Pstryk - światło będzie w mig!

Dołączył: 15 Mar 2009 Posty: 256 Przeczytał: 0 tematów Ostrzeżeń: 0/5

Pstryk
Sterczy w ścianie taki pstryczek,
Mały pstryczek - elektryczek,
Jak tym pstryczkiem zrobisz pstryk,
To się widno zrobi w mig.
Bardzo łatwo:
Pstryk – i światło!
Pstryknąć potem jeszcze raz –
Zaraz mrok otoczy nas.
A jak pstryknąć trzeci raz –
Znowu dawny świeci blask.
Taką siłę ma tajemną
Ten ukryty w ścianie smyk!
Ciemno – widno, widno – ciemno.
Któż to jest ten mały pstryk?
Może świetlik? Może ognik?
Jak tam dostał się i skąd?
To nie ognik. To przewodnik.
Taki drut, a w drucie PRĄD!
Elektryczny, bystry PRRRĄD!
I stąd światło?
Właśnie stąd!
(J. Tuwim, "Pstryk")

A co dalej? Poczekajcie Wesoly

Ostatnio zmieniony przez guzjonna dnia Sob 17:34, 28 Mar 2009, w całości zmieniany 1 raz

Dołączył: 15 Mar 2009 Posty: 256 Przeczytał: 0 tematów Ostrzeżeń: 0/5

A dalej mały wykład na temat natury prądu Wesoly

Każde ciało składa się z atomów, a każdy atom z ujemnie naładowanych elektronów i dodatnio naładowanego jądra. Elektrony krążą wokół jądra. Jako całość atom jest obojętny elektrycznie – ładunki ujemne i dodatnie idealnie się równoważą. Jednak czasami pod wpływem zderzeń a to atom utraci elektron stając się dodatnio naładowanym jonem, a to cząsteczka się rozpadnie na jon dodatni i ujemny, bo jeden albo więcej elektronów przejdzie z jednego atomu na drugi. Tak jak to widzimy na poniższych rysunkach.

Prąd płynie w przewodnikach. Najczęściej wykorzystywanymi przewodnikami są metale. Atomy są w nich poustawiane porządnie niczym wojsko podczas musztry. Nie maja one swobody ruchu. Siła ich wzajemnego oddziaływania trzyma je na miejscu i pozwala tylko na niewielkie drgania. Elektrony, które znajdują się najdalej od jądra atomowego (tak zwane elektrony walencyjne) łatwo odrywają się od swych atomów, a ponieważ siły działające na te elektrony ze strony wszystkich atomów metalu mniej więcej się równoważą, elektrony te mogą swobodnie sobie hasać po całym przewodniku. Stają się jak gdyby wspólna własnością całego przewodnika, a nie tylko macierzystych atomów. Pozostałe elektrony, te które są bliżej jąder atomowych, nie są w stanie się wyrwać i pozostają przy swych macierzystych atomach.

Jeśli nie działa na te swobodne elektrony zewnętrzna siła, ich ruch jest bezładny, chaotyczny. Tak jest w metalach. Ale nie tylko w nich ładunki maja swobodę ruchu. Innym przykładem przewodników są elektrolity, czyli roztwory kwasów, zasad i soli. Cząsteczki wody działają na cząsteczki kwasów zasad i soli jak nożyce – rozcinają je na części, z których jedna jest jonem dodatnim a druga ujemnym. Tak jak cząsteczki wody maja one swobodę ruchu. W cieczy (inaczej niż w metalach) nie ma sił, które mogłyby unieruchomić cząsteczki.

Co to jest prąd elektryczny?
Wiemy już, że ciała, które jako całość są elektrycznie obojętne, kryją w swym wnętrzu ładunki obydwu znaków. Wiemy tez, że istnieją ciała zwane przewodnikami, w których niektóre z tych ładunków (elektronów lub jonów) mają swobodę ruchu. Ruch tych nośników ładunku jest chaotyczny. Jeżeli jednak jakiś czynnik zewnętrzny uporządkuje ruch ładunków, mamy do czynienia z prądem elektrycznym. Co to jest ruch uporządkowany? W jeziorze woda jakoś się porusza, ale w różnych miejscach robi to w różnym kierunku. W rzece woda porusza się w jednym kierunku. To jest właśnie ruch uporządkowany. Mówi się czasem nurt rzeczny albo nawet prąd rzeczny. Podobnie jest z prądem elektrycznym. Albo jeszcze jedna analogia. Wyobraź sobie, ze jesteś w hiszpańskim mieście na ulicy. Trwa festyn. Ludzie chodzą chaotycznie z miejsca na miejsce potrącając się wzajemnie. Wreszcie następuje główna atrakcja dnia: wypuszczono byki. Tłum zaczyna się poruszać w jedna stronę, byle dalej od byków biegnących ulica. Zanim puszczono byki ulica przypomina przewodnik, w którym nie płynie prąd. Ludzie to swobodne nośniki ładunku. Byki wymuszają uporządkowany ruch tłumu. Z takim uporządkowanym ruchem ładunków mamy do czynienia w czasie przepływu prądu przez przewodnik. Trzeba podkreślić, ze podczas przepływu prądu ładunki nie poruszają się aż tak porządnie jak wojsko na defiladzie, ale raczej jak popędzany, biegnący tłum. Jest to na dodatek bieg z przeszkodami, bo przecież na drodze elektronom stoją nieruchome dodatnie jony metalu.

Jaka jest przyczyna przepływu prądu?
Prąd to uporządkowany ruch ładunków. Pytanie: jak można ruch ładunków uporządkować? Trzeba je jakoś do tego zmusić, tak jak byki uporządkowały ruch tłumu. Przypominacie pewnie sobie, ze ładunki jednoimienne się odpychają a różnoimienne się przyciągają. Jeśli na jednym końcu przewodnika zgromadzi się ładunek ujemny a na drugim dodatni, to elektrony będą poruszać się jak na rysunku.

Elektryzowanie końców przewodnika nie zda się jednak na wiele, bo dopływające elektrony zobojętniałyby ładunki i siła przestałaby działać. Trzeba wiec ten stan jakoś podtrzymywać. Do tego służy źródło prądu. Ma ono dwa bieguny, albo inaczej zaciski (to są te blaszki w płaskiej bateryjce) do których podłącza się przewody. Ono powoduje separacje ładunku. Ono meczy się, wykonuje prace, by rozdzielić ładunki i je w takim stanie utrzymywać. Rozdzielone ładunki działają siłami na elektrony znajdujące się w przewodnikach podłączonych do źródła. Siły te
wprawiają je w ruch i prąd płynie. Zderzenia z atomami psują nieustannie ten uporządkowany ruch ładunków, ale siły elektryczne na powrót porządek przywracają.

Jak można zobrazować rolę źródła prądu w przepływie prądu?
Wyobraźcie sobie dwa zbiorniki wodne. Miedzy nimi może przepływać woda. Może ale nie musi. Zastanówmy się kiedy będzie przepływać. Kiedy będzie różnica poziomów między zbiornikami. Będzie przepływać, ale w trakcie przepływu w jednym zbiorniku poziom się będzie obniżał, a w drugim wzrastał i w końcu się wyrównają. Przepływ się skończy. Jak zmusić wodę, by znów zaczęła płynąć? Należy wytworzyć różnicę poziomów. Jak to zrobić. Należy podłączyć pompę i przepompowywać nieustannie wodę z jednego zbiornika do drugiego. Wytworzy to
różnice poziomów wody miedzy zbiornikami a już siła grawitacji zmusi wodę do płynięcia od wyższego do niższego poziomu. W przepływie prądu jest podobnie. Zamiast zbiorników mamy przewodnik lub odbiornik prądu (na przykład żelazko), rury, którymi płynie woda to przewody, a pompa to źródło prądu. Pompa ma za zadanie dostarczać wodzie energii, która nieustannie tracona jest w wyniku tarcia (zmienia się w ciepło). Źródło prądu ma podobne zadanie. Ma uzupełniać zasób energii w obwodzie elektrycznym. Jest ona tracona, a dokładnie zamieniana
w ciepło w wyniku zderzeń elektronów z atomami. Dlaczego źródło prądu może dostarczać prądowi energii? Bo ma jej własne zasoby. Jaka to jest energia? To zależy z jakim źródłem prądu mamy do czynienia.

Skutki przepływu prądu:

Jakie mogą być elementy obwodu elektrycznego?
Obwód elektryczny, czyli zbiór połączonych przewodów i rozmaitych odbiorników prądu, musi być zamknięty. Inaczej mówiąc musi być możliwość przejścia przez wszystkie przewody i odbiorniki prądu tak, by nie natrafić na izolator, przez który prąd nie jest w stanie płynąć. To zupełnie tak samo jak obieg wody. Ten tez musi być zamknięty, bo się woda wyleje i przestanie krążyć.

Jak wiadomo z II prawa Kirchoffa prąd może płynąć tylko w obwodzie zamkniętym. Elektrownia która wytwarza prąd doprowadza do naszego domu jeden przewód (1). Jako drugi przewód wykorzystywana jest przewodność ziemi.(2) Do naszego budynku dochodzą dwa przewody: jeden z elektrowni a drugi z najbliższego transformatora, przy którym zakopany jest w ziemi (3).
Którędy płynie prąd w domu.
Instalacja domowa składa się z Bezpiecznika głównego – chroni całą instalacją przed poborem prądu, który mógłby ją uszkodzić; ten bezpiecznik znajduje się jeszcze przed licznikiem i dlatego jest zaplombowany przez zakład energetyczny.
Licznika – cały prąd, który dopływa do domu z elektrowni przepływa przez to urządzenie; rozgałęzienie instalacji w domu następuje za licznikiem.
Bezpieczników – chronią poszczególne obwody aby nie płyną w nich za duży prąd. Te bezpiecznik są czulsze niż bezpiecznik główny. W przypadku zwarcia w obwodzie najpierw „zadziała” bezpiecznik dla tego obwodu, a dopiero w ostateczności bezpiecznik główny
Przewodów rozprowadzających – zapewniają drogę dla przepływu prądu do każdego gniazdka lub odbiornika. Wykonane są z dobrze przewodzącego metalu aby miały jak najmniejszą oporność.
Odbiorników – czyli wszystkich urządzeń które do swojego działania potrzebują energii elektrycznej.
Skąd wiadomo ile prądu płynie w instalacji.
Prąd rozpływa się do wielu urządzeń w całym budynku ale rozgałęzienie następuje dopiero za licznikiem i dlatego licznik może zmierzyć całkowity pobór energii elektrycznej dopływającej z elektrowni do domu.

A na koniec mały żarcik:
Pani pyta Jasia:
- Jasiu, powiedz nam skąd się bierze prąd?
A Jasiu na to:
- Z Afryki.
- A czemu akurat z Afryki?
- Bo jak wyłączą prąd, to tata zawsze mówi - znowu te małpy wyłączyły prąd.

Polecam strony z tłumaczeniem, co to jest prąd Wesoly

[link widoczny dla zalogowanych]
[link widoczny dla zalogowanych]

Ostatnio zmieniony przez guzjonna dnia Nie 16:49, 19 Kwi 2009, w całości zmieniany 1 raz

Dołączył: 13 Mar 2009 Posty: 608 Przeczytał: 0 tematów Ostrzeżeń: 0/5

Czym jest światło?

Na pytanie postawione tak śmiało w tytule rozdziału słownik, czy encyklopedia usłużnie nam podpowiedzą, że:
światło jest falą elektromagnetyczną.

Najczęściej też większość typowych źródeł dokładniej określi, że długość owej fali zawiera się w pobliżu połowy milionowej części metra (pół mikrometra).
To, że właśnie taka długość fali elektromagnetycznej jest przez ludzi widziana, wynika z budowy i specyficznych właściwości oka.
Okazuje się, że narządy wzroku niektórych zwierząt są w stanie rejestrować fale elektromagnetyczne, podobne pod wieloma względami do światła, jednak niewidzialne dla oka ludzkiego.

Inną dość ważną informacją jest fakt, że światło rozchodzi się z ogromną prędkością - różną w w różnych przezroczystych ośrodkach materialnych, a największą w próżni (ok. 300 tys. km/s).
Np. w szkle prędkość ta spada do wartości ok. 200 tys. km/s.

Jak przypuszcza autor tego tekstu, choć wszystko wyżej napisane jest prawdą, to zapewne i tak niewiele powie przeciętnemu obywatelowi kraju, w którym obowiązuje kolejny z najlepszych ustrojów politycznych.
Bo ciągle będzie mu dźwięczało pytanie:
Ale "czym" właściwie jest to światło?

Niestety, natura światła wciąż jest pewną zagadką, jako że nie znamy w pełni natury "medium" owej fali elektromagnetycznej, czyli samego zjawiska elektromagnetyzmu, a do tego nie wszystkie aspekty ruchu falowego są zrozumiałe.
A przecież „falowość” światła to tylko jeden aspekt jego natury – ma ono dodatkowo drugie swoje oblicze: kwantowo – korpuskularne (słowo „korpuskularny” jest trudne słowo do wymówienia, ale znacznie trudniejsze do zrozumienia od strony idei, którą ma wyrażać...), co z grubsza oznacza, że światło ma także cechy strumienia cząstek.

Wyobrażenie światła

Światło można sobie wyobrażać jako skrawek nieustannie pulsującego pola elektromagnetycznego. Skrawek ten z ogromną prędkością pędzi przez pustą przestrzeń, lub przez przezroczysty ośrodek materialny.

Co to jest pole elektromagnetyczne?
- Ogólnie – składa się ono z dwóch pól prostszych, ściśle sprzężonych ze sobą – z pola elektrycznego i pola magnetycznego.

Teraz o owych polach:

Pole elektryczne rozpędza swobodne ładunki elektryczne lub zakrzywia ich tor.
W życiu codziennym z czystą postacią pola elektrycznego spotykamy się podczas czesania suchych włosów - gdy ruch grzebienia powoduje powstawanie iskier.

Pole magnetyczne może wyłącznie zakrzywiać tor ładunku, ale może też działać siłą na przewodnik z prądem. Pole to jest wytwarzane przez przewodniki z prądem, poruszające się ładunki, a także magnesy trwałe.

I to właśnie dwa pola tego rodzaju, ściśle powiązane ze sobą, gdy zostają wysłane w przestrzeń, to będą w niej lecieć z prędkością prawie 300 tys. km/s (co oznacza, że odległość Ziemia – Księżyc przebywają w ciągu trochę ponad 1s).

Pola te, w przypadku elektromagnetycznych fal widzialnych, zmieniają swój zwrot na przeciwny mniej więcej biliard (miliard milionów) razy na sekundę.
Jak gdzieś taka fala elektromagnetyczna napotka na swojej drodze ładunek elektryczny, to może nim trochę „potrząsnąć”, a w sprzyjających wypadkach takie potrząśnięcie wywoła kolejne efekty – np. przyspieszenie ładunku, reakcję fotochemiczną, wyrzucenie elektronu z ciała, w którym się znajdował i inne.

Widmo fal elektromagnetycznych, a światło

Światło - rozumiane jako ta część fal elektromagnetycznych, która jest odbierane przez oko człowieka - to tylko drobna część wszystkich możliwych fal elektromagnetycznych.

Zakres "pokrycia" różnymi rodzajami fal elektromagnetycznych promieniowania zawartego w danej wiązce, określa się jako "widmo promieniowania elektromagnetycznego".

Światła w całym zakresie fal elektromagnetycznych produkowanych przez Słońce jest relatywnie dużo, ponieważ ludzkie oko dostosowało się w toku ewolucji tak, aby odbierać właśnie te fale, które są możliwie dobrze dostępne.
Jednak mimo to, światło widzialne stanowi tylko drobną część powstających we wszechświecie fal elektromagnetycznych, a pozostałego zakresu tych fal nasze oczy nie są w stanie zarejestrować.
Inne fale elektromagnetyczne (czyli te niewidzialne) różnią się od światła częstotliwością drgań i długością fali.

A oto bardzo krótki opis różnych części widma fal elektromagnetycznych:

Fale radiowe – „widzą” je anteny radiowe, telewizyjne, radioteleskopy.

Mikrofale – są odbierane przez anteny telefonów komórkowych, satelitarne, radarowe. Fale tego rodzaju są też wytwarzane w kuchenkach mikrofalowych.

Podczerwień jest ściśle związana promieniowaniem cieplnym, ponieważ wszystkie nagrzane ciała (do typowych w naszym otoczeniu temperatur) wytwarzają sporo podczerwieni. Ten zakres fal da się je odczuć przez skórę – np. gdy zbliżymy rękę do promiennika. Techniczne rejestrowanie tego rodzaju fal jest możliwe dzięki kamerom termowizyjnym i czujnikom podczerwieni.

Światło - o nim było przed chwilą.

Ultrafiolet – opala (choć może wywołać raka skóry), dezynfekuje zabijając bakterie, ale przed jego nadmiarem warto chronić oczy i skórę (np. stosując filtry UV).

Promieniowanie rentgenowskie – wytwarza się nie tylko w lampach rentgenowskich, bo sporo jest go np. w kosmosie i we wnętrzu monitora komputerowego CRT (na zewnątrz raczej się nie wydostaje, bo od zatrzymywania go są specjalne osłony). Promieniowanie rentgenowskie stosowane w nadmiarze na tkanki powoduje różne choroby (głównie nowotworowe).

Promieniowania gamma – wydobywa się z pierwiastków promieniotwórczych, nieosłoniętych części reaktorów jądrowych, dużo jest go w kosmosie. Dość dobrze przenika przez twardą (nieprzenikliwą dla zwykłego światła) materię. W nadmiarze promieniowanie to może wywoływać chorobę popromienną, lub być zabójcze dla tkanek.

Tyle o fizycznych właściwościach światła i podobnych mu fal.
Na zakończenie trzeba jeszcze dodać, że bez względu na właściwości fizyczne, wszystkie rodzaje fal elektromagnetycznych rozchodzą się w próżni z jedną i tą samą prędkością, oznaczaną przez c.

Podsumujmy podstawowe informacje o świetle:

-jest ono falą elektromagnetyczną o długościach fali z zakresu od 0,39 μm do 0,74 μm;

-bez względu na swoją długość fali (tak jak ogólnie wszystkie fale elektromagnetyczne) rozchodzi się w próżni z tą samą prędkością wynoszącą c= 299 792 458 m/s;

-jest odbierane przez ludzki narząd wzroku - oko;

-niesie ze sobą energię oraz informację;

-może być w przybliżeniu opisywane prawami optyki geometrycznej.

[link widoczny dla zalogowanych]