Најважније из лекције
Електрична струја: Усмерено кретање наелектрисаних честица. За њен проток потребан је затворен проводни пут и електрични напон (електрично поље).
Носиоци наелектрисања: Слободни електрони у металима (крећу се супротно смеру електричног поља); позитивни и негативни јони у електролитима; јони и електрони у гасовима.
Врсте материјала: Проводници (лако проводе струју), изолатори (не проводе струју) и полупроводници (проводност зависи од спољашњих услова).
Врсте струје: Једносмерна (сталан смер) и наизменична (периодична промена смера и јачине; \( 50\text{ Hz} = 100 \) промена смера у секунди).
Дејства струје: Топлотно, светлосно, магнетно, механичко и хемијско.
Носиоци наелектрисања: Слободни електрони у металима (крећу се супротно смеру електричног поља); позитивни и негативни јони у електролитима; јони и електрони у гасовима.
Врсте материјала: Проводници (лако проводе струју), изолатори (не проводе струју) и полупроводници (проводност зависи од спољашњих услова).
Врсте струје: Једносмерна (сталан смер) и наизменична (периодична промена смера и јачине; \( 50\text{ Hz} = 100 \) промена смера у секунди).
Дејства струје: Топлотно, светлосно, магнетно, механичко и хемијско.
Електрична струја је усмерено кретање наелектрисаних честица кроз проводник.
Да би наелектрисане честице могле усмерено да се крећу, неопходно је постојање електричног поља, односно електричног напона (\( U \)) - разлике потенцијала између крајева проводника.
Ако се два супротно наелектрисана електроскопа споје металним проводником, долази до краткотрајног протицања струје (електрони прелазе са негативног на позитивни електроскоп) све док им се потенцијали не изједначе, након чега се листићи електроскопа скупљају.
Шта је потребно обезбедити на крајевима проводника да би кроз њега трајно текла електрична струја?
Потребно је одржавати сталну разлику потенцијала, односно електрични напон, који омогућава постојање електричног поља унутар проводника.
У чворовима кристалне решетке метала налазе се позитивни јони који само осцилују око својих равнотежних положаја. Носиоци струје су слободни електрони.
Када се проводник нађе у електричном пољу, слободни електрони се усмеравају и почињу да се крећу у смеру супротном од смера деловања електричног поља.
Које честице се крећу кроз метал када кроз њега тече струја, а шта се дешава са позитивним јонима?
Кроз метал се усмерено крећу само слободни електрони. Позитивни јони су везани за кристалну решетку и не крећу се дуж проводника, већ само осцилују око својих равнотежних положаја.
| Тип материјала | Особине | Носиоци струје / Примери |
|---|---|---|
| Проводници | Лако проводе електричну струју јер поседују велики број слободних наелектрисаних честица. |
• Метали и графит (слободни електрони) • Електролити – раствори киселина, база и соли (позитивни и негативни јони) • Јонизовани гасови (јони и електрони) |
| Изолатори (диелектрици) | Не проводе електричну струју јер немају слободне наелектрисане честице. | Пластика, гума, стакло, сув ваздух, папир, порцелан. |
| Полупроводници | Материјали који се само под одређеним условима понашају као проводници. | Силицијум (\( \text{Si} \)), германијум (\( \text{Ge} \)); имају широку примену у електроници и рачунарима. |
Зашто се електрични каблови праве од бакра који је обложен слојем пластике?
Бакар је одличан проводник и омогућава проток струје са малим губицима, док је пластика изолатор који спречава нежељени контакт са струјом и штити кориснике од струјног удара.
Једносмерна струја (DC): Електрична струја која стално тече само у једном смеру (извори: батерије, акумулатори).
Наизменична струја (AC): Електрична струја која периодично мења свој смер и јачину током времена.
Струја из градске мреже је наизменична и има фреквенцију \( f = 50\text{ Hz} \). То значи да током једне секунде направи 50 пуних циклуса, односно 100 пута промени смер.
Колико пута струја из градске мреже промени смер током \( 5\text{ s} \)?
Пошто при фреквенцији од \( 50\text{ Hz} \) струја у једној секунди промени смер 100 пута, за \( 5\text{ s} \) промениће смер:
\[ 5 \cdot 100 = 500\text{ пута} \]
Пролазак струје кроз различите средине манифестује се кроз неколико основних дејстава:
- Топлотно дејство: Проводник се загрева приликом проласка струје (пегле, грејалице, решои).
- Светлосно дејство: Емитовање светлости при проласку струје (сијалице, LED расвета).
- Магнетно дејство: Око проводника кроз који тече струја ствара се магнетно поље (електромагнети).
- Механичко дејство: Претварање електричне енергије у механички рад и кретање (електромотори, кућни апарати, брусилице).
- Хемијско дејство: Изазивање хемијских реакција проласком струје кроз електролите (електролиза, галванизација, пуњење акумулатора).
При раду електричне брусилице истовремено се уочавају: механичко дејство (обртање диска помоћу електромотора), топлотно дејство (загревање материјала) и светлосно дејство (појава варница).
Задаци за вежбање
Задатак 1 (лак): Које су честице носиоци електричне струје у:
а) бакарном проводнику;
б) воденом раствору кухињске соли (електролиту)?
а) бакарном проводнику;
б) воденом раствору кухињске соли (електролиту)?
а) У бакарном проводнику носиоци струје су слободни електрони.
б) У воденом раствору кухињске соли носиоци струје су позитивни и негативни јони.
б) У воденом раствору кухињске соли носиоци струје су позитивни и негативни јони.
Задатак 2 (средњи): Разврстај следеће материјале на проводнике, изолаторе и полупроводнике: гума, силицијум, алуминијум, стакло, графит, германијум, сув ваздух.
- Проводници: алуминијум, графит.
- Изолатори: гума, стакло, сув ваздух.
- Полупроводници: силицијум, германијум.
Задатак 3 (средњи): Која дејства електричне струје се испољавају при раду обичне сијалице са усијаним влакном?
При раду обичне сијалице испољавају се топлотно дејство (влакно се загрева до веома високе температуре) и светлосно дејство (усијано влакно емитује светлост). Поред тога, око проводника се јавља и магнетно дејство.
Задатак 4 (тежак): Наелектрисани електроскоп се брзо разелектрише када се споји са земљом металном жицом, али се не разелектрише ако се употреби стаклени штапић. Објасни зашто настаје ова разлика користећи појам структуре материјала.
Метална жица је проводник јер поседује слободне електроне. Под дејством разлике потенцијала (напона) између електроскопа и Земље, слободни електрони се усмерено крећу кроз жицу и тако стварају електричну струју која брзо разелектрише електроскоп.
Стаклени штапић је изолатор - у његовој структури сви електрони су чврсто везани за атоме и нема слободних наелектрисаних честица. Због тога кроз стакло не може да се успостави проток наелектрисања (не тече струја) и електроскоп остаје наелектрисан.
Стаклени штапић је изолатор - у његовој структури сви електрони су чврсто везани за атоме и нема слободних наелектрисаних честица. Због тога кроз стакло не може да се успостави проток наелектрисања (не тече струја) и електроскоп остаје наелектрисан.
