Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 170 dotazů obsahujících »elektric«
144) Rentgenové záření
05. 08. 2002
Dotaz: Prosím Vás, je pravda, že za působení většího napětí na elektronovou trysku z televize nevyletují elektrony, ale rentgenové záření? Jak velké by muselo být napětí? (Dave)
Odpověď: Milý kolego, v běžných rentgenech vzniká rentgenové
záření tím, že intenzivní paprsek urychlených elektronů
dopadá na materiál (např. tepelně odolný kov s vysokým Z),
brzdí se v něm a tím budí brzdné rentgenové záření
(rentgenové záření odnáší jen část absorbované energie,
proto musí materiál něco vydržet a ještě být chlazen).
Vyrábí se na to speciální součástka, "rentgenka".
Spektrum rentgenového záření závisí na energii
dopadajících elektronů - elektrony letící obrazovkou s
energií lehce nad 10 keV, které se zabrzdí v luminescenční
vrstvě a případně skle, budí také rentgenové záření,
ale tak měkké, že tloušťka např. hliníku potřebná na
jeho zeslabení na polovinu ("polotloušťka") je něco
kolem desetiny milimetru (takže tlusté sklo obrazovky ho
prakticky pohltí), pro praktické účely, např. rentgenování
zlomených kostí, je potřeba mít urychlovací napětí
desítek kV, např. pro 100 keV je už buzené rentgenové
záření tak pronikavé, že odpovídající polotloušťka
hliníku je 1,6 cm.
Je to takto:
1) Napětí mezi rozežhavenou katodou obrazovky a okolím
vytváří elektrické pole v okolí katody. Je-li toto pole
dostatečně silné, vytrhne z ní elektron; část energie (tzv.
výstupní práce) se přitom použila na "vytržení"
elektronu z materiálu katody, zbytek si nese elektron s sebou
jako kinetickou energii. V oblasti energií v televizoru nám
stačí počítat nerelativisticky, tedy kinetická energie je
rovna Ek = 1/2 m v2. Nic jiného z katody
nevylétává.
2) Elektron je dále urychlován a usměrňován elektrickým i
magnetickým polem v obrazovce, až dopadne na příslušné
místo stínítka. Během svého letu neztrácí energii
žádným vyzařováním. (To by přicházelo v úvahu až v
mnohem mohutnějších zařízeních typu synchrocyklotronu s
mnohem většími energiemi.)
3) Dopadem na příslušné místo stínítka se elektron
zabrzdí. Část jeho energie se spotřebuje mechanismem, který
vede k tomu, že stínítko na tom místě zasvítí, zbytek
energie se promění dílem na zahřátí a deformaci
prostředí, kam elektron dopadl, dílem na elektromagnetické
záření, tzv. brzdné záření. To má dvě výrazně
rozlišné části - spojité spektrum vznikající
principiálně vždy, když se elektricky nabitá částice
urychluje (anebo brzdí, to je prostě urychlování se
záporným znaménkem), a čárové spektrum, určené
materiálem, v němž se elektron brzdí. Část brzdného
záření padne i do rentgenových oblastí elektromagnetických
vln ("měkké rentgenovo záření"), ovšem je
poměrně slabá. Urychlující napětí obrazovky je deset až
pětadvacet tisíc voltů, což není zas pro tento účel tak
moc, záření se na své další cestě pohlcuje a samozřejmě
na rozdíl od rentgenky je obrazovka koncipována tak, aby
rentgenova záření k divákovi došlo co nejméně.
Dotaz: Jak daleko má být vysoké napětí daleko od panelového domu? Škodí vysoké napětí organismu člověka? (Petra Bláhová)
Odpověď: 1. To je problém konstruktivně-technický, nikoli fyzikální.
Záleží především na tom, o jak vysoké napětí jde.
Vzdálenosti jsou upraveny technickými normami hlavně proto,
aby např. při vichřici a nehodě nemohlo snadno dojít k
sekundárním ±kodám.
2. Přímý dotek může člověku ublížit různým způsobem:
proud srdcem může narušit pravidelné tepy (anebo naopak
obnovit při arytmii formou šoku!), proud protékající tkání
ji poškozuje hlavně elektrolýzou. Samotné elektrické pole
(nehrozí-li v bezpúrostřední blízkosti přeskok jiskry) by
nemělo být nijak škodlivé - alespoň nevím, že by byl
škodlivý vliv prokázán, i když jistě je to ve středu
zájmu různých organizací (Zelení apod.) (JO - 26.7.2002)
Ohlas
čtenářů: (od Ondřeje Hájka ondrej@hajek.net): V extrémních případech neplatí
"bezpečnost" vysokého napětí. Stříidavé pole
vyvolává elektromagnetickou indukci, v jejímž důsledku
může vzniknout spád potenciálu - jev nebezpečný při
indukci mj. do zemského povrchu. Z dřívějších dob jsou
známy i případy úmrtí koňů pod vedením VVN. V extrémně
malé vzdálenosti od vedení je smrtelně nebezpečná i
samotná indukce do těla (pokud tělo není rovnoběžné s
vedením). Takže nejde pouze o nebezpečí přímého dotyku
nebo konstrukční bezpečnost.
Dotaz: Dokáže súčasná veda vysvetliť ako vzniká posuv pólov, precesný pohyb a prepólovanie?
(jaroslav)
Odpověď: To je několik otázek dohromady, ale s každou z nich si
dovedeme celkem uspokojivě poradit, až na jistý drobeček,
který zmíním nakonec. 1) Posuvem pólů zřejmě myslíte posuv
magnetických pólů vůči zemské ose (= ose, kolem Země
rotuje). Tady je hlavní problém, že nevíme jednoznačně,
jakým mechanismem vzniká magnetické pole Země. 1a) Má se
zato, že hlavní přínos mají proudící žhavé (tekuté a
vodivé) části uvnitř Země. V magnetohydrodynamice se
odvozují okolnosti, za kterých se počáteční magnetické
pole ve vodivé kapalině "strhává" s ní, jako by v
ní zamrzlo. Ovšem o tom, jak a proč v hloubce pod námi
proudí ty žhavé masy, je nesnadné něco přímo zjistit. 1b)
Ví se, že sice je jádro Země železné (a niklové), ale že
toto není příčinou zemského magnetismu. Železo je totiž v
jádře při teplotách mnohem vyšších než Curieova teplota,
čili nemůže být feromagnetické. 1c) Svůj podíl na
magnetickém poli Země mají i v podstatě stálé elektrické
toky v ovzduší způsobované bouřkami.
Na druhou stranu dovedeme velice přesně sledovat magnetické
pole Země v její minulosti zkoumáním vyvřelých hornin, ve
kterých "zatuhlo" pole během chladnutí přes
Curieovu teplotu. Víme tedy o tom, že se Země v historii
přemagnetovává, a to celkem hbitě - v průměru za 1 milion
let (tj. někdy za 100 000, někdy za 10 000 000). To ovšem
neznamená, že by magnetické pole přitom vymizelo, ani že by
např. severní pól (v našem pojetí) putoval z jednoho
zeměpisného pólu po poledníku přes rovník na druhý
zeměpisný pól. On totiž sice vymizí (přechodně) dipólový
magnetický moment, ale vyšší (kvadrupólové, oktupólové)
mohou zůstat, a to i dosti veliké. Navenek se to jeví tedy
tak, jako by na Zemi bylo víc severních (i jižních) pólů na
různých místech. Zemskému magnetismu se věnují samostatné
publikace, ale je dost hezky diskutována i ilustrována v
učebnici FYZIKA (Halliday, Resenick, Walker; vydal Prometheus
2001) v kap. 29.2 (str. 747) a zejména 32.3 - Zemský
magnetismus (str. 835-6) 2) Precesní pohyb nesouvisí s magnetismem, ale
s tím, že Země je setrvačník, který se pohybuje v
gravitačním poli Slunce. Toto lze spočítat velice přesně na
hodně dlouhá období. 3) O "přepólování" jsem se zmínil
už výše.
A ten bonbónek - ani povrch Země není tuhé těleso, ale tak
trochu stydnoucí hustá kaše, která se svraskává (takhle
vznikaly Alpy anebo tak se rozpadal původní prakontinent -
Pangeia - a jeho části se později naopak vklíňovaly do
sebe). Na tomhle pohybujícím se a měnícím se povrchu žijeme
a popisujeme tyto změny - vůči čemu? no právě vůči tomu
měnícímu se povrchu samotnému. Takže můžeme popsat, jak se
dva kontinenty od sebe vzdalují (teď už to umíme i přesně
měřit lasery), ale není vlastně vůbec tak jednoduché popsat
současně všecko.
Dotaz: Zajímalo by mne, zda se dá obecně říci, že tepelná vodivost látky je přímo
úměrná elektrické vodivosti. Jak je to např.s tepelnou vodivostí u ionizovaného vzduchu? Má lepší tepelnou vodivost než vzduch neionizovaný ? (Lukáš Loukota)
Odpověď: Je to pravda do té míry, do jaké je vodivost tepelná i
elektrická způsobována tímtéž médiem, tedy (volně
pohyblivými) elektrony. Tam, kde se uplatňují jiné mechanismy
vedení tepla či elektřiny, je nutno porovnávat právě tyto
mechanismy.
Odpověď:
Milý Lukáši, omlouvám se za zpoždění s odpovědí.
Z Vašeho dotazu totiž přesně nevyplývá, co Vás
přímo o kulovém blesku zajímá. A tak začnu od
začátku.
Kulový blesk je svítící útvar, který má kulovitý,
výjimečně i hruškovitý tvar a roztřepené okraje.
Velikostně se pohybuje od tenisového míčku po míč
na košíkovou. Některé zdroje uvádějí maximální
velikost až několik metrů. Kulové blesky mají
rozmanité barvy - od sinavě bílé až k sytě
červené, někdy jsou i modré. Jev trvá od několika
sekund až po několik minut. Mohou se pohybovat ve
svislém i vodorovném směru, případně setrvat zcela
nehybně na místě. Pohybují se většinou klidně a
vykazují stabilitu.Velká část z nich se otáčí
kolem vlastní osy. Objevují se náhle, a to jak venku,
tak i uvnitř místností
Dosud nebyla přijata
žádná oficiální teorie o vzniku kulového blesku, ale byly
vysloveny některé hypotézy jako např. že jde o elektrický
výboj, přírodní termonukleární reakci, formu
atmosferického plazmatu atd.
Spoustu dalších zajímavých informací i s obrázky blesků
můžete najít na webu na adrese http://www.darius.cz/ag_nikola/blesk_foto.html, http://mujweb.atlas.cz/www/astrofoto/meteorologii.htm (obrázek je z této stránky)
Milý Lukáši, omlouvám se za zpoždění s odpovědí.
Z Vašeho dotazu totiž přesně nevyplývá, co Vás
přímo o kulovém blesku zajímá. A tak začnu od
začátku.