Az elektromosság az életünk minden területén jelen van, mégis sokan csak akkor találkoznak vele, ha valami elromlik. Vajon hogyan működik az áram? Miért ráz meg? Mit jelent a feszültség vagy a túlfeszültség? Új, az „Elektromosságról érthetően” címmel induló kisokos sorozatunkban rövid, közérthető cikkekkel segítünk eligazodni az elektromosság világában, érdekes, érthető, hétköznapi példákon keresztül. Ha úgy érzed, penge vagy az elektromos dolgokban, akkor ez NEM A TE SOROZATOD! Ha viszont érdekelnek egy sokaknak igencsak sötét és félelmetes terület alapjai egyszerűen, akkor bátran olvass tovább és írd meg hozzászólásban milyen fogalmakra vagy kíváncsi a témában! Mi az az áram? Az elektromos áram (jele: I) nem más, mint a töltéssel rendelkező részecskék (főleg elektronok) rendezett mozgása egy vezető anyagban, például egy rézhuzalban. Képzeljük el, hogy az elektronok olyanok, mint a közlekedő autók az autópályán – amikor minden autó ugyanabba az irányba halad, azt nevezhetjük rendezett mozgásnak. Mi az az elektron? Az elektron egy parányi, negatív töltésű részecske, amely az atomok külső részében, az úgynevezett elektronhéjakon található. Az elektromos áramot az elektronok mozgása hozza létre egy vezető anyagon belül. Képzeljük el úgy, mintha apró golyók gördülnének végig egy csatornában – ez a mozgás az, amit áramnak érzékelünk. Mivel az elektronok negatív töltésűek, a mozgásuk iránya ellentétes a hagyományosan meghatározott áramirányhoz képest. (Bővebben a „Hogyan mozog az áram?” című részben.) Chery Kunpeng 6c akkumulátor. Az áram fajtái Az elektromos áramnak két fő típusa van: Egyenáram (DC – Direct Current): Egyenáram esetén az elektronok egy irányba mozognak. Pont úgy, mint az autók, az autópálya egy-egy oldalán. Ilyenkor szembejövő „forgalomra” nemigen kell számítani. Egyenárammal működnek például az alkáli elemek, akkumulátorok és a különböző USB-s eszközök, de a napelemek is. Az elektromos járművek akkumulátora is egyenáramot tárol, de a hajtásukat váltakozó áram biztosítja, amelyet egy inverter alakít át. Váltóáram (AC – Alternating Current): Váltó-, vagy a köznyelvben váltakozó áram esetén az elektronok folyamatosan változtatják az irányukat, akár egy hinta. Az elektromos hálózat, amely az otthonunkba és a munkahelyünkre is eljuttatja az áramot, váltakozó árammal működik, mivel az áramot ebben a formában könnyebb transzformálni a különböző feszültségszintekre, ami a közepes és rövidebb távú elosztásban egyszerűbb és előnyösebb. Hogyan mozog az áram? Az iskolában úgy tanuljuk, hogy az áram a pozitív (+) pólustól a negatív (−) pólus felé folyik. Ezt nevezzük hagyományos áramiránynak. A valóságban azonban az elektronok a negatív pólustól a pozitív pólusok felé haladnak, ez a töltésáramlás valódi iránya. De miért van ez így? Amikor az elektromosságot kutatni és használni kezdték, még nem ismerték pontosan az elektronok mozgását. A tudósok egyszerűen megegyeztek abban, hogy az áram a pozitív pólustól a negatív felé halad, és minden kapcsolási rajzot, számítást, mérnöki tervezést ennek alapján végeztek el. Ezt a konvenciót a mai napig használjuk az elektrotechnikában és az elektronikában, mert így a számítások és tervek egységesek maradhatnak. A későbbi kutatásokból viszont kiderült, hogy az elektronok ténylegesen a negatív pólusból a pozitív pólusok felé mozognak. A valódi fizikai folyamat tehát ellentétes az eredetileg megegyezett iránnyal, de mivel az egész tudományág már a hagyományos áramirányra épült, ezt nem változtatták meg. fotó: Australian Energy Market Operator Összegzésként: A hagyományos áramirányt a számításokban, a kapcsolási rajzokon és mérnöki gyakorlatban használjuk. A valódi elektronmozgás viszont az ellenkező irányba történik, de ez a mindennapi gyakorlat szempontjából nem változtat semmin. A két megközelítés használata ténylegesen attól függ tehát, hogy elvi vagy gyakorlati közegben beszélünk róla. Hol találkozhatunk árammal a mindennapokban? Az elektromosság mindenhol jelen van körülöttünk, legyen szó otthonról, közlekedésről vagy az iparról. Íme néhány hétköznapi példa a teljesség igénye nélkül: Lakossági felhasználás Elemek és akkumulátorok: Az okostelefonok, laptopok, vezeték nélküli fülhallgatók, babamonitorok, zseblámpák mind olyan eszközök, amelyek egyenárammal (DC) működnek, mivel stabil, folyamatos energiára van szükségük. Az akkumulátorok a kémiai energiájukat alakítják át elektromos energiává, így teremtve meg a hordozható és újratölthető megoldásokat. Hálózati elektromosság: A háztartási gépeink, mint a mosógép, hűtőszekrény, mikrohullámú sütő vagy televízió egyaránt váltakozó árammal (AC) működnek. Ezek az eszközök általában nagy teljesítményűek, így jóval hatékonyabban tudnak működni, ha a központi elektromos hálózathoz vannak cstlakoztatva, ami közvetlenül kiszolgálja őket a váltakozó árammal. Elektromos közlekedés: Ahogy azt már említettem, az elektromos autók, akárcsak az e-rollerek a saját akkumulátoraikból nyerik az energiát. Mivel azonban az elektromos motorok a hatékonyabb szabályozás érdekében váltakozó áramot használnak, az egyenáramot inverterek (DC-AC átalakítók) alakítják át váltakozó árammá. A villamosok és trolibuszok rendszerint áramszedőkön keresztül kapják az áramot, amelyet egyenirányítók dolgoznak fel és szabályoznak a motorjaik hatékony működése érdekében. Energiatárolás: A napelemes- és egyéb megújuló energiát termelő rendszerekhez kapcsolt akkumulátorok szintén egyenáramot tárolnak, amelyet inverterek alakítanak váltóárammá, hogy a hozzájuk kapcsolt, például otthoni elektromos gépek fel tudják azokat használni. BMW akkumulátor cellák Ipari és kereskedelmi felhasználás Gyártósorok, robotizált gépek, villamos motorok: Az ipari környezetben az elektromos motorok többsége váltakozó árammal működik, mert ez alkalmas nagy teljesítményű gépek meghajtására, amelyeknek – adott esetben – pontosan kell szabályozni a nyomatékát és/vagy a teljesítményét. Ipari hegesztőgépek, nagy teljesítményű szivattyúk: Az ipari hegesztéshez viszont egyenáramot használnak, mert ott stabil és egyenletes áramforrásra van szükség az anyagok pontos összeolvasztásához. Adatközpontok, szerverfarmok: A számítógépes szerverek és hálózati eszközök alapvetően egyenárammal működnek, mivel az érzékeny elektronikai eszközök számára szintén fontos a stabil és zavarmentes tápellátás. Elektromos távvezetékek: Bár a nagyfeszültségű hálózat alapvetően váltakozó áramot használ, egyre inkább terjednek az egyenáramú távvezetékek is, amelyeket extrém hosszú – például földrészek közötti és tenger alatti – távolságok áthidalására használnak, mert az egyenáramnak kisebb a kapacitív és induktív vesztesége. forrás: Unsplash Az elektromosság tehát az életünk része, de ha nem ismerjük alapszinten, vagy nem használjuk megfelelően, akkor veszélyes is lehet. Az alapfogalmak megértése segít jobban érteni, hogyan működnek az eszközeink, hogyan előzhetjük meg a baleseteket, és miért fontos a megfelelő védelem. A következő részben a feszültségről, az áramerősségről és ellenállásról fogunk beszélni – három kulcsfogalom, amely segít még jobban megérteni, hogyan működik az elektromosság. Borítókép: Unsplash+ Zvara SzabolcsHiszek abban, hogy a legkisebb tettnek is lehet óriási hatása ezért villanyautót használok, amit napelemről töltök. Igyekszem a háztartást műanyagmentesíteni, a hulladékot szelektíven gyűjteni, az elhasznált dolgokat újra felhasználni és amit lehet a saját kertben megtermelni. Jó érzés tudni, hogy ez nem csak nekem számít, ezért csatlakoztam a Villanyautósok.hu csapatához. Google hírek iratkozz fel! Heti hírlevél iratkozz fel! Kővédő fólia védd az autód!
