Új hozzászólás Aktív témák

• #10904 #10726912 törölt tag

  Új Válasz 2021-03-08 09:11:18 #10904

  Új hozzászólás

  Összes hozzászólása itt Válaszok az összes hozzászólására itt Válaszok erre a hozzászólásra

  Privát üzenet küldése

  

  #10726912

  törölt tag

  Egy kis érdekesség elektron és kábel ügyben.
  A fémekről tudjuk azt, hogy nagyon sok szabadon elmozdulni képes elektron is van bennük. (szabad elektronok) Ha egy fémdarab sztatikus elektromos mezőbe kerül, (a közhiedelemmel ellentétben a külső elektromos mező megjelenik a fém belsejében is, mintha ott sem lenne a fém), akkor azt a mezőt érzi a fém minden egyes töltése. Nyilván a szabad elektronok el tudnak mozdulni (és el is mozdulnak) a rájuk ható erő következtében. A fém egyik felületén negatív szabad elektronok jelennek meg, az ellentétes oldalon az elvándorolt szabad elektronok hiánya miatt pozitív töltés jelenik meg. (az atommagok kompenzálatlanul maradt pozitív töltése) A töltések (szabad elektronok) vándorlása (átrendeződése) nyilván addig tart, amíg a fém belsejében a külső elektromos mező és a fém felületén megjelenő töltések által keltett elektromos mező eredő térerőssége átlagosan nullává nem válik mindenütt a fém belsejében. Ez közel fénysebességgel bekövetkezik. A fémben levő szabad elektronoknak elenyésző része elegendő ahhoz, hogy a felületre kiülve a fém belsejében átlagosan nullára kompenzálja a külső elektromos mezőt. A fém belsejében továbbra is ott van szinte az összes szabad elektron, de (makroszkópikusan vagy átlagosan) nem mozog mert az eredő térerősség nulla. Ha ez a fém darab egy vezeték, és a külső elektromos mezőt a vezeték két végére kötött (konstans feszültségű) elem pólusainak pozitív, illetve negatív töltései hozzák létre, ugyan ez a jelenség játszódik le. A felületre szinte fénysebességgel kiülnek a töltések, de most a vezetéknek a telep pozitív sarkához kötött végéhez (végének felületére) érkező szabad elektronokat a telep beszippantja így a fém belsejében nem tud nullára kompenzálódni a térerősség. A vezetéknek a telep sarkaival nem érintkező felületére kiülő töltések elektromos mezeje és a telep sarkain levő töltések által keltett elektromos mező (homogén anyagú vezeték esetén) a vezeték alakját követő "homogén" elektromos mezőt alakít ki a fém (vezeték) belsejében és az ott lévő szabad elektronok konstans (átlag) sebességgel fognak mozogni (áramlani) a telep pozitív sarka felé. Az elektronokra ható konstans nagyságú erő ellenére az elektronok átlagos mozgása nem lesz gyorsuló mozgás, mivel egy átlagosan konstansnak tekinthető fékező erő is hat rájuk. A szabad elektronok áramlása relatíve lassú. Általában pár tized milliméter/szekundum. Összefoglalva a következőt mondhatjuk. A vezeték két végere kapcsolt telep hatására a szabad elektronok egy igen kis hányada (szinte fénysebességgel) kiül a vezeték felületére és szorgos pásztorkutyák módjára tereli a vezeték belsejében levő szabad elektronokat konstans átlag sebességgel a megfelelő irányba. Ez maga az elektromos áram. Az, hogy a felületre közel fénysebességgel kiülnek az elektronok azt jelenti, hogy szinte egyidejűleg indul be az elektronok áramlása a vezeték teljes térfogatában akkor is, ha a vezeték több száz kilométer hosszú. Ha a vezetékre kapcsolt telep feszültsége nem állandó (váltakozó feszültség) a felületre kiült töltés mennyisége természetesen változik, követve a telep feszültségének változását. Amíg a feszültség változás nem túl gyors lényegében érvényes ugyan az a kép, amit a konstans feszültségű telepre elmondtam. Néhány ezer kiloherz frekvenciáig tekinthetjük egyenfeszültségűnek a telepet. Ettől nagyobb frekvenciákon már kell számolnunk az elektronok véges átrendeződési sebességével (Telegráf egyenlet) Az biztos, hogy az 50 Hz hálózati frekvencián és a hang frekvencia tartományban (20-20.000 Hz) is érvényesek az egyenfeszültség esetére fentebb leírtak. Ez azt jelenti, hogy az 50 Hz hálózati frekvencia esetén a szabad elektronok lényegében nem mozdulnak el a helyükről (~ 1 mikrométer) hiába "folyik" akármekkora áram a vezetékben. Ez a "kis" elmozdulás (1 mikrométer) azért az atomok méretéhez képest jelentős elmozdulás, mintegy 10000 atomátmérőnek felel meg. A felületre kiült töltések előjele viszont másodpercenként 100-szor változik. Nem az történik, hogy a felületen levő elektron átmegy a másik felületre, hanem az elektron felhő, mint egész mozog úgy jobbra - balra úgy, hogy hol a vezeték egyik hol a másik oldalán "lóg" le valamennyi negatív töltés.

Új hozzászólás Aktív témák