Az egyenáram hatásai

Az egyenáram hatásai

az egyenáram hatásai

 

 

 

 

Bevezetés

Elektromosság nélkül a modern élet elképzelhetetlen. Minden hétköznapi eszköz, gép és berendezés mára elektromos áramkörök segítségével hozható működésbe. Az áramkörök vezetékeiben folyó egyenáramot (vagy röviden DC, Direct Current) mozgó elektromos töltések okozzák. Az egyenáram a hétköznapi életben, a háztartásokban, a közlekedésben vagy az ipari termelésben mindenhol jelen van. A modern elektronika és informatika vagy űrkutatás sem létezhetne egyenáramú berendezések és készülékek nélkül. Ebben az esszében bemutatom az egyenáram hatásait, megvizsgálom, mi is pontosan az egyenáram, ismertetem az egyenáram fogalmát, összehasonlítom azt a váltóárammal, és bemutatom az egyenáram sokféle megjelenését a modern világban.

 

Mi az egyenáram?

Egyenáramnak tekintjük a negatív töltés hordozók vagyis az elektronok egy irányú rendezett mozgását. Ez azt jelenti, hogy az elektromos töltések mindig ugyanabban az irányban végeznek haladó mozgást a vezető anyagban, pl. egy fémben. A villanymotorok, elemek és akkumulátorok egyenárammal és egyenfeszültséggel működnek. Az egyenáram legfőbb jellemzője, hogy az áram iránya állandó, és nincs neki ismétlődő irányváltozása. Ennek eredményeként az egyenáram folyamatos és stabil energiaforrás, amelyet könnyen vezérelhetünk és szabályozhatunk. Ezt az áramtípust akkumulátorban lehet tárolni vagy például napelemmel lehet előállítani.

 

Az egyenáram hatásai

Az egyenáram előnyös hatásai közé tartozik az elektromágneses mezők kevésbé erős kibocsátása, ami az emberekre és az elektronikai berendezésekre gyakorolt káros hatások minimalizálását jelenti. Emellett az egyenáram könnyen átalakítható, ami lehetővé teszi a feszültség és így az energia átalakítását más formákba, például váltóárammá. Az áramot tekercsen átvezetve az energia mágneses mező formályában is tárolódik. Az egyenáramot széles körben alkalmazzák az elektronikai eszközökben, például a számítógépekben, a televíziókban, a mobiltelefonokban és az autókban. Az egyenáram számos gyártási folyamatban is fontos szerepet játszik, például az acélkohászatban és a vegyiparban.

 

Mi a különbség az egyenáram és a váltóáram között?

Az egyenáram és a váltóáram közötti legfőbb különbség az, hogy az áramkörben lévő fémes vezető anyagban a töltések pontosabban az elektronok mindig azonos irányban, míg a váltóáramnál ismétlődően (periodikusan) irányt váltogatva végeznek haladó mozgást. Az egyenáram (DC, Direct Current) állandó irányban mozog, a váltóáram (AC, Alternating Current) pedig az irányát periodikusan felcseréli. Azt mondhatjuk, hogy a váltóáram alkalmas arra, hogy az elektromos energiát nagy távolságra elszállítsuk annak kis ellenállása miatt. Az egyenáram meg inkább az otthoni vagy lakossági berendezések és készülékek (pl. számítógép) működéséhez szükséges. A váltóáramot egyenirányító eszköz segítségével könnyen egyenárammá lehet alakítani. Érdekesség, hogy a járművek főbb alkatrészei egyen feszültséggel működnek.

 

Az egyenáram hatásait jellemző mennyiségek

Az egyenáram nagyon egyszerűen jellemezhető három alapmennyiség segítségével.

1. U feszültség

2. I áramerősség

3. R ellenállás

Az egyenáramú áramkörre kapcsolt feszültségből származik az energia és így az áram munkavégző képessége. Azt mondhatjuk, hogy a töltéseket, az elektronokat a feszültség mozgatja. Ha az elektronok mozognak akkor kialakul egy áramerősség, amit pedig a vezető anyag ellenállása bizonyos mértékben akadályoz. Ez alapján a 3 alapmennyiség a következő módon magyarázható:

  1. U feszültség, töltést mozgató energia, ez végzi a munkát
  2. I áramerősség, mozgó töltéshordozók mennyisége
  3. R ellenállás, a vezető anyag áramot akadályozó hatása

Mivel az áramerősséget a feszültség okozza így logikus, hogy ábrázoljuk a feszültség áramerősség függvényt. A függvény azt adja meg, hogy adott feszültség hatására mekkora áram alakul ki az áramkörben.

egyenáram_hatásai

egyenáram_hatásai

A fenti ábrán az látható, hogy 5 V feszültség hatására 2 és 5 A áram alakul ki az egyenáramú áramkörben. Az I=I(U) függvény láthatóan egy origón átmenő egyenes ezért az ábrázolt két mennyiség egyenesen arányos U~I, következésképpen hányadosuk állandó, ezt az állandót nevezzük a vezető anyag ellenállásának: R -nek:

ohm_törvény

ohm_törvény

Az R, U, I mennyiségek közötti összefüggést Ohm törvényének nevezzük.

ohm_törvény_2

A törvény nem csak vezetékszakaszra, hanem általában bármilyen villamos ellenállást tanúsító fogyasztóra is érvényes.

 

Az egyenáram élettani hatása

Köztudott tény, hogy az emberi test vezeti az áramot. Ha nagy áramerősségű áram folyik át a testben lévő vezető folyadékokon akkor az elektronok leadják energiájukat így munkát végezve felmelegítik azt. A leadott hő roncsolja durvább esetben elégeti a környező szöveteket. A szíven közvetlenül áthaladó áram életveszélyes. Szerencsére a számítógépekben kis feszültség és  áramerősség van jelen de ne felejtsük el, hogy a háztartási villamos hálózati konnektorban 2 A amper és 220 V volt jellemzi az áramot, ezek hatalmas értékek amik nagy sérülést okozhatnak.

 

Az egyenáram mágneses hatása

Az egyenes vezetékben haladó töltés mágneses mezőt hoz létre maga körül a lenti ábrának megfelelően. Az egyenes vezetőtől r távolságra lévő körvonal mentén az érintők irányában berajzolható a B mágneses indukció vektor.

B mágneses indukció vektor = mágneses térerősség vektor

Ha többet szeretnél megtudni az egyenáramú áramkörökről akkor ajánlom a lenti tananyagokat.

31. Egyenáram

32. Egyenáram feladatok

29. Elektrosztatika

 

Kapcsolódó termékek, fizika esszék