VI. ELEKTROMOSSÁG A HÁZTARTÁSBAN

VI. ELEKTROMOSSÁG

A HÁZTARTÁSBAN

• Az elektromos állapot

1. (127/1)

a) Mozgasd a léggömböt a kék háttér előtt!

Amikor a léggömböt mozgatod, semmi különös nem történik, mivel a léggömb töltései még nem változtak meg. A háttér és a léggömb között nincs kölcsönhatás.

b) "Dörzsöld" a léggömböt a pulóverhez!

A dörzsölés során a léggömb elektrosztatikus töltést vesz fel. Ez azért történik, mert a léggömb és a pulóver anyagai között elektronok cserélődnek. A léggömb negatív töltést kap, míg a pulóver pozitív töltésűvé válik. Ennek eredményeként a léggömb vonzani kezd könnyű tárgyakat, például papírdarabokat.

c) A megdörzsölt léggömböt egyre távolabbról engedd el!

Ahogy távolabb engeded el a léggömböt, a vonzó hatás gyengül, mivel az elektrosztatikus erő távolsággal csökken. Ha túl messzire viszed, a léggömb már nem vonzza a tárgyakat.

d) Először csak a pulóver ujjáról "dörzsöld le" a töltéseket, vidd a lehető legtávolabbra a léggömböt, és figyeld meg, mi történik!

Ha csak részben dörzsölöd le a töltéseket, a léggömb még mindig vonzó hatást gyakorolhat, de gyengébben. Ahogy egyre több töltést eltávolítasz, a léggömb fokozatosan elveszíti elektrosztatikus tulajdonságait, és már nem vonz tárgyakat.

2. (127/2)

Nagyszerű ötlet! Az elektroszkóp egy egyszerű eszköz, amely segít kimutatni az elektrosztatikus töltéseket. Otthoni eszközökből is könnyen elkészíthető!

Hogyan készíts házi elektroszkópot?

�� Szükséges eszközök:

• Egy üvegpohár vagy műanyag palack
• Alumínium fólia vagy vékony fémlemez
• Egy vékony rézhuzal vagy drót
• Papírkapocs vagy kis fémlemez darabok
• Szalag vagy ragasztó

�� Elkészítés lépései:

• Készítsd el az alapot: Használj egy üvegpoharat vagy műanyag palackot.
• Hajlítsd meg a rézhuzalt: Egyik végére rögzíts egy kis alumínium fólia darabot vagy papírkapcsot.
• Helyezd a huzalt a pohár tetejére: A huzal másik végét rögzítsd a pohár szájához, hogy stabilan álljon.
• Biztosítsd a mozgó részt: Az alumínium fólia vagy papírkapocs szabadon mozogjon a huzal végén.

3. (128/3)

Nézz utána, hogy ki és mikor határozta meg először az elektron töltését! Mikor és milyen díjat kapott ezért az eredményéért?

Az elektron töltését először Robert Andrews Millikan határozta meg híres olajcsepp-kísérletével, amelyet 1909-ben végzett. Az eredményeit 1913-ban publikálta. E munkájáért 1923-ban fizikai Nobel-díjat kapott, elismerve az elemi töltés pontos meghatározásában elért eredményeit.

4. (128/4)

A töltések nagyságrendi skálán való elhelyezése az adott részecskék esetében:

• Proton: +1 elemi töltés (+e).
• Alfa-részecske (He atommag): +2 elemi töltés (+2e).
• Oxigén atommagja (OO): +8 elemi töltés (+8e).
• Urán atommagja (UU): +92 elemi töltés (+92e).

A nagyságrend a pozitív töltések számát mutatja, amely az adott atommag protonjainak számával egyezik meg. Az elemi töltés (ee) értéke körülbelül .

5. (128/5)

A pattanó hangot és a kis szikrákat a statikus elektromosság okozza. Amikor egy műszálas pulóvert leveszünk, a dörzsölődés miatt elektronok vándorolnak a pulóver és a test között, így töltéskülönbség alakul ki. Ez a töltéskülönbség kisülés formájában egyenlítődik ki, ami szikrákat és pattanó hangot eredményez. Ez tipikusan száraz levegőben figyelhető meg intenzívebben, mert a nedvesség csökkentené a töltés felhalmozódását.

6. (128/6)

Pozitív töltésű ionok (kationok):

• Na⁺: nátriumion
• K⁺: káliumion
• Ca²⁺: kalciumion

Negatív töltésű ionok (anionok):

• Cl⁻: kloridion
• SO₄²⁻: szulfátion
• NO₃⁻: nitrátion

7. (128/7)

Az elektromos töltés mértékegységét, a coulombot, Charles Augustin de Coulomb tiszteletére nevezték el, mivel ő volt az, aki 1785-ben megalkotta a híres Coulomb-törvényt, amely az elektromos töltések közötti erő nagyságát és irányát írja le. Ez a törvény alapvető fontosságú az elektrosztatika területén.

Élete és eredményei:

• Coulomb 1736. június 14-én született Angoulême-ban, Franciaországban, és 1806. augusztus 23-án hunyt el Párizsban.
• Feltalálta a torziós mérleget, amely lehetővé tette az elektromos erők pontos mérését.
• Kutatásai kiterjedtek a súrlódásra, a szélmalmokra, valamint a fémek és selyemszálak rugalmasságára is.

Coulomb munkássága jelentős hatással volt a fizika fejlődésére, és az ő nevét viseli az elektromos töltés SI-mértékegysége.

2. Vezetők, szigetelők, elektromos áram

1. (129/1)

A digitális multiméter szakadásjelzése segít az anyagok vezetőképességének vizsgálatában. A következő tapasztalatokat lehet gyűjteni az anyagok érintésekor:

Tapasztalatok:

• Vezető anyagok (jelzést ad a szakadásjelzés): fém evőkanál, kötőtű, csavar (mivel a fémek jó vezetők).
• Gyenge vezetők vagy félvezetők (esetenként jelzést ad): grafitceruza (a grafit vezeti az áramot, de nem olyan jól, mint a fémek).
• Szigetelők (nem ad jelzést): vonalzó, fakanál, hurkapálca (ezek nem vezetik az áramot, mivel szigetelő anyagokból készültek).

Csoportosítás anyagok szerint:

• Vezetők: fémek (például evőkanál, csavar, kötőtű).
• Félvezetők: grafit (például grafitceruza).
• Szigetelők: műanyag, fa (például vonalzó, fakanál, hurkapálca).

2. (129/2)

Az Időkép internetes oldalon keresd meg a térképek közül a villámtérképet! A villám mely tulajdonsága alapján tudják a villámokat detektálni?

A villámokat az elektromos kisülés során keletkező elektromágneses hullámok alapján detektálják. Ezek a hullámok a villámcsapás pillanatában keletkeznek, és speciális érzékelőkkel, például villámdetektorokkal rögzíthetők. Az Időkép villámtérképe az ilyen mérések alapján jeleníti meg a villámok helyét és időpontját.

3. (129/3)

A zivatarfelhők felett létrejövő légköri elektromos jelenségeket felsőlégköri elektro-optikai jelenségeknek vagy TLE-jelenségeknek (Transient Luminous Events) nevezik. Ezek közé tartoznak például a vörös lidércek, kék nyalábok, óriás nyalábok, gyűrűlidércek, és tündérkék.

Megfigyelésük módja: Ezek a jelenségek rendkívül rövid ideig tartanak, és nagy magasságban, a sztratoszférától a mezoszféra tetejéig alakulnak ki. Megfigyelésükhöz speciális, nagy érzékenységű kamerákra van szükség, amelyek képesek rögzíteni a gyors fényfelvillanásokat. A jelenségek gyakran a világűrből, például az ISS-ről is jól láthatók.

4. (129/4)

Vezetőképesség

a) A fémek, különösen például a réz és az ezüst, kiemelkedően jó vezetők, vezetőképességük nagyságrendje általában körül van. Ez azt jelenti, hogy az elektromos áramot rendkívül hatékonyan vezetik.

b) A víz vezetőképessége a benne oldott ionoktól függ. A tiszta desztillált víz gyenge vezető, mivel kevés oldott iont tartalmaz. A csapvíz vagy tengervíz vezetőképessége viszont jelentősen magasabb a benne lévő sók és egyéb ásványi anyagok miatt, amelyek ionokat adnak a vízhez.

c) A réz vezetőképessége körülbelül míg a csapvízé általában között mozog. Ennek alapján a réz vezetőképessége körülbelül 10 milliószor jobb a csapvízénél!

5. (130/5)

Vezetők:

• Radiátor (fém)
• Körömolló (fém)
• Kólásdoboz (alumínium)
• Alufólia (alumínium)
• Fazék (fém)
• Villa (fém)

Szigetelők:

• Hurkapálca (fa)
• Porcelánbögre (porcelán)
• Befőttesgumi (gumi)
• Nejlonzacskó (műanyag)
• Radír (gumi)
• Könyv (papír)

6. (130/6)

A villámhárító három fő része a következő:

• Felfogó: Az épület tetején található, általában hegyes acélrúd, amely a villámot "felfogja".
• Levezető: Egy vezető anyagból készült kábel, amely a villám energiáját a földeléshez vezeti.
• Földelő: A talajjal érintkező rész, amely biztonságosan eloszlatja a villám energiáját a földben2.

A villámhárító célja, hogy megvédje az épületet és annak lakóit a villámcsapás káros hatásaitól. Ha találsz egy épületet a közeledben villámhárítóval, készíts róla képet, és figyeld meg ezeket a részeket!

7. (130/7)

A villámcsapás veszélyének elkerülésére az alábbi szabályokat érdemes betartani:

• Keress biztonságos menedéket: Zivatar idején tartózkodj épületen belül vagy autóban. Kerüld a nyílt tereket, magaslatokat és magányos fákat.
• Ne érj fém tárgyakhoz: Villámcsapás esetén a fémek vezetik az áramot, ezért kerüld a kerékpárokat, kerítéseket és egyéb fémeszközöket.
• Maradj távol a víztől: Ne tartózkodj vízparton, medencében vagy más vízfelületek közelében.
• Kapcsold ki az elektromos eszközöket: Húzd ki a konnektorból az elektromos készülékeket, hogy elkerüld a túlfeszültség okozta károkat.
• Figyeld az időjárás-előrejelzést: Ha zivatar közeledik, időben készülj fel, és kerüld a kockázatos helyzeteket.

8. (130/8)

Miért halljuk később a dörgést? Ennek az oka, hogy a fény (villámlás) sokkal gyorsabban terjed, mint a hang (dörgés). A fény sebessége körülbelül 300 000 km/s, így azonnal eléri a szemünket. Ezzel szemben a hang terjedési sebessége a levegőben körülbelül 343 m/s (20°C-os hőmérsékleten), ezért a dörgést késve halljuk.

Becslés a zivatar távolságára: A villámlás és a dörgés közötti idő alapján kiszámítható a távolság. Ha a különbség 6 másodperc, akkor:

Eredmény: A zivatarzóna körülbelül 2 km-re van tőlünk.

9. (130/9)

Vezetők:

• Vas: Jó vezető (fém)
• Higany: Jó vezető (folyékony fém)
• Alumínium: Jó vezető (fém)
• Acél: Jó vezető (fémötvözet)
• Réz: Kiváló vezető (fém)

Szigetelők:

• PVC: Szigetelő (műanyag)
• Üveg: Szigetelő (általában nem vezeti az áramot)
• Étolaj: Szigetelő (nem vezeti az áramot)
• Papír: Szigetelő (általában nem vezeti az áramot)

3. Áramerősség, feszültség

1. (131/1)

Egyenárammal működő eszközök:

• Zseblámpa: Az akkumulátor vagy elem egyenáramot biztosít.
• Elektromos roller: Az akkumulátor által táplált motor egyenáramot használ.
• Okostelefon: Az akkumulátor egyenáramot biztosít.
• Konyhai mérleg: Az elemek vagy akkumulátorok által biztosított áram egyenáram.

Váltakozó árammal működő eszközök:

• Turmixgép: Hálózati csatlakozással váltakozó áramot használ.
• Mosógép: Hálózati csatlakozással váltakozó áramot használ.
• Csiszológép: Hálózati csatlakozással váltakozó áramot használ.

2. (131/2)

• Töltsd ki a táblázatot:
• Gyűjts össze különböző típusú elemeket, például AA, AAA, CR2032.
• Írd fel az elem állapotát (friss, keveset használt vagy lemerült), hogy tölthető-e vagy nem.
• Mérd meg a feszültségüket feszültségmérővel, majd jegyezd fel.
• Elemzés:
• Különbség a tölthető és nem tölthető elemek között: A tölthető elemek (pl. NiMH akkumulátorok) névleges feszültsége általában 1,2 V, míg a nem tölthető alkáli elemeké 1,5 V. Ezen kívül a tölthető elemek újratölthetők, míg a nem tölthetők egyszer használatosak.
• Friss és lemerült elemek különbsége: A friss elemek közel vannak a névleges feszültségükhöz (például 1,5 V alkáli elemek esetén), míg a lemerültek feszültsége jelentősen alacsonyabb, akár 1 V vagy kevesebb is lehet.
• Friss elemek és névleges feszültség összehasonlítása: A friss elemek mért feszültsége közel kell legyen ahhoz az értékhez, amely a csomagolásukon fel van tüntetve.
• Megfigyelés: Tedd hozzá a táblázathoz, hogy milyen tapasztalatokat szereztél a különböző elemek használatával kapcsolatban.

3. (131/3)

Az áramforrások feszültségei:

• Autó akkumulátora: Általában 12 V, teljesen feltöltött állapotban 12,6–12,7 V, töltés közben akár 13–14 V is lehet2.
• Okostelefon-akkumulátor: A legtöbb okostelefon lítium-ion akkumulátora névleges feszültsége 3,7–3,8 V5.
• Tölthető AA elem: Nikkel-fémhidrid (NiMH) akkumulátorok esetén 1,2 V. Nem tölthető AA elem: Alkáli elemek esetén 1,5 V8.
• Akkus csavarbehajtó akkumulátora: A feszültség típustól függően 3,6 V, 12 V, vagy akár 18 V is lehet11.
• Laptop-akkumulátor: A lítium-ion cellák névleges feszültsége 3,6 V, a cellák soros kapcsolásával általában 10,8–11,1 V vagy 14,4–14,8 V14.

4. (132/4)

Az áramerősségek növekvő sorrendje:

• Háztartási elemtöltő töltőárama: kb. 0,1–1 A
• Laptoptöltő töltőárama: kb. 2–3 A
• Vízforraló áramerőssége: kb. 8–12 A
• Elektromos autó töltőárama: kb. 10–100 A (a töltő típustól függően)
• Alumíniumgyártás során alkalmazott áramerősség: kb. 100–500 kA
• Villámlás áramerőssége: akár 30 000–300 000 A

5. (132/5)

Az áramerősség állandó nagyságú: Egyen

A töltések rendezetten mozognak: Egyen

Veszélyes lehet az emberre: Mindkettő

A pozitív töltések ugyanarra mozognak, mint a negatív töltések: Egyik sem

A töltések rezgőmozgást végeznek: Váltó

Elemmel elő lehet állítani: Egyen

Az áram iránya nem változik: Egyen

Van olyan pillanat, amikor a töltések megállnak: Egyik sem

Bármilyen vezetőben létrejöhet: Mindkettő

A hálózati elektromos rendszer ilyen: Váltó

6. (132/6)

· 140 mA = 0,14 A

· 2,1 kA = 2100 A = 2 100 000 mA

· 518 A = 518 000 mA = 0,518 kA

· 0,052 A = 52 mA

· 9250 A = 9,25 kA

· 50 mA = 0,05 A = 0,00005 kA

7. (133/7)

A töltésmennyiség kiszámítható az alábbi képlettel: ahol:

• Q a töltésmennyiség (C),
• I az áramerősség (A),
• t az idő (s).
• Átváltások:

Az áramerősséget: 160 mA=0,16 A

Számítás:

Eredmény: A vezetékben a töltésmennyiség 9216 coulomb volt.

8. (133/8)

· 10 mV = 0,01 V

· 410 kV = 410 000 V

· 24 V = 24 000 mV = 0,024 kV

· 1,5 V = 1500 mV

· 782 mV = 0,782 V

· 230 V = 230 000 mV = 0,23 kV

9. (133/9)

· Optikai egér: Általában 5 V (USB-port által biztosított feszültség).

· Vasaló: 230 V (hálózati áram, Európában).

· Egy darab LED: 2-3 V (típustól és színtől függően, például piros LED körülbelül 2 V, kék LED körülbelül 3 V).

· Digitális multiméter: Általában 9 V (gyakran 9 V-os elemmel működik).

· Tévé távirányítója: Általában 3 V (gyakran két 1,5 V-os AAA elem).

· Falióra: 1,5 V (egy darab AA elem).

· Hajszárító: 230 V (hálózati áram, Európában).

· Digitális fényképezőgép: 7,2-7,4 V (lítium-ion akkumulátortól függően

4. Az elágazás nélküli áramkör

1. (134/1)

grafikon

2. (135/2)

a PhET-en az Áramkörépítő egyenfeszültségre – Labor nevű szimulációt!

3. (135/3)

Kapcsolási rajz leírása:

• Áramforrás: Használj egy zsebtelepet (például 1,5 V vagy 9 V).
• Változtatható ellenállás: A tolóellenállást (potenciométert) csatlakoztasd az áramforráshoz.
• Digitális multiméter: Kösd az áramerősség-mérést beállító multimétert az áramkörbe sorosan az ellenállással.
• Az áramkörben legyenek vezetékek, amelyek összekötik az áramforrást, az ellenállást és a multimétert.

Kísérlet menete:

• Kapcsold be az áramkört, és állítsd különböző állásokba a tolóellenállást.
• Olvasd le a digitális multiméter által mutatott áramerősségeket (amperben).

Például kapott eredmények:

• Ellenállás alacsonyabb állásban: Áramerősség: 200 mA.
• Ellenállás közepes állásban: Áramerősség: 100 mA.
• Ellenállás magas állásban: Áramerősség: 50 mA.

Következtetés:

• Ahogy az ellenállás értéke növekszik, az áramerősség csökken. Ez összhangban van az Ohm-törvénnyel:
• 1.ahol II az áramerősség, UU a feszültség és RR az ellenállás.
• A mérés alapján látható, hogy az ellenállás változtatása lehetővé teszi az áramerősség szabályozását.

4. (136/4)

A fotoellenállás (fotorezisztor) működése során az ellenállás értéke a megvilágítás mértékétől függ. Általában:

• Erős megvilágítás (pl. lámpa alatt): Az ellenállás alacsonyabb, például pár száz ohm vagy kevesebb.
• Árnyékos hely: Az ellenállás magasabb, például néhány ezer ohm.
• Teljesen letakart (nincs megvilágítás): Az ellenállás nagyon magas, akár több tízezer ohm vagy még több.

Hogyan változik a fotoellenállás ellenállása?

Amikor növekszik a megvilágítás erőssége, a fotoellenállás ellenállása csökken. Ez a fotoellenállás fényérzékeny anyagának tulajdonságai miatt van, mivel a fotonok megnövelik az anyag vezetőképességét. Ellenkező esetben, amikor a fény csökken vagy teljesen megszűnik, az ellenállás nő.

5. (136/5)

A termisztor egy olyan ellenállás, amelynek ellenállása a hőmérséklet változásától függ.

1. Melyik fizikai jellemző változott, amikor megfogtad? Amikor megfogod a termisztort az ujjaiddal, annak hőmérséklete növekedni kezd, mivel a kezed melege hőt ad át az eszköznek.

2. Hogyan változik az ellenállás a hőmérséklet függvényében? Ez attól függ, hogy a termisztor NTC (negatív hőmérsékleti együttható) vagy PTC (pozitív hőmérsékleti együttható) típusú:

• NTC termisztor: A hőmérséklet növekedésével az ellenállása csökken.
• PTC termisztor: A hőmérséklet növekedésével az ellenállása nő.

3. A multiméter kijelzőjén látható értékek Ha egy NTC termisztort használsz, azt tapasztalhatod, hogy az ellenállás folyamatosan csökken, ahogy melegszik. Ha egy PTC termisztort használsz, az ellenállás növekedést fog mutatni a kijelzőn.

4. Ez az elv az érzékelők világában nagyon hasznos, például hőmérséklet-mérésre és védelemre különböző elektronikai eszközökben.

6. (136/6)

· 4,7 kΩ = 4700 Ω

· 320 Ω = 0,32 kΩ

· 10,2 MΩ = 10 200 kΩ = 10 200 000 Ω

· 6750 Ω = 6,75 kΩ = 0,00675 MΩ

· 880 kΩ = 0,88 MΩ = 880 000 Ω

· 0,28 MΩ = 280 kΩ = 280 000 Ω

7. (136/7)

Az áramerősséget az Ohm-törvény segítségével számíthatjuk ki:

Ohm-törvény képlete:

Ahol:

• I: az áramerősség (A\text{A}),
• U: a feszültség (V\text{V}),
• R: az ellenállás (Ω\Omega).

Számítás:

Eredmény: A vasaló áramfelvétele körülbelül 8,85 amper.

8. (136/8)

Az ellenállást az Ohm-törvény segítségével számíthatjuk ki:

Ohm-törvény képlete:
Ahol:

• R: az ellenállás (Ω),
• U: a feszültség (V),
• I: az áramerősség (A).

Számítás:

Eredmény: A fűtőszál ellenállása körülbelül 41,82 ohm.

9. (136/9)

A szükséges feszültség kiszámításához az Ohm-törvényt használjuk:

Ohm-törvény képlete:
Ahol:

• R: az ellenállás (Ω),
• U: a feszültség (V),
• I: az áramerősség (A).

Számítás:

Eredmény: A távirányítású autó motorjának működéséhez körülbelül 9 V-os elemre van szükség.

6. 6. 6.6

Energia az elektromos áramkörben

1. (141/1)

Az autó akkumulátorát általában az autó generátora (váltóáramú generátor) tölti fel, amikor a motor működik. A generátor az autó motorjának mechanikai energiáját alakítja át elektromos energiává. Ez az energia hajtja az akkumulátortöltési folyamatot, valamint az autó egyéb elektromos rendszereit, például a világítást, klímát vagy infotainment rendszereket.

Ha az autó nincs használatban, az akkumulátor külső töltőkészülékkel is feltölthető. Az ilyen töltők a háztartási elektromos hálózatból (230 V) származó váltakozó áramot alakítják át az akkumulátor töltéséhez szükséges egyenárammá.

2. (141/2)

Az okostelefon töltőjének feszültsége általában 5 V, de gyorstöltés esetén akár 9 V vagy 12 V is lehet. A töltőáram erőssége típustól függően 1 A és 3 A között változhat.

Töltési időtartam mérése:

• Csatlakoztasd a töltőt a telefonhoz, és jegyezd fel, mikor kezded a töltést.
• Várd meg, amíg a telefon teljesen feltöltődik, és jegyezd fel az időtartamot.

Töltés költségének kiszámítása:

A költség kiszámításához az alábbi képletet használhatod:

• Teljesítmény (W): Például, ha a töltő feszültsége 5 V, és az áramerősség 2 A, akkor:
• Idő (óra): Ha a töltési idő például 2 óra, akkor ezt használd a számításhoz.
• Áramdíj (Ft/kWh): Nézd meg az aktuális áramdíjat a szolgáltatódnál, például 40 Ft/kWh.
• Számítás:
• Például:

Eredmény: A töltés költsége nagyon alacsony, általában néhány forint.

3. (141/3)

Ezek az eszközök különféle módokon működhetnek energiatakarékosabban az üzemmód aktiválása során. Íme néhány főbb módszer:

• Kijelző fényerejének csökkentése: Az energiatakarékos üzemmód automatikusan alacsonyabb fényerőt állít be a képernyőn, így jelentősen kevesebb energiát fogyaszt.
• Alkalmazások háttérbeli aktivitásának korlátozása: A nem létfontosságú alkalmazások frissítéseit és háttértevékenységeit korlátozza, például e-mail szinkronizálást vagy push értesítéseket.
• Wi-Fi, Bluetooth és mobiladat használatának csökkentése: Az energiatakarékos üzemmód csökkentheti vagy időszakosan kikapcsolhatja a vezeték nélküli kapcsolatokat.
• CPU teljesítményének korlátozása: Az eszköz processzora alacsonyabb teljesítményre vált, így kevesebb energiát fogyaszt, de közben elegendő sebességet nyújt az alapvető feladatokhoz.
• Hosszabb inaktivitási idő: Az automatikus kijelző kikapcsolás vagy alvó mód gyorsabb aktiválása, ha az eszközt nem használod.
• Helymeghatározás letiltása: A GPS és a helyadatok használata is jelentős energiafogyasztást okoz, amelyet az üzemmód kikapcsolhat.
• Nagy energiaigényű funkciók leállítása: Például a háttérben futó videók és animációk letiltása, amelyek gyakran gyorsítják az akkumulátor lemerülését.
• Alkalmazások optimalizálása: Az energiatakarékos üzemmód támogatja az energiahatékonyabb verziójú alkalmazások használatát, vagy prioritást ad az alacsonyabb energiaigényűeknek.

4. (142/4)

A vasaló teljesítményét általában a készülék címkéjén találhatod, például 1000 W vagy 1500 W. A számításokat az alábbi módon végezheted el:

Mennyi Joule-hő keletkezik 30 perc alatt?

Energia (Joule) képlete: Ahol:

• E: energia (J),
• P: teljesítmény (W),
• t: idő (s).
• Átváltás:
• Idő: 30 perc=30⋅60=1800 s
• Például, ha a vasaló teljesítménye P=1500 W, akkor:

Eredmény: A vasalóban keletkezett energia 2700000 J.

Mennyibe kerül a félórás vasalás?

Költség képlete:

Ahol:

• P: teljesítmény (W),
• t: idő (óra),
• Áramdíj: Ft/kWh.
• Átváltás:
• Idő:
• Például, ha ,
  és az áramdíj ,
• akkor:

Eredmény: A félórás vasalás költsége körülbelül 30 Ft.

5. (142/5)

a) A Királyrét és Kismaros között közlekedő napelemes vonat akkumulátorai 12 darab 12 V-os, 240 Ah kapacitású savas ólomakkumulátorok. Ezek az akkumulátorok biztosítják a szükséges energiát a motor működéséhez, és napelemekkel, valamint külső hálózatról is tölthetők2.

b) A vonat tetején található napelemek mérete 1650 x 995 mm, és összesen 6 darab 225 W teljesítményű monokristályos szilícium napelem van felszerelve. Ezek a napelemek biztosítják a vonat energiaellátásának egy részét.

c) A vonat motorjának maximális teljesítménye 11 kW, és aszinkron motorral működik

6. (142/6)

Egy átlagos fúrógép teljesítménye általában 500 W és 800 W között mozog, de lehet ennél nagyobb is, például 1000 W vagy több, ha professzionális gépről van szó2.

Elektromos energia fogyasztásának kiszámítása:

Az energiafogyasztás képlete: Ahol:

• E: energia (kWh),
• P: teljesítmény (kW),
• t: idő (óra).
• Átváltás:
• Például, ha a fúrógép teljesítménye
• és az idő :

Költség kiszámítása:

A költség képlete: az áramdíj például 40 Ft/kWh:

Eredmény:

• Energiafogyasztás:
• Költség: körülbelül 48 Ft.

7. (143/7)

Mosogatógép:

• Fűtőelem: Az elektromos energia hővé alakul a víz melegítésére.
• Vízpumpa: Az elektromos energia mechanikai energiává alakul, hogy vizet mozgasson.
• Motor a forgókarhoz: Mechanikai energiává alakul az edények tisztításához szükséges vízsugár létrehozásához.
• Elektronika: Az elektromos energia működteti a vezérlőrendszert és a kijelzőt.

Vasaló:

• Fűtőelem: Az elektromos energia hővé alakul, hogy felmelegítse a vasaló talpát.
• Vezérlőegység: Az elektromos energia működteti a termosztátot és a hőmérséklet-szabályozót.

Fűnyíró:

• Motor: Az elektromos energia mechanikai energiává alakul, hogy forgassa a késeket.
• Elektronika: A vezérlőegységek működtetéséhez szükséges elektromos energia.

Okostelefon:

• Kijelző: Az elektromos energia fényenergiává alakul, hogy megjelenítse az információkat.
• Hangszórók: Az elektromos energia hangenergiává alakul, hogy hangot adjon.
• Processzor: Az elektromos energia számítástechnikai műveletek végrehajtására alakul.
• Akkumulátor: Az elektromos energia kémiai energiaként tárolódik.

Elemtöltő:

• Átalakító: Az elektromos energia egyenárammá alakul, hogy tölteni lehessen az akkumulátorokat.
• Akkumulátor: Az elektromos energia kémiai energiává alakul, hogy az akkumulátor tárolni tudja.

7. Az elektromosság veszélyei

1. (144/1)

Rajzötlet:

• Egy villám ikon egy háromszögben ⚡
• Egy kéz vízcseppekkel, amely érint egy elektromos eszközt
• Tiltó jel (piros áthúzott kör) a kéz és az eszköz között

2. (144/2)

Áramütés veszélye – Villám ikon vagy kéz érintkezik egy vezetékhez.

Feszültség alatt álló berendezés – Háromszögben villám, ami azt jelzi, hogy az eszköz veszélyes lehet.

Ne érintse meg! – Kéz, amelyet áramütés ér, vagy tiltó jelzéssel ellátott vezeték.

Tűzveszély elektromos eszköznél – Lángokat tartalmazó elektromos kábel ikon.

Rövidzárlat veszélye – Két összekapcsolt vezeték, amely szikrákat bocsát ki.

Magas feszültség figyelmeztetés – ⚡ vagy 230V/400V jelzés egy háromszögben.

Földelés

3. (144/3)

Az elektromos eszközök nedves vagy vizes környezetben való használata azért veszélyes, mert a víz jó vezetője az elektromos áramnak, különösen akkor, ha szennyezett vagy ásványi anyagokat tartalmaz. Ha víz érintkezik az elektromos eszközökkel vagy a vezetékekkel, az alábbi problémák léphetnek fel:

• Áramütés veszélye: A víz lehetővé teszi az áram elvezetését a felhasználó testébe, ami súlyos sérüléseket vagy akár halált is okozhat.
• Rövidzárlat: Ha víz kerül a készülék belső elektromos részeibe, az alkatrészek között rövidzárlat alakulhat ki, ami károsíthatja a berendezést vagy tüzet okozhat.
• Eszköz meghibásodása: Az elektromos eszközök nem megfelelően szigetelt alkatrészei károsodhatnak a nedvességtől, ami csökkentheti a készülék élettartamát.

4. (144/4)

a) "A csatlakozódugót az aljzatból ne a kábelnél, hanem a csatlakozónál fogva húzza ki!"

• Hiba/probléma/veszély: Ha a kábelt húzod, megsérülhet az elektromos vezeték szigetelése vagy megtörhet a belső huzal. Ez zárlathoz, áramütéshez, vagy a készülék hibás működéséhez vezethet.

b) "Ne érjen a géphez mezítláb, illetve vizes vagy nedves kézzel vagy lábbal!"

• Hiba/probléma/veszély: A víz vagy a nedvesség jó vezető, ezért érintkezés esetén megnő az áramütés kockázata, ami súlyos sérülést vagy halált is okozhat. Mezítláb a test nem szigetelt, így az áram könnyebben átfolyhat rajta.

c) "Ne tegye ki a berendezést közvetlen napsugárzásnak!"

• Hiba/probléma/veszély: A közvetlen napsugárzás túlmelegítheti a készüléket, ami károsíthatja az elektronikát, megrövidítheti az élettartamát, vagy akár tüzet is okozhat.

d) "A készüléket csak a saját töltőberendezésével töltse!"

• Hiba/probléma/veszély: Nem megfelelő töltő használata során a feszültség vagy áramerősség eltérhet az eszköz igényeitől. Ez túlmelegedést, akkumulátorkárosodást, vagy akár tüzet is okozhat, és veszélyeztetheti a felhasználót.

5. (144/5)

a) A két hajlat csatlakozásait kapcsold össze! Mit tapasztaltál?

Amikor közvetlenül összekapcsolod a két pontot, a következő jelenségek történhetnek:

• Hirtelen megnövekvő áram – Mivel nincs ellenállás, az áram szinte korlátlanul folyik.
• Hőfejlődés – Az áramkör egyes elemei felmelegedhetnek.
• Szikrázás vagy füst – Ha a rövidzárlat nagyobb feszültségen történik, a vezetékek károsodhatnak.
• A tápfeszültség leesése – Ha van áramkörvédő elem, a biztosíték vagy áramkorlátozó kapcsoló aktiválódhat.

b) Milyen veszélyeket rejt ezek szerint a rövidzárlat?

A rövidzárlat jelentős kockázatokat hordoz:

Túlmelegedés és károsodás – Az áramkör elemei, például vezetékek, akkumulátorok vagy tranzisztorok tönkremehetnek.

Tűzveszély – Ha a rövidzárlat nagy áramot generál, akár tűz is keletkezhet.

Áramütés veszélye – Egy rosszul szigetelt áramkörben a rövidzárlat növelheti az áramütés kockázatát.

Energiaveszteség – Az elektromos rendszerben a rövidzárlat pazarlást okozhat, és működésképtelenné teheti az áramkört.

Megoldás: A rövidzárlatok elkerülésére mindig használj biztosítékokat, áramkorlátozókat vagy megfelelő szigetelést az áramkörökben!

6. (144/6)

a) Fúrógéppel lyukat fúrunk az otthonunk egyik falába:

• Veszély: A fúrógéppel véletlenül elektromos vezetékbe fúrhatunk, ami áramütést, a fúrógép sérülését vagy zárlatot okozhat.
• Megoldás: Használjunk feszültségkeresőt vagy vezetékkereső eszközt a fal mögötti vezetékek helyzetének azonosítására, és csak ezután kezdjünk fúrásba. Mindig hordjunk szigetelt szerszámot, és áramtalanítsuk a körzetet, ha lehetséges.

b) Ruhát vasalunk:

• Veszélyek:
• A vasaló túlmelegedhet, és tűzveszélyt okozhat, ha nem figyelünk rá.
• A vasaló vezetékének sérülése áramütést vagy rövidzárlatot eredményezhet.
• Megoldás:
• Ne hagyjuk a vasalót bekapcsolva, ha nem használjuk.
• Ellenőrizzük, hogy a vasaló vezetékének nincs-e látható sérülése.
• Tartsuk távol a vasalót víztől és nedves felületektől.

c) Hajat szárítunk:

• Veszélyek:
• A hajszárító vízbe ejtése áramütést okozhat.
• Túlmelegedés miatt a hajszárító kigyulladhat.
• Megoldás:
• Ne használjuk a hajszárítót vizes kézzel vagy fürdőkád közelében.
• Használat után mindig húzzuk ki a konnektorból, és hagyjuk lehűlni.

d) Telefont töltünk:

• Veszély:
• Nem megfelelő töltő használata túlmelegedést vagy az akkumulátor károsodását okozhatja.
• A töltés közbeni túlzott hőfelhalmozódás tüzet okozhat.
• Megoldás:
• Használjunk gyári vagy az eszközhöz ajánlott töltőt.
• Kerüljük a telefontöltést ágyban vagy gyúlékony anyagok közelében.
• Ne töltsük túl a telefont – húzzuk ki, amikor az akkumulátor feltöltött.

8.Mágnesek, iránytű, motor

1. (146/1)

Kísérlet az iránytű működésének és a mágneses tér hatásának megfigyelésérre

Lépések a kísérlet elvégzéséhez:

• Mágneses töltés létrehozása – Fogj egy acél varrótűt, és dörzsöld végig egy állandó mágnessel!
• Lebegő platform készítése – Rögzítsd a mágneses tűt egy műanyag kupakra vagy parafalapkára!
• Vízbe helyezés – Tölts meg egy tálat vízzel, és helyezd rá az úszó platformot.
• Megfigyelés – Figyeld meg, hogy a tű lassan északi irányba fordul!
• Elfordítás tesztelése – Óvatosan forgasd el a tűt, majd engedd el. Látni fogod, hogy visszatér az eredeti irányába.

Miért történik ez? A felmágnesezett tű mágneses tulajdonságokat vesz fel, és az Eurázsiai mágneses mező hatására északi-déli irányba áll be. Ez az iránytű működésének alapelve!

2. (146/2)

A Föld mágneses tere valóban gyengül, és a mérések szerint az elmúlt 180 évben a mágneses mező globális ereje körülbelül 10%-kal csökkent. Ez a gyengülés különösen a Dél-atlanti mágneses anomália területén figyelhető meg, ahol a mágneses mező jelentősen gyengébb a globális átlagnál.

A pólusváltások földtörténeti szempontból nem ritkák, átlagosan 250 ezer évente következnek be. Az utolsó tartós pólusváltás azonban 780 ezer éve történt. Bár a jelenlegi gyengülés és anomáliák alapján sok kutató feltételezi, hogy egy újabb pólusváltás közeledhet, pontos időpontot nem lehet megjósolni. Egyes kutatások szerint a folyamat akár több ezer évig is eltarthat

3. (146/3)

a) A forint és az euró érmék mágneses vizsgálata során az alábbi tapasztalatokat szerezheted:

• A forint érmék általában nem mágnesezhetők, mivel rézből, nikkelből és alumíniumból készülnek, amelyek nem mágneses anyagok.
• Az euró érmék közül a kisebb címletek, például az 1, 2 és 5 centes érmék mágnesezhetők, mivel alacsony széntartalmú acélból készülnek, amely mágneses tulajdonságokkal rendelkezik2.
• A nagyobb címletek, például a 10, 20 és 50 centes érmék, valamint az 1 és 2 eurós érmék nem mágnesezhetők, mivel más fémekből, például réz, alumínium, cink és nikkel ötvözetekből készülnek.

b) Az érmék anyagai:

• Forint érmék: Réz, nikkel, alumínium.
• Euró érmék:
• 1, 2 és 5 cent: Alacsony széntartalmú acél, rézzel bevonva.
• 10, 20 és 50 cent: "Nordic Gold" (89% réz, 5% alumínium, 5% cink, 1% ón).
• 1 és 2 euró: Kétféle ötvözetből készült, például réz-nikkel és nikkel-sárgaréz3.

Magyarázat: A mágnesezhetőség az érmék anyagától függ. Az acél és a vas mágneses tulajdonságokkal rendelkezik, ezért az alacsony széntartalmú acélból készült érmék vonzódnak a mágneshez. A réz, alumínium, cink és nikkel nem mágneses, így ezekből készült érmék nem mágnesezhetők.

c) A 2019 előtti és a 2019 utáni 100 forintos érmék között az anyagösszetételben található a legnagyobb különbség:

• 2019 előtti 100 forintos érme: Ezek az érmék kétszínű (bicolor) kivitelűek voltak, és acél alapanyagból készültek, amelyet réz és nikkel bevonattal láttak el2.
• 2019 utáni 100 forintos érme: A 2019. október 1-jétől gyártott érmék szintén bicolor kivitelűek, de az acél helyett rézötvözetű alapanyagból készülnek. Ez az új anyagösszetétel tartósabb és ellenállóbb, miközben a külső megjelenés változatlan maradt.

4. (147/4)

Kísérlet lépései:

• Helyezd el a mágneses tárgyat egy sík felületen (hűtőmágnes, rúdmágnes, táblamágnes, stb.).
• Tegyél egy papírlapot a mágnes fölé úgy, hogy az teljesen lefedje.
• Szórj vasreszeléket vagy vasport a papírlapra, és finoman mozgasd a lapot, hogy a reszelékek rendeződjenek.

Megfigyelések:

• A vasreszelékek a mágneses mező vonalai mentén rendeződnek. Ez a mágneses tér erővonalait mutatja meg.
• A mágnes pólusainál (Északi és Déli pólus) a reszelékek sűrűbben rendeződnek, mivel itt a mágneses mező erőssége nagyobb.

Következtetések:

• A mágneses tér szerkezete: Láthatóvá válnak az erővonalak, amelyek a mágnes pólusai között húzódnak.
• A pólusok helye: A mágnes két végén, ahol a vasreszelékek sűrűbben helyezkednek el, az Északi és Déli pólus található. A hűtőmágnesek esetében ez lehet több kisebb pólus a felület mentén.

Ezt a kísérletet akár más anyagokkal (például papír és műanyag közegben) is elvégezheted, hogy még több tapasztalatot szerezz!

5. (147/5)

Milyen célokra használhatók a mágnesek?

• Irodai használat: Jegyzetek, fényképek vagy dokumentumok rögzítése táblákon vagy hűtőszekrényeken.
• Barkácsolás: Fém tárgyak rögzítése, hegesztési munkák segítése.
• Dekoráció: Hűtőmágnesek, lebegő földgömbök, és egyéb díszítő elemek.
• Mágneses horgászat: Fém tárgyak keresése vízben.
• Vízlágyítás: Mágnesek használata vízkő eltávolítására.
• Műhelymunka: Fémhulladék összegyűjtése mágneses seprűkkel.

Milyen tulajdonságokat adnak meg a mágnesekről?

• Méret: Átmérő, hosszúság, vastagság.
• Forma: Kerek, téglalap, gyűrű, henger.
• Húzóerő: Mekkora súlyt képes megtartani.
• Anyag: Neodímium, ferrit, acél.
• Felület: Nikkel, műanyag borítás.
• Hőellenállás: Magas hőmérsékleten való használhatóság.
• Vízállóság: Kültéri használatra alkalmas mágnesek.

Mire tudnál mágnest használni?

Én például mágneseket használnék:

• Műhelyben: Szerszámok rendszerezésére.
• Oktatásban: Mágneses mezők bemutatására kísérletek során.
• Dekorációhoz: Egyedi hűtőmágnesek készítésére.

Ehhez valószínűleg erős neodímium mágneseket választanék, amelyek kompakt méretük ellenére nagy húzóerővel rendelkeznek.

6. (147/6)

Jelentős mágneses tere van:

• Jupiter: A Naprendszer legerősebb mágneses terével rendelkezik, amely körülbelül 20 000-szer erősebb, mint a Földé.
• Föld: Mérsékelt mágneses tere védi a bolygót a napszél káros hatásaitól.
• Saturnusz: Szintén erős mágneses tere van, amelyet a bolygó gyors forgása és a fémes hidrogénréteg generál.

Nincs, vagy jelentéktelen a mágneses tere:

• Vénusz: Nem rendelkezik jelentős mágneses térrel, valószínűleg a lassú forgása miatt.
• Mars: Csak helyi, gyenge mágneses mezőkkel rendelkezik, amelyek a bolygó kérgében található mágneses anyagokból származnak.
• Hold: Nincs jelentős mágneses tere, bár a kérgében található mágneses anyagok gyenge mezőt generálnak.

7. (147/7)

Összehasonlítás szempontjai

• Zajkibocsátás:
• Elektromos autók: Szinte teljesen csendesek, mivel elektromos motorral működnek, ami különösen városi környezetben előnyös.
• Hagyományos autók: A belső égésű motorok zajosabbak, különösen gyorsításkor vagy nagyobb sebességnél.
• Károsanyag-kibocsátás:
• Elektromos autók: Nincs közvetlen károsanyag-kibocsátás, mivel nem égetnek üzemanyagot. Az energiaforrásuk tisztasága azonban az áramtermelés módjától függ.
• Hagyományos autók: Jelentős mennyiségű szén-dioxidot és egyéb káros anyagokat bocsátanak ki, ami hozzájárul a légszennyezéshez.
• Hatótávolság:
• Elektromos autók: Általában 200-500 km között mozog, bár prémium modellek akár 600 km-t is elérhetnek egy töltéssel.
• Hagyományos autók: Nagyobb hatótávolságot kínálnak, mivel az üzemanyag-tankolás gyors és széles körben elérhető.
• Hatásfok:
• Elektromos autók: Magas hatásfokkal működnek, mivel az elektromos motorok kevesebb energiát veszítenek hő formájában.
• Hagyományos autók: Alacsonyabb hatásfokúak, mivel a belső égésű motorok jelentős energiát veszítenek hőként.
• Töltési-tankolási idő:
• Elektromos autók: Gyors töltők esetén 30-60 perc, otthoni töltésnél akár 8-12 óra is lehet.
• Hagyományos autók: Tankolás általában 5 perc alatt elvégezhető.

8. (148/8)

Hálózatról működnek:

• Villamos: A városi közlekedés egyik alapvető eleme, amely felsővezetékből nyeri az energiát.
• Helyiérdekű vasút (HÉV): Hálózatról táplált regionális vasúti jármű.
• Trolibusz: Olyan busz, amely a felsővezetékből kapja az áramot.

Akkumulátorról működnek:

• Elektromos autók (pl. Tesla, Nissan Leaf): Beépített akkumulátorból nyerik az energiát.
• Elektromos biciklik: Kis méretű akkumulátorral segítenek a pedálozásban.
• Elektromos rollerek: Kompakt akkumulátort használnak a motor működtetéséhez.
• Elektromos buszok: Egyes modern városi buszok akkumulátorral működnek, amit akár megállókban is tölthetnek.

9. (148/9)

Kézi mixer:

• Az elektromos motor a keverőlapátokat hajtja meg, amelyek a tészta vagy folyékony alapanyagok összekeverésére szolgálnak.

Kenyérsütőgép:

• Az elektromos motor a dagasztólapátokat forgatja meg, amelyek a tészta összegyúrását végzik a sütés előtt.

Fúrógép:

• Az elektromos motor a fúrószárat hajtja meg, amely különböző anyagok, például fa, fém vagy beton fúrására alkalmas.

Mosogatógép:

• Az elektromos motor a vízpumpát hajtja meg, amely biztosítja a víz áramlását, valamint a forgókarokat, amelyek a tisztítósugarat irányítják az edényekre.

Porszívó:

• Az elektromos motor a légszivattyút működteti, amely a levegőt áramoltatja és a szennyeződéseket felszívja.

Hajszárító:

• Az elektromos motor a ventilátort hajtja meg, amely a felmelegített levegőt a hajszárító fűtőelemén keresztül kifújja.

9.

A transzformátor 149. old.

1. (149/1)

Összefoglaló tablót vagy infografikát a transzformátorról készíteni.

2. (149/2)

A transzformátor "galvanikus leválasztása" azt jelenti, hogy az eszköz elektromosan el van szigetelve a hálózattól, mivel a primer és szekunder tekercsek között nincs közvetlen elektromos kapcsolat. Ehelyett az energia átadása mágneses indukcióval történik. Ez a leválasztás több szempontból is biztonságosabbá teszi az eszköz használatát:

• Áramütés elleni védelem: Ha egy eszköz galvanikusan le van választva, akkor a hálózati feszültség nem juthat közvetlenül a felhasználóhoz, még akkor sem, ha az eszköz meghibásodik. Ez jelentősen csökkenti az áramütés kockázatát.
• Földzárlat elleni védelem: A galvanikus leválasztás megakadályozza, hogy a hálózati földelés hibái vagy zavarai hatással legyenek az eszközre, így elkerülhetők a földzárlatokból eredő problémák.
• Zavarvédelem: A leválasztás csökkenti a hálózati zavarok, például elektromos zajok vagy túlfeszültségek átterjedését az eszközre, ami különösen fontos érzékeny elektronikai berendezések esetén.

Ezért a galvanikusan leválasztott transzformátorok gyakran használatosak orvosi eszközökben, laboratóriumi műszerekben és más olyan helyeken, ahol a biztonság kiemelten fontos.

3. (149/3)

Egy transzformátor esetén a menetszámok és a feszültségek közötti összefüggést az alábbi arány határozza meg:

Ahol:

• Np = a primer tekercs menetszáma,
• Ns=5, a szekunder tekercs menetszáma,
• Up=230 V (hálózati feszültség),
• Us=5 V (szekunder feszültség).

Számítás:

Kifejezve a primer tekercs menetszámát:

Helyettesítsünk:

Eredmény:

A primer tekercs menetszáma 230.

4. (149/4)

A transzformátorok feszültségviszonya a menetszám arányából számítható ki az alábbi képlet alapján:

Ahol:

• Np: Primer tekercs menetszáma,
• Ns: Szekunder tekercs menetszáma,
• Up: Primer feszültség,
• Us: Szekunder feszültség.

Most nézzük az összekapcsolásokat:

Primer menetszám (Np)

Szekunder menetszám (Nsz)

Primer feszültség (Up)

Szekunder feszültség (Usz)

50

300

1,5 V

9 V

30

1000

12 V

400 V

4000

800

230 V

46 V

50

300

230 V

1380 V

30

1000

110 V

3666 V

4000

800

90 V

18 V

5. (149/5)

Mivel a primer menetszám sosem nagyobb 100-nál, az adatok szétválogathatók úgy, hogy a primer adatok 100 vagy kisebb menetszámhoz tartozzanak, míg a szekunder értékek a nagyobb menetszámhoz.

Szétválogatott táblázat

Primer menetszám (Np ≤ 100)

Primer feszültség (Up)

Szekunder menetszám (Nsz > 100)

Szekunder feszültség (Usz)

25

2,9 V

400

17,2 V

50

3,3 V

500

33,6 V

100

4,3 V

600

65,1 V

6. (149/6)

Ha rendelkezésre áll egy laptoptöltő, akkor annak adattábláján találhatod a szekunder feszültség értékét. Ez általában 19 V körül szokott lenni. Most végezzük el a számításokat az adott értékekkel!

a) Menetszámarány számítása

A transzformátor menetszámaránya a következő képlet alapján számítható:

• Up=230 V (primer feszültség),
• Us=19 V(szekunder feszültség).

Eredmény: A menetszámarány körülbelül 12,11:1.

b) A szekunder tekercs menetszáma

A menetszámarány alapján számítható a szekunder menetszám (Ns):

Ha a primer menetszám Np=80

Eredmény: A szekunder tekercs menetszáma körülbelül 7 (kerekítve, mivel egész szám kell).

7. (149/7)

A Szellemi Tulajdon Nemzeti Hivatalának weboldalán található információk alapján:

a) Déri Miksa, Zipernowsky Károly és Bláthy Ottó Titusz 1885-ben jelentették be a köpenytranszformátor szabadalmát. Ekkor:

• Déri Miksa 31 éves,
• Zipernowsky Károly 32 éves,
• Bláthy Ottó Titusz 25 éves volt.

b) A szabadalmat Németországban jelentették be, mivel akkoriban Magyarországon nem létezett megfelelő szabadalmi jogi védelem. Németországban azonban már fejlett szabadalmi rendszer működött, amely biztosította a találmány nemzetközi védelmét.

c) A köpenytranszformátor az akkori világban röviden "ZBD-transzformátor" néven terjedt el, amely a három feltaláló (Zipernowsky, Bláthy, Déri) nevének kezdőbetűiből származik.

d) Az első kísérleti transzformátoruk menetszámaránya 1:15 volt, ami azt jelenti, hogy a szekunder tekercs menetszáma 15-szöröse volt a primer tekercs menetszámának.

e) Az első nyilvános próbán a primer feszültség 1400 V, míg a szekunder feszültség 120 V volt.

TUDÁSPRÓBA:(152.old)
IGAZ vagy HAMIS állítások

• A testek elektromos állapotát az elemi részecskék töltése okozza. IGAZ – Az elektromos töltések a protonok és elektronok eloszlásából származnak.
• Az elektromos szigetelők sosem válhatnak vezetővé. HAMIS – Bizonyos körülmények között, például extrém magas feszültségnél vagy ionizáló hatás mellett, a szigetelők vezetővé válhatnak.
• Az elektromos áram áramerőssége a vezeték teljes hosszán egységnyi idő alatt átáramló töltést adja meg. IGAZ – Az áramerősség az átáramló töltés és az idő aránya.
• Váltakozó áram esetén az elektromos töltések rendezett rezgőmozgást végeznek. IGAZ – A váltakozó áramnál a töltések periodikus irányváltást végeznek.
• Ohm törvénye azt fejezi ki, hogy az áramerősség fordítottan arányos a feszültséggel. HAMIS – Az áramerősség egyenesen arányos a feszültséggel.
• Párhuzamosan kapcsolt fogyasztók feszültségei egyenlők. IGAZ – Párhuzamos kapcsolásnál a feszültség azonos minden ágon.
• Sorosan kapcsolt fogyasztók ellenállásai egyenlők. HAMIS – A sorosan kapcsolt fogyasztók ellenállása összeadódik, de nem feltétlenül egyenlő.
• Egy tölthető elem töltésekor az elektromos energia nagy része kémiai energiává alakul. IGAZ – Az akkumulátor kémiai reakciók által tárolja az elektromos energiát.
• A földelés azt jelenti, hogy a rövidzárlat elkerülése érdekében a berendezést a földön használjuk. HAMIS – A földelés a feszültség levezetésére szolgál, nem kapcsolódik a berendezés helyéhez.
• Az elektromágnes pólusai az áramerősség növelésével egy bizonyos értéknél felcserélődnek. HAMIS – Az elektromágnes pólusai nem cserélődnek fel az áramerősségtől.
• A transzformátor a menetszámaránynak megfelelően transzformálja a váltakozó feszültséget. IGAZ – A transzformátor a menetszámarány szerint változtatja a feszültséget.

2. Válaszd ki a helyeset!

• Milyen töltéshordozók vannak egy konyhasóoldatban? A) kloridionok és nátriumionok.
• Egy fogyasztóra háromszor nagyobb feszültséget kapcsolunk. Mi történik? C) Az áramerősség háromszorosára nő. (Ohm törvénye szerint ).
• Sorosan kapcsolt fogyasztókon mérhető feszültségek aránya… A) a fogyasztók ellenállásainak arányával egyenlő.
• Egy 150 Ω-os ellenállású fogyasztón 25 mA áramerősséget mérünk. Mekkora feszültségre kapcsoltuk?

• Melyik eszközre jellemző az alábbiak közül, hogy az elektromos energia mozgási energiává alakul? B) porszívó.
• Milyen irányba mutat az iránytű északi pólusa? C) a Föld északi mágneses pólusa felé.
• Egy transzformátorban a primer és a szekunder tekercs menetszámának aránya 100:20. Mekkora lesz 15 V primer feszültség esetén a szekunder feszültség?

Vissza