Miből lesz az áram? Ezt hogy találták ki az emberek? Hogy tud ilyen mindenféle dolgot csinálni?

23:16 - Hogy kerül az energia a vezetékbe?

Energiamegmaradás törvénye - energia csak valamiből állítható elő, a semmiből nem teremthető. Pl fel kell emelni egy vasgolyót, hogy le tudjon esni és össze tudjon törni egy üveglapot. De az esés során kinyerhető energia soha nem lehet több, mint amit a felemelésbe fektettünk. Pl: Nem tudsz úgy 90 C fokos vizet csinálni, hogy 80 C fokra melegítesz egy edényt és abban tartod a vizet. Ami még ilyenkor fontos, az a veszteség. Energia energiává nem szokott átalakulni veszteség nélkül - pl: ha eltüzelsz egy adag fát a bogrács alatt, akkor nem csak a bogrács melegszik, hanem a levegő is, ami körülötte van...

Ezt azért fontos megérteni, hogy tudd: energia csak úgy állítható elő, ha valamiből energiát nyersz. Energiát nyerni szükséges ha áramot akarunk előállítani. Ilyenkor van szükség az úgynevezett erőműre - erőmű sok féle van, de a működési elvük azonos. Mindegyik mozgási energiát alakít elektromos energiává. A mozgási energia előállításában vannak eltérések, de a lényeg ugyanaz - generátort kell meghajtani.

Generátor - áll egy álló részből, amely általában egy tekercs (feltekercselt jól vezető anyag, pl rézhuzal) illetve áll egy forgó részből, amely általában gerjesztett mágnes (elektromágnes) vagy állandó mágnes. A generátor forgó részét turbina hajtja, amibe előzőleg az erőmű fűtőanyagával gőzzé forralt vizet nyomatnak. A forgó részt ezen kívül még hajthatja vízmalomkerék, széllapát, de többnyire nagynyomású gőz hajtja. Atomerőművek esetében is gőz hajtja, csak a vizet úgy forralják gőzzé, hogy az atomreaktorban nagy energiája magreakciókat hajtanak végre (pl maghasadás - mint az atombombánál, csak ez kontrollált körülmények között történik, katalizátor anyagokkal lassítva).

A generátor működése az úgynevezett elektromágneses indukció elvén működik. Ez az a folyamat, amiben egy feltekercselt vezetőképes anyagban mozgó mágneses tér erőhatásának köszönhetően megindul az elektronok áramlása. Az elektronok töltéssel rendelkező részecskék, mozgásukkal energiát képesek szállítani. Amikor a generátor forgórésze a gőzturbina hatására forogni kezd, akkor az álló tekercses részben elkezdődik az áram fejlődése. A töltés felhalmozódik, majd elkezd áramlani a legkisebb ellenállás felé - pontosan az energia megmaradás miatt. A nagy energiájú elektronok igyekeznek fölös energiájukat átadni valaminek. Ez a valami pedig az elektromos vezető anyag. Ezennel megszületett az áram.

Az áramot a hétköznapokban használhatóvá kell tenni, mivel az erőműben erős áram jön létre, amit nem lehet háztartási gépek működtetésére használni. Ezért használják az úgynevezett transzformátor állomásokat. A transzformátor olyan eszköz, mely szintén az indukció elvén működik. A benne lévő primer és szekunder tekercsek egymáshoz viszonyított aránya (a tekercsek milyensége) határozza meg, hogy mekkora feszültségből mekkora feszültség állítható elő. Tehát a transzformátor lényegében az áram "gyengítésének" eszköze. Ez állít elő olyan áramot, amely már felhasználható a mindennapokban is. Az áramot ezek után vezetékek viszik a háztartásokig.

Mint korábban írtam, az áram mindig igyekszik a legtöbb energiáját megspórolva haladni a vezetékekben. Ezért aztán az áram mindig arra megy, amerre a legkisebb ellenállásba ütközik. Az áramot "lassítják" olyan anyagok, amik rosszabb áramvezetők (pl nagyobb az ellenállása egy alumínium vezetéknek, mint egy réz vezetéknek). A legnagyobb ellenállást nyilvánvalóan az jelenti az áram számára, ha a vezeték megszakad. Erre való a kapcsoló - akár villanykapcsoló, akár egy TV bekapcsoló gombja. Ilyenkor az adott vezetékszakaszon mindaddig nem folyik az áram, amíg nem kap szabad utat. Mintha egy kocsinak piros lámpát kapcsolnál a kereszteződésben. Ha bekapcsolod a TV-t, az áram zöld utat kap. Ezért veszélyes megérinteni a szabad áramvezetéket, mert az emberi test is vezeti az áramot. Ha megfogsz egy elektromos vezetéket, akkor az áram szintén zöld utat kap, csak a testeden keresztül kisebb energiaveszteséggel tud áthatolni, mint eredeti útján - ez az áramütés.

Hogy hogyan hajtja az áram a gépeinket? Úgy, hogy az erőműben amennyi energiával úgymond "felruházták", annyi energiát képes más energiaformákká alakítani a megfelelő eszközökkel. Pl a vízforralóban az elektromos áram hőfejlesztő képességét használják, ahogy pl az lámpaizzóban is. A mosógép az áram energiáját mozgási energiává alakítja a generátorhoz nagyon hasonló villanymotorral. A számítógép az áram energiáját számítások elvégzésére használja, digitális jelek továbbítására a vezetékekben. Stb.