34. Gyakorlás, feladatmegoldás
34. Gyakorlás, feladatmegoldás
Váltakozó áram
https://kemfiz.hu/fizika_kozep_valtakozo-aram.html
Elemző feladatok
1. Magyarázd meg, hogy miért nem szenvednek áramütést a madarak, amikor a nagyfeszültségű távvezetékeken ülnek, és azt is, hogy miért pusztul el mégis sok madár a 20 kV-os elosztóhálózat oszlopain. A feladat két ábrán mutatja be azt a két tipikus veszélyes helyzetet, amelyek áramütéshez vezetnek.
a) Miért nem szenved áramütést a vezetéken ülő madár?
b) Miért szenved áramütést az oszlop földelt fém részén ülő madár, ha a vezetékhez ér?
c) Miért végzetes, ha egy madár egyszerre két vezetékhez ér?
d) Miért ritkább, hogy a madár egyszerre két vezetéket ér a nagyfeszültségű oszlopokon, mint a 20 kV-os oszlopokon?
e) Javasoljon két megoldást a madarak áramütésének megelőzésére!
Megoldás
a) Miért nem szenved áramütést a vezetéken ülő madár?
Mert csak egyetlen vezetéket érint, így nem jön létre feszültségkülönbség a testén → nem folyik áram.
b) Miért szenved áramütést az oszlop földelt fém részén ülő madár, ha a vezetékhez ér?
A földelt fémrész 0 V, a vezeték 20 kV. A madár két különböző potenciált érint, ezért áram indul meg a testén → áramütés.
c) Miért végzetes, ha egy madár két vezetékhez ér egyszerre?
A két vezeték között nagy feszültségkülönbség van (két fázis). A madár áramkört zár, a nagy áram halálos.
d) Miért ér ritkábban egyszerre két vezetékhez egy madár a nagyfeszültségű oszlopokon, mint a 20 kV-oszlopokon?
A nagyfeszültségű oszlopokon a vezetékek sokkal távolabb vannak egymástól, így a madár nem tudja egyszerre elérni őket. A 20 kV-os oszlopokon közelebb futnak, ezért könnyebben ér hozzá kettőhöz.
e) Két megoldás a madarak áramütésének megelőzésére:
Szigetelő burkolatok a 20 kV-os oszlopokon a veszélyes pontokon.
Madárvédő kereszttartók / fészekplatformok felszerelése, hogy ne érhessék el a vezetékeket.
2. Az automata biztosíték megvédi a lakás elektromos hálózatát a túl nagy áramoktól; a rajzon látható biztosíték 15 A áramerősségnél szakítja meg az áramkört.
a) Hogyan változik a hálózatban folyó áram, ha több elektromos eszközt használunk egyszerre?
b) Miért okoz nagy áramot a rövidzár, és miért veszélyes?
c) Hogyan működik a 15 A-es automata biztosíték az ábra alapján?
Megoldás
a) Hogyan befolyásolja a hálózat terhelése az áramot?
Minél több elektromos eszközt használunk egyszerre, annál kisebb lesz az összellenállás, ezért nagyobb áram folyik a hálózatban.
I=UR
b) Miért okoz nagy áramot a rövidzár? Mi a veszélye?
Rövidzár esetén a két különböző potenciálú vezeték közvetlenül összekapcsolódik, az ellenállás nagyon kicsi, ezért az áram hirtelen megnő. Veszély: a túl nagy áram felmelegíti a vezetékeket, tüzet, károsodást okozhat.
c) Hogyan működik az automata biztosíték?
Az automata biztosítékban egy hő- vagy mágneses kioldó van. Ha az áram meghaladja a 15 A-t, a kioldó megszakítja az áramkört, így megvédi a hálózatot a túlmelegedéstől és a tűztől.