Transcript 4_Hege_Nagy_Csontos_Horváth_Kovács_Lánczi

DIÁKKONFERENCIA
10.A
Miskolc, 2014. június 5.
„ISMERETET – BÖLCSESSÉGGÉ”
„KÉPESSÉGET – JÁRTASSÁGGÁ”
„…hogy elmenjetek és gyümölcsöt teremjetek…” (Mt 14:15)
Kezdetben vala…
THALÉSZ
felfedezte: a
borostyánt (elektron)
megdörzsölve az a
könnyebb testeket
magához vonzza.
A töltés atomi szintű magyarázata
 Atommag
Elektronfelhő
( N  N )
proton
neutron
elektron
Semleges atom:
elektronok száma=protonok száma
Jó elektromos vezetők azok az
anyagok, amelyekben a
töltéshordozók könnyen tudnak
vándorolni.
Vezető anyagok
Pozitív töltésű atomok (ionok) kristályrácsából és
„szabad” elektrongázból áll. A töltéshordozók
szabadon elmozdulhatnak, az elektromos állapot a
vezető egészére szétterjed.
A fémek vezető anyagok. A Föld belseje is nagy
kiterjedésű vezető.
Fémrács
Fém alapállapotban semleges:
elektrongáz
-ion
-elektronok
N  N
LED keresztmetszet
A villámhárító is ezt a jelenséget használja ki.
A villámhárító hegyes
fémrúd.
A fémrúdból fémkötél
vezet a földbe. Ha a
villám belecsap a
csúcsba, nem okoz kárt,
mert a fémkötél az
áramot a földbe vezeti.
De a villámhárítónak
más szerepe is van. Ha
elektromos töltésű felhő
kerül a ház fölé, a házban
megosztás folytán
elektromos töltés
keletkezik. Ámde a
villámhárító csúcsán át
elveszíti a ház
elektromos töltését, és
így elmarad a
villámcsapás.
.





Elektromos
megosztás
Alapelve: mágneses magrezonancia képalkotás, MRI (magnetic resonance imaging)
Protonspin rezonancia nagy mágneses térben, háromdimenziós térbeli felbontással
Nagy mágneses tér + nagy átmérő → rezisztív mágnes nem praktikus
Előnyei:
• Kiváló kontraszt lágy
szövetekben
• Csontok árnyékoló hatása nem
zavaró
•Tipikusan 50 MHz,
egészségkárosító hatása minimális
Hátránya:
• Hosszú ideig tart egy felvétel,
drága
FMRI
Mágneses levitáció (maglev)
DIÁKKONFERENCIA
10.A
Miskolc, 2014. június 5.
„ISMERETET – BÖLCSESSÉGGÉ”
„KÉPESSÉGET – JÁRTASSÁGGÁ”
„…hogy elmenjetek és gyümölcsöt teremjetek…” (Mt 14:15)
Lévay József Református Gimnázium és Diákotthon
3530 Miskolc, Kálvin J. U. 2.
Segner András
munkássága,
az elektromos csúcshatás
és a Segner-kerék
Miskolc, 2014.04.22.
Készítette: Csontos
Mátyás 10/a
Segner János András élete
•
•
•
•
•
•
•
Született: Pozsony, 1704. október 9.
Ősei a protestánsok üldöztetése miatt menekültek
Stájerországból Magyarországra
Az egyik őse, Mihály, 1596-ban egy csatában a törökök ellen
kitüntetést szerzett és a hős harcos jogán magyar nemességet
kapott.
Iskoláit Pozsonyban és Győrben végezte
Főiskolai tanulmányait a debreceni Református Kollégiumban
kezdte 1724
1730-ban megszerezte orvosi oklevelét
Csillagászattal is foglalkozott
Segner János András élete
• 1755-től haláláig professzor volt Halleban
• Tagjául választotta több tudományos akadémia, ill.
társulat
• A londoni Királyi Társaságnak is tagja volt. II. Frigyes
porosz király kitüntetésekkel halmozta el.
• Elhunyt: Halle, 1777. október 5.
Az elektromos csúcshatás
•A
csúcs közelében az erővonalak (daraszemek láncai)
sokkal sűrűbbek. Ez azt jelzi, hogy egy feltöltött
fémtesten a töltés nem egyenletesen oszlik el. A
csúcsokon nagyobb a töltéssűrűség és így a közelében a
térerősség, mint az enyhe görbületű helyeken.
• Következő diákon 2 kísérlet lesz látható
1. Kísérlet.
• A töltés nélküli test töltést nyer.
• Szigetelő lábon álló konzervdobozba tegyünk be fölfelé
álló kést. A kés csúcsa elé tartsunk néhány másodpercig
megdörzsölt fésűt.
•A
doboz oldalán levő sztaniol lemez felemelkedik.
Távolítsuk el a megosztó fésűt. A lemez felemelkedve
marad, és negatív töltést mutat.
2. Kísérlet.
•
•
•
Az elektromosan töltött test a csúcson át
elveszti töltését. Adjunk a doboznak
pozitív töltést. Ha néhány pillanatig
megdörzsölt, negatív töltésű fésűt
mozgatunk a csúcs előtt, a sztaniol lemez
gyorsan a doboz oldalához simul.
A szívócsúcsok robbanást akadályoznak
meg. A gépszíj, miközben forgatja a
fémkereket,
hozzádörzsölődik,
és
elektromos lesz. A feszültség akkora
lehet, hogy szikra ugrik ki belőle. Ilyen
szikra már sokszor okozott tüzet vagy
robbanást.
A gépszíj elektromos töltését úgy
szüntetik meg, hogy a szíj fölé földelt,
hegyesfogú fémfésűt helyeznek. A
csúcshatás miatt a szíj elveszti
elektromos töltését, megszűnik a
szikrázás veszélye.
A villámhárító
• A villámhárító hegyes fémrúd.
• A fémrúdból fémkötél vezet a földbe.
Ha a villám belecsap a csúcsba, nem
okoz kárt, mert a fémkötél az áramot
a földbe vezeti. De a villámhárítónak
más szerepe is van.
• Ha elektromos töltésű felhő kerül a
ház fölé, a házban megosztás
folytán elektromos töltés keletkezik.
•
Ámde a villámhárító csúcsán át
elveszíti a ház elektromos töltését,
és így elmarad a villámcsapás.
Segner-kerék
•
•
•
Szalaggenerátorral feltöltjük a Segnerkereket majd a kerék forgásba lendül.
A csúcshatás látványos következménye az
elektromos Segner-kerék forgásba lendül. A
csúcsokon igen nagy a töltéssűrűség, és
emiatt környezetükben rendkívül nagy,
inhomogén elektromos tér keletkezik.
Ennek hatására egyes levegőben lévő
molekulák, ill. a levegőben lévő porszemek,
szennyeződések polarizálódnak. Ezeket a
csúcs magához vonzza, feltölti, és nagy
erővel eltaszítja. A csúcstól nagy
sebességgel távozó részecskék hozzák létre
az elektromos szelet, visszalökő hatásuk
pedig megforgatja a Segner-kereket.
DIÁKKONFERENCIA
10.A
Miskolc, 2014. június 5.
„ISMERETET – BÖLCSESSÉGGÉ”
„KÉPESSÉGET – JÁRTASSÁGGÁ”
„…hogy elmenjetek és gyümölcsöt teremjetek…” (Mt 14:15)
Készítette: Horváth Bernadett 10.A

a nyugalomban lévő töltésekkel foglalkozik

az elektromos mező leírásával foglalkozik

az ókori görögök is megfigyelték

testek pozitív és negatív töltése

elektromos megosztás jelensége


az elektromos árnyékolás jelensége
védi a repülőgépek, gépjárművek utasait a
villámoktól
A fémburkolat kizárja a külső mezőt
Szigetelővel burkolt térrészen nincs
árnyékolás




Először Michael Faraday mutatta ki
az elektromágneses hatás kiküszöbölésére
szolgál
egy sűrű fémhálóból épített ketrec
külső elektromos erőtér nem hatol be
A Faraday-kalitka hatékonysága függ:
 a kalitkát alkotó vezetőszálak
közötti távolságtól
 a vezetők ellenállásától
 és a levegő pára-, por- és
iontartalmától is
Faraday-kalitka alkalmazása

Vegyük körbe fémből készült hálóval, Faradaykalitkával a habszivacs ingát! Közelítsünk feltöltött
műanyag rúddal az ingához a kalitkán belül és
kívül!
A habszivacs inga megérzi a töltött műanyag A Faraday-kalitka kívülre rekeszti a külső
rúd által keltett mezőt.
elektromos mezőt.

angol fizikus és kémikus

az elektrotechnika nagy alakja

hozzájárult az elektromágnesesség és az
elektrokémia fejlődéséhez

a történelem egyik legnagyszerűbb tudósa

feltalálta a Bunsen-égőt

hozzá fűződik:
- kapacitás SI egysége,
- a farad
- a Faraday-állandó

Alkalmazzák:
- mérőszobáknál, műszereknél,
katonai berendezéseknél
- lehallgatás ellen védett
biztonsági tárgyalók,
számítógéptermek
kialakításánál
- nagyfrekvenciás vagy mikrohullámú
orvosi, ipari berendezéseknél
DIÁKKONFERENCIA
10.A
Miskolc, 2014. június 5.
„ISMERETET – BÖLCSESSÉGGÉ”
„KÉPESSÉGET – JÁRTASSÁGGÁ”
„…hogy elmenjetek és gyümölcsöt teremjetek…” (Mt 14:15)
A GALVÁNELEM, A VOLTA-OSZLOP
ÉS AZ AKKUMULÁTOR MŰKÖDÉSE
Készítette: Lánczi Zsófia
10. A osztály
GALVÁNELEMEK


Elemek és akkumulátorok
Működésük során
belső kémiai átalakulás
kifelé hasznosítható elektromos energia
Felhasználásuk:







laptop
zsebszámológép
mobiltelefon
videokamera
karóra
zseblámpa
és sok más, elektromos berendezés táplálására
ELEM
1x tud energiát leadni a fogyasztó felé
lemerül
kapocsfeszültsége lecsökken
tovább nem használható.

környezetre veszélyes hulladék – elemgyűjtés
AKKUMULÁTOR



„többször használható”
megfordíthatóan működő galvánelemek
Kisütés - töltés
kémiai energia
elektromos energia
o A galvánelem nevét Luigi Galvani olasz
orvos-fizikusról kapta
o Feltalálója, Alessandro
Volta szintén olasz
fizikus volt
Luigi Galvani
(1737-1798)
Alessandro Volta
(1745-1827)
o Galvani - híres békacomb kísérlete
alapján - állati elektromosságra gondolt
o Volta felismerte a két különböző
fémnek döntő jelentőségét


Volta újfajta áramforrást talált fel – a galvánelemet.
Addig csak dörzselektromos géppel tudtak áramot fejleszteni, ami
rendkívül gyenge volt.
Galvánelemet házilag
mi is könnyen össze tudunk állítani:
egy citromba, almába
vagy krumpliba réz- és cinklemezt szúrunk.
Dörzselektromos gép
VOLTA-OSZLOP
A legelső galvánelem ,
egy cink- és egy ezüstkorongból,
valamint a közéjük helyezett,
sós vízzel átitatott papírlapból állt.
Mivel az elem feszültsége alig 1,5 V,
a tudós egy sor ilyen elemet helyezett egymásra,
ezzel létrehozta az ún. Volta-oszlopot.
Volta-oszlop
A néhány tucat sorba kapcsolt
korongból álló oszlop már jól
érezhető áramütést tudott produkálni.
A BÉKACOMB KÍSÉRLET


1786-ban Galvani fölfedezi az „érintkezési
elektromosságot”
egy frissen preparált békacomb erősen
összerándul, ha egy izmot és egy fedetlen ideget
két különböző, de egymással összeköttetésben
lévő fém megérint
GALVÁNELEMEK MŰKÖDÉSÉNEK ALAPJA
Ha két különböző fém mindegyike a saját ionjait tartalmazó elektrolit
oldatba merül, akkor köztük feszültségkülönbség jön létre.
Pl. fémcinket a Cu 2+ -ionok oldatába helyezve
A galvánelemek feszültsége az elemet alkotó elektródok és az elektrolit
anyagától függ, méretüktől nem.
Galvánelem fajták:
• Volta-elem
• Leclanché-elem, továbbfejlesztett változata a szárazelem
• Weston-elem
• Daniell-elem
• Cupron-elem
• Akkumulátorok
A DANIELL-ELEM

Az ionok teszik lehetővé az áramvezetést

Az ionvezetőket elektrolitoknak nevezzük.
• A cinklemez saját ionjait tartalmazó
sóoldatba (ZnSO4), a rézlemez pedig Cu2+ ionokat tartalmazó oldatba (CuSO4) merül.
Ezek alkotják a galvánelem két
elektródját.
• Az az elektród, amelyen oxidáció megy
végbe, anódnak nevezzük (cink)
• A galvánelem katódján mindig
redukció játszódik le (rézlemez)
AKKUMULÁTOROK




Energiatároló berendezés
Közvetlenül csak egyenfeszültség tárolására,
szolgáltatására alkalmas
Töltés – kisütés
Típusai:

Ólom akkumulátor

Zselés ólomakkumulátor

NiCD akkumulátor

NiMH akkumulátor

Li+ akkumulátor

LiPo akkumulátor

Olvadt só akkumulátor
KÖSZÖNÖM A FIGYELMET!
Vége