Olemasolevad elektritüübid ja näited

Elekter on elektrilaenguga seotud füüsikaliste nähtuste kogum. Nende uurimiseks võib need nähtused jagada kahte tüüpi:

• staatiline või elektrostaatiline: kui elektrilaengud on puhkeolekus.
• Elektrivool: kui elektrilaengud liiguvad.

Elektrilaeng on aine omadus, nagu ka mass. Kuid erinevalt massist saab laetud osakesed jagada kahte klassi, positiivseteks ja negatiivseteks. Ühe klassi laengud tõrjuvad üksteist, samas kui nad tõmbavad ligi teise klassi liikmeid.

Looduses on elektrilaengu kandjateks elektronid ja prootonid. Mõlema laeng on suurusjärgus täpselt sama, kuid prootoni oma on positiivne ja elektronil negatiivne. Seega omandab keha, millel on elektronide ülejääk, negatiivse laengu, mis võrdub elektroni laenguga, mis on korrutatud liigsete elektronide arvuga.

Elektrostaatika

Staatiline ehk elektrostaatiline elekter on puhkeolekus olevate elektrilaengute vastastikmõju. See avastati Vana-Kreekas, kui inimesed taipasid, et hõõrudes merevaigu või jet oli mingi jõud, mis pani materjali ebemeid ja tükke ligi tõmbama materjalist.

Elektrostaatika võib tekkida erinevates olukordades, näiteks materjalide kokkupuutel, rõhu või temperatuuri tõusuga või mõne muu laengu olemasolul. Laadimisprotsess hõlmab aga nende liigutamist ja jaotamist kuni uue tasakaaluseisundi saavutamiseni.

Näiteks kui me hõõrume oma kingi vastu vaipa, püüame vaibast elektrone kinni, põhjustades liigse negatiivse laengu. Kuidas me seda teada saame? Metallist nuppu puudutades tunneme lööki või lööki, mis on tingitud liigsest laengust, mis hüppab meie kehalt metallesemele.

Teised levinud juhtumid, kus elektrostaatilist elektrit tekib, esineb meil õhupalli vastu juukseid hõõrudes kuiv, kui kammime juukseid kamm püüab elektronid juustest kinni või kui hõõrume nailonkangaid ja villane.

Staatilised laengud võivad tekkida soovimatutes olukordades ja põhjustada kahjustusi. Selle vältimiseks tehakse maandusühendus. Teraviljahoidlates põhjustab vilja hõõrdumine vastu metallmahutit metalli positiivse laengu ja tera negatiivse laengu. Kui laengute kogunemine on väga suur, võib see tekitada sädemeid, põhjustades tulekahjusid või plahvatusi.

Põlengud tanklates või tanklates võivad tekkida staatiliste laengute kogunemisest. Kummi või rehvide hõõrdumine vastu kõnniteed põhjustab negatiivsete laengute kogunemist keretesse. Kui sõidukit ei koormata, võib kütusevooliku paigaldamine põhjustada katastroofiliste tagajärgedega sädemeid.

Vaatamata uudishimulikele elektrostaatika näidetele on sellel tehnoloogias olulisi rakendusi:

• laserprintimine: Staatilist kasutatakse laserprinterites. Sel juhul valgustab laserkiir lehe tumedaid alasid, andes sellele negatiivse laengu. Positiivselt laetud tindiosakesed kleepuvad nendesse piirkondadesse ja pilt kopeeritakse.
• staatiline värv: sõidukid ja lennukid on värvitud tänu staatilisele. Selleks laetakse värvitav objekt negatiivselt ja seejärel kantakse peale positiivselt laetud värv. See annab sileda ja homogeense viimistluse.

Elektrivool

Elektrivool on elektrilaengu netovool või läbimine keskkonnas. Seda võib pidada liikuvaks elektriks, elektritüübiks, millega oleme kõige paremini seotud ja harjunud.

Esimesed teadlased, kes mõistsid elektrivoolu olemust, olid itaallased Luigi Galvani (1737-1798) ja Alessandro Volta (1745-1827). Elektrivoolu ja magnetismi vahelise tiheda seose avastas Hans Christian Oersted (1777-1851), mis pani hiljem inglase Michael Faraday (1791-1867) tootma elektrit kasutades magnetid.

Elektrivoolu juhtivus sõltub materjalide takistusest laengute nihkele, seega on meil:

• Isolaatorid: need on materjalid, mis ei juhi elektrit, näiteks puit või õli.
• Juhid: võimaldavad läbida elektrit, nagu metallid ja ioonlahused.
• Pooljuhid: neil on vahepealsed elektrilised omadused isolaatorite ja juhtide, näiteks räni ja germaaniumi vahel.

Tänapäeva elu, nagu me seda teame, on elektrivoolu toode:

• kodumasinate kasutamine,
• Tööstusharud;
• valgustus ja kaugküte;
• Tööstuslikud elektrijaotussüsteemid.

Samuti võite olla huvitatud järgmisest:

• Vahelduvvool ja alalisvool
• Juhid, isolaatorid ja pooljuhid

Viited

Cevallos, A. (1996). Räägime elektrist.
Elekter. (1986). Salvati teaduse ja tehnoloogia entsüklopeedia. Kirjastus Salvat. Hispaania.
Hadzigeorgiou, Y. (2006). Füüsika õpetamise humaniseerimine jutuvestmise kaudu: voolu elektri juhtum. Phys. Ed. 41:42. DOI: 10.1088/0031-9120/41/1/003
Noor, H. D., Freedman, R.A. (2009) Ülikooli füüsika, kaasaegse füüsika 2. köide. 12 ed. Pearsoni haridus, Mehhiko.