🔋 Sissejuhatus: laengud ja elektrivool
Staatiline elekter, laengukandjad ja aine elektrijuhtivus.
Mis on elekter?
Elekter on laengute liikumine või paiknemine
Tee ise elektrit! ⚡
Kõik on alguses laenguta. Esemetel on plusse ja miinuseid võrdselt, seepärast ei tõmba ega tõuka need üksteist.
Üks asi on oluline: miinused saavad liikuda, plussid jäävad paigale. Kui kaks eset kokku hõõruda, hüppab osa miinuseid ühelt teisele.
Hõõru õhupalli vastu kampsunit.
Enne kui vaatad, tee oma oletus: kui ühelt esemelt miinused lahkuvad, milliseks muutub tema laeng?
Elektrilaeng on omadus, mis ütleb, kui palju on asjal elektrilist plussi või miinust.
Plusslaengud (prootonid) on aatomi keskel kinni, seega ei liigu nad kuhugi. Miinuslaengud (elektronid) tiirlevad äärtes ning just nemad saavad hõõrumisel ühelt esemelt teisele hüpata.
Siin kandusid elektronid kampsunilt õhupallile. Õhupall sai miinuseid juurde ja läks miinusesse. Kampsun kaotas neid ja jäi plussi.
⚡ Äikeselabor: kuidas tekib välk?
Ennusta enne kontrollimist!
Õhupalli juures nägid: kui laenguid koguneb piisavalt, hüppavad nad sädemena üle. Siin koguneb pilve tohutult laenguid. Mis sa arvad, mis lõpuks juhtub ja miks? Keri torm aeglaselt üles ja vaata, kas su ennustus peab.
Kuidas tekib elektrivool? 💡
Staatiline elekter istub paigal (nagu õhupallil). Aga mis juhtub siis, kui anname miinustele (elektronidele) suletud tee, mida mööda nad saavad vooluringis liikuda?
Laengukandjad
Kes või mis kannab elektrilaengud edasi?
Metallides liiguvad vabalt elektronid, mis kannavad negatiivset laengut. Kui patarei ühendada vooluringi, surub see elektrone liikuma: elektronid hakkavad voolama läbi juhtme.
Tavaliselt ütleme lihtsustatult, et voolu suund on patarei plussilt miinusele, kuigi tegelikult liiguvad elektronid vastupidises suunas. See on lihtsalt kokkulepe, millest füüsikud ja insenerid lähtuvad.
Meenuta keemiast: kuidas elekter ainetes liigub?
Füüsika ja keemia kohtuvad siin: elekter liigub metallides vabade elektronidega, aga soolvees hoopis liikuvate ioonidega.
Kuna metallis on elektronid ühised ja saavad vabalt ringi liikuda, juhivadki metallid nii hästi elektrit!
Vees laguneb kristallvõre eraldiseisvateks ioonideks: seetõttu juhib soolvesi elektrit!
Vajuta ioonile, et näha, mis sellega juhtus.Eksami pähkel
Miks söögisoola (NaCl) lahus juhib elektrit, aga suhkruvee lahus EI JUHI?
Vihje: mõtle, kas NaCl või suhkur koosneb laenguga ioonidest või laenguta molekulidest.
Sest sool on IOONILINE aine, aga suhkur on KOVALENTNE aine!
Kui iooniline aine (NaCl) vees lahustub, laguneb ta laenguga ioonideks (Na⁺ ja Cl⁻). Need laengud saavad vees vabalt ringi ujuda ja elektrit transportida. Suhkur aga koosneb kovalentsetest molekulidest. Vees lahustudes jäävad suhkrumolekulid terveks ja laenguta: seega pole seal midagi, mis voolu juhiks.
Aine elektrijuhtivus
Miks metall juhib ja kumm mitte?
Ained jagunevad juhtideks, isolaatoriteks ja pooljuhtideks. Metallid juhivad hästi, sest nende elektronid saavad vabalt liikuda. Kummis, klaasis ja plastikus elektronid ei liigu: need on isolaatorid.
Elektrijuhtide labor
Aseta klemmide A ja B vahele erinevaid esemeid ja uuri, millised materjalid juhivad elektrit ning millised on isolaatorid.
Voolutugevus
Kui palju laengut läbib juhet ühes sekundis?
Voolutugevus: kui palju laengut juhtmest läbi mahub?
Elektrivool on laengute liikumine. Voolutugevus (I) näitab, kui suur elektrilaeng (q) läbib juhet ühes sekundis (t). Mida rohkem elektrone ühes sekundis juhtmest läbi tormab, seda tugevam on vool!
Kui vaja leida laengut, kasuta q = I · t, ja kui aega, siis t = q / I.
Voolutugevuse labor: loeme laenguid ⚡
Kujuta ette, et juhtmest peab läbi minema 12 kulonit (C) laengut ja selleks kulub 4 sekundit (s). Mitu kulonit laengut läbib juhet ühes ainsas sekundis?
Voolutugevus: I = q / t
FÜÜSIKAVALEM: Voolutugevus
Laeng jagatud ajaga
Voolutugevus I (amperites) näitab, kui suur laeng q (kulonites) läbib juht ühes sekundis t. Kui vaja leida laengut, kasuta q = I · t, ja kui aega, siis t = q / I.