Kodėl elektrai reikia laidų?
Trumpas atsakymas: Elektrai reikalingi laidai, nes laidai suteikia elektronams kelią judėti. Laidai koncentruoja ir nukreipia elektrinį lauką, kad srovė tekėtų ten, kur norime, greitai ir saugiai.
Trumpas paaiškinimas
Elektra – tai mažyčių įkrautų dalelių, vadinamų elektronais, judėjimas. Elektronai lengviau juda per medžiagas, vadinamas laidininkais, pavyzdžiui, variu. Viela yra ilgas, plonas laidininkas, suteikiantis elektronams laisvą kelią.
Be laido krūviai pasiskirsto ir jiems sunku pasiekti įrenginį, kurį norite maitinti. Laidai palaiko elektros srovę, todėl ji keliauja iš akumuliatoriaus ar lizdo į jūsų lempą. Izoliacija (plastikas aplink laidą) neleidžia elektros srovei iššokti ir gali sustabdyti smūgius.
Laidai taip pat padeda kontroliuoti srovės stiprumą savo storiu ir medžiaga.
Norintiems suprasti tiksliau
Įvardyti dėsniai / principai: Omo dėsnis (V = I × R) ir elektros laidumo bei elektrinių laukų sąvoka.
Elektros srovė yra elektros krūvio, dažniausiai metalų elektronų, tekėjimas. Laidai leidžia elektronams judėti, kai veikia elektrinis laukas (krūvių stūmimas). Laidas sutelkia tą lauką plonu taku, todėl krūviai juda pastovia srove, vadinama grandine.
Varža rodo, kiek medžiaga sulėtina tekėjimą; Omo dėsnis susieja įtampą (stūmimą), srovę (tekėjimą) ir varžą (kaip sunku tekėti). Izoliatoriai blokuoja lauką, kad krūvis negalėtų lengvai tekėti. Laidai taip pat leidžia energijai pernešti su mažais nuostoliais, kai yra stori ir pagaminti iš gerų laidininkų.
Kaip mes tai žinome: Mokslininkai matuoja įtampą ir srovę skaitikliais ir pastebi, kad keičiant įtampą, srovė keičiasi Omo dėsnio numatytais būdais. Eksperimentai su skirtingomis medžiagomis rodo, kad geri laidininkai leidžia krūviui judėti lengvai, o izoliatoriai – ne, todėl laidai ir izoliacija elgiasi taip, kaip aprašyta.
Pavyzdžiai gamtoje
- Elektros linijos, kuriomis elektra iš elektrinių tiekiama į namus
- Variniai laidai telefono įkroviklyje, kuriais energija perduodama į telefoną
- Metalinis šaukštas grandinėje, naudojamoje paprastam baterijos ir lemputės eksperimentui atlikti
- Ploni laidai ausinėse, kuriais garso signalai perduodami į garsiakalbius
Namų Darbai
Pavadinimas: Įžiebkite LED lemputę laidu
Sauga: Naudokite mažą bateriją ir venkite tiesioginio baterijos trumpojo jungimo; ilgai nelieskite baterijų galų.
Priemonės
- 1 mažas LED
- 1 AA baterija
- 1 trumpas izoliuotos varinės vielos gabalėlis (arba dvi)
- lipni juosta
Žingsniai
- Nustatykite LED kojeles: ilgesnė kojelė yra teigiama (+), o trumpesnė – neigiama (−).
- Pritvirtinkite vieną laido galą prie teigiamo baterijos galo.
- Palieskite laisvą to laido galą prie ilgesnės LED kojelės ir pritvirtinkite ją lipnia juosta.
- Pritvirtinkite trumpesnę LED kojelę tiesiai prie neigiamo baterijos galo, kad užbaigtumėte grandinę.
- LED turėtų šviesti, kol jungtys liečiasi. Ką tai rodo: Laidas suteikia kelią, kuriuo elektros srovė gali tekėti iš baterijos per LED ir jį įjungti.
Žodynas
- Laidininkas: Medžiaga, leidžianti lengvai judėti elektros krūviams, pavyzdžiui, varis.
- Izoliatorius: Medžiaga, neleidžianti krūviams judėti, pavyzdžiui, plastikas ar guma.
- Srovė: Elektros krūvio srautas, matuojamas amperais.
- Įtampa: Stūmis, dėl kurio juda krūviai, matuojamas voltais.
- Varža: Kiek medžiaga sulėtina elektros tekėjimą.
Atsakymai į klausimus
Ar elektra gali keliauti be laidų?
Taip. Elektra gali judėti oru ar erdve naudodama elektros ar radijo bangas, tačiau tam paprastai reikia specialių prietaisų, tokių kaip antenos.
Kodėl dauguma laidų yra metaliniai?
Tokie metalai kaip varis leidžia elektronams lengvai judėti, todėl jie gerai perduoda srovę ir mažiau energijos eikvoja šilumos pavidalu.
Kodėl kai kurie laidai įkaista?
Jei teka per didelė srovė arba laidas turi didelę varžą, elektros energija virsta šiluma ir laidas įkaista.