Elektromos áram Alapfogalmak.docx

Áramerősség: Töltés és áramerősség összefüggése: Az áramerősséget megkapjuk, ha vesszük a vezetőn átfolyó töltésnek, és a hozzá szükséges időnek a hányadosát:

I=

𝑄

Q a töltésmennyiség, a mértékegysége coulomb, amit nagy C betűvel rövidítünk.

𝑡

𝐶

Ezért az áramerősség mértékegysége coulomb/másodperc , amit így írunk: 𝑠 = A (az így kapott új mértékegység neve amper) Tehát az áramerősség azt mutatja meg, hogy egységnyi idő alatt mennyi töltés halad át a vezeték keresztmetszetén. 1A áramerősség azt jelenti, hogy 1 másodperc alatt 1C töltés jut át a vezető keresztmetszetén. Számoljunk is az ebből felírt arányossági összefüggéssel: 1. Mekkora az áram erőssége, ha a vezetőn 7 másodperc alatt 21 C töltés áramlik át?

Q = 21 C t = 7s I=

𝑄 𝑡

=

21𝐶 7𝑠

= 3A

2. Mennyi az átáramlott töltés mennyisége, ha a villanybojler fűtőszálán 20 percig 7amperes áram folyik?

I=7A t = 20 min = 20 ∙ 60s = 1200s Q = I ∙ t = 7A ∙ 1200s = 8400 C Feszültség: Az elektromos mező hatására a vezetőben töltések mozgásba jönnek Az elektromos mező munkavégző képességét a feszültséggel jellemezzük. A feszültség megmutatja, hogy egységnyi töltést a mező mekkora munkával mozgat a vezető egyik pontjából a másikba. A feszültséget tehát megkapjuk, ha a munkát elosztjuk a töltésmennyiséggel. U=

𝑊 𝑄

, ahol W a munka, és Q a töltésmennyiség. A feszültség mértékegysége

𝐽 𝐶

= V (Voltnak

ejtjük, és az olasz Alessandro Volta nevű fizikusról kapta a nevét) Mintapélda: Egy áramforrás elektromos mezője 100 J munkát végez, miközben 25 C töltést áramoltat át egy fogyasztón. Mekkora az áramforrás feszültsége?

W = 100 W Q = 25C U=

𝑄 100𝐽 𝑡

=

25𝐶

= 4V

Tehát az áramforrás feszültsége 4V.

Ampermérő műszer használatának szabályai: 

Az ampermérő mindig a rajta átfolyó áramerősséget méri.



Az ampermérőt mindig azzal a fogyasztóval kell sorba kötni, amelyen átfolyó áramerősséget akarjuk meghatározni.



A mutató mögötti skáláról olvasható le az áram erőssége. A legnagyobb skálaértékhez tartozó áramerősség a műszer méréshatára. A mért értéket evvel arányosan olvassuk le.



A műszert mindig nagyobb méréshatárra kell kapcsolni, mint a várható áramerősség.



Az ampermérőt nem szabad fogyasztó nélkül az áramkörbe kapcsolni.

Példa a leolvasásra, ha a műszer méréshatára 200 mA (200 milliamper). Mivel 5 nagy osztásrész van, ezért egy beosztás értéke: 200 : 5 = 40 mA Mivel a mutató a 2,7 -nél áll, ennek értéke: 2,7 ∙ 40 mA = 108 mA

Voltmérő műszer használatának szabályai: 

A voltmérőt mindig az áramkör azon két pontja közé kapcsoljuk, amely között a feszültséget meg akarjuk mérni.



A voltmérőt mindig a fogyasztóval párhuzamosan kell kapcsolni.





A mutató mögötti skáláról olvasható le a mért feszültség. A legnagyobb skálaértékhez tartozó feszültség a műszer méréshatára. A mért értéket evvel arányosan olvassuk le. A műszert mindig nagyobb méréshatárra kell kapcsolni, mint a várható feszültség.

Példa leolvasásra, ha a műszer méréshatára 25V (25volt) Mivel 5 nagy osztásrész van, ezért egy beosztás értéke: 25 : 5 = 5 V Mivel a mutató a 1,7 -nél áll, ennek értéke: 1,7 ∙ 5 V = 8,5 V

Vezetők ellenállása: A vezető ellenállásának nagysága függ: 

a vezető anyagától



a vezető hosszától



A vezető keresztmetszetétől

evvel egyenesen arányos (R ~

l)

evvel fordítottan arányos (R ~

1 𝐴

)

Ezekből felírtuk a teljes összefüggést:

R=ρ ∙

𝒍

(görög ró betű)

𝑨

ρ

a vezető anyagától függő arányossági tényező, amelyet fajlagos ellenállásnak nevezünk. A fajlagos ellenállás megmutatja, hogy egy adott anyagú 1 méter hosszú és 1 mm2 keresztmetszetű vezetőnek mekkora az ellenállása. mértékegysége:

𝛺∙𝑚𝑚2 𝑚

Néhány anyag fajlagos ellenállása: 2

Anyag neve:

ρ ( 𝛺∙𝑚𝑚 ) 𝑚

réz alumínium ezüst vas

0,017 0,027 0,016 0,100

Példa számolásra: 1. Mekkora egy 25 m hosszú, 2 mm2 keresztmetszetű alumínium vezeték ellenállása? Megoldás: l = 25 m A= 2 mm2

ρ = 0,027 𝛺∙𝑚𝑚 𝑚 R=ρ ∙

𝑙 𝐴

2

= 0,027 ∙

25 2

= 0,3375 𝜴

2. Hogyan változik egy vezetékdarab ellenállása, ha először kettévágjuk, majd a két darabot összesodorjuk? Válasz: A hosszúsággal egyenesen arányos az ellenállás, ha kettévágtuk, akkor az egyes darabok ellenállása fele lesz az eredetinek. Ha összesodorjuk, akkor az új darab keresztmetszete kétszer olyan széles, mint az eredeti vezetéké. Mivel az ellenállás a keresztmetszettel fordítottan arányos, ezért az új 1

1

2

2

darab ellenállása isméét fele lesz az előzőnek. ∙ Tehát a negyedére csökken az ellenállás.

=

1 4