Villamos feszültség, áram és ellenállás

Bizonyára már ismerjük a 230V-os fali aljzatot, és hogy erre gyakran ráírják, hogy "max. 16 A", amiről még azt is tudjuk, hogy az áramerősséget jelöli. De mi pontosan ez a két fogalom?
Miért nem lehet egy adattal megadni, hogy mennyivel megy az adott eszköznek?
Képzeljünk el két rézgömböt, amelyek kezdetben villamosan semlegesek, vagyis minden egyes rézatom a hozzá tartozó számú elektronnal rendelkezik (mindegyik rézatomban egyenlő számú proton és elektron van).



Most távolítsuk el az elektronokat a jobboldali gömbről és vigyük át őket a baloldalira. Ennek eredményeképpen a jobb oldali gömbön elektronhiány keletkezik, a pozitív töltések túlsúlyba kerülnek. A jobboldali gömb pozitív töltésűvé vált. A baloldali gömbön pedig elektrontöbblet van, vagyis több elektron, mint proton, így az negatív töltésűvé vált. A töltéshordozók kiegyenlítődésre törekszenek. Minthogy a két gömb ki tudná egymás töltését egyenlíteni (és ki is szeretné), de ezt a köztük levő levegő nem engedi, ezért feszültség lép fel közöttük. Hogy mekkora ez a feszültség, azt a töltéskülönbség adja meg. Az elektronhiányos gömböt pozitív, az elektrontöbbletűt negatív saroknak nevezzük.
A feszültség jele: U , mértékegysége: V (volt)

Kössünk most egy drótot a két sarok közé. Ezáltal a gömböknek lehetőségük nyílik a töltések kiegyenlítésére. A negatív sarok fölösleges elektronjai átvándorolnak a pozitív sarokhoz. Minél nagyobb a töltéskülönbség (feszültség), annál jobban húzza át az elektronokat a pozitív sarok, ahogyan a különböző polaritású mágnesek is annál jobban vonzzák egymást, minél erősebbek.



Az elektronok áramlását hívjuk villamos áramnak.

Megjegyzés: egy múlt századi tévedésből kifolyólag úgy rögzítették, hogy az áram a pozitív saroktól folyik a negatív felé. Amikor sikerült ennek az ellenkezőjét bebizonyítani, már számos fizikai törvényt megalapoztak a téves szabályra, így megegyezés szerint a negatív sarkot jelöljük plusszal és a pozitívat mínusszal.Ezt a fordított jelölést konvencionális áramiránynak vagy technikai áramiránynak nevezzük. Az elektronok negatív saroktól pozitív sarokig menő áramlási irányát elektronáram-iránynak vagy fizikai áramiránynak nevezzük.

Azt, hogy az elektronok mekkora mennyiségben mennek át a vezetéken, áramerősségnek hívjuk, jele: I, mértékegysége: A (amper)
(Ha a vizsgált vezeték keresztmetszetén 1 másodperc alatt 6,24*1018 elektron halad át, akkor az áramerősség 1 A)


Az elektronok azonban nem úgy mennek át a vezetéken, mint víz a csövön. Az elektronok a fématomok között haladnak, ezért az áramlás nem akadálytalan. Valahogy úgy képzeljük el a dolgot, mintha az utcán egy nagy tömegben - mely még ráadásul nem is mozdul -, kellene haladnunk.
Munkát kell végezni azért, hogy az ellenállás ellenében fenntartsuk az áramlást. Ez a munka azonban hővé alakul, így a vezeték, amelyben az áram folyik, felmelegszik. Ezért kell ügyelni arra, hogy a vezeték ellenállása kicsi legyen, és/vagy az áramerősség se legyen nagy.
Tehát a villamos ellenállás azt mutatja, hogy a villamos áram akadályozása milyen mértékű. Minél nagyobb az ellenállás értéke, annál erősebb az áram fékezése.
Az ellenállás jele: R , mértékegysége: Ω (ohm)

A feszültség, áramerősség és ellenállás összefüggése (Ohm törvény): U=R*I
Ezt legkönnyebben úgy jegyezhetjük meg, mint "úri" (U=RI) képlet.
Ha egy adott elektromos eszközről egy mértékkel akarjuk megadni, hogy mekkora áramerősséget hoz létre, adott feszültség mellett, akkor használjuk a teljesítményt.
A teljesítmény jele: P , mértékegysége: W (watt)
Számítása: P=U*I
A cikk még nem ért véget, lapozz!