Seuraa 
Viestejä45973

Tuossa fillaroidessa tuli mieleen, vaihtovirta

Jos piuhan päässä on lamppu ja toinen pää on rasiassa niin valo palaa, kun sähkövirta kulkee sen läpi.

No tuohan on melko helppoa tasavirralla. Elektorit kulkevat plussasta miinukseen.

Mutta entä vaihtovirta ? Siinähän elektronit kulkee ees sun taas siinä piuhassa. Eiks ne lopu koskaan ?
Ajatellaan vaikka, että on 100 lasta ja heidän edessään on liukuhihnalla 95 jäätelöä. No jos liukuhihnaa vetelee ees sun taas niin kyllä ne jäätelöt kohta siitä loppuu.

Miksei siis elektronit lopu koskaan ?

.-Pepi-.

Sivut

Kommentit (27)

Eiköhän virhe ajatuksessa tule siinä kohtaa että siellä on niitä jäätelöitä. Ne samat "lapsethan" siellä juoksee vaan edes takas ja se niiden siitä ohi juokseminen sen energian luo.

Eli siis paristossa tai muussa tasasähkölähteessähän on varastoitu toiselle puolelle se elektroni kasa ja niitä sitten päästellään sieltä etenemään kun taasen vaihtovirralla se vihteleva virtaus luodaaan sillä hetkellä.

Jotakuinkin tuohon suuntaan minä sen ainakin oon ymmärtäny.

Herra Tohtori
Seuraa 
Viestejä2613

Eivät elektronit vähene tasasähkösysteemissäkään. Resistanssin vuoksi osa elektronien liike-energiasta muuttuu lämpöenergiaksi, joka puolestaan hehkuvasta volframilangasta pakenee sähkömagneettisena säteilynä (ja lämmön johtumisena ja siirtymisenä.)

Tämän vuoksi tasasähköjärjestelmässä täytyy koko ajan olla olemassa elektroneja liikkeellä pitävä elektronipotentiaali eli jännite eli virtalähde. Mutta samat elektronit siellä kiertää koko ajan.

Sama pätee vaihtovirtajärjestelmiin. Samat elektronit heilahtelevat johdossa edestakaisin ja luovuttavat liike-energiaansa.

Elektronit itse eivät katoa tai muutu valoksi esimerkiksi lampussa.

Capito tutto, perchè sono uno
Persona molto, molto intelligente...

-Quidquid latine dictum sit, altum viditur.

If you stare too long into the Screen, the Screen looks back at you.

Sisältö jatkuu mainoksen alla
Sisältö jatkuu mainoksen alla
P.e.p.i.
Elektorit kulkevat plussasta miinukseen.

Nehän kulkevat miinuksesta plussaan... virta menee plussasta miinukseen. en ole koskaan ymmärtänyt miksi tuommoinen "virran suunta" pitää olla erikseen, kun elektronien kulkusuunta olisi paljon konkreettisempi.

msdos464
P.e.p.i.
Elektorit kulkevat plussasta miinukseen.



Nehän kulkevat miinuksesta plussaan... virta menee plussasta miinukseen. en ole koskaan ymmärtänyt miksi tuommoinen "virran suunta" pitää olla erikseen, kun elektronien kulkusuunta olisi paljon konkreettisempi.

virran kulkusuunnnaksi on joskus vain sovittu että se menee +...- mutta myöhemmin havaittiin että se onkin toisin päin, mutta sitä ei ruvettu enää muuttamaan

Kosh
Seuraa 
Viestejä21228

Virran kulkusuunta tosiaankin sovittiin jo ennenkuin elektroneja oli havaittu. Aiemmin ajateltiin, että (staattista) sähköä on kahta eri lajia. Lasisähköä, ja lakkasähköä, jotka siis kuvaavat niitä sähkön tyyppejä, joita syntyy kun näitä materiaaleja (tai muita materiaaleja) hangataan kissan turkkiin. Benjamin Franklin esitti uutena ideana, että näissä molemmissa kyse olisikin samasta asiasta; että toinen oli sähkön puutetta ja toinen sen ylimäärää. Tämä malli selitti monia sähkön mystisiä ominaisuuksia. Tästä seurasi, että sähkövirran oli oltava sähkön peruselementtien liikettä. Koska leketronista ei ollut hajuakaan eikä sitä voitu vielä pitkään aikaan mitenkään havaita, Franklin teki päätöksen sähkön "plus" ja "miinus" -tyypeistä (joiksi hän ne myös mielivaltaisesti nimesi) siten kuin teki, eli lasisähköstä tuli plus ja lakkasähköstä miinus. Kuten luonnonlaeista voimakkain, eli Murphyn laki, oli saneleva, niin kahdesta yhtä hyvästä vaihtoehdosta valitessaan Franklin valitsi juuri sen väärän. Mutta koska positiivinen ja negatiivinen napa sekä niistä johtuen virran suunta oli kerran sovittu, ja standardiksi määräytynyt, ei tälle enää mitään voitu edes sitten, kun elektroni viimein löydettiin ja virrankuljettajaksi johteissa osoittautui.

Se oli kivaa niin kauan kuin sitä kesti.

Tämä elektronivirtahan koskee sähkön siirtymisen esim. metallijohtimessa mutta sitten eikös elektrolyytissä sähkö kulje sekä positiivisillä että negatiivisillä varauksen kuljettimilla?

tk
Tämä elektronivirtahan koskee sähkön siirtymisen esim. metallijohtimessa mutta sitten eikös elektrolyytissä sähkö kulje sekä positiivisillä että negatiivisillä varauksen kuljettimilla?

Kulkee toki. Sähkövirtaa voi kuljettaa mikä tahansa varattu hiukkanen tai ioni.

Plus- ja miinusnapoja ihmetelleille vielä: Toki voitaisiin määritellä uudelleen elektronin varaus positiiviseksi, ja sopia virran kulkevan samaan suuntaan elektronien kanssa. Tällöin kuitenkin nyt positiivisiksi määriteltyjen virrankuljettajien kanssa tulisi sama ongelma - eli virta kulkee eri suuntaan kuin varauksenkuljettajat (koska siis varausten merkkien vaihto tekisi näistä negatiivisia virrankuljettajia). Virtahan nimenomaan kuvaa varauksen kulkeutumista eikä hiukkasten.

Mainitaan vielä, että vaihtovirta tuotetaan dynamossa muuttuvan magneettikentän avulla. Dynamossa renkaan pyörimisen seurauksena pyorii magneetti jonkin käämin läheisyydessä. Tällöin muuttuva magneettikenttä indusoi vaihtovirran kelaan (sähkömagneettinen induktio). Tämän jälkeen ne elektronit "hyppivät edestakaisin" virtapiirissä ja luovuttavat energiaansa polttimoon, jonka hehkulanka kuumenee ja kuuma hehkulanka säteilee energiaa sähkömagneettisena säteilynä, mm. valona (ns. mustan kappaleen säteily).

Kale
Mainitaan vielä, että vaihtovirta tuotetaan dynamossa muuttuvan magneettikentän avulla. Dynamossa renkaan pyörimisen seurauksena pyorii magneetti jonkin käämin läheisyydessä. Tällöin muuttuva magneettikenttä indusoi vaihtovirran kelaan (sähkömagneettinen induktio). Tämän jälkeen ne elektronit "hyppivät edestakaisin" virtapiirissä ja luovuttavat energiaansa polttimoon, jonka hehkulanka kuumenee ja kuuma hehkulanka säteilee energiaa sähkömagneettisena säteilynä, mm. valona (ns. mustan kappaleen säteily).

Minusta edelleen paras kansantajuinen selitys sähkön toiminnasta on polkupyörän kettinki.

Tasavirta pyörii yhteen suuntaan ja vaihtovirta vastavasti vaihtaa suuntaa jatkuvasti.

Neutroni
Seuraa 
Viestejä33534
MakeeK
Eli siis absoluuttisesti/todellisuudessa sekä elektronit että säkövirta kulkevat miinuksesta plussaan?

Sähkövirta kulkee plussasta miinukseen (lähteen ulkopuolella). Se on määritelty asia, ja siksi tosiaan luonnontieteessä harvinainen totuus. Elektronit, ja muut negatiiviset varauksenkuljettajat, taas liikkuvat sovittua sähkövirran kulkusuuntaa vastaan. Positiiviset varauksenkuljettajat taas kulkevat sähkövirran suuntaan.

Neutroni
Seuraa 
Viestejä33534
Veikko

Minusta edelleen paras kansantajuinen selitys sähkön toiminnasta on polkupyörän kettinki.

Tasavirta pyörii yhteen suuntaan ja vaihtovirta vastavasti vaihtaa suuntaa jatkuvasti.

Tuo on kyllä harvinaisen hyvä analogia tasasähkölle ja pientaajuiselle vaihtosähkölle. Samalla tavoin kun ketjustakaan ei katoa lenkkejä, sähköpiiristä ei katoa elektroneja vaikka ne edestakaisin kulkevatkin.

Neutroni
Seuraa 
Viestejä33534
heikki r
Neutroni
Veikko

Minusta edelleen paras kansantajuinen selitys sähkön toiminnasta on polkupyörän kettinki.

Tasavirta pyörii yhteen suuntaan ja vaihtovirta vastavasti vaihtaa suuntaa jatkuvasti.




Tuo on kyllä harvinaisen hyvä analogia tasasähkölle ja pientaajuiselle vaihtosähkölle. Samalla tavoin kun ketjustakaan ei katoa lenkkejä, sähköpiiristä ei katoa elektroneja vaikka ne edestakaisin kulkevatkin.


Valitettavasti tuossa vertauksessa unohtuu se tosiasia että paristo tasasähkövirtapiirissä tyhjenee.




Kyllä se ketjukin pysähtyy ja lakkaa välittämästä tehoa kun polkija hyytyy. Ei se ketju siitä katoa.



Elektronit eivät katoa minnekään. Sen sijaan elektronit liikkeelle ajava sähkökenttä katoaa pariston tyhjentyessä. Normaalisti sinkin ja mangaanidioksidin reaktiot aikaansaavat sähkökentän, joka tuottaa jännitteen. Se on voima, joka ajaa elektronit liikkeelle. Jokaiset kaksi liikkeelle saatua elektronia kuitenkin aiheuttavat aina yhden sinkkiatomin liukenemisen elektrolyyttiin (sinkkioksidiako siitä tulee, en nyt muista ruskokiviparin toimintaa). Kun metallinen sinkki kuluu loppuun, tuo reaktio ei voi enää luonnollisesti toimia ja parin jännite hiipuu. Sen jälkeen eivät elektronit enää liiku (sähköä kuljettaen, lämpöliike tietysti säilyy), ja patteri on tyhjä.

Neutroni
Seuraa 
Viestejä33534
heikki r

Jos sähkö ei ole elektronien liikettä niin;
(esim.kuparijohtimen atomirakenne ei liiku)



Kerrataanpa nyt metallin rakennetta. Metallia saadaan, kun elektronirakenteeltaan tietyntyyppisiä atomeja tuodaan toistensa lähelle. Atomit asettuvat tiettyyn jaksolliseen rakenteeseen, jota kutsutaan hilaksi. Yleisiä metallien hiloja ovat pintakeskeinen kuutiohila, jossa rakenteen voi ajatella koostuvan vieri viereen pinotuista kuutioista, joiden kärjissä ja tahkojen keskipisteissä on metalliatomit. Tai tilakeskeinen kuutiohila, jossa aineen voi ajatella koostuvan samalla tavalla kuutioista, mutta nyt atomit ovat kuutioiden kärjissä ja keskipisteessä.

Atomiet pakkautuvat niin lähelle toisiaan, että uloimmat elektronitilat alkavat vahvasti vuorovaikuttaa toistensa kanssa. Syntyy uusia tiloja, jotka ulottuvat yli koko metallikiteen. Uloimmat elektronit siirtyvät näille tiloille, eivätkä ne enää ole yksittäisen atomin "omaisuutta". Metalleissa nuo elektronitilat rakentuvat siten, että elektronit pääsevät vapaasti liikkumaan koko kiteen alueella. Siitä seuraavat monet metalleille tyypilliset ominaisuudet. Kiilto, hyvin voimakas optinen absorptio metallin läpi kulkevalle valolle, sähkön- ja lämmönjohtavuus nyt esimerkiksi.

Kun tuollainen metallikide asetetaan osaksi virtapiiriä, kiteen yli tulee virtapiirin sähkälähteen luoma sähkökenttä. Sähkökenttä saa elektronit hitaasti ajautumaan vastakkaiseen suuntaan. Syntyy sähkövirta. Kide säilyttää kuitenkin koko ajan varausneutraaliutensa. Kun virtapiiri tuo elektronin kiteen toiseen päähän, toisesta päästä poistuu elektroni.

Elektronien sähkövaraus on vahva voima, mitenkään ei voida poistaa kiteestä tai lisätä siihen kuin muutama elektroni lukemattomia atomeja kohti. Jos muuta yritetään, elektronit hylkivät toisiaan ja ylimääräiset hyppäävät pois aineesta. Tai sitten aine hajoaa sidoselektronien puutteeseen.

Elektronit ovat täysin samanlaisia. Metallikide, tai mikä tahansa muukaan systeemi, jossa elektroneja on, ei muutu miksikään, jos siitä otetaan elektroni pois ja korvataan toisella elektonilla samassa kvanttimekaanisessa elektronitilassa.

Entä jos sähkö kulkeekin kuparijohtimen rakenteen seassa?
(esim. Ei hypikään elektronilta toiselle vaan kulkeekin kuparijohtimien atomin seassa? Elektronien, protonien, ja neutronien seassa.)



Sähkö kulkee johtavuuselektronien kuljettamana kiteen atomien ympärillä. Sähkö on nimenomaan määritelty varauksenkuljettajien liikkeeksi, joten asiassa ei ole mitään ihmeellistä. Sähkönkuljetus kiinteissä aineissa on erittäin hyvin tunnettu ala, koska se on yksi elektroniikkateollisuuden teoreettisista kulmakivistä.

Mitä itse asiassa ON tämä "varaus"?

Se on eräs kokeellisesti havaittu luonnonilmiö, jolle on annettu tuollainen nimi. Luonnontiede ei pysty vastaamaan kysymyksiin vuorovaikutusten syvimmästä olemuksesta. Luonnontiede on havainnut sellaisia olevan maailmassa, ja tutkii millaiset luonnonlait noiden ilmiöiden toimintaan vaikuttavat.

Herra Tohtori
Seuraa 
Viestejä2613
heikki r
Kun tietokonetta ei ole kytketty vielä sähköverkkoon, komponentit siinä olla köllöttää, tekemättä mitään, liikkumattomana. Sellaisena kuin ne on tehtaissa valmistettu. Niiden rakenne on se mikä on.

Töpseli seinään ja virta päälle.

Tietokoneeseen syöksyy sähkö muutamassa millisekunnissa joka puolelle piirilevyä, jokaiseen komponenttiin. Kulkee pitkin piirilevyn kuparireittejä, täyttää kondensaattorit, asettuu mikropiirin sisäiseen kytkinverkostoon valmiuteen odottamaan näppäimistön napin painallusta.

Kaikki nuo osat saavat silloin sähkö-ainetta sähköverkon kautta, muutamassa millisekunnissa on komponentit alkanut tekemään sitä mitä niiden on suunniteltu tekevän.





Ei, vaan "sähkö-aine" eli elektronit ovat joka puolella johtavia aineita (tai puolijohteiden tapauksessa joskus elektronien puutetta, mutta whatever...)

Otetaan yksinkertaisempi esimerkki, hehkulamppu. Lanka on valmistettu volframista, joka siis johtaa sähköä. Volframi on metallia, jossa on paljon vapaita elektroneja - siis siinä mielessä vapaita, että ne voivat lähes vapaasti liikkua ympäri volframihilaa. Pientä vastusta siitä tietenkin syntyy, ja tuo vastus on riippuvainen muun muassa materiaalista ja lämpötilasta.

Kun volframilanka kytketään sähköverkkoon, sähköverkon potentiaaliero pyrkii tasoittumaan, jolloin käytännössä vaihtovirtaverkossa vaihteleva potentiaali eli jännite alkaa liikuttaa virtapiirin johtavassa aineessa olevia elektroneja edestakaisin. Tasasähkövirtapiirissä elektronit alkaisivat liikkua miinusnavasta plusnapaan päin.

Tietokoneessa verkkosähkön muuntajan jälkeen, vaihtosähkö tulee tasasuuntaus-siltaan, jossa neljä diodia kääntää aallon ns. puoliaalloksi ja kondensaattori tasaa aallon rippelin, jolloin ns. vaihtosähkö on muuttunut ns. tasasähköksi.

Tätä tasasähköä tietokoneen elektroniikka käyttää toimiakseen.

Kun sammutan kytkimen ja otan töpselin pois seinästä, niin piirilevylle jäänyt sähkö katoaa ja kondensaattoreihin jää jonkin verran varastoon sähköainetta ja sekin varasto purkautuu yleensä muutamassa millisekunnissa.

Ja nyt ollaan alkutilanteessa. Piirilevyllä olevat komponentit ovat kuin ei olisi mitään tapahtunutkaan. Jotain vain tuli ja meni, oli vähän aikaa ja katosi. Se jotain on itse asiassa sähköä.





Se jokin on elektroneja, jos välttämättä haluat jonkin aineen sähkölle nimetä. Sinänsä ei voida sanoa että "jokin on sähköä". Sähkövirta on yleisesti varausten liikettä. Sähkövaraus taas...

Eli aika hyvä kysymys tuo edellisen tekstin;

Mitä on "varaus".?

...on, kuten jo sanottu, yksi hiukkasten määriteltävä ominaisuus. Hiukkasen varaus sinällään on hiukkasen muodostaman energian synnyttämä ominaisuus, joka vaikuttaa tietyllä tavalla ympäristön ominaisuuksien kanssa. Pistemäinen varaus esimerkiksi luo ympärilleen sähkökentän, joka vaikuttaa muihin varauksiin ja jonka välityksellä muut varaukset vaikuttavat hiukkaseen. Varattu hiukkanen käyttäytyy tietyllä tavalla liikkuessaan magneettikentässä (tarkemmin sanottuna magneettikentässä liikkuvaan hiukkaseen kohdistuu voima, jonka saat selville vaikka MAOL-kirjasta... Lisäksi liikkuva varattu hiukkanen synnyttää magneettikentän ja kiihtyvässä liikkeessä oleva varaus lähettää sähkömagneettista aaltoliikettä ympärilleen.

Nämä ovat varauksen ominaisuuksia, mutta varaus sattuu olemaan yksi hiukkasten perusominaisuuksia (kuten myös esimerkiksi massa), ja jotkin asiat vain... ovat. Joten aika pitkälti riittää kun sanoo, että elektroni esimerkiksi perushiukkasena on muodostunut energiasta sillä tavoin, että sen lepomassa on se mikä on, sen varaus on mikä on, spin on mikä on (+½ tai -½)...

Ehkä jonain päivänä tiedetään tarkemmin, miten elektroni muodostuu energiasta juuri sellaiseksi kuin elektronit yleensä ovat. Yksi mahdollisuus tosiaan on, että energia on pienessä mittakaavassa säikeinä, jotka muodostavat joissain olosuhteissa hyvin tiheitä kudoksia, jotka näemme sitten perushiukkasina. Nämä perushiukkaset sitten vaikuttavat toisiinsa erilaisten vuorovaikutusten välityksellä, ja tällä hetkellä kvanttimekaniikka tutkii juuri tätä: perushiukkasten vuorovaikutuksia. Vuorovaikutukset sinänsä ovat yhä hiukkasen verran hämärän peitossa - toki voidaan sanoa, että vahva vuorovaikutus johtuu gluoneista, mutta siihenkin voidaan kysyä "miksi gluoni käyttäytyy kuten käyttäytyy"...

Niin, ja ihan oikeasti. Heitä helevettiin tuo sinisen ja vihreän lihavoidun tekstin käyttö, alkaa silmiä särkeä.

Capito tutto, perchè sono uno
Persona molto, molto intelligente...

-Quidquid latine dictum sit, altum viditur.

If you stare too long into the Screen, the Screen looks back at you.

Sanotaanko näin, että minä otan lasisauvan ja pistän siihen päähän metallipallon. Sitten kosken metallipallolla pöydälläni olevaa Van-De-Graaf generaattoria ja varaan pallon pinnan täyteen elektroneja.

Sitten juoksen tämän sauvan kanssa toiseen huoneeseen ja kosken pallolla ledilampun jalkaan ja lamppu välähtää.

Minä kannoin varauksen toiseen huoneeseen, olin siis hetken aikaa sähkövirtaa.

On siis aivan sama, mikä sitä varausta kuljettaa. Van-De-Graaf generaattorissa muuten sähkövirta kulkee kuminauhan pinnalla.

Sivut

Suosituimmat

Uusimmat

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Uusimmat

Suosituimmat