasznlnak.

A VLTAKOZ RAM HATSAINAK NHNY 6YAK0RU TI ALKALMAZSA 75

A tvkapcsolk (relk) ramkrben elektromgnest alkalmaznak. Ezek gyenge rammal is mkdnek, s segtsgkkel tvolbl is zihatunk vagy nyithatunk egy msik, gyakran ers ram ramkrt.A bekapcsolt zrrel tekercsnek mgneses mezje a rel vasmagja fel vonzza a vezrelt ramkrt zr rugs kapcsol vaslemezt. A vezrelt ramkr addig marad zrva, amg a rel ramkrt zrva tartjuk.Ha a nyitrel ramkrt zrjuk, a rugs kapcsol nyitja a vezrelt ramkrt. A tvoli (vezrelt) ramkr addig marad nyitva, mg a rel ramkre zrt.Relt alkalmaznak az nmkd vltberendezsekben, az automata gpekben, fistrzkelkben stb. Tvkapcsolval mkdtetik egyes nagyfeszltsg ramkrk kapcsolit is.

AZ ELEKTROMOS CSENG

Az elektromgnest az elektromos csengnl az ram sorozatos megszaktsra hasznljk. Ha a cseng ramkrt nyomgombjval zrjuk, az elektromgnes m aghoz rntja a rugra erstett vaslemezt, amely gy eltvolodik az rintkez cscstl. Ezrt megszakad az iamkr. az elektromgnes elveszti mgneses tulajdonsgt, a rug pedig visszarntja a vaslemezt eredeti helyzetbe. Ez az rammegsza- kts ismtldik percenknt 20-30-szor. E folyamat kzben a vaslemezhez erstett kis kalapcs meg- tgeti a harangot, amely cseng hangot ad.

AZ AUTOMATA B IHOSTK

Az automata biztostkot az ramkr megszaktsra hasznljk. ramkrben a rugs kapcsolkar vaslemeze elektromgnes eltt van. Ha az ram erssge egy megengedett rtk fl nvekszik, az elektromgnes olyan erss vlik, hogy kpes maghoz rntani a vaslemezt. Ekkor a rugs kapcsol megszaktja az ramkrt. Ha megszntetjk a tlram okt. a rugs kapcsolval jra lehet zrni az ramkrt.Az automata biztostk azrt is elnys, mert kapcsolsi ideje lnyegesen rvidebb. mint az olvadbiztostk. Ezrt a hztartsi hlzatokban ma mr eis- sorbar] ezt hasznljk.

75.1. Zilrkapcsol (Ziirrel)

75.2. Nyilkapcsol (nyitrel)

75A Az elektromos cseng kapcsolsi rajza

7S.4. Mirt kell eJekirontos lulzotoknl automaui hiztoxtkot is haszndlni az olvad hiziosilk nwleti?

76 AZ ELEKTROMGNESES INDUKCI. A VLTAKOZ RAM

76.1. A vlltor modellje

A .svnkrn grg sz. jelense: egyidej, egy idben trtn.

76.2. Villanymotor modell

VALTAKOZO ARAMU MOTOROK

Vltakoz feszltsg ramforrsra kapcsolt vasmagos tekercs krl vltakoz mgneses mez van. Ilyenkor a tekercs vgeinl lev kt plus flperidusonknt ellenttesre vltozik. Ha egy mgnestt tengelye krl megprgetve helyeznk az ramjrta tekercs el. akkor a mgnest (kedvez esetben) egyenletes forgsban marad.M egfelel tem prgetssel elrhet ugyanis, hogy a mgnest mindig akkor haladjon el a tekercs eltt, mm- kor a mgneses mez plust vlt. gy a mgneses mez a mgnest kzeledsekor vonzssal, tvolodsakor pedig taszt.ss;il segti legyzni a forgst akadlyoz hatsokat. pldul a srldst. A villanymotorok egy rsze is ezen az elven mkdik.

Az elektromotorok alkalmazilsa nagy elnykkel j>r a krnyezetvdelem szempontjbl is. Mg a gzzel, benzinnel, olajjal mkd motorok kros anyagok termelsvel szennyezik a krnyezetet, iiz elektromotorok nem. f i

Az elektromotorok tovbbi elnyei:- knnyen indthatk s lellthatk.- kezelsk egyszer.- mretk s teljestmnyk sokfle lehet.- tvolrl s automatkkal is vezrelhetk. ki-be kap

csolhatk,- j a hatsfokuk, a tbbi motorhoz viszonytva gazda-

OLVASD EL!Az Eurpai Uni rendelete szerint 2009 sztl fokozatosiui kivonjiik a forgalombl a csik 3-5%-os hatsfokkal mkd izzh’uiipkat. A helyettk hasznlhat, krnyezetvdelmi szempontbl sokkal elnysebb energiatakarkos fnycsvek mkdse nem az elektronK>s ram hhatsn alapszik. Bennk a gzok ramvezetse idz el olyan folyamatot, uiiely kvetkeztben fnykibocsts trtnik. 1

Az els. gyakorlatban is hasznlhat izzlmpt EJison (olvasd: edizon) amerikai feltall ksztette 1879-ben. A 19. szzaid vgn gyors ip

A VLTAKOZ RAM HATSAINAK NHNY 6YAK0RU TI ALKALMAZSA 77

foko az izzszl eHenllsnak nvelsvel emeltk pl. gy. hogy olyan volfnunsz^ilat alkalmaiztak, iuiielynek az tmrje a hajszl tmrjnek negyede volt.

A magas hmrskleten izz fmszl prolgsnak cskkentse cljbl az izzlmpk oxignmentes burjt nemesgzzal tltttk meg. Az Egyeslt Izz mrnknek,Krdv Imrnek a kutatsai eredmnyeknt 1936 utn a nagyobb teljestmny izziimpitk vegbunynak tlt- 77.1. Az izzsz

78 AZ aEKTROMGNESES INDUKCI. A VLTAKOZ RAM

KERESD A MEGOLDST!

Lenz trvnye kimondja, hogy az induklt ram irnya mindig olyan, hogy hatsval akadlyozni igyekszik az t ltrehoz hatst, vltozst. Hogyan tudnnk ksrlettel igazolni Lenz trvnyt?

A ksrlethez szksgnk van zsebtelepre, egy tekercsre, vezetkekre, kzplls ampermrre, irnytre s egy mgnesrdra.