DIÁKKONFERENCIA 10.A Miskolc, 2014. június 5.

1. DIÁKKONFERENCIA10.AMiskolc, 2014. június 5. „ISMERETET – BÖLCSESSÉGGÉ” „KÉPESSÉGET – JÁRTASSÁGGÁ” „…hogy elmenjetek és gyümölcsöt teremjetek…” (Mt 14:15)

2. SZIGETELŐK, VEZETŐK, SZUPRAVEZETŐK Készítette: Hege Máté 10Aosztály

3. Kezdetben vala… THALÉSZ felfedezte: a borostyánt (elektron) megdörzsölve az a könnyebb testeket magához vonzza.

4. A szigetelők megfelelési tulajdonságai átütési szilárdság szigetelési ellenállás dielektromos veszteség mechanikai szilárdság hőállóság kémiai stabilitás időbeli minőségváltozás öregedés

5. A töltés atomi szintű magyarázata • Atommag Elektronfelhő proton neutron elektron Semleges atom: elektronok száma=protonok száma

6. Jó elektromos vezetők azok az anyagok, amelyekben a töltéshordozók könnyen tudnak vándorolni.

7. 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: -ion elektrongáz -elektronok

8. Félvezetők LED keresztmetszet

9. 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

10. A JÖVŐ ÚTJA Orvosi diagnosztika Alapelve: mágneses magrezonancia képalkotás, MRI (magneticresonanceimaging) 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, egészségkáro-sítóhatása minimális • Hátránya: • Hosszú ideig tart egy felvétel, drága FMRI

11. Mágneses levitáció (maglev) Shanghai, 2003 30 km, 430 km/h (8 perc) Gyártó: ThyssenKrupp

12. Köszönöm a figyelmet !

13. DIÁKKONFERENCIA10.AMiskolc, 2014. június 5. „ISMERETET – BÖLCSESSÉGGÉ” „KÉPESSÉGET – JÁRTASSÁGGÁ” „…hogy elmenjetek és gyümölcsöt teremjetek…” (Mt 14:15)

14. Lévay József Református Gimnázium és Diákotthon3530 Miskolc, Kálvin J. U. 2. Segner András munkássága,az elektromos csúcshatásés a Segner-kerék Készítette: Csontos Mátyás 10/a Miskolc, 2014.04.22.

15. 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

16. 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.

17. 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

18. 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.

19. 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, hegyesfogúfémfésűt helyeznek. A csúcshatás miatt a szíj elveszti elektromos töltését, megszűnik a szikrázás veszélye.

20. 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.

21. Segner-kerék Szalaggenerátorral feltöltjük a Segner-kereket 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.

22. DIÁKKONFERENCIA10.AMiskolc, 2014. június 5. „ISMERETET – BÖLCSESSÉGGÉ” „KÉPESSÉGET – JÁRTASSÁGGÁ” „…hogy elmenjetek és gyümölcsöt teremjetek…” (Mt 14:15)

23. Az elektromos árnyékolás. A Faraday-kalitka Készítette: Horváth Bernadett 10.A

24. Bevezetés az elektrosztatikába • a nyugalomban lévő töltésekkel foglalkozik • az  elektromos mező leírásával foglalkozik • az ókori görögök is megfigyelték • testek pozitív és negatív töltése • elektromos megosztás jelensége

25. Elektromos árnyékolás • az elektromos árnyékolás jelensége • védi a repülőgépek, gépjárművek utasait a villámoktól A fémburkolat kizárja a külső mezőt Szigetelővel burkolt térrészen nincs árnyékolás

26. Farday-kalitka • 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

27. Faraday-kalitka alkalmazása

28. Kísérlet • Vegyük körbe fémből készült hálóval, Faraday-kalitkával a habszivacs ingát! Közelítsünk feltöltött műanyag rúddal az ingához a kalitkán belül és kívül! A habszivacs inga megérzi a töltött műanyag rúd által keltett mezőt. A Faraday-kalitka kívülre rekeszti a külső elektromos mezőt.

29. Michael Faraday • 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

30. Elektromos árnyékolás a mindennapokban • Alkalmazzák: - mérőszobáknál, műszereknél, katonai berendezéseknél - lehallgatás ellen védett biztonsági tárgyalók, számítógéptermek kialakításánál - nagyfrekvenciás vagy mikrohullámú orvosi, ipari berendezéseknél

31. Köszönöm a figyelmet!

32. DIÁKKONFERENCIA10.AMiskolc, 2014. június 5. „ISMERETET – BÖLCSESSÉGGÉ” „KÉPESSÉGET – JÁRTASSÁGGÁ” „…hogy elmenjetek és gyümölcsöt teremjetek…” (Mt 14:15)

33. A galvánelem, a Volta-oszlop és az akkumulátor működése Készítette: Lánczi Zsófia 10. A osztály

34. 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

35. Elem 1x tud energiát leadni a fogyasztó felé lemerül kapocsfeszültsége lecsökken tovább nem használható. • környezetre veszélyes hulladék – elemgyűjtés

36. akkumulátor • „többször használható” • megfordíthatóan működő galvánelemek • Kisütés - töltés kémiai energia elektromos energia

37. Luigi Galvani (1737-1798) • A galvánelem nevét Luigi Galvani olasz orvos-fizikusról kapta • Feltalálója, Alessandro Volta szintén olasz fizikus volt Alessandro Volta (1745-1827) • Galvani - híres békacomb kísérlete alapján - állati elektromosságra gondolt • Volta felismerte a két különböző fémnek döntő jelentőségét

38. Volta újfajta áramforrást talált fel – a galvánelemet. • Addig csak dörzselektromosgéppel 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

39. 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, atudós egy sor ilyen elemet helyezett egymásra, ezzel létrehozta az ún. Volta-oszlopot. A néhány tucat sorba kapcsolt korongból álló oszlop már jól érezhető áramütést tudott produkálni. Volta-oszlop

40. 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

41. Galvánelemek működésének alapja Ha két különböző fém mindegyike a saját ionjait tartalmazó elektrolit oldatba merül, akkor köztük feszültségkülönbség jön létre. Pl. fémcinket a Cu2+-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

42. A Daniell-elem • Az ionok teszik lehetővé az áramvezetést • Az ionvezetőket elektrolitoknaknevezzük. • A cinklemez saját ionjait tartalmazó sóoldatba (ZnSO4), a rézlemez pedigCu2+-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)

43. 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

44. Köszönöm a figyelmet! Vége