Kolem elektrick�ho proudu

Obsah >>>        

Kdy proch�z� vodi�em proud 1 A?
Jednotkou proudu je amp�r. Tato jednotka byla pojmenov�na po pr�kopn�kovi v�zkumu elekt�iny A. M. Amp�rovi. P�vodn� byl amp�r definov�n na z�klad� elektrol�zy - vylu�ov�n� l�tek z elektrolytu pr�chodem elektrick�ho proudu. Takto definovan� jednotka se naz�v� mezin�rodn� amp�r:

Mezin�rodn� amp�r je definov�n jako elektrick� proud, kter� vylou�� z roztoku dusi�nanu st��brn�ho 1,11804 mg st��bra za 1 sekundu.
Sou�asn� definice amp�ru vych�z� z Amp�rova z�kona na z�klad� vz�jemn�ho p�soben� dvou rovnob�n�ch vodi��. P�esn� definize zn�:

AMP�R je st�l� elektrick� proud, kter� p�i pr�chodu dv�ma p��m�mi rovnob�n�mi nekone�n� dlouh�mi vodi�i zanedbateln�ho kruhov�ho pr��ezu um�st�n�mi ve v�kuu ve vz�jemn� vzd�lenosti 1 metr vyvol� mezi nimi st�lou s�lu 2.10-7 newtonu na 1 metr d�lky vodi�e.
Pokud by v�m p�ipadala tato definice p��li� slo�it�, sta�� dosadit do Amp�rova z�kona za I1 = 1 A, I2 = 1 A, za vzd�lenost vodi�� d = 1 m a za d�lku vodi�� l = 1m. Pokud budou vodi�e ve vakuu (k = 2.10-7 NA-2), nam���me mezi nimi s�lu F = 2.10-7 N na ka�d� metr jejich d�lky.

Rychlost proudu a rychlost elektron�
Elektrick� spot�ebi�e za�nou pracovat okam�it� po sepnut� sp�na�e, i kdy� je veden� dlouh� t�eba mnoho kilometr�. Z toho je z�ejm�, �e elektrick� sign�ly se vodi�em ���� obrovskou rychlost� (je to t�m�� 300.000 km/s, tedy rychlost sv�tla). Voln� elektrony se v�ak v krystalov� m��ce kovu pohybuj� od z�porn�ho ke kladn�mu p�lu zdroje rychlost� jen n�kolik milimetr� za sekundu. Tento paradox si m��eme zjednodu�en� p�edstavit tak, �e elektrony si obrovskou rychlost� p�ed�vaj� svou energii, zat�mco samy putuj� vodi�em jen velmi zvolna.

Galvanick� �l�nky u� p�ed 2000 lety?
Bagd�dsk� �l�nekZa��tkem 40. let minul�ho stolet� objevili archeologov� bagd�dsk�ho muzea p�i vykop�vk�ch u Khujut Rabu zachoval� n�doby z p�len� hl�ny s otvorem o pr�m�ru asi 3,3 cm, ve kter�m byla zasunuta m�d�n� trubi�ka shora i zespodu ut�sn�n� asfaltem. Horn� z�tkou proch�zela �elezn� ty�inka z��sti u� rozlo�en� se stopami chemick�ho p�soben�. Kombinace m�di a �eleza by mohla ve spojen� s kysel�m elektrolytem p�edstavovat prastar� galvanick� �l�nek. Zaj�mav� je, �e doned�vna ir��t� st��brotepci galvanicky pokovovali kovov� ozdoby pomoc� galvanick�ch �l�nk� velmi podobn�ch tomu, kter� objevili archeologov�. Asie tak mo�n� o 2000 let p�edb�hla evropskou techniku. Podrobnosti najdete v knize E. D�nikena "Vzpom�nky na budoucnost".
V D�nikenov� knize najdeme je�t� jedno "elektrick�" t�ma - v bibli se �dajn� hovo�� i o p�edch�dci dne�n�ho kondenz�toru. M�la j�m b�t Archa �mluvy, svatost�nek Hospodina. Ve II. Knize Moj��ov�, kap. 25 je podrobn� pops�na jej� "konstrukce", kter� by p�i dobr� v�li skute�n� mohla p�edstavovat zvl�tn� typ kondenz�toru se zlat�mi polepy, odd�len�mi d�ev�nou nevodivou st�nou:
10. Ud�laj� tak� truhlu z d��v� setim. P�l t�et�ho lokte bude dlouhost jej�, p�l druh�ho lokte �irokost jej�, p�l druh�ho tak� lokte vysokost jej�.
11. A oblo�� ji zlatem �ist�m, vnit� i zevnit� oblo�� ji; a ud�l� nad n� v�kol korunu zlatou.
12. Slije� k n� tak� �ty�i kruhy zlat�, kter� p�id�l� ke �ty�em �hl�m jej�m, dva toti� kruhy po jedn� stran� jej�, a dva kruhy po druh� stran� jej�.
13. Ud�l� k tomu i sochory z d��v� setim, a oblo�� je zlatem.
14. I uvle�e� sochory do kruh� po stran�ch t� truhly, aby na nich no�ena byla truhla.

�ez olov�n�m akumul�torem
Automobilov� akumul�tor m� pom�rn� slo�itou konstrukci. Skl�d� se z �esti s�riov� zapojen�ch �l�nk�. Olov�n� elektrody jednotliv�ch �l�nk� jsou vylisov�ny ve tvaru m��ek, aby m�ly co nejv�t�� povrch. Kladn� a z�porn� elektrody jsou v �l�nku vz�jemn� izolov�ny separ�torem a zapojeny paraleln�, aby se zv��ila jeho kapacita. �l�nky se vkl�daj� do sekc� n�doby z tvrzen� pry�e. Elektrolytem je asi 37% roztok kyseliny s�rov�. V nabit�m akumul�toru m� kyselina hustotu 1,28 g/cm3, vyb�jen�m se hustota zmen�uje a p�i poklesu pod 1,15 g/cm3 je t�eba akumul�tor znovu nab�t.
Akumul�tor

Elektrolytick� kondenz�tor
Kondenz�torKapacita kondenz�toru je mj. t�m v�t��, ��m je men�� tlou��ka nevodiv� vrstvi�ky mezi jeho elektrodami. Elektrolytick� kondenz�tor je tvo�en malou hlin�kovou n�dobkou s elektrolytem (nap�. vodn� roztok boraxu a kyseliny borit�), do kter�ho je pono�ena hlin�kov� elektroda. P�i v�rob� se k t�to soustav� p�ipoj� zdroj nap�t� a elektrol�zou se na elektrod�ch vytvo�� tenk� vrstvi�ka (asi 0,0001 mm) nevodiv�ho oxidu hlinit�ho. T�m se dos�hne velk� kapacity kondenz�toru i p�i jeho mal�ch rozm�rech.

K�em�k
K�em�k je druh�m nejroz���en�j��m prvkem na Zemi. Je z�kladn�m stavebn�m kamenem zemsk� k�ry - k�em�ku je v n� obsa�eno 25,7%. V p��rod� se k�em�k vyskytuje p�ev�n� ve form� oxid� a silik�t�, nejroz���en�j�� nerost je oxid k�emi�it� SiO2 - k�emen. �ist� k�em�k se z�sk�v� n�ro�n�mi a n�kladn�mi fyzik�ln� chemick�mi postupy, nap��klad redukc� chloridu k�emi�it�ho zinkov�mi parami. Pak se �ist� zon�ln� tavbou a ta�en�m se z taveniny p�iprav� k�em�kov� monokrystal. F�ze ta�en� monokrystalu z taveniny zn�zor�uje n�sleduj�c� s�rie obr�zk�.
V�roba monokrystalu
K�em�k a n�kolik dal��ch prvk� s vlastnostmi polovodi�� objevil v prvn� polovin� 19. stolet� �v�dsk� v�dec J. J. Berzelius.

Z historie polovodi�ov�ch sou��stek
1. tranzistorDiodov� jev byl zn�m� d�vno p�ed vyn�lezem tranzistoru. Vyu��val se nap��klad u� ve 20. letech 20. stolet� v nejjednodu���ch radiop�ij�ma��ch - krystalk�ch. Plo�ek krystalu galenitu se dot�kal jemn� kovov� hrot a v m�st� dotyku se vytvo�il p�echod PN, pot�ebn� k usm�rn�n� sign�lu. V�zkumu vlastnost� polovodi�� se v Bellov�ch laborato��ch (USA) za�ali hned po 2. sv�tov� v�lce v�novat William Shockley, John Bardeen a Walter Brattain. Koncem roku 1947 p�i pokusech s krystaly germania objevili tzv. tranzistorov� jev - mo�nost ovliv�ov�n� proch�zej�c�ho proudu nap�t�m p�ipojen�m k hrotov� elektrod�. Jm�no nov� polovodi�ov� sou��stky - tranzistor - vzniklo jako kobinace anglick�ho ozna�en� transfer resistor (fotografie). S nov�m vyn�lezem se 23.12.1947 sezn�milo veden� Bellov�ch laborato�� a po dal��m zdokonalen� technologie a zpracov�n� patentu byl v �ervnu 1948 vyn�lez zve�ejn�n. Ji� za n�kolik let na�el tranzistor uplatn�n�, nejprve v naslouchac�ch p��stroj�ch a zakr�tko i v prvn�ch tranzistorov�ch p�ij�ma��ch a dal��ch p��stroj�ch. Za�ala nov� �ra elektroniky.

Polarografie
Heyrovsk�Jedin�m �esk�m v�dcem, kter� z�skal Nobelovu cenu, byl fyzik�ln� chemik akademik Jaroslav Heyrovsk� (1890 - 1967). Vynalezl zcela origin�ln� metodu pro ur�ov�n� chemick�ho slo�en� l�tek. Polarografie je zalo�ena na elektrol�ze: elektrolytem je roztok zkouman� l�tky, elektrody jsou rtu�ov�. Rtu� z nich neust�le odkap�v�, aby byla zaji�t�na �istota elektrod, kter� by se jinak pokr�valy zplodinami chemick�ch reakc�. Heyrovsk� zjistil, �e zm�ny proudu p�i zvy�ov�n� nap�t� mezi elektrodami maj� souvislost s chemick�m slo�en�m elektrolytu.