Az elektromos áram

Az elektromos áram jelentőségét a mindennapi életben felesleges hosszasan bizonygatni. Számtalan háztartási gépet használunk, például automata mosógéppel mossuk a ruhákat és porszívóval tisztítjuk a lakást. Ma már a gyermekek többsége kap elektromos árammal működő játékokat, számítógépet. De nemcsak az otthonunkban fontos az elektromos áram. Villamossal, metróval, trolibusszal közlekedünk a városban és a távolsági közlekedésben is egyre nagyobb szerepet kap a villamos vontatás. Újabb és újabb elektromos árammal működő berendezéseket fejlesztenek ki, amelyek segítségével embereket gyógyítanak meg, épületeket terveznek vagy éppen távoli bolygókhoz irányítanak űrszondákat.

Az elektromos áram széleskörű elterjedése lehetetlenné teszi, hogy minden alkalmazást megemlítsünk, így csak a legalapvetőbb törvényszerűségeket, gyakorlati problémákat ismertetjük.

Az elektromos áram

Töltsünk fel zsebteleppel nagy kapacitású kondenzátort, majd süssük ki zseblámpaizzón keresztül! Az izzó rövid ideig világít, fénye fokozatosan elhalványodik.

Van de Graaff generátor közelébe helyezzünk el földelt fémgömböt, majd töltsük fel a generátort! Ejtsünk vattacsomót a generátor gömbjére! A vattacsomó rövid érintkezés után elpattan a generátor gömbjéről és a földelt fémgömbre repül, majd ide-oda pattog a generátor és a földelt gömb között.

Növeljük a generátor töltését! Egy idő után szikra ugrik keresztül a két gömb között. Ha a töltéseket folyamatosan visszük a generátor gömbjére, akkor a szikrázás is folytonossá tehető. Az említett példáink mindegyikében töltések mozogtak egyik helyről a másikra.

Kondenzátor kisülése izzón keresztül

Az elektromos áramerősség

Az elektrosztatikából tudjuk, hogy az elektromos mezőbe elhelyezett töltésre erő hat . Ha a töltött test szabadon mozoghat, akkor ennek az erőnek a hatására a test mozgásba jön. A mozgásállapot-változás oka tehát az, hogy a töltés tartózkodási helyén a térerősség nem nulla. Így van ez elektromos áram esetén egy fémes vezető belsejében is. Tehát megállapíthatjuk, hogy a pozitív töltések éppen abba az irányba mozdulnak el, amerre a térerősség mutat, míg a negatív töltések esetén az elmozdulás iránya a térerősség irányával ellentétes. Töltött részecskék rendezett áramlását elektromos áramnak nevezzük.

Az áramlás egyik legfontosabb jellemzője az áramerősség, jele: I.

ahol Q jelenti a t idő alatt az adott felületen átáramlott töltésmennyiséget.

Az áramerősség mértékegysége a definíció alapján 1(C/s) , amit Andre Marie Ampére (1775-1836) francia fizikus tiszteletére 1 A-nek (1 amper) nevezünk Egy amper tehát az áramerősség akkor, ha a vezető bármely keresztmetszetén egy coulomb töltés halad át egy másodperc alatt. Gyakran használjuk ennek ezred illetve milliomod részét, a mA és μA (mikroamper) egységeket is.

Az egyenáram

Abban az esetben, ha az áramerősség értéke időben állandó, akkor egyenáramról (stacionárius áramról) beszélünk.

Az elektromos tér a különböző előjelű töltéseket különböző irányba mozgatja. Megállapodunk abban, hogy az áram irányának a pozitív töltések mozgási irányát, vagyis a térerősség irányát választjuk. (A negatív töltések mozgásiránya ezzel ellentétes.)

Fémes vezetők esetében az elektromos áram az elektronok mozgásából származik, ezért itt a töltött részecskék mozgási iránya az áram irányával ellentétes. Elektrolit esetében a pozitív és negatív töltések egyszerre mozognak. Az ellentétesen mozgó különnemű töltések ugyanolyan irányú áramot jelentenek, tehát az áramerősséget a pozitív töltések alkotta áram erősségének és a negatív töltések alkotta áram erősségének az összege adja.

Fémes vezetés