Ηλεκτρισμός Ο εκπαιδευτικός: Τουλιόπουλος Φώτης

Ο όρος ηλεκτρισμός είναι ένας πολύ γενικός όρος. Μπορεί να περιγραφεί ως ροή ενέργειας μέσα στην ύλη. Σε μερικά σώματα όπως τα μέταλλα, τα ηλεκτρόνια της εξωτερικής στοιβάδας έλκονται χαλαρά από τον πυρήνα και έτσι μπορούν εύκολα να μετακινηθούν. Όταν υπάρχει μετακίνηση αυτών των ηλεκτρονίων μεταξύ των ατόμων της ύλης, έχουμε ηλεκτρικό ρεύμα. Ο ηλεκτρισμός υπάρχει στη φύση. Δεν είναι ανθρώπινη εφεύρεση, αντίθετα με το ηλεκτρικό ρεύμα το οποίο είναι. Ο ηλεκτρισμός είναι μια μορφή ενέργειας Τι είναι ηλεκτρισμός Ηλεκτρικό ρεύμα: οφείλεται στην ύπαρξη ελεύθερων ηλεκτρονίων που κινούνται μέσα στην ύλη Ηλεκτρισμός: μορφή ενέργειας Ηλεκτρισμός: μορφή ενέργειας Το όνομα ηλεκτρισμός προέρχεται από το αρχαίο ήλεκτρον (κεχριμπάρι)

Πολλές φορές τιναζόμαστε όταν αγγίξουμε το πόμολο της πόρτας ή την πόρτα ενός αυτοκινήτου. Αυτό που αισθανόμαστε είναι ο στατικός ηλεκτρισμός. Ο στατικός ηλεκτρισμός οφείλεται στη συσσώρευση ή στο έλλειμμα στοιχειωδών σωματιδίων. Αυτό οφείλεται στο γεγονός πως τα σωματίδια αυτά μπορούν να μετακινηθούν εύκολα από ή προς το σώμα, όταν για παράδειγμα το τρίβουμε με ένα άλλο. Ο στατικός ηλεκτρισμός αποτελεί ιδιότητα της ύλης Στατικός ηλεκτρισμός

Σε κάθε άτομο υπάρχει ο πυρήνας που αποτελείται από νετρόνια (ηλεκτρικά ουδέτερα) και πρωτόνια (θετικά φορτισμένα). Γύρω από τον πυρήνα κινούνται τα ηλεκτρόνια (αρνητικά φορτισμένα). Στατικός ηλεκτρισμός Όταν ο αριθμός των πρωτονίων και των ηλεκτρονίων είναι ίδιος, τότε το άτομο είναι ηλεκτρικά ουδέτερο. Ένα άτομο ηλεκτρίζεται όταν χάνει ηλεκτρόνια ή όταν κερδίζει Θετικά φορτισμένο άτομο (κατιόν) Αρνητικά φορτισμένο άτομο (ανιόν) Τα ηλεκτρικά φορτισμένα άτομα λέγονται ιόντα (κατιόντα και ανιόντα)

Τρίβουμε μία γυάλινη ράβδο με ένα μεταξωτό πανί: Ένα σώμα αποκτά ηλεκτρικά φορτία με την τριβή Πώς ένα σώμα αποκτά ηλεκτρικά φορτία Όταν τρίβεται το ύφασμα με τη γυάλινη ράβδο, ηλεκτρόνια φεύγουν από τη ράβδο και καταλήγουν στο ύφασμα. Έλλειμμα ηλεκτρονίων. Τα πρωτόνια είναι περισσότερα και έτσι η ράβδος φορτίζεται θετικά Το ύφασμα έχει περίσσεια ηλεκτρονίων. Τα ηλεκτρόνια είναι τώρα περισσότερα από το πρωτόνια και έτσι το ύφασμα είναι φορτισμένο αρνητικά.

Είναι φτιαγμένο από ένα δοχείο στο οποίο υπάρχουν δύο λεπτά μεταλλικά φύλλα και τα οποία συνδέονται με έναν μεταλλικό Δίσκο που βρίσκεται έξω από το δοχείο. Όταν ακουμπήσουμε ένα φορτισμένο σώμα στο δίσκο, τότε τα φύλλα φορτίζονται ομώνυμα και έτσι απωθούνται. Όταν επομένως δούμε τα δύο φύλλα να απομακρύνονται το ένα από το άλλο, τότε έχουμε ακουμπήσει ένα ηλεκτρικά φορτισμένο σώμα. Με το ηλεκτροσκόπιο ανιχνεύουμε αν ένα σώμα είναι ηλεκτρισμένο Ηλεκτροσκόπιο

Ένα απλό κύκλωμα περιλαμβάνει μια πηγή ρεύματος, μία ή περισσότερες λυχνίες και καλώδια. Για να διαπεράσει το ηλεκτρικό ρεύμα τις λυχνίες θα πρέπει να είναι ενωμένες μέσω καλωδίων και με τους δύο πόλους της πηγής, δηλαδή το ρεύμα να κάνει έναν κύκλο, γι’ αυτό και η λέξη κύκλωμα. Για να σχεδιάσουμε ένα κύκλωμα κάνουμε χρήση των παρακάτω συμβόλων: Ηλεκτρικό κύκλωμα Το λαμπάκι ανάβει στην πρώτη εικόνα γιατί το κύκλωμα είναι κλειστό, ενώ στη δεύτερη δεν ανάβει επειδή είναι ανοιχτό

Σε κάθε λάμπα υπάρχουν τα χαρακτηριστικά που φαίνονται στη διπλανή εικόνα. Για να φωτοβολήσει η λάμπα θα πρέπει να περάσει ηλεκτρικό ρεύμα από το μεταλλικό νήμα πυράκτωσης. Τότε το νήμα θερμαίνεται και φωτοβολεί. Το νήμα δεν καίγεται διότι δεν υπάρχει οξυγόνο στο γυάλινο περίβλημα. Για να ανάψει ένα λαμπάκι θα πρέπει να συνδεθεί σωστά η μεταλλική βάση του, με μια πηγή ρεύματος. Η λάμπα πυρακτώσεως έχει ένα συρματάκι από το οποίο πρέπει να περάσει ηλεκτρικό ρεύμα ώστε να φωτοβολήσει. Πότε ανάβει το λαμπάκι

ΣΥΝΔΕΣΗ ΣΕ ΣΕΙΡΑ Οι συσκευές σε ένα κύκλωμα μπορούν να συνδεθούν σε σειρά όπως παρακάτω: Όταν συνδέονται σε σειρά, δηλαδή η μια μετά την άλλη, χρησιμοποιούν το ίδιο ρεύμα και αν μια συσκευή πάψει να λειτουργεί, τότε όλες οι συσκευές που βρίσκονται στο ίδιο κύκλωμα παύουν και αυτές να λειτουργούν. Στο παραπάνω κύκλωμα αν καεί ένα λαμπάκι τότε θα πάψει και το άλλο να φωτοβολεί. Παλιά τα λαμπάκια του χριστουγεννιάτικου δέντρου ήταν σε σειρά. Όταν καιγόταν ένα αχρηστευόταν όλη η σειρά. ΠΑΡΑΛΛΗΛΗ ΣΥΝΔΕΣΗ Σύνδεση σε σειρά ή παράλληλα Υπάρχουν δύο τρόποι να δημιουργήσουμε ένα κύκλωμα. Οι συσκευές σε ένα κύκλωμα μπορούν να συνδεθούν παράλληλα: Όταν συνδέονται παράλληλα, τότε βρίσκονται σε διαφορετικό ανεξάρτητα ηλεκτρικά κυκλώματα και λειτουργούν χρησιμοποιώντας διαφορετικό ηλεκτρικό ρεύμα. Αν μία συσκευή πάψει να λειτουργεί, τότε οι υπόλοιπες, που βρίσκονται σε άλλα κυκλώματα λειτουργούν κανονικά. Γι’ αυτό το λόγο οι συνδέσεις των ηλεκτρικών συσκευών στα σπίτια μας είναι παράλληλες.

Το ηλεκτρικό ρεύμα σε ένα κλειστό κύκλωμα ρέει από το θετικό στον αρνητικό πόλο. Σε κάποια υλικά όπως τα μέταλλα, υπάρχουν κάποια ηλεκτρόνια που κινούνται ελεύθερα από άτομο σε άτομο. Η ηλεκτρική πηγή αναγκάζει τα ελεύθερα ηλεκτρόνια να κινηθούν προς μία κατεύθυνση. Αυτή η κίνηση ονομάζεται ηλεκτρικό ρεύμα. Το ηλεκτρικό ρεύμα είναι η κίνηση ηλεκτρικών φορτίων Ηλεκτρικό ρεύμα Ηλεκτρικό ρεύμα λέγεται η κατευθυνόμενη κίνηση των ελεύθερων ηλεκτρονίων.

ΑΓΩΓΟΙ Υλικά όπως τα μέταλλα ή ο γραφίτης επιτρέπουν στο ηλεκτρικό ρεύμα να τα διαπεράσει. Αυτά ονομάζονται αγωγοί. Οι αγωγοί μας χρειάζονται όταν θέλουμε να κατασκευάσουμε κυκλώματα. Το ανθρώπινο σώμα είναι αγωγός του ηλεκτρικού ρεύματος. Υλικά όπως το ξύλο ή το πλαστικό δεν επιτρέπουν το ρεύμα να περάσει από μέσα τους. Αυτά ονομάζονται μονωτές. Οι μονωτές είναι χρήσιμοι όταν θέλουμε να προφυλαχτούμε από το ηλεκτρικό ρεύμα. ΜΟΝΩΤΕΣ Αγωγοί και μονωτές Κάποια υλικά επιτρέπουν τη ροή του ρεύματος και άλλα όχι Αγωγοί ΓραφίτηςΑτσάλιΑλουμίνιο ΧαλκόςΆργυροςΑλατόνερο Μονωτές ΚαουτσούκΓυαλίΠλαστικό ΞύλοΎφασμαΠορσελάνη

Μας είναι απαραίτητο να μπορούμε να ελέγξουμε τη ροή του ηλεκτρικού ρεύματος, ώστε να τη διακόπτουμε όταν δε θέλουμε να λειτουργεί μια συσκευή (π.χ. η λάμπα του δωματίου μας). Για να το επιτύχουμε αυτό χρησιμοποιούμε έναν διακόπτη. Αυτό που κάνει ο διακόπτης είναι να παρεμβάλλει αέρα ανάμεσα σε δύο σημεία του μεταλλικού αγωγού και έτσι να σταματάει η ροή των ηλεκτρονίων. Μας επιτρέπει να ελέγχουμε τη ροή του ρεύματος Διακόπτης Προσοχή! Όταν ο διακόπτης είναι κλειστός, τότε το κύκλωμα έχει κλείσει και διαρρέεται από ρεύμα. Όταν ο διακόπτης είναι ανοιχτός, τότε το κύκλωμα είναι ανοιχτό και δεν διαρρέεται από ρεύμα.

Εάν μας διαπεράσει ηλεκτρικό ρεύμα μεγάλης έντασης τότε υπάρχει ο κίνδυνος μόνιμης βλάβης στο σώμα μας. Πρέπει να αποφεύγουμε να κάνουμε το σώμα μας μέρος ενός ηλεκτρικού κυκλώματος. Αποφεύγουμε να ακουμπάμε με τα χέρια μας γυμνά καλώδια ή να χειριζόμαστε συσκευές με υγρά χέρια. Όταν μας διαπεράσει ηλεκτρικό ρεύμα, τότε παθαίνουμε ηλεκτροπληξία. Εάν το ρεύμα είναι αρκετά ισχυρό, τότε η καρδιά μας μπορεί να σταματήσει να χτυπά. Σε περίπτωση ατυχήματος, κατεβάζουμε το γενικό διακόπτη και καλούμε σε βοήθεια. Ηλεκτροπληξία μπορεί να πάθουμε και από κεραυνό. Γι’ αυτό είμαστε ιδιαίτερα προσεκτικοί κατά τη διάρκεια μιας καταιγίδας. Το ανθρώπινο σώμα είναι αγωγός του ηλεκτρικού ρεύματος Το ηλεκτρικό ρεύμα μπορεί να γίνει επικίνδυνο

Το ηλεκτρικό ρεύμα ακολουθεί πάντα την πορεία με τη μικρότερη αντίσταση. Αυτή η πορεία, η οποία ονομάζεται βραχυκύκλωμα, δεν είναι επιθυμητή και μπορεί να προκαλέσει προβλήματα, ακόμη και πυρκαγιά. Για να το αποφύγουμε αυτό έχουμε τοποθετήσει στα σπίτια μας ασφάλειες. Πρόκειται για διακόπτες που σταματούν τη ροή του ρεύματος όταν η έντασή του γίνει μεγαλύτερη από την επιτρεπτή. Με λίγα λόγια οι ασφάλειες είναι αυτόματοι διακόπτες που φροντίζουν για την ασφάλεια του σπιτιού μας. Οι ασφάλειες του σπιτιού μας είναι αυτόματοι διακόπτες Ασφάλεια