Hogyan működik az elektromosság

Az embereknek bensőséges kapcsolatuk van az elektromossággal, olyannyira, hogy gyakorlatilag lehetetlen elválasztani tőle az életünket. Persze, elmenekülhetsz a keresztbe-kasul futó villanyvezetékek világából, és élheted az életed teljesen a hálózaton kívül, de még a világ legmagányosabb szegleteiben is létezik áram. Ha éppen nem világítja meg a viharfelhőket a fejünk felett, vagy nem pattog statikus szikraként az ujjbegyünkben, akkor az emberi idegrendszeren keresztül mozog, és minden egyes virágzásban, lélegzetvételben és gondolkodás nélküli szívdobbanásban megeleveníti az agy akaratát.

Amikor ugyanaz a titokzatos erő egy szeretett személy érintését, egy villámcsapást és egy George Foreman Grillt is energiával lát el, különös kettősség keletkezik: Az egyik pillanatban természetesnek vesszük az elektromosságot, a másikban pedig bámuljuk az erejét. Több mint két és fél évszázad telt el azóta, hogy Benjamin Franklin és mások bebizonyították, hogy a villámlás az elektromosság egyik formája, de még mindig nehéz nem összerezzeni, amikor egy különösen heves villanás világítja meg a horizontot. Másrészt viszont senki sem költőzik egy mobiltelefon-töltő miatt.

Az elektromosság táplálja a világot és a testünket. Energiájának hasznosítása egyszerre a képzeletbeli varázslatok és a hétköznapi, egyszerű élet területe – Palpatine császártól kezdve a Luke Skywalkerrel való koccintáson át a „Csillagok háborúja” lemezének a számítógépből való kivetítéséig. Annak ellenére, hogy ismerjük a hatásait, sokan nem értik pontosan, hogy mi is az elektromosság – az energia mindenütt jelenlévő formája, amely töltött részecskék, például elektronok mozgásából ered. Amikor feltették neki a kérdést, még az elismert feltaláló, Thomas Edison is csak úgy definiálta, hogy „egy mozgásforma” és „rezgések rendszere”.

Ebben a cikkben megpróbálunk egy kevésbé csúszós választ adni. Megvilágítjuk, hogy mi is az elektromosság, honnan származik, és hogyan hajlítja az ember az akarata szerint.

Első állomásként Görögországba utazunk, ahol a kíváncsi ősök ugyanezen a jelenségen töprengtek, amely akkor is megráz, amikor egy hideg, száraz napon a szőnyegen való csoszogás után megérintünk egy fémtárgyat.

Elektrosztatika és Coulomb törvénye

Még ha nem is értették teljesen, az ókori emberek tudtak az elektromosságról. Thalész Milétoszi görög filozófus, akit a legendás Hét Bölcs egyikeként ismertek, lehetett az első ember, aki tanulmányozta az elektromosságot, i. e. 600 körül. Borostyán – megkövesedett fahamgyag – szőrrel való dörzsölésével képes volt a port, tollakat és más könnyű tárgyakat magához vonzani. Ezek voltak az első kísérletek az elektrosztatikával, vagyis az álló elektromos töltések vagy statikus elektromosság tanulmányozásával. Valójában az elektromosság szó a görög elektron szóból származik, ami borostyánt jelent.

A kísérletek csak a 17. században folytatódtak. Ekkor kezdte el William Gilbert, egy angol orvos és amatőr tudós tanulmányozni a mágnesességet és a statikus elektromosságot. Megismételte a milétosi Thalész kutatásait, tárgyakat dörzsölt össze és töltötte fel őket súrlódás útján. Amikor az egyik tárgy vonzotta vagy taszította a másikat, ő alkotta meg az „elektromos” kifejezést a ható erők leírására. Azt mondta, hogy ezek az erők azért alakultak ki, mert a dörzsölés hatására az egyik tárgyból folyadékot, azaz „nedvességet” távolítottak el, és „effluviumot”, azaz légkört hagytak körülötte.

Ez az elképzelés – miszerint az elektromosság folyadékként létezik – az 1700-as években is fennmaradt. 1729-ben Stephen Gray angol tudós megfigyelte, hogy bizonyos anyagok, például a selyem, nem vezetik az elektromosságot. Az ő magyarázata az volt, hogy a Gilbert által leírt titokzatos folyadék át tudott haladni a tárgyakon, vagy akadályoztatva volt az áramlásban. A tudósok még edényeket is építettek, hogy ezt a folyadékot tartsák és tanulmányozzák a hatásait. A holland műszerészek, Ewald von Kleist és Pieter van Musschenbroek megalkották a ma Leydeni edényként ismert, vizet és szöget tartalmazó üvegedényt, amely képes volt elektromos töltést tárolni. Amikor Musschenbroek először használta az üveget, hatalmas áramütést kapott.

Az 1700-as évek végére a tudományos közösség kezdett tisztább képet kapni az elektromosság működéséről. Benjamin Franklin 1752-ben elvégezte híres sárkánykísérletét, amely bebizonyította, hogy a villámlás elektromos természetű. Azt az elképzelést is bemutatta, hogy az elektromosságnak pozitív és negatív elemei vannak, és hogy az áramlás pozitívból negatívba tart. Körülbelül 30 évvel később egy Charles Augustin de Coulomb nevű francia tudós számos kísérletet végzett az elektromos erőre ható változók meghatározására. Munkája eredményeként született meg a Coulomb-törvény, amely kimondja, hogy a hasonló töltések taszítják, az ellentétes töltések pedig vonzzák egymást, a töltések szorzatával arányos és a köztük lévő távolság négyzetével fordítottan arányos erővel.

Coulomb törvénye lehetővé tette, hogy kiszámítsuk a két töltött tárgy közötti elektrosztatikus erőt, de nem fedte fel a töltések alapvető természetét. Mi volt a pozitív és negatív töltések forrása? Amint a következő részben látni fogjuk, a tudósok az 1800-as években tudtak választ adni erre a kérdésre.

Elektromosság és atomszerkezet

A 19. század vége felé a tudomány lenyűgöző tempóban haladt előre. Az autók és a repülőgépek a világ közlekedésének megváltoztatásának küszöbén álltak, az elektromos áram pedig egyre több otthonba jutott el. Mégis, még az akkori tudósok is úgy tekintettek az elektromosságra, mint valami homályosan misztikus dologra. Csak 1897-ben fedezték fel a tudósok az elektronok létezését — és itt kezdődik az elektromosság modern korszaka.

Az anyag, mint azt valószínűleg tudjátok, atomokból áll. Ha valamit elég apró darabokra bontunk, akkor egy atommagot kapunk, amely körül egy vagy több, negatív töltésű elektron kering. Sok anyagban az elektronok szorosan kötődnek az atomokhoz. Fa, üveg, műanyag, kerámia, levegő, pamut – ezek mind olyan anyagok, amelyekben az elektronok az atomokhoz tapadnak. Mivel ezek az atomok nagyon vonakodnak megosztani az elektronokat, ezek az anyagok nem tudják jól vagy egyáltalán nem vezetni az elektromosságot. Ezek az anyagok elektromos szigetelők.

A legtöbb fémnek azonban vannak olyan elektronjai, amelyek képesek leválni az atomjaikról és körbe-körbe cikázni. Ezeket szabad elektronoknak nevezzük. A szabad elektronok miatt az elektromosság könnyen áramlik ezeken az anyagokon keresztül, ezért nevezik őket elektromos vezetőknek. Vezetik az elektromosságot. A mozgó elektronok elektromos energiát továbbítanak egyik pontból a másikba.

Néhányan a HowStuffWorks.com-nál szeretnek az atomokra úgy gondolni, mint házőrző kutyákra, az elektronokra pedig úgy, mint egy bolhás esetre. Azok a kutyák, amelyek bent vagy egy bekerített területen belül élnek, és ezáltal kordában tartják azokat a bosszantó bolhákat, egy elektromos szigetelőnek felelnének meg. A szabadon kószáló korcsok azonban elektromos vezetők lennének. Ha lenne egy szomszédság, ahol lakásban tartott, elkényeztetett mopszok élnének, és egy szomszédság, ahol elkerítetlen basset houndok szaladgálnának, mit gondol, melyik csoport tudná a leggyorsabban terjeszteni a bolhajárványt?

Tehát az elektromosságnak vezetőre van szüksége ahhoz, hogy mozogjon. Valaminek kell lennie ahhoz is, hogy az elektromosság az egyik pontból a másikba áramoljon a vezetőn keresztül. Az elektromosság áramlásának egyik módja a generátor.

Generátorok

Ha valaha is mozgatott már gemkapcsokat mágnessel, vagy elütötte az időt azzal, hogy fémforgácsot rendezett szakállba a „Wooly Willy” játékon, akkor már belekóstolt a legbonyolultabb elektromos generátorok alapelveibe is. A mágneses mező, amely a fémdarabkák megfelelő mohawk frizurává alakításáért felelős, az elektronok mozgásának köszönhető. Ha egy mágnest egy gemkapocs felé mozgatsz, akkor a kapocsban lévő elektronokat mozgásra kényszeríted. Hasonlóképpen, ha hagyjuk, hogy az elektronok egy fémhuzalban mozogjanak, mágneses mező alakul ki a huzal körül.

Wooly Willynek köszönhetően láthatjuk, hogy az elektromosság és a mágnesesség jelenségei között határozott kapcsolat van. A generátor egyszerűen egy olyan eszköz, amely egy mágnest mozgat egy vezeték közelében, hogy egyenletes elektronáramlást hozzon létre. Az ezt a mozgást előidéző művelet igen változatos, a kézi hajtókaroktól és a gőzgépektől kezdve a maghasadásig, de az elv ugyanaz marad.

A generátorra úgy lehet egyszerűen gondolni, hogy úgy képzeljük el, mint egy szivattyút, amely vizet nyom egy csövön keresztül. Csakhogy a generátor a víz helyett egy mágnes segítségével tolja az elektronokat. Ez egy kissé leegyszerűsítő, de hasznos képet ad a generátorban működő tulajdonságokról. Egy vízpumpa bizonyos számú vízmolekulát mozgat, és bizonyos nyomást gyakorol rájuk. Ugyanígy a generátorban lévő mágnes is bizonyos számú elektront tol el, és bizonyos mértékű „nyomást” gyakorol az elektronokra.

Egy elektromos áramkörben a mozgásban lévő elektronok számát áramerősségnek vagy áramnak nevezik, és amperben mérik. Az elektronokat mozgató „nyomást” feszültségnek nevezzük, és feszültségben mérjük. Például egy percenként 1000 fordulatszámmal forgó generátor 6 volt mellett 1 ampert termelhet. Az 1 amper a mozgó elektronok száma (1 amper fizikailag azt jelenti, hogy másodpercenként 6,24 x 1018 elektron halad át egy vezetéken), a feszültség pedig az elektronok mögött lévő nyomás mértéke.

A generátorok alkotják a modern erőművek szívét. A következő részben megnézzük, hogyan működik egy ilyen erőmű.

Villamosenergia előállítása

Michael Faraday generátorában egy mágnes pólusai között forgó rézhuzal-tekercsek egyenletes áramot termelnek. A tárcsa forgatásának egyik módja a kézi forgatás, de ez nem praktikus módja az áramtermelésnek. Egy másik lehetőség, hogy a generátor tengelyét egy turbinához csatlakoztatjuk, majd valamilyen más energiaforrás hajtja a turbinát. A zuhanó víz az egyik ilyen energiaforrás, sőt, a valaha épített első nagy erőmű a Niagara-vízesés által szállított hatalmas mozgási energiát használta ki.

George Westinghouse 1895-ben nyitotta meg ezt az erőművet, de a működési elve azóta sem sokat változott. Először is, a mérnökök gátat építenek a folyón, hogy létrehozzák a tárolt víz tározóját. A gátfal aljához közel egy vízkivételt helyeznek el, amely lehetővé teszi, hogy a víz a tározóból egy keskeny csatornán, az úgynevezett nyomócsövön keresztül áramoljon. A turbina – képzeljünk el egy hatalmas propellert – a nyomócső végén helyezkedik el. A turbina tengelye a generátorba vezet. Amikor a víz áthalad a turbinán, az megpördül, forgatja a tengelyt, és ezzel a generátor réz tekercseit. Ahogy a réztekercsek a mágnesekben forognak, elektromos áram keletkezik. A generátorhoz csatlakozó távvezetékek szállítják az áramot az erőműből az otthonokba és a vállalkozásokba. A Westinghouse Niagara Falls-i erőműve több mint 200 mérföld (322 kilométer) távolságra tudta szállítani az áramot.

Nem minden erőmű támaszkodik a vízesésre. Sokan kihasználják a gőz előnyeit, amely folyadékként viselkedik, és így képes energiát továbbítani a turbinába és végül a generátorba. A gőz előállításának legnépszerűbb módja a víz szén elégetésével történő felmelegítése. Lehetőség van arra is, hogy ellenőrzött nukleáris reakciókat használjunk a víz gőzzé alakítására. A különböző erőműtípusokról a Hogyan működnek a vízerőművek, Hogyan működik a szélenergia és Hogyan működik az atomenergia című cikkekben olvashat. Csak ne feledje, hogy mindegyik ugyanazon az alapelven működik: a mechanikus energiát – a forgó turbinát – elektromos energiává alakítja át.

Természetesen a generátor használata az áramtermeléshez csak a kezdet. Miután az elektronok mozgásba lendültek, szükséged lesz egy elektromos áramkörre, hogy bármit is csinálhass vele. A következőkben megtudhatod, hogy miért.

Elektromos áramkörök

Amikor egy akkumulátort töltesz egy elektronikus eszközbe, nem egyszerűen szabadjára engeded az elektromosságot, és elküldöd egy feladat elvégzésére. A negatív töltésű elektronok az akkumulátor pozitív részébe kívánnak utazni — és ha az út során fel kell pörgetniük a személyes elektromos borotváját, hogy odaérjenek, akkor is megteszik. Nagyon egyszerű szinten ez olyan, mint amikor a víz lefolyik egy patakon, és kénytelen megforgatni egy vízkereket, hogy eljusson A pontból B pontba.

Akár akkumulátort, akár üzemanyagcellát, akár napelemet használunk az áramtermeléshez, három dolog mindig ugyanaz:

• Az áramforrásnak két pólussal kell rendelkeznie: egy pozitív és egy negatív pólussal.
• Az áramforrás (legyen az egy generátor, akkumulátor vagy valami más) egy bizonyos feszültség mellett ki akarja lökni az elektronokat a negatív pólusából. Például egy AA elem jellemzően 1,5 volton akarja kilökni az elektronokat.
• Az elektronoknak a negatív pólusból a pozitív pólusba kell áramlaniuk egy rézdróton vagy más vezetőn keresztül. Ha van egy útvonal, amely a negatív pólustól a pozitív pólusig vezet, akkor áramköröd van, és az elektronok áramolhatnak a vezetéken keresztül.
• Az áramkör közepére bármilyen típusú terhelést, például villanykörtét vagy motort csatlakoztathat. Az áramforrás táplálja a terhelést, és a terhelés elvégzi azt a feladatot, amelyre tervezték, a tengely megpörgetésétől a fény előállításáig.

Az elektromos áramkörök igen bonyolultak lehetnek, de alapvetően mindig van egy áramforrás (például egy akkumulátor), egy terhelés és két vezeték, amelyek a kettő között áramot vezetnek. Az elektronok a forrástól a terhelésen keresztül a forrásig, majd vissza a forrásig mozognak.

A mozgó elektronok energiával rendelkeznek. Ahogy az elektronok az egyik pontból a másikba mozognak, munkát végezhetnek. Egy izzólámpában például az elektronok energiája hőt termel, a hő pedig fényt. Egy elektromos motorban az elektronok energiája mágneses mezőt hoz létre, és ez a mező kölcsönhatásba léphet más mágnesekkel (mágneses vonzás és taszítás révén), hogy mozgást hozzon létre. Mivel a motorok olyan fontosak a mindennapi tevékenységek szempontjából, és mivel lényegében egy fordított irányban működő generátorról van szó, a következő részben közelebbről is megvizsgáljuk őket.

Elektromos motorok

Amint azt már tárgyaltuk, a generátor a mechanikus energiát villamos energiává alakítja. A motor ugyanezen elvek alapján működik, de ellenkező irányban – elektromos energiát alakít át mechanikai energiává. Ehhez a motornak egy speciális mágnesre, az úgynevezett elektromágnesre van szüksége. Legegyszerűbb formájában ez egy vasrúdból áll, amelyet egy huzal tekercsbe tekercselnek. Ha elektromos áramot vezetünk át a dróton, a vasrúdban mágneses mező alakul ki, és mágnessé válik, határozott északi és déli pólussal. Ha kikapcsoljuk az áramot, a mágneses tulajdonságok eltűnnek.

Önmagukban az elektromágnesek hasznos dolgok. Fémtárgyakat lehet velük felvenni, a tárgyakat valahová elvinni, majd az áramot kikapcsolva egyszerűen leejteni. A tetőfedők például arra használják őket, hogy felvegyék a háztulajdonos udvarára véletlenül leesett szögeket. A roncstelepeken pedig olyan daruk vannak, amelyek beépített elektromágnesekkel rendelkeznek, amelyek elég erősek ahhoz, hogy egész autókat vegyenek fel és mozdítsanak el.

Az elektromágnesek különösen hasznosak, ha két álló mágnes közötti tengelyen helyezkednek el. Ha az elektromágnes déli pólusa az egyik helyhez kötött mágnes déli pólusához, az északi pólusa pedig a másik helyhez kötött mágnes északi pólusához illeszkedik, akkor az elektromágnes addig forog, amíg az ellentétes pólusok egy vonalba nem kerülnek. Ez nem lenne túl hasznos, kivéve, ha az elektromágnesek polaritása az áramáramlás irányától függ. Ha az elektromos áramot az egyik irányba vezetjük, akkor a mágnes északi pólusa az egyik oldalon lesz; ha megfordítjuk az áramáramlást, akkor az északi pólus az ellenkező oldalon lesz. A motorokban egy kommutátornak nevezett eszköz fordítja meg az elektromos áram áramlásának irányát. Mivel az elektromágnes pólusai oda-vissza forognak, a mágnes megszakítás nélkül képes forogni. Ez persze csak egy rövid magyarázat, ezért érdemes elolvasni a Hogyan működnek az elektromos motorok az összes részletért.

Mint kiderült, az elektromotorban létrehozott mechanikai energia számos gépben jól használható. A garázsban található számos szerszám, a háztartási készülékek és a gyerekek által használt játékok motorokra támaszkodnak. E motorok némelyikének működéséhez nagy áramra van szükség. Másoknak, például a robotokban és modellekben használt kis egyenáramú motoroknak nagyon kis feszültségre vagy áramra van szükségük a hatékony működéshez. A feszültségről és az áramról szóló beszélgetésünket a következő részben folytatjuk.

Feszültség, áram és ellenállás

Ahogy korábban említettük, az áramkörben mozgásban lévő elektronok számát áramnak nevezzük, és ezt amperben mérjük. Az elektronokat továbblökő „nyomást” feszültségnek nevezzük, és azt feszültségben mérjük. Ha az Egyesült Államokban élsz, a házad vagy lakásod falán lévő konnektorok egyenként 120 voltot szolgáltatnak.

Ha ismeri az amper és a volt értékét, meg tudja határozni a felhasznált villamos energia mennyiségét, amelyet általában wattórában vagy kilowattórában mérünk. Képzelje el, hogy egy helyiségfűtést csatlakoztat egy fali konnektorba. Megmérjük a konnektorból a fűtőtestbe áramló áram mennyiségét, és az eredmény 10 amper. Ez azt jelenti, hogy ez egy 1200 wattos fűtőberendezés. Ha megszorozzuk a feszültséget az amperrel, megkapjuk a teljesítményt. Ebben az esetben a 120 volt szorozva 10 amperrel 1 200 wattot jelent. Ez minden elektromos készülékre igaz. Ha bedugunk egy lámpát, és az fél amperrel fogyaszt, akkor az egy 60 wattos izzó.

Tegyük fel, hogy bekapcsolja a fűtőtestet, majd megnézi a kinti teljesítménymérőt. A fogyasztásmérő célja, hogy mérje a házába áramló áram mennyiségét, hogy az áramszolgáltató kiszámlázhassa azt Önnek. Tegyük fel – tudjuk, hogy ez valószínűtlen -, hogy a házban semmi más nincs bekapcsolva, így a mérő csak a fűtőtest által felhasznált áramot méri.

A fűtőtest 1,2 kilowattot (1200 watt) használ. Ha egy órán keresztül bekapcsolva hagyja a fűtőtestet, akkor 1,2 kilowattóra áramot használ el. Ha az áramszolgáltató 10 centet számít fel kilowattóránként, akkor az áramszolgáltató 12 centet számít fel minden egyes óra után, amit bekapcsolva hagyja a fűtőtestet.

Most adjunk hozzá még egy tényezőt az áramhoz és a feszültséghez: az ellenállást, amelyet ohmban mérünk. A víz analógiát kiterjeszthetjük az ellenállás megértésére is. A feszültség a víznyomással, az áram az áramlási sebességgel, az ellenállás pedig a csőmérettel egyenértékű.

Az Ohm-törvénynek nevezett alapvető elektrotechnikai egyenlet megadja, hogyan viszonyul egymáshoz a három kifejezés. Az áram egyenlő a feszültség osztva az ellenállással. Ezt így írják le:

I = V/R

ahol I az áramot jelöli (amperben mérve), V a feszültséget (voltban mérve), R pedig az ellenállást (ohmban mérve).

Tegyük fel, hogy van egy nyomás alatt álló víztartályod, amely egy tömlőhöz van csatlakoztatva, amelyet a kert locsolására használsz. Ha növeled a nyomást a tartályban, akkor több víz jön ki a tömlőből, igaz? Ugyanez igaz egy elektromos rendszerre is: A feszültség növelése nagyobb áramáramlást eredményez.

Most tegyük fel, hogy növeljük a tömlő és a tartály összes szerelvényének átmérőjét. Ez a beállítás szintén azt eredményezné, hogy több víz jönne ki a tömlőből. Ez olyan, mintha egy elektromos rendszerben csökkentenénk az ellenállást, ami növeli az áramáramlást.

Ha megnézel egy normál izzólámpát, láthatod ezt a víz analógiát működés közben. Az izzó izzószála egy rendkívül vékony vezeték. Ez a vékony huzal ellenáll az elektronok áramlásának. A huzal ellenállását az ellenállás egyenletével kiszámíthatod.

Tegyük fel, hogy van egy 120 wattos izzó bedugva a fali foglalatba. A feszültség 120 volt, és egy 120 wattos izzón 1 amper áramlik keresztül. Az izzószál ellenállását az egyenlet átrendezésével kiszámíthatod:

R = V/I

Az ellenállás tehát 120 ohm.

Ezeken az alapvető elektromos fogalmakon túlmenően gyakorlati különbség van az áram két fajtája között. Az áram egy része egyenáramú, más része pedig váltakozó áramú — és ez egy nagyon fontos megkülönböztetés.

Egyenáram kontra váltakozó áram

Az akkumulátorok, az üzemanyagcellák és a napelemek mind egyenáramot (DC) termelnek. Az akkumulátorok pozitív és negatív pólusai mindig pozitívak, illetve negatívak. Az áram mindig ugyanabban az irányban folyik e két kapocs között.

Az erőműből származó áramot viszont váltakozó áramnak (AC) nevezik. Az áram iránya másodpercenként 60-szor (az Egyesült Államokban) vagy 50-szer (például Európában) megfordul, vagyis váltakozik. Az Egyesült Államokban a fali aljzaton elérhető áram 120 voltos, 60 ciklusú váltakozó áram.

A váltakozó áram nagy előnye az elektromos hálózat számára az, hogy viszonylag könnyen megváltoztatható a feszültség, egy transzformátornak nevezett eszközzel. Az áramszolgáltatók így rengeteg pénzt takarítanak meg, mivel nagyon nagy feszültséget használnak az áram nagy távolságokra történő továbbítására.

Hogyan működik ez? Nos, tegyük fel, hogy van egy erőmű, amely 1 millió watt teljesítményt tud termelni. Ennek a teljesítménynek az átvitelének egyik módja az lenne, hogy 1 millió amper 1 voltos feszültséggel kerülne átvitelre. Egy másik módja a továbbításnak az lenne, hogy 1 ampert küldünk 1 millió volton. Az 1 amper elküldéséhez csak egy vékony vezetékre van szükség, és a teljesítményből nem sok vész el hő formájában az átvitel során. Az 1 millió amper elküldéséhez hatalmas vezetékre lenne szükség.

Ezért az áramszolgáltatók a váltakozó áramot átvitelhez nagyon magas feszültségre alakítják át (például 1 millió voltra), majd az elosztáshoz alacsonyabb feszültségre csökkentik (például 1000 voltra), végül pedig a biztonság kedvéért 120 voltra a házon belül. Ahogy azt el tudja képzelni, sokkal nehezebb megölni valakit 120 voltos feszültséggel, mint 1 millió voltos feszültséggel (és a legtöbb elektromos haláleset ma már teljesen megelőzhető a GFCI konnektorok használatával). Ha többet szeretne megtudni, olvassa el a Hogyan működnek az elektromos hálózatok.

Még egy fontos elektromos fogalom maradt, amit nem tárgyaltunk: a földelés.

Elektromos földelés

Amikor az elektromosság témája szóba kerül, gyakran hallani fog az elektromos földelésről, vagy egyszerűen csak földelésről. Például egy elektromos generátoron azt írják: „Használat előtt feltétlenül csatlakoztassa földeléshez”, vagy egy készüléknél figyelmeztetnek: „Ne használja megfelelő földelés nélkül”.

Kiderül, hogy az áramszolgáltató a földet az elektromos hálózat egyik vezetékeként használja. A bolygó jó vezető, ráadásul hatalmas, így az elektronok számára praktikus visszatérési útvonalat biztosít. A „föld” az áramelosztó hálózatban szó szerint az a föld, ami körülvesz minket, amikor a szabadban sétálunk. Ez a föld, a sziklák, a talajvíz és így tovább.

Ha megnézel egy közműpóznát, valószínűleg észreveszel egy csupasz vezetéket, amely az oszlop oldalán fut lefelé. Ez köti össze a légvezetéket közvetlenül a földdel. A Földön minden közműoszlopon van egy ilyen csupasz vezeték. Ha valaha is megfigyeli, ahogy az áramszolgáltató új oszlopot szerel, látni fogja, hogy a csupasz vezeték vége egy tekercsben van az oszlop aljához tűzve. Ez a tekercs közvetlenül érintkezik a földdel, miután az oszlopot felállították, és 2-3 méterrel a föld alá van temetve. Ha alaposan megvizsgál egy pólust, látni fogja, hogy az oszlopok között futó földkábelt ehhez a közvetlen földkapcsolathoz csatlakoztatják.

Hasonlóképpen, a házában vagy lakásában lévő villanyóra közelében egy 2 méteres (6 láb) hosszú rézrúd van a földbe fúrva. Erre a rúdra csatlakozik a házában lévő összes konnektor föld- és semleges dugója. A Hogyan működnek az elektromos hálózatok című cikkünkben erről is szó esik.

Fedezze fel az alábbi linkeket, hogy még többet megtudjon az elektromosságról, valamint annak a technológiában és a természetben betöltött szerepéről.