Hogyan keletkezik az elektromosság?

Kedves Kérdező!

A példádbeli esetben a mágnes és a réztekercs egymáshoz képest mozog. A mágnesnek ugyebár vagy egy sajátos, ún. mágneses erőtere, melyek az ún. mágneses erővonalakkal szemléltethetők.

Klasszikus példa, mikor mágnesrúd fölé helyezett üveglapra szórt vasreszelékkel mutatjuk ki az erőtér alakját.

A mágnes forgatása során az erőtér alakja és az erővonalak is mozognak, forognak. Ha forgatás közben ezek az erővonalak belemetszenek a tekercs huzalába, akkor egy indukciós alapjelenség játszódik le, amit úgy neveznek hogy mozgási indukció.

Ez annyit jelent, hogy a tekercs huzalának anyagába belemetsző erővonalak hatására a rézvezetőben lévő elektronokra az ún. Lorentz-erő hat. Vagyis az elektronok mozgásba jönnek, az egyik helyen elektrontöbblet, a másik helyen elektronhiány keletkezik.

Mivel így potenciálkülönbség van, ezért a tekercs kivezetései közé kapcsolt voltmérő berendezés kitér, azaz feszültség indukálódott.(Hogy hogyan az máskérdés, kitér pluszba is, minuszba is, mivel fél fordulatonként pólusváltás van).

Ha a tekercs kivezetései közé ampermérőt kapcsolunk, akkor az ampermérő szintén kitér, és a huzalban átfolyó áramot jelzi.(ez is hasonlóan tér ki mint a voltmérő, csak fázistolás lesz).

Tehát a villamosság nagyvonalakban így keletkezik.

Az elektronok mozgása természetesen nem csak addig tart, amíg a forgás. A forgás beindulásakor az elektronok csak kis késéssel jönnek mozgásba, a forgatás megszüntekor pedig késéssel állnak le, ennek több oka van, az egyik a tehetetlenség, a többi meg atomi szinten keresendő, bonyolult dolog, azonban ezek a késések nem számottevőek, tranziensek vizsgálatánál van jelentősége, bekapcsolási, indítási áramlökéseknél, stb.

Ha több elektront akarunk mozgásba hozni, akkor három lehetőség kínálkozik: Az első, hogy erősebb mágnest választunk, így növelve a mágneses indukciót (akár elektromágnes is szóba jöhet, villanymotorok többségében nem állandó mágnest használnak). A másik hogy a tekercs geometriáját növeljük. Harmadik lehetőség a fordulatszám növelése.

Röviden ennyi, így meseszinten. Az egész jelenség háttere egyébként igen komoly fizika és matematika.

Egyenáramnál valóban áramolnak az elektronok körbe a vezeték mentén. (ezért is hívják áramnak) Definíció szerint az áram iránya és az elektronok mozgásának iránya ellentétes.

Váltóáram esetén az elektronok valóban csak "rezegnek", táncolnak jobbra-balra balra a vezetékben. Ha a szokásos 230 V-ról van szó, akkor 50 Hz-es frekvenciával teszik ezt. Egy másodperc alatt 50-szer járják el azt, hogy kettőt balra, kettőt jobbra.

A fémek azért vezetik az áramot, mert a bennük lévő elektronok egy része nem kötődik szorosan egyik atomhoz sem, hanem viszonylag szabadon tud mozogni a fémrácson (az atommagok alkotta 3D-s rácson) belül.

lásd még itt:

[link]

és az ábrát itt:

[link]

Igen, elhagyják az atommagot, és igen, az anyagban elve benne levő elektronok mozognak.

Ha csak 1 db vasatomot tekintesz, annak van egy atommagja, benne 26 db protonnal, és van körülötte 26 db elektron. Eddig gondolom OK.

Ha egy makroszkopikus méretű vasdarabot nézel, ott a vasatomok rácsba rendeződnek, és az elektronok egy része "közössé" válik. Nem lehet azt mondani, hogy ez az elektron ehhez az atommaghoz tartozik, az a másik meg ahhoz. Az elektronok java továbbra is atommagokhoz kötött marad, de lesznek közöttük ún. szabad, vagy más szóval delokalizált elektronok. Ezek nagyjából szabadon tudnak mozogni, de amíg nem kapcsolsz a vasdarabra feszültséget, nem is csinálnak semmi különöset, csak kitöltik a rendelkezésükre álló teret.

Ha feszültséget kapcsolsz rá, akkor valami ilyesmi történik:

[link]

Ez is jópofa, de tudni kell hozzá angolul:

[link]