Matematické Fórum

Oberon · 04. 05. 2010 22:51

Ahoj, tak něják jsem v úterý večer přemýšlel o elektřině a mám pár nesrovnalostí. Konkrétně mi není zcela jasný pohyb elektronů při střídavém proudu.

Pokud teče obvodem jednosměrný proud, tak se elektrony pohybují od záporné svorky zdroje ke kladné.
A teď když mám střídavý proud, tak to se jakoby ty elektrony uvedou z klidu do pohybu, pak zase zpomalí do klidu a ten samý průběh na "druhou stranu" a takhle furt dokolečka? To mi připadá trochu divný.

A další věc je možná ještě stupidnější a sice, když mám zásuvku na elektrický proud, proč platim za elektřinu podle toho, jak ji využiju, když tam ten proud je prostě ve dne v noci a absolutně nezáleží na tom, jestli k zásuvce mám nebo nemám připojený spotřebič...?

Ono totiž ve škole (alespoň u nás) se mluví jen o vzorečcích, základní teorie, pár blbejch příkladů a o těchle věcech nepadne většinou ani slovo.
Díky

Tychi · 04. 05. 2010 22:59

K té druhé otázce: to by ses mohl zeptat, proč platíš za rohlíky, když je v krámě mají furt, proč platíš za vodu, když je v trubkách furt...
On na začátku musí někdo tu elektřinu vyrábět a tímpádem ji taky někdo pak musí zaplatit, když si ji z té zásuvky vezme.

Oberon · 04. 05. 2010 23:01

↑ Tychi:
A jakym způsobem si ji ten někdo vezme????

Pavel Brožek · 04. 05. 2010 23:45

↑ Oberon:

Ano, myslím, že se dá mluvit o pohybu elektronů jak píšeš. Ale co je podstatné - ty elektrony se téměř nikam nedostanou. Energii přenáší vlnění.

Představ si, že máš dlouhý provaz natažený na zemi. A teď jedním koncem začneš mávat nahoru a dolu. Vytvoříš tak vlnění, které se začne po provazu šířit k druhému konci. Jednotlivé části provazu (analogie elektronů) jsou vlastně na místě (hýbají se jen nahoru a dolu), přesto se vlna k druhému konci provazu šíří. A teď si představ, že někdo ten druhý konec provazu chytí (zapojíme do sítě spotřebič) a bude se snažit tu energii z provazu nějak odebírat (což jistě lze nějakým způsobem zařídit). Něco se změní - vlna se začne od druhého konce odrážet trochu jiným způsobem. A někdo uprostřed (elektroměr) se může dívat na provaz a pozorovat odraženou vlnu. Své pozorování sdělí zdroji vln, který odběrateli každý měsíc pošle účet.

Snad jsem se nedopustil nějakého fyzikálního hříchu.

Ivana · 05. 05. 2010 07:38

↑ Oberon: Pohyb elektronů ve střídavém proudu se může charakterizovat jako stojaté vlnění ( pro představu) .
V odkazu je vidět pohyb vlny .
Dej si dopadající a odražené vlnění :

http://resenafyzika.ic.cz/aplety/ph14cz … efl_cz.htm

Oberon · 05. 05. 2010 19:39

↑ BrozekP:
jo jo, teď už chápu, ale jak to, že když zapojim do zásuvky rozdvojku, a do jedné zásuvky dám spotřebič, je na druhé zásuvce zase 230 V?

zdenek1 · 05. 05. 2010 19:59

↑ Oberon:
Třeba proto, že jsou zapojeny paralelně

Ivana · 05. 05. 2010 20:27

↑ Oberon:Podívej se sem , tady ti také rádi na tvé dotazy zodpoví :

http://www.aldebaran.cz/

koudis · 05. 05. 2010 22:21

↑ BrozekP:
mali daotazek ... neni nahodou pohzb elektronu okomzity ?? ...

Pavel Brožek

↑ koudis:

Nerozumím, co myslíš tím okamžitý. Jako že když zapnu vypínač, tak se okamžitě začnou pohybovat elektrony v žárovce? To ne, je to omezené rychlostí světla. Elektromagnetické pole se bude v drátu šířit asi rychlostí o trošku menší než je rychlost světla ve vakuu.

medvidek

↑ Oberon:
Co bys řekl následující analogii elektrických obvodů s vodovodem?

Vodovodní baterie: Tlak vody je v ní stále, ale voda teče jen když otevřeme kohoutek.
Elektrická zásuvka: El. napětí je v ní stále, ale proud teče jen když zapneme vypínač na spotřebiči.

Měřič spotřeby vody: Nenaměří žádnou spotřebu, pokud voda neteče (přestože tlak vody v potrubí může být veliký).
Měřič spotřeby elektřiny: Nenaměří žádnou spotřebu, pokud el. proud neteče (přestože napětí na vodičích může být vysoké.

↑ koudis:
Pro tebe a další zájemce něco k pochopení rychlosti elektrického proudu.

Zde použijeme analogii el. proudu s dlouhým vlakem:
Když se lokomotiva začne rozjíždět, téměř ihned se začne rozjíždět i poslední vagon. Slovo "téměř" je důležité, protože to přece jen chvilku trvá, než se impuls od lokomotivy dostane až k poslednímu vagonu. Na vině jsou především pružná spojení mezi vagony. Každý spoj se musí nejdříve trochu napnout, aby se mohl tah přenést na další vagon. Kdybychom znali délku vlaku $d$ a čas $t$ , za který se dostane impuls od lokomotivy k poslednímu vagonu, můžeme vypočíst rychlost šíření tohoto impulsu ze vztahu $v=\frac{d}{t}$ .
Odhadneme-li délku $d=200m$ a $t=2s$ , dostaneme rychlost $v=100\frac{m}{s}=360 \frac{km}{h}$ . Jak je vidět, je to mnohem větší rychlost, než jakou se pohybují vagony vůči kolejím.

A nyní elektrický proud:
S el. proudem ve vodiči je to velice podobné, akorát místo vagonů máme elektrony. Náš vlak má tedy obrovský počet vagonů, které jsou extrémně malé.
Když na začátku dlouhého vedení cvakneme vypínačem, téměř ihned se rozsvítí žárovka na opačném konci. Experimentálně bychom například na 200 m dlouhém kabelu naměřili zpoždění el. impulsu přibližně 0,000001 s, čemuž odpovídá rychlost šíření kolem 200000 km/s. Zároveň lze zjistit, že samotné elektrony se pohybují vůči vodiči až neuvěřitelně pomalu. Tato posuvná (tzv. driftová) rychlost elektronů je obvykle menší než 1 milimetr za sekundu!

Je tedy třeba rozlišovat, zda se mluví o posuvné rychlosti elektronů, anebo o rychlosti šíření napěťových resp. proudových změn (což mohou být např. různé impulsy, signály, nebo i vlny, o kterých píší ↑ Ivana: a ↑ BrozekP:).

Ještě jedna úvaha na dokreslení:
Budu-li vařit vodu na čaj, spirálou varné konvice budou procházet jiné elektrony než ty, které procházejí el. zásuvkou. Všechny ovšem budou součástí jednoho "vlaku" elektronů. Domovním elektroměrem budou procházet také jiné elektrony. Jejich průtok ale bude stejný jako všude jinde, proto bude měření objektivní.

EDIT: Pokud vás to zaujalo a chcete vědět více, ptejte se, ale moje odpovědi obvykle nejsou okamžité :-)

Ivana · 06. 05. 2010 07:15

↑ medvidek: Ahoj Ivane :-) , příspěvek zaujal , perfektní - použiji při výkladu . Hezký den :-)

koudis · 06. 05. 2010 12:01

↑ medvidek:
ja mam jenom stredni skolu (zatim) kde jsme meli 2 roky fyz ... velice me to zaujalo .. diky za odpoved :)....

Oberon · 06. 05. 2010 18:10

↑ zdenek1:
Takhle jsem si taky odpovídal. Ale při pararelním zapojení se nedělí napětí, ale co se dělí je proud, takže když k té rozdojce připojím nějaký spotřebič a ampermetr, tak naměřim menší proud než, kdybych měl spotřebič připojený i k druhé zásuvce?

zdenek1 · 06. 05. 2010 18:34

↑ Oberon:
Ale na tohle ses prve neptal.
A ne. Naměříš stejný proud.

Ivana · 06. 05. 2010 18:51

↑ Oberon:Ono by se dalo na toto téma hovořit dlouho , tak snad jen trochu teorie o proudu, který prochází vedením :

Proud který prochází vedením , je dán příkonem spotřebiče $P_p$ a napětím $U$
na konci vedení, které je vlastně svorkovým napětím spotřebiče. $I=\frac{P_p}{U}$ .

Při přenosu energie vznikají ve vedení ztráty, protože k průchodu proudu odporem vedení se spotřebuje určitá část přenášené energie. Ztracený výkon závisí na úbytku napětí ve vedení a na proudu, což se dá vyjádřit vztahem : $P=RI^2$ , což jistě znáš ze ZŠ.

Další ztráty ve vedení je oteplení vodičů průchodem proudu - to je energie, která se mění v teplo. ... a dál by se mohla teorie rozvíjet..

K tvému dotazu již zodpověděl ↑ zdenek1: .

Pokud by Tě něco zajímalo více , doporučuji studovat základy elektrotechniky, kde se dozvíš více.

Oberon · 07. 05. 2010 19:29

↑ zdenek1:
A je nějaký problém, že se na to ptám teď?
Takže když připojim spotřebič na jednu zásuvku, tak se zvětší příkon a na té druhé bude stejný proud? Omlouvám se, ale zcela jsem to nepochopil.

pietro · 08. 05. 2010 20:15

↑ Oberon:Ja som si to raz takto ujasnil.... na miliampermeter som pripojil drot , obidva konce a nad drotom som zacal kmitat s magnetom, rucicka sa pohybovala. A tak som si predstavil elektraren so svojimi obrovskymi generatormi a magnetmi ako systematicky vibruju a magnetickym polom prehanaju elektrony v kovovej mriezke vodica sem a tam az ku mne domov az do mlynceka na kavu.

medvidek

↑ Oberon:
Rozdvojka v el. zásuvce:
Pokusím se to popsat více slovy. Ale není to nic složité :-)

Dejme tomu, že do spotřebiče na jedné straně rozdvojky teče proud $I_1=3A$ a druhá strana rozdvojky je volná, tj. $I_2=0$ .
Kolik proudu protéká koncem rozdvojky který je v zásuvce (tj. kolik proudu protéká zásuvkou)?
$I_Z=I_1+I_2=3A+0=3A$

A co se změní, když připojím na druhou stranu rozdvojky např. spotřebič s odběrem $I_2=4A$ ?
Na první spotřebič to nemá žádný vliv, tj. opět $I_1=3A$
Kolik proudu protéká nyní zásuvkou?
$I_Z=I_1+I_2=3A+4A=7A$

Dá se tedy říct, že celkový proud $I_Z$ je rozdělen (=rozvětven) na proudy $I_1$ a $I_2$ paralelně zapojených spotřebičů.

To, kolik si který spotřebič bere proudu z rozdvojky či zásuvky (obecněji řečeno z ideálního zdroje napětí), je dáno pouze vlastnostmi spotřebiče. Nezávisí to na počtu nebo příkonu jiných připojených spotřebičů. Připojením jakéhokoli dalšího spotřebiče neovlivním ty ostatní (jedinou změnou bude zvětšení celkového proudu zásuvky $I_Z$ ).

Oberon · 12. 05. 2010 18:05

↑ medvidek:
Díky moc. Možná tomu nebudeš věřit, ale jediné logické vysvětlení, které mě napadlo je dá se říct přesně tohle, ale teď vyvstává další otázka - kde se ten proud bere?
Tim chci říct, že podle tohohle odůvodnění by mělo platit, že když do všech zásuvek v baráku dám třeba rozšestky a do každý píchnu spotřebič, tak někdy musí nastat situace, že v další zásuvce, kde bych chtěl mít spotřebič prostě nebudu mít proud ne?

koudis · 12. 05. 2010 20:24 — Editoval koudis (12. 05. 2010 20:26)

↑ Oberon:
jojo .... kazdy alternator nebo dynamo ma svoji kapacitu .. jakmile ji prezenete (napr. velky proud odberovu u dynama s paralejne zapojenym buzenim ) generator bud shori (coz v dnesni dobe asi tezko) nebo bude dodavat to sve maximum :) .... kapacita site je tedy zavisla na tom k jak vykonemu generatoru je dana sit pripojena, jaka je proudova unosnost vodice, jisticu atd ... ... ("kolik elektronu dokaze nacpat do zasuvky alternator")

Matematické Fórum

#1 04. 05. 2010 22:51

Pohyb elektronů

#2 04. 05. 2010 22:59

Re: Pohyb elektronů

#3 04. 05. 2010 23:01

Re: Pohyb elektronů

#4 04. 05. 2010 23:45

Re: Pohyb elektronů

#5 05. 05. 2010 07:38

Re: Pohyb elektronů

#6 05. 05. 2010 19:39

Re: Pohyb elektronů

#7 05. 05. 2010 19:59

Re: Pohyb elektronů

#8 05. 05. 2010 20:27

Re: Pohyb elektronů

#9 05. 05. 2010 22:21

Re: Pohyb elektronů

#10 05. 05. 2010 22:26 — Editoval BrozekP (05. 05. 2010 22:29)

Re: Pohyb elektronů

#11 06. 05. 2010 03:35 — Editoval medvidek (06. 05. 2010 03:43)

Re: Pohyb elektronů

#12 06. 05. 2010 07:15

Re: Pohyb elektronů

#13 06. 05. 2010 12:01

Re: Pohyb elektronů

#14 06. 05. 2010 18:10

Re: Pohyb elektronů

#15 06. 05. 2010 18:34

Re: Pohyb elektronů

#16 06. 05. 2010 18:51

Re: Pohyb elektronů

#17 07. 05. 2010 19:29

Re: Pohyb elektronů

#18 08. 05. 2010 20:15

Re: Pohyb elektronů

#19 10. 05. 2010 03:08 — Editoval medvidek (10. 05. 2010 03:09)

Re: Pohyb elektronů

#20 12. 05. 2010 18:05

Re: Pohyb elektronů

#21 12. 05. 2010 20:24 — Editoval koudis (12. 05. 2010 20:26)

Re: Pohyb elektronů

Zápatí