Az elektromos áram történetéből

1. Az elektromos áram történetéből Stephen Gray (1670 - 1736) Newton tanítványa volt, ismerte Hawksbee eredményeit az elektromosság területén. További kísérleteket végezve bebizonyította, hogy a töltések a vezetők felszínén helyezkednek el. (Egy tömör és egy üreges tölgyfakockát azonos mértékben feltöltött, azok pedig ugyanolyan erősségű töltést mutattak.) Az elektromos vezetést véletlenül fedezte fel: Egy üvegcsövet dugóval zárt le mindkét végén, hogy megóvja a portól, de amikor kívülről letörölgette, azt tapasztalta, hogy nemcsak az üvegcső, hanem a dugók is feltöltődtek. Ekkor további eszközöket illesztett a csőhöz, többek között kenderkötelet is, ami nedvesen vezeti az áramot. Az első vezeték, amit megépített 12 m hosszú volt, és az erkélyéről lógatta le.

2. Luigi Galvani (1737 - 1798) Már régóta ismert volt a halászatból élő emberek számára, hogy bizonyos halfajták, a rája, a harcsa és az angolna egyes fajai furcsa ütésekkel bénítják meg áldozataikat. A tudósok számára ez hasonlított a leideni palack ütéseihez. Galvanit orvosként is érdekelte a jelenség, békákon kísérletezett. A feldarabolt, kipreparált békát olyan asztalra helyezte el, amelyen az elektromozó gépe is állt, és éppen működött. Az egyik segédje szikével véletlenül megérintette a béka egyik combidegét, ami összerándult. A kísérletet aztán többször is megismételte nemcsak elektromozó géppel, hanem villámmal is. Egyik kísérlete közben összekötötte rézdróttal a békacombokat, de azok véletlenül az erély vaskorlátjához értek, ekkor nagy meglepetésére megismétlődött a jelenség. Galvai, tudtán kívül, megalkotta a nevéről ismert galván-elem ősét. Az áram igazi mibenlétét azonban nem ismerte fel, azt tartotta, hogy az elektromosság az életjelenségek indítéka.

3. Alessandro Volta (1745 - 1827) Galvani eredményeit felhasználva továbbfolytatta a kísérletezést, de béka helyett önmagán. Egy fémdarabot tett a felső szemhéjára, egy másikat pedig a szájába vett. A két fémet összekötötte, ekkor fényes felvillanásokat látott, amit helyesen, a látóideg ingerlésének hatásával magyarázott. További kísérletében egy fémdarabot tett a nyelve közepére, majd a hozzárögzített sztaniolcsíkot a nyelve hegyéhez nyomta. Ennek eredményeként savanykás, földes ízt érzett, ami addig tartott, amíg a sztaniol vége a szájában volt. Kísérleteiből azt a következtetést vonta le, hogy az elektromosság nem az állatok testéből ered, hanem a jelenségek csak jelzik az áram jelenlétét. Arra is rájött, hogy az elektromos áram létrejöttéhez két különböző fémre és egy folyékony halmazállapotú vezetőre van szükség.

4. Galván-elemhez hasonlóeszközt már kétezer évvel ezelőtt is készítettek, ennek bizonyítéka az Irakból előkerült egyik lelet. Egy 15 cm magasságú, rézlemezből készített vázát találtak, melyben szurokkal rögzített rézhenger volt, ennek belsejében pedig szurokdugóval rögzített vasrúd, melynek vége kb. 1 cm-re kiállt a dugóból. Más ásatásoknál is találtak ilyen eszközöket, itt még azt is ki tudták mutatni, hogy ezeket sorba kötötték. A vizsgálatok során az ép leletek egyikét 5%-s borecettel töltötték fel, amely 18 napig működött, 0,5 V feszültséget biztosítva.

5. Az elektromos áram

6. Az elektromos áram a töltések áramlása. Szállítási áram: A töltés a töltéshordozóval együtt mozog. Pl.: A feltöltött műanyag vonalzót a papírszeletkékhez visszük. Vezetési áram: A töltéshordozó nem vesz részt az áramlásban, csak a töltések mozognak. Pl.: A töltésmegosztás a vezető anyagban.

7. A töltések mozgását hasonlíthatjuk a folyadékok és a gázok áramlásához. Itt az áramcső a vezető anyag, az áramló részecskék pedig a töltések. Az áramlástani fogalmakat alapul véve: Az elektromos áram erőssége a vezető valamely keresztmetszetén áthaladó q töltés és az áthaladás időtartamának hányadosa: Mértékegysége: 1 A az áramerősség, ha 1 C töltés 1 s alatt áramlik át a vezető adott keresztmetszetén.

8. Korábban megállapítottuk, hogy a töltések mindig a kisebb potenciálú hely felé mozognak, ennek megfelelően tehát az áram iránya: megállapodás szerint a pozitív potenciálú hely felől, a kisebb, negatív potenciálú hely felé mutat. Mivel fémes vezetőben a negatív töltésű elektronok mozognak, így a tényleges mozgás iránya ellentétes a megállapodás szerintivel. Mivel a vezetőben nem termelődik töltés, és nem is emészti fel, ezért itt is érvényes a kontinuitási (folytonossági) törvény.

9. Nyilvánvaló, hogy a töltések áramlása lehet változó sebességű, és állandó is. Stacionárius áram: Az áramerősség időben állandó, ezt nevezzük egyenáramnak. Nem stacionárius: Az áram erőssége időben változik.