Elektromos áramerősség, az elektromos áram hatásai
A vajdasági Magyar Nemzeti Tanács és a Pannon RTV közreműködésével 2020-ban az általános és a középiskolák minden osztálya számára egy teljes évnyi tananyag kerül rögzítésre. A tanórák a YouTube-on érhetőek el a diákok szülők számára, akik szükség esetén az így létrehozott tudástár felhasználásával sajátíthatják el a tananyagot.
Tanár: Makán Tibor
Fizika, általános iskola 8. osztály
A hőhatás
Érdekes dolgot figyelhetünk meg, ha az ellenálláshuzalt átalakítjuk úgy, hogy egyenes és csavart vonal alakúra meghajlított szakasz is legyen benne. Az átalakított szálat árammal melegítve azt tapasztaljuk, hogy a csavart szakasz jobban izzik, mint az egyenes, mert a csavart rész meneteit a szomszédos menetekből érkező hősugárzás is melegíti.
Miért melegszik fel áram hatására a vezető?
Az áramforrás által mozgatott elektronok nekiütköznek a fém ionjainak. Ütközéskor átadják energiájuk egy részét a fém ionjainak, ezáltal növekszik a vezető részecskéinek rezgési, mozgási energiája. Az atomi szintű ütközés növeli az anyag hőmérsékletét.
A vezető hőmérséklete az áram bekapcsolása után csak egy ideig emelkedik, azután állandósul, mert a felvett energiát főként hősugárzással leadja a környezetének.
Mi az áramerősség (I)?
Az áramerősség a vezető keresztmetszetén egységnyi idő alatt áthaladó töltésmennyiséget jellemző fizikai mennyiség.Jele: I.
SI-mértékegysége az amper (A). (André Marie Ampére Francia fizikus, matematikus és kémikus (Lyon, 1775. 1. 22. – Marseille, 1836. 6. 10.))
Kiszámításának képlete: I=Q/t (Q=töltés, t=idő – coulomb/másodperc)
1A=1C/1s (egy amper egyenlő egy coulomb töltés egy másodperc alatt)
Ohm törvénye alapján az áramerősség függ a feszültségtől, és a vezető [ellenállás]?ától. Azonos ellenállás esetén minél nagyobb a feszültség, annál nagyobb az áramerősség, azonos feszültség esetén minél nagyobb az ellenállás, annál kisebb az áramerősség.
Ohm törvényének képletei:
|
U=I*R I=U/R |
Az áram élettani hatása:
Az emberi test a bőr nedvességétől és különböző körülményektől függő mértékben vezeti az áramot, ellenállása 200-3000 ohm között változhat. Mivel az emberi test apró elektromos impulzusok hatására működik, a rajta áthaladó elektromos áram bőr-, izom- és idegi károsodást okozhat, megzavarhatja a szívritmust stb. A károsodás mértéke a tévhittel ellentétben nem a feszültségtől, hanem a testen áthaladó áram erősségétől, annak irányától és fajtájától függ (például ha két ujjunk között halad át az áram, lényegesen kisebb károsodás érhet minket, mint ha a két karunk között tenné azt).
A nálunk szabványos háztartási feszültség (230V 50 Hz váltakozó) esetén 50 milliamper szervezeten áthaladó áramerősség már életveszélyes lehet, amennyiben az áram a szíven is keresztülhalad, ez az érték 1 milliamper. A szív szempontjából legveszélyesebb frekvencia 12-60 Hz között van és miután a háztartásokban használt váltóáram frekvenciája szabványosan 50 Hz, így roppant veszélyes a szervezetre.
Egyenáram esetén a veszélyes áramerősség értéke 500 mA körül van, ha azonban ilyen áramütés éri a szívet, az az áram megszűnésekor képes önállóan újraindulni.
A háztartási feszültségszintnél nagyobb feszültség azért veszélyesebb az emberi szervezetre, mert – mint fentebb láthattuk – az áramerősség a feszültségtől és az ellenállástól függ, ha pedig feltételezzük, hogy a test ellenállása állandó, magasabb feszültség esetén nagyobb áram halad át a testen.
