9. Az elektromos áram, áramerősség

1. Kísérlet

Készítette a Copilot.

Van de Graaff-generátorhoz rögzített fapálca, másik vége földelve.

Selyempapír csíkok elhelyezése a pálca mentén.

A csíkok egymás után szétnyílnak → töltésáramlás láthatóvá válik.

Fémpálca esetén a jelenség megváltozik (jobb vezetés, gyorsabb kiegyenlítődés).

2. Tapasztalat

A csíkok mozgása jelzi a töltések rendezett áramlását.

A generátor leállítása után a csíkok összecsukódnak → feszültség szükséges az áram fenntartásához.

3. Következtetés

Elektromos áram = töltések tartós, rendezett mozgása.

Áram létrehozásához potenciálkülönbség kell.

Analógia: víz áramlása szintkülönbség miatt ↔ töltések áramlása feszültség miatt.

4. Áramerősség fogalma

Fv. 132.o.

Mértékegység: amper (A).

Ha az áramerősség állandó → egyenáram; ha változik → váltakozó áram.

5. Mi mozgatja a töltéseket?

Fémekben: vezetési elektronok rendezett mozgása.

Elektromos mező hozza létre a vezetékirányú erőt.

Feszültség: U=E⋅s.

Áram oka: a vezetőben létesített elektromos mező.

6. Áramkör részei

Feszültségforrás

Vezeték

Fogyasztó

Kapcsolási rajzok szimbólumai (elem, telep, kapcsoló, ellenállás, izzó, műszerek stb.)

Készítette a Copilot.

7. Áram iránya

Egyezményes irány: pozitív töltések mozgásának iránya.

Fémekben valójában elektronok mozognak → ellentétes irány.

Elektrolitokban mindkét előjelű töltés mozog.

8. Áram hatásai

Vegyi hatás (vízbontás, akkumulátor).

Hőhatás (melegítők, izzók).

Fényhatás (szikrakisülés, fénycső).

Mágneses hatás (motorok, műszerek).

Biológiai hatás (áramütés, fizioterápia).

9. Áramerősség- és feszültségmérés

Árammérő: soros kapcsolás → az izzón átfolyó áramot méri.

Feszültségmérő: párhuzamos kapcsolás → két pont közti feszültséget méri.

Ampère

Életút, tudományos munkásság, elektrodinamika alapjai.

Gyermekkora és tanulása

André Marie Ampère 1775-ben született Lyonban, művelt, tehetős kereskedő családban.

"Csodagyerek" volt: 10 éves koráig magántanítók tanították, utána mindent önállóan tanult.

Kiolvasta a Nagy Francia Enciklopédiát, majd latinul tanult meg, hogy eredeti matematikai műveket olvashasson.

13 éves korára az akkori teljes matematikai tudást elsajátította.

Első tudományos munkái

1801-ben Bourg városában fizika–kémia professzor lett.

Első tudományos műve mégsem fizikáról szólt, hanem a szerencsejátékok matematikájáról – ez jól mutatja kreatív, sokoldalú gondolkodását.

A párizsi időszak és a nagy felfedezések

1809-ben az École Polytechnique matematikaprofesszora lett.

Kutatásait zseniális ötletek, nem pedig módszeres kísérletezés jellemezte.

A jelenségeket először kísérletileg ellenőrizte, majd matematikai elméletté fejlesztette.

Az elektrodinamika megalkotása

Ampère nemcsak magyarázta az ismert elektromágneses jelenségeket, hanem újakat is előre jelzett.

Fő műve: Értekezés az elektrodinamikus jelenségek matematikai elméletéről (1827).

Ő alkotta meg az elektromágneses kölcsönhatások első teljes matematikai leírását → az elektrodinamika alapjait.

Sokoldalú személyiség

Nemcsak természettudós volt: vallásfilozófiai műveket, drámákat és verseket is írt.  A kor egyik legműveltebb, legszélesebb látókörű tudósa.

Forrás:

Középszintű érettségi feladatok

https://kemfiz.hu/fizika_kozep_egyenaram.html

Tesztek

49, 16, 25, 26, 33, 34, 63

49. Az elektromos feszültség mértékegysége a volt. Hogyan fejezzük ki SI-alapegységekkel az 1 voltot?

Magyarázat: A feszültség: 

16. Az ábrán a voltmérő U feszültséget, az ampermérő I áramerősséget mutat. Mit ad meg az U/I hányados?

B – R₂ értékét.

A voltmérő az R₂ ellenállás két pontja közé van kötve, ezért csak R₂-re eső feszültséget méri. Az ampermérő sorosan van, így az egész áramkör áramát méri, ami ugyanaz az áram, ami R₂-n átfolyik. Ohm törvénye szerint:

R2=U/I

Ezért az U/I hányados pontosan R₂ ellenállását adja, nem az eredőt és nem R₁-et.

25. Mit mutat az ideális voltmérő nyitott és zárt kapcsolónál?

C – Nyitva: 4,5 V, zárva: 0 V.

Nyitott kapcsolónál a voltmérő a telep kapcsaira van kötve → a teljes feszültséget méri. Ha a kapcsolót zárjuk, a voltmérő két pontja vezetővel közvetlenül összekötődik, így köztük nincs potenciálkülönbség:

U=0 V

Ezért nyitva 4,5 V, zárva 0 V.

26. Melyik esetben világít legfényesebben az izzó?

C – Ha mindkét kapcsolót zárjuk.

Ha mindkét kapcsoló zárva van, az áramkör eredő ellenállása a legkisebb, mert több áramút nyílik. A kisebb eredő ellenállás miatt az áramforrásból nagyobb áram folyik, így az izzón:

P=U⋅I

nagyobb teljesítmény alakul hővé és fénnyé → nagyobb fényerő.

33. Két egyforma ellenállás, telep 10 V. Nyitott kapcsolónál mekkora
U\{AB} a voltmérő nyitott és zárt kapcsolónál?

Nyitott kapcsolónál az A és B pontot a kapcsolás vezetővel köti össze, így azonos potenciálon vannak. Ha két pont között nincs ellenállás, akkor:

UAB=0 V

Ez független attól, hogy a telep 10 V-os.

34. Két áramkör: egyikben ohmos ellenállás, másikban tekercs. Melyik izzó éri el hamarabb a teljes fényerőt?

A – Az 1. áramkörben (az ohmos ellenállásosban).

Az ohmos ellenállás nem késlelteti az áram felépülését: bekapcsoláskor az áram azonnal eléri közel végső értékét. A tekercs viszont induktív elem:

• ellenáll az áram hirtelen növekedésének,
• az áram lassabban épül fel (időállandó).

Ezért a tekercses körben az izzó lassabban fényesedik ki, az ohmos körben pedig azonnal.

63. Soros R₀ és változtatható Rₓ. Hogyan változik U\{AB} és U\{BC}, ha Rₓ nő?

A – U\{AB} nő, U\{BC} csökken. 

Vissza