Füüsika referaat (0)

Elekter
Elekter on nähtuste kompleks , mis põhineb elementaarosakeste teatud fundamentaalsel omadusel, mida nimetatakse elektrilaenguks. Positiivse või negatiivse elektrilaenguga osakesed tekitavad elektromagnetvälja ja alluvad selle toimele. Sõna "elekter" tuleneb vanakreeka sõnast ēlektron 'merevaik'. Nimetuse motiiviks on see, et merevaik hõõrdumisel elektriseerub ehk omandab elektrilaengu.Sõna "elekter" ei ole praegu kasutusel terminina. Varem on füüsikas selle all mõistetud elektrilaengut (elektrihulka). Praegu mõistetakse üldkeeles elektri all kõige sagedamini elektrienergiat või elektrivoolu.Nüüd siis lähemalt kuidas liigub elekter vedelikes , gaasides ja tahketes ainetes. Kui vedelik pole just vedel metall , siis on vabadeks laengukandjateks vedelikusioonid. Seega juhib vedelik elektrit kui elektrolüüdi lahus. Elektrolüüdiks nimetatakse keemilist ühendit (hapet, alust või soola), mille lagunemisel saavad tekkida erimärgiliselt laetud ioonid (näiteks Na+, Cu2+, Cl–) või keemilised rühmad ( SO42 –,NO3–, OH–). Pinge rakendamine elektrolüüdi lahusesse paigutatud elektroodidele kutsub lahuses esile elektrivoolu. Positiivselt laetud ioonid ehk katioonid hakkavad liikuma negatiivse elektroodi ehk katoodi poole. Negatiivsed ioonid ehk anioonid aga liiguvad positiivsele elektroodile ehk anoodile.
Gaasilised ained on normaaltingimustel mittejuhid , kuna nad sisaldavad väga vähe vabu laengukandjaid. Gaas hakkab elektrit juhtima siis, kui ta ioniseeritakse. See tähendab, et aaotmitest või molekulidest lüüakse välja elektrone nõnda tekivad vabad lektronid ja positiivsed iooonid . Ionisaatorina võib toimida suure energiaga osakeste voog või kõrge temeperattur, kui elekrtivool ionisaatroi toime lakkamisel katkeb on tegemist sõltuva gaaslahendusega. Võib aga tekitada ka sõltumatu gaaslahenduse, mis ei vaja ionisaatorit. Sel juhul omandavad laengukandjad elektriväljas kiirenevalt liikudes kineetilise energia, mis on piisav gaasi aatomite ioniseerimiseks. Niisusgust nähtust nimetatakse põrkeioonisatsiooniks.
Õhu ja elektrijuhtivuse põhjuseks on kosmosest pärinev ning ka aatomi tuumade lagunemisel vabanev kiirgus, See tekitab saastamata õhu igas kuupsentimeetris ligikaudu 10 vaba elektroni ning 10 positiivset iooni sekundis. Kuna gaasilised ained on tavaliselt isolaatorid (mittejuhid). Siis gaas hakkab elektrit juhtima vaid siis, kui seda ioniseeritakse. See juhtub siis, kui gaasi aatomitest või molekulidest lüüakse elektrone välja. Gaaslahendust jaotatakse sõltuvaks ja sõltumatuks.
Sõltuva gaaslahenduse korral tuleb elektrivoolu alalhoidmiseks gaasi pidevalt ioniseerida. Sõltumatu gaas­lahendus ei vaja ionisaatorit, sest toimub põrkeionisatsioon.
Tahketes ainetes tekitab tavaliselt elektrivoolu elektronide liikumine. Kuna elektronid liiguvad paljuski juhuslikult, siis põrkavad need sageli aatomitega. Põrgetel väheneb
elektronide kiirus, mistõttu takistavad aatomid elektronide liikumist, põhjustades elektritakistuse tekke. Kirjeldatud mudelseletab ära paljud takistuse omadused, kuid annab ka mõned väga imelikud tulemused. Nimelt peaks elektron kahe järjestikuse põrke vahel mööduma kümnekonnast aatomist. Kuna tahked ained on tihedalt aatomeid täis ja seal on vähe vaba ruumi, siis on väga raske ette kujutada, kuidas peaaegu juhuslikult liikuvad elektronid saavad nii pikalt liikuda aatomitega kokku põrkamata. Seletus on päris keeruline ja appi tuleb võtta kvantfüüsika. Viimase järgi on elektronil samaaegselt nii osakese kui
ka laine omadused. Elektron põrkub väheste aatomitega seepärast, et elektron „lainetab“ aatomitest mööda nagu merelaine möödub vees olevast postist: osa lainest läheb vasakult ja osa paremalt ning posti taga laine mõlemad osad ühinevad.
Koroonalahendus .
Püha Elmo Tuled on teatavasti koroonalahendus maandatud teravtipulise objekti otsas. Ilmub näiteks äikesetormis sõitvate laevade mastide tippu.
Seda nähtust tundsid juba vanad kreeklased , kuid neile oli jällegi tundmatu püha Elmo nimeline kodanik (surnud 303 maj). Aga nähtus on vägev iseenesest. Seega tuli kreekidel seda mõne jumala või vähemalt pooljumalaga seostada ja nad seostasidki. Kusjuures tegid nad vahet, kas masti tipus oli üks või kaks sädelust. Esimesel juhul nimetati tuld Helenaks.
Koroonalahenduse vahendusel lahkuvad laengukandjad kõrge pingeni laadunud kehade pinnal esinevatelt teravikelt
Sädelahendus.
Esimeseks elektriliseks nähtuseks, millega inimesed kokku puutusid, oli välk - atmosfääri elektri säde-lahendus. Seejärel avastati elekter, mis tekib hõõrdumisel (näiteks klaasi hõõrumisel nahaga, või juuste kammimisel).
Sädelahendusel muutub õhk väga tugevas elektriväljas lühiajaliselt elektrit juhtivaks, kuna õhus sisalduvad laetud osakesed omandavad põrkeionisatsiooni esile kutsumiseks piisava kineetilise energia. Erinevalt kaarlahendusest puudub sädelahenduse korral elektroodivahelist pinget alal hoidevseade. Seetõttu väheneb pinge lahenduse käigus kiiresti ning põrkereaktsioon lakkab.
Hiiglasliku sädelahenduse näiteks on välk. Voolutugevus välgu helendavas kanalis ulatub sadade tuhandete ampriteni, temperatuur aga on mitukümmend tuhat kraadi.
Kuiv välku ei kasutata kui loodusliku energiaallikat, sest välgu võimsus voltides põletaks läbi kõik seadmed . Samuti on välk etteaimamatu, sa ei tea kunagi kus ta täpselt tekib, seega oleks tema ’’elektri püüdmine’’ raskendatud.
Kaarlahendus.
Kaarlahendus tekib normaalrõhul teineteisest kuni mõne cm kaugusel paiknevate süsi- või metallelektroodide vahel. Kuna elektrikaare plasma on tugevalt ioniseeritud, siis tema takistus on väike. Väga suur voolutugevus saavutatakse küllalt väikesel pingel. Kaar on väga ere ning tema tempeatuur on väga kõrge. Seetõttu kasutatakse kaarlahendust võimsates valgustites (näiteks kinolampides) ning metallide sulatamiseks elektrikeevitusel. Kaarlahenduses tekib Maal plasma.
Elektrilahendus
Kui vooluahel katkestada, tekib lüliti või kaitseaparaadi teineteisest eemalduvate kontaktide
vahel elektrilahendus. Kontaktivahemikus õhk ioniseerub ja muutub mõneks ajaks
voolujuhtivaks, seal tekib elektrikaar . Selleks, et vooluahel katkeks, tuleb õhk kontaktivahemikus taas muuta dielektriliseks – deioniseerida.
Elektrilahendus igapäevaelus
Mida kaugemal materjalid triboelektrilises reas üksteisest paiknevad, seda suuremad on nende omavahelistel kontaktidel tekkivad staatilise elektrilaengu väärtused. Kui staatilise elektrilaenguga keha puutub kokku laenguta või teise laetud kehaga , kandub laeng ühelt kehalt teisele ja nende potentsiaalid võrdsustuvad. Kindlasti on paljud tundnud staatilise elektri lahendust pärast sõitu autost välja astudes või pärast kunstmaterjalist vaibal käimist metalleset (veekraan, ukselink vms) puudutades. See protsess toimub väga kiiresti, kõrgete laengute korral sädelahendusena. Inimene tunneb staatilist elektrilahendust ebameeldiva kipitusena nahal, kuuleb praksatusi või näeb sinakaid sädemeid. Elektrilaengute tundmise, kuulmise ja nägemise läve ligikaudsed väärtused on vastavalt 3000, 4000 ja 5000 V. Inimene oma igapäevaste tegemistega ongi üheks staatiliste elektrilaengute genereerijaks. Näiteks sünteetilisel vaibal käimisest on registreeritud kuni 35 000 V suurusi elektrilaenguid. Laengute energia ei ole suur ja seepärast staatiline elektrilahendus inimese tervist otseselt ei kahjusta, tegemist on rohkem ehmatusega. Sädelahendus kujutab aga tõsist ohtu plahvatusohtlikes keskkondades. Elektrilahendust ei teki vaid väga nõrga voolu ja madala pinge korral.
Kasutatud materjal:

• www.wikipedia.ee
  
• http://www.physic.ut.ee/instituudid/efti/loengumaterjalid/fmalused36/lf18.pdf
  
• http://www.koolielu.edu.ee/tehnoloogia/a_11/a_11text.ht m
  
• http://209.85.229.132/search?q=cache:8J21Q1LJwq4J:www.kilb.ee/maraton/viewtopic.php%3Fp%3D38731%26highlight%3D%26sid%3Dd63ae77dd0d879458c8488127e9b950e+koroonalahendus+e.+elmo+tuled&hl=et&ct=clnk&cd=5&gl=ee&client=firefox-a
  
• http://www.google.ee/search?hl=et&lr=&client=firefox-a&rls=org.mozilla:en-US:official&ei=lZqpSeJm5NKMB6_ymOMP&sa=X&oi=spell&resnum=0&ct=result&cd=1&q=koroonalahendus+e.+elmo+tuled&spell=1
  
• http://www.ene.ttu.ee/elektriajamid/oppeinfo/materjal/AAR3340/1_1_Kommutatsiooniprotsess.pdf
  
• Füüsika 1.osa XI klassile Kalev Tarkpea 1997 lk 78
  
• Füüsika 1.osa XI klassile Kalev Tarkpea 1997 lk 113-117