Aby zrozumieć podstawy elektryczności, warto najpierw zrozumieć atomy.
Atomy to małe cząsteczki, z których składa się cała materia. Wewnątrz atomu znajdują się jeszcze mniejsze obiekty zwane elektronami, protonami i neutronami. Elektrony mają ładunek ujemny (-), a protony dodatni (+). Protony i neutrony sklejają się w centrum atomu, zwanym jądrem. Elektrony wirują szybko na zewnątrz. Dodatni ładunek protonów zapobiega odlatywaniu elektronów i opuszczaniu atomu. W niektórych pierwiastkach na zewnątrz atomu znajdują się elektrony, które po przyłożeniu siły mogą się poluzować i przenieść do innego atomu. Kiedy wiązka atomów jest razem, a elektrony przemieszczają się od jednego atomu do drugiego w tym samym kierunku, nazywa się to elektrycznością. Elektryczność to „przepływ” elektronów. Pomyśl, co się stanie, gdy w suchy dzień potarsz balonem włosy lub zarysujesz buty na dywanie, a potem dotkniesz klamki.
Prawo Ohma jest podstawowym prawem w dziedzinie elektryczności. Został odkryty przez George'a Ohma i nazwany jego imieniem. Prawo Ohma określa zależność między prądem, napięciem i rezystancją. Stwierdza, że napięcie na dowolnym oporze jest równe prądowi pomnożonemu przez opór.
V = I × R
Możesz również znaleźć prąd i opór z prawa Ohma
ja = V/R i R = V/I
Niektóre powiązane terminy
Możemy wytwarzać elektryczność, wytwarzając prąd elektryczny, który składa się z:
1. Źródło zasilania – może to być bateria lub gniazdko ścienne.
2. Przewodnik – Przewody przenoszące prąd z miejsca na miejsce.
3. Obciążenie – co zasila prąd, np. żarówka, klimatyzator.
4. Przełącznik – łączy obwód w celu uruchomienia przepływu prądu.
Napięcie to ciśnienie elektryczne, które zmusza ładunki elektryczne (elektrony) do poruszania się w obwodzie elektrycznym. Jest mierzony w woltach, w skrócie V. Jest to pomiar pracy wymaganej do przejścia od jednostki między dwoma punktami.
Prąd elektryczny to liczba elektronów przepływających przez punkt w obwodzie. Jest mierzony w amperach, czasami nazywanych „amperami”. Jest oznaczony literą „I”.
Rezystancja, jak sama nazwa wskazuje, zapewnia odporność na prąd elektryczny. Zawsze próbuje zatrzymać przepływ prądu. Każdy materiał na świecie ma odporność na prąd elektryczny. Jest mierzony w omach.
Niektóre materiały mają bardzo mały opór; nazywani są przewodnikami; podczas gdy inne materiały mają bardzo wysoką rezystancję i nazywane są izolatorami. Używamy przewodników w obwodzie, aby prąd elektryczny mógł łatwo przepływać.
Odporność zależy od struktury materiału:
Istnieją dwa rodzaje prądu, które płyną w obwodzie - jeden nazywa się DC (prąd stały), a drugi to AC (prąd przemienny).
DC – prąd stały
Prąd stały to przepływ elektronów w jednym kierunku. Chociaż wielkość prądu może się zmniejszać lub zwiększać, zawsze będzie płynąć w jednym kierunku w obwodzie. Baterie i ładowarki wytwarzają prąd stały.
AC – prąd przemienny
Prąd przemienny nie płynie w jednym kierunku w obwodzie. Zamiast tego stale zmienia swoją polaryzację (kierunek). Szybkość zmiany biegunowości nazywana jest częstotliwością prądu przemiennego. Wszyscy używamy prądu zmiennego w naszych domach o częstotliwości od 50 do 60 Hz. Prąd zmienny jest często przekształcany w prąd stały przez ładowarki w celu naładowania baterii laptopa i smartfona.
Kiedy elektryczność jest w stanie spoczynku, nazywa się to elektrycznością statyczną. Odnosi się do ładunków elektrycznych, które gromadzą się na powierzchni materiałów lub substancji. Te tak zwane ładunki elektrostatyczne pozostają, dopóki nie zostaną uziemione lub rozładowane.
Elektryczność statyczna jest generowana przez tarcie lub nagły kontakt – na przykład pocieranie dwóch materiałów o siebie. Zwykle atomy są „nienaładowane”. Są one uważane za substancje neutralne, ale mogą tracić lub zdobywać elektrony w wyniku tarcia.
Procedura pocierania może spowodować utratę elektronów przez atomy poszczególnych substancji. Ta utrata elektronów spowoduje, że substancja lub materiał stanie się naładowana dodatnio. Nadmiar protonów spowodował, że substancja miała ładunek dodatni. I odwrotnie, mówi się, że substancja, która przyjmuje elektrony, jest naładowana ujemnie.
Z drugiej strony prąd elektryczny to zjawisko poruszania się elektronów po określonej ścieżce lub w określonym kierunku, na przykład ich strumień przepływający przez materiały przewodzące. Bieżąca energia elektryczna może pochodzić z różnych źródeł. Najczęściej stosowanym źródłem prądu elektrycznego są baterie. Baterie te opierają się na zachodzących w nich reakcjach chemicznych w celu wytworzenia energii elektrycznej.
Obecna energia elektryczna, w ogromnych ilościach, jest zwykle wytwarzana przez generatory. Elektrownie mają wiele z nich do produkcji ogromnych ilości bieżącej energii elektrycznej. Zjawisko to jest zwykle kontrolowane i wymaga przepływu elektronów wzdłuż ścieżki, którą trafnie nazywa się „prądem elektrycznym”.
