Supakorn Kaewinta / EyeEm / Getty Images
Pre väčšinu ľudí je elektrina záhadnou silou, ktorá sa nejako magicky objaví, keď otočíme vypínač alebo zapojíme spotrebič. Zatiaľ čo veda, ktorá stojí za tokom elektriny, je veľmi zložitá, základy elektrického prúdu alebo prúdu sú ľahko pochopiteľné, ak sa naučíte niektoré kľúčové pojmy a funkcie. Pomáha tiež porovnávať tok elektrickej energie drôtmi s prietokom vody potrubiami. Aj keď nie je analógia dokonalá, mnohé charakteristiky elektrického prúdu v obvodových drôtoch sú podobné toku vody v inštalatérskom systéme.
-
Pohybujúce sa elektróny
Sharif Tarabay / Getty Images
To, čo nazývame elektrický prúd, sa vyskytuje na úrovni častíc medzi atómami vodivého materiálu - v domácom obvode je to medené vedenie. V každom atóme sú tri typy častíc: neutróny, protóny (ktoré nesú pozitívny elektromagnetický náboj) a elektróny (ktoré nesú záporný náboj). Dôležitou časticou je tu elektrón, pretože má jedinečnú vlastnosť, že je schopný oddeliť sa od jeho atómu a presunúť sa na susedný atóm. Tento tok elektrónov vytvára elektrický prúd - skok záporne nabitých elektrónov z atómu na atóm.
Ako generátory fungujú
Čo vysiela elektróny do pohybu? Fyzika je komplikovaná, ale elektrický tok v obvodových drôtoch je v podstate možný pomocou generátora energie (turbína poháňaná vetrom, vodou, atómovým reaktorom alebo spaľovaním fosílnych palív). V roku 1931 Michael Faraday zistil, že vznikli elektrické náboje, keď sa materiál, ktorý vedie elektrinu (kovový drôt), pohyboval v magnetickom poli. Toto sú hlavné princípy, na základe ktorých pracujú moderné generátory: Turbíny - poháňané padajúcou vodou alebo parou vytvorenou jadrovými reaktormi - otáčajú obrovské cievky kovového drôtu vnútri obrovských magnetov, čím spôsobujú tok elektrických nábojov.
Po vytvorení tohto obrovského elektrického poľa pozitívnych a negatívnych nábojov elektróny v drôtoch v celej výkonovej mriežke skočia do činnosti a začnú prúdiť v kadencii s elektrickým poľom. Keď otočíte vypínač svetla alebo zapojíte lampu alebo hriankovač, skutočne využívate veľký tok elektrónov v rámci celej siete, ktorý ťahajú a tlačia generátory utilít vzdialené asi stovky kilometrov.
Elektrické generátory sa niekedy prirovnávajú k vodným čerpadlám - nevytvárajú elektrinu (rovnako ako vodné čerpadlo nevytvára vodu), ale umožňujú tok elektrónov.
-
Current = Flow of Elecricity
Victor De Schwanberg / Science Photo Library / Getty Images
Termín prúd sa týka jednoduchého toku elektrónov v obvode alebo elektrickom systéme. Môžete tiež prirovnať elektrický prúd k množstvu alebo objemu vody pretekajúcej vodovodným potrubím. Elektrický prúd sa meria v ampéroch alebo ampéroch.
AC vs. jednosmerný prúd
Elektrický prúd existuje v dvoch typoch: striedavý prúd (AC) a jednosmerný prúd (DC). Technicky jednosmerný prúd tečie iba v jednom smere, zatiaľ čo striedavý prúd obracia smer. V každodennom prostredí je striedavé napätie formou elektrickej energie generovanej generátorom, ktorá v domácnosti napája svetlá, prístroje a zásuvky, zatiaľ čo jednosmerné napätie je forma energie dodávaná batériami. Napríklad vaše baterky sú jednosmerné systémy, zatiaľ čo zásuvky vášho domu používajú systém striedavého prúdu.
Mnoho obnoviteľných zdrojov energie, ako sú solárne a veterné generátory, produkujú jednosmernú elektrinu, ktorá sa premieňa na striedavý prúd pre použitie v domácnosti. Batéria automobilu je jednosmerný systém, ktorý sa používa na naštartovanie motora, ale akonáhle je motor naštartovaný, elektrický systém automobilu má alternátor, ktorý začína vytvárať striedavý prúd na prevádzkovanie rôznych systémov.
-
Napätie = tlak
Marek Jagoda / EyeEm / Getty Images
Napätie, známe tiež ako elektromotorická sila , sa často definuje ako tlak elektrónov v systéme. Dá sa prirovnať tlaku vody v potrubí. Štandardné obvody vo vašej domácnosti majú buď asi 120 voltov (skutočné napätie sa môže pohybovať medzi asi 115 až 125 voltov) alebo 240 voltov (skutočný rozsah: 230 až 250 voltov). Väčšina svietidiel a zásuviek je napájaná obvodmi 120 V, zatiaľ čo sušičky, sporáky a iné veľké spotrebiče zvyčajne používajú obvody 240 V.
-
Príkon = rýchlosť toku
Tom Chance / Getty Images
Výraz „príkon“ sa vzťahuje na rýchlosť rozptylu alebo spotreby elektrickej energie. Celkové množstvo energie spotrebovanej elektrickým systémom vo vašej domácnosti sa odčíta z elektromeru energetickej spoločnosti. Meria sa v kilowatthodinách alebo 1 000 watthodinách, a to je spôsob, akým vám účtujeme.
Každé elektrické zariadenie, ako napríklad svietidlo alebo zariadenie, má mieru využitia meranú vo wattoch. Napríklad 100-wattová žiarovka spaľujúca 10 hodín využíva jednu kilowatthodinu elektrickej energie.
Zosilňovače, volty a watty existujú vo vzájomnom matematickom vzťahu vyjadrené takto: Watty = volty x ampéry
Ak je spotrebič ohodnotený na 120 voltov a 10 ampérov, počas prevádzky spotrebuje až 1 200 wattov: 120 voltov x 10 ampérov = 1 200 wattov.
-
Ohms = odpor
Stanley K Patz / Getty Images
Ohmy sú meranie odporu voči toku elektrónov vodivým materiálom. Čím vyšší je odpor, tým nižší je tok elektrónov. Tento odpor spôsobuje určité množstvo tepla, ktoré sa v obvode vytvára. Dôvodom, prečo fén fúka horúci vzduch, je napríklad odpor vo vnútorných rozvodoch, ktoré produkujú teplo. A práve odpor v malých drôtoch žiarovky spôsobuje, že sa zahrieva a žiari so svetlom. Je to tiež odpor, ktorý môže prehriať predlžovací kábel, ak sa používa na prístroji, ktorý privádza príliš veľa prúdu.
Pri zapojení obvodov môže príliš veľký odpor preťažiť obvod a spôsobiť elektrický požiar. Pretože chybnými pripojeniami spôsobenými vecami, ako sú uvoľnené skrutkové svorky a korózia, sú pravdepodobne vinníkmi, elektrické pripojenia by sa mali pravidelne kontrolovať, aby sa zaistila bezpečnosť v elektrickom systéme.
