Veda nás baví

Interaktívne a zábavné aktivity pre deti

Lekcia Elektrická vodivosť

Cieľ lekcie:

Žiaci sa naučia, čo je to elektrický prúd a na zapojení jednotlivých obvodov si ukážu, čo sú to vodiče a čo izolanty. Ďalej sa naučia, že elektrický prúd vedie tiež ovocie (poprípade zelenina), ktoré vo svojej šťave obsahuje ióny rozpustených látok. Žiaci si tiež dokážu vyrobiť vlastný elektomagnet a vyskúšajú si jeho vlastnosti.

Opýtajte sa Vašich detí:

  • Kde sa berie elektrina?
  • Aké máme druhy elektrární?
  • Na čo elektrinu využívame?
  • Čo znamená, že je látka elektricky vodivá?
  • Čo je to elektrický vodič? Uveďte príklady.
  • Čo je to izolant? Uveďte príklady.
  • Ako sa používa elektromagnet?

Elektrická energia

Elektrickej energii hovoríme v bežnom živote elektrina. Elektrická energia z fyzikálneho pohľadu je taká, ktorá neexistuje. Je to vlastne energia, zložená z energie elektrostatického poľa a magnetického poľa. Spolu teda ide o energiu elektromagnetického poľa.

Elektrina je veľmi praktická forma energie, ide ju totiž ľahko meniť na iné formy energie, napr. na svetlo alebo teplo. Elektrina je najčistejšia a najuniverzálnejšia forma energie na planéte Zem, ktorú ako materiál, kupujú fyzické (ľudia) a právnické (firmy) osoby za účelom zabezpečenia výroby alebo uspokojenia svojich potrieb. Elektrina, ktorá je premenená na svetlo, predlžuje deň, zabezpečuje komunikáciu medzi ľuďmi, prináša ľuďom obraz, pomáha udržiavať zdravie, napája výpočetnú techniku, poháňa dopravné prostriedky, zabezpečuje riadenie a pohon strojov, chráni majetok, kúri, chladí, varí, pečie, vŕta a má veľa ďalších využití. Väčšina elektriny, ktorú používame, k nám prichádza u elektrární.

Typy elektrární, ktoré vyrábajú elektrinu pre spotrebiteľa:

  • tepelná
  • vodná
  • vetrná
  • slnečná
  • jaderná

Elektrina sa nenachádza len v našich domácnostiach, ale bežne sa vyskytuje aj v prírode. Blesky nie sú v skutočnosti nič iné ako výboje statickej elektriny, ktorá vzniká pri búrkach, kedy sa o seba trú molekuly vody v oblakoch.

Tzv. bioelektrika vzniká v živých organizmoch. Má súvislosť s biologickými pochodmi, a ďalej je pre ňu dôležitá aktivita a celková stavba živočíšneho a rastlinného organizmu. Jej prítomnosť však nijako nepociťujeme, pretože jej elektrické napätie je veľmi malé.

Využíva sa napr. pri lekárskej diagnostike pri snímaní činnosti srdca (EKG) alebo mozgu (EEG). Niektorých živočíchoch napr. rybách, sa však vyskytuje dosť veľké napätie. Praktickým využitím elektrickej energie, jej výhodou, rozvodom a premenou elektrickej energie v iných druhoch energie sa zaoberá technický vedný odbor nazývaný elektrotechnika.

Elektrický prúd

Elektrický prúd je usporiadanie pohybu častíc s elektrickým nábojom (nosič náboja). Elektrický prúd I je základná fyzikálna veličina - udáva množstvo náboja, ktoré prejde prierezom vodiča za jednotku času.

Elektrický prúd je vlastne prietok elektrického náboja (môžeme si ho predstaviť podobne, ako keď preteká potrubím voda, tak vodičom pretekajú elektróny). Elektrický prúd je pohyb voľných častíc s elektrickým nábojom (elektróny v kovoch, katióny a anióny v roztokoch). Veľkosť elektrického prúdu závisí na množstve celkového náboja vo vodiči. Čím väčší náboj, tým väčší prúd.

Elektrický prúd
Obrázok Electric arc od Khimich Alex [Public domain] via Wikimedia commons

Elektrické napätie

K tomu, aby elektrický prúd prechádzal vodičom, je potrebné, aby medzi oboma koncami vodiča bolo napätie. Elektrické napätie je určené ako práca vykonaná elektrickými silami pri premiestňovaní kladného jednotkového elektrického náboja medzi dvoma bodmi v priestore.

Elektrické napätie je tiež definované ako práca (W), vykonaná elektrickými silami pri premiestňovaní kladného elektrického náboja medzi dvoma bodmi v priestore. Jeho jednotkou je volt (V).

Elektrický drôt
Obrázok Cables Electric Current od webcreare [Public domain] via Pixabay

Elektrická vodivosť

Elektrická vodivosť je schopnosť látok viesť elektrický prúd po jej pripojení ku zdroju elektrického napätia. Či pevná látka po pripojení na elektrický zdroj povedie elektrický prúd alebo nie, závisí na jej štruktúre.

Elektrický vodič je látka, ktorá vedie elektrický prúd. Elektrický vodič musí obsahovať voľné častice s elektrickým nábojom, najčastejšie elektróny, poprípade kladné alebo záporné ióny. V elektrotechnike sa pod slovom vodič tiež rozumie vodivý drôt, kábel, páska alebo lanko, ktoré sa používa pri vodivom pripojení súčiastok v elektrickom obvode.

Elektrický izolant je látka, ktorá nevedie elektrický prúd. Elektrický izolant neobsahuje voľné častice s elektrickým nábojom, alebo ich obsahuje v zanedbateľnom množstve. Zamedzuje prietok elektrického prúdu medzi vodičmi, ktoré majú rozdielny elektrický potenciál. Drobnými izolantmi, sú porcelán, sklo, väčšina plastov, drevo, papier, za normálnych podmienok aj vzduch alebo iné plyny.

Obrázok vodiča a izolantu
Obrázky Litz wire by Zureks od Zureks [CC0 1.0] via Wikimedia commons; Insulator railways od Thermos [CC BY-SA 3.0] via Wikimedia commons

Elektromagnet

Elektromagnet je cievka s jadrom z magneticky mäkkej ocele, používaná k vytváraniu dočasného magnetického poľa. Princíp spočíva v premene energie elektromagnetického poľa na energiu mechanickú. Magnetická sila tu vzniká pri priechode elektrického prúdu vinutím cievky na oceľovom jadre, ktoré priťahuje pohyblivú časť - kotvu. Magnetický tok elektromagnetu a príťažlivá sila elektromagnetu priamo závisí na veľkosti elektrického prúdu cievkou, počet závitov a nepriamo na dĺžke vzduchovej medzery medzi jadrom a kotvou. Magnetické pole elektromagnetu je tým silnejšie, čím väčší prúd prechádza a je tým silnejší, čím viac má cievka závitov.

Magnetické pole elektromagnetu
Obrázok VFPT cylindrical magnet thumb od Geek3 [CC BY-SA 3.0] via Wikimedia Commons

Elektrický prúd, ktorý prechádza vodičom, vyvoláva magnetické pole. Viac vodičov vedľa seba, navinutých do tvaru cievky, potom produkuje silnejšie magnetické pole. Keď drôt obtočíme okolo mäkkého kovového jadra, efekty sa zväčšia. Ďalšie zväčšenie magnetického poľa dosiahnete zväčšením prúdu či počtu závitov.

V praxi je príťažlivá sila obmedzená celkovou magnetickou vodivosťou jadra elektromagnetu a rozptylom magnetického toku. Relatívna magnetická vodivosť feromagnetík je pomerne malá.

Elektromagnet je používaný  napr. v elektrickom zvone, v ističoch, v hutníckom priemysle, v zberných surovinách kovového šrotu alebo v elektromagnetických relé. Elektromagnet sa používa, tiež v automobilovom priemysle napr. ako snímač otáčok kľudového hriadeľa, alebo na brzdenie električiek, obrábanie strojov a v zdravotníctve.

Elektromagnet
Obrázok Homemade Electromagnet od Gina Clifford [CC BY-SA 4.0] via Wikimedia Commons

Pokiaľ Vás téma zaujala a chcete sa dozvedieť viac:

Potrebujete poradiť? Napíšte nám infosk@vedanasbavi.sk

Návštevou týchto stránok súhlasíte s použitím súborov cookies od nás a tretích strán najmä za účelom analýzy návštevnosti. Viac informácií tu.
cancel
helpline kroužky

Môžeme Vám pomôcť?

Nedarí sa Vám dokončiť prihlášku? Pokiaľ máte problém, neváhajte nás kontaktovať:

Email: infosk@vedanasbavi.sk