FyzWeb  odpovědna

Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!


nalezeno 170 dotazů obsahujících »elektric«

150) Transformace el. energie12. 07. 2002

Dotaz: Zajímalo by mě, zda existuje nějaký druh energie, vlnění.....atd. , který se dá snadno získat z el. energie a poté znovu transformovat zpět na el. energii? Pokud ano, jak? (Ing.Lukáš Fiala)

Odpověď: Bojím, že nic takového ideálního známo není - neznáme asi nic jiného než elektrickou energii konvertovat na potenciální (přečerpávací vodní elektrárna) a pak zase se ztrátami (to vždycky, takže už to nebudu připomínat) v turbíně zpátky elektřinu vyrobit, na chemickou (různé akumulátory, zvláště v poslední době intenzívně zdokonalované, nebo např. rozložením na vodík a kyslík, které se zase v palivovém článku spojí a generují elektřinu), na kinetickou (roztočený setrvačník) a moc jiných způsobů mne nenapadá. Při posuzování jednotlivých způsobů je zajímavé starat se o otázky, na jak dlouho se dá elektrická energie uschovat, s jakými ztrátami získat zpátky, s jakou hustotou se dá uložit (tužkový akumulátor s kapacitou alespoň ampérdny), jak drahá a bezpečná technologie je potřeba.
(J.Dolejší)   >>>  

151) Studená fúze09. 07. 2002

Dotaz: Včera byl na kanálu Spectrum odvysílán dokument o tzv. Studené fúzi. Pojednával o pokusu fyziků Pondse a Fleischmanna (snad jsem pochytil ta jména O.K.) z roku 1989, kdy se při reakci uvolnilo zajímavé množství "zbytkového" tepla. Při ověřování však nebylo dosaženo pokaždé stejného výsledku a na popud prezidenta Busche (staršího) byla ustavena vyšetřovací komise, která pokus vyvrátila. V průběhu 90. Let pak docházelo ke střetnutí mezi přívrženci a odpůrci této metody, přičemž vždy měli navrch odpůrci. Dokument však naznačuje, že odpůrci nikdy nejednali zcela nezaujatě. Můžete to prosím nějak nezávisle komentovat? (Jan Rechnovský)

Odpověď: Nevylučuji v principu, že by šla najít nějaká ta "studená fúze", tj. že by šlo nějakým trikem nechat k sobě přiblížit např. dvě jádra vodíku, tedy protony, aby z nich vzniklo jádro deuteria (p+n+e+neutrino). Toto splynutí se nazývá fúze. Je ale nutno dodat oběma jádrům velikou energii (420 keV, tedy urychlit je napětím 420 000 V a strefit se čelně), protože se na dálku odpuzují (tak, jak bychom taky čekali od elektricky stejně nabitých částic). Pravda je, že po překonání této energiové bariéry se nám všechna dodaná práce nejenom vrátí, ale ještě kus přibyde - ale kde si půjčit na ten začátek?
Klasická "horká fúze" spočívá prostě v tom, že vodík dostatečně zahřejeme. Spočítáte-li si ale teplotu, která odpovídá oné energiové bariéře, dostanete nesmírně vysokou teplotu, překračující podstatně teplotu ve Slunci (asi 15 milionů stupňů, což je jen 1,3 keV). Jeden trik je ale v tom, že má-li látka nějakou teplotu, pak odpovídající střední kinetická energie je opravdu jen STŘEDNÍ, tedy některé částečky (molekuly, atomy, ionty, podle toho, o co jde) budou v daném okamžiku mít energii menší, jiné větší. Nepatrná část může mít i energii podstatně větší, takže jí to stačí na fúzi - a to je případ Slunce, které taky spíše "doutná" než "hoří".
Další trik je v tom, najít nějaký šikovný mezistupeň, přes který by se dala bariéra přelézt třeba tím, že by se menší dávky energie složily dohromady - asi jako přelezete zeď, bude-li u ní žebřík. Nalezení takového žebříku by bylo právě onou studenou fúzí. Objektivně vzato se to zatím nepodařilo, i když takový jev není vyloučen. (Není také tak docela snadné poznat, zda na pár atomech k tomu došlo a zda by to v takovém případě mělo vůbec význam.) Ovšem to, že někdo bude zarputile hájit tézi, které věří, i když nebyla pokusem ověřena - to už je otázka spíše psychologická, ne-li psychiatrická.
(J.Obdržálek)   >>>  

152) Posuvný proud08. 07. 2002

Dotaz: Můj dotaz souvisí s Maxwellovými rovnicemi - není mi jasné co přesne si mám představit pod posuvným proudem, který Maxwell doplnil do rovnice formulující zákon celkového proudu (kromě toho že díky němu mají rovnice obecnou platnost-tedy platí ve všech polích). A proč je možné ho vyjádřit jako parciální derivaci vektoru elektrické indukce podle času? Pak by mě ještě zajímalo, jestli byla rychlost světla určena poprvé řešením z maxwellových rovnic odvozené vlnové rovnice pomocí permeability a permitivity, nebo pomocí nějakého experimentu. (Petr Pokorný)

Odpověď: Milý pane kolego, možná Vás trochu zklamu, ale takový je život. Třeba ani není nic, co by bylo nutno si "představit". Představa pomůže, ale je vždycky jen jistým modelem, který něco podstatného znázorní, ale něco jiného zakryje nebo naopak přidává něco, co v reálu není. Budete-li svému mladšímu synovci vysvětlovat Vy, co je to elektřina a elektrický proud, asi řeknete něco jako "Elektrony jsou jako malí zelení mužíčci, co pobíhají uvnitř drátů a orientují se tam, kam je zrovna tlačíme vnějším napětím. A to napětí je, jako kdybychom tu trubici zvedli tam, kde má být napětí větší. A ti mužíčci nemůžou zmizet, (takže pro ně platí rovnice kontinuity), navíc je v obvyklých podmínkách ani nemůžeme nějak podstatněji stlačit k sobě, a proto elektrický okruh je vždycky uzavřený, má-li opravdu téci proud I." Jenomže to není tak docela pravda, protože když nabíjíte kondenzátor, tak okruh není uzavřený - obě desky jsou přece odděleny izolátorem! No ale doplníme-li člen Ip (posuvný proud) ke členu I, tak se jím elektrický proud uzavře. To samo o sobě by bylo dobrým důvodem k zavedení. Ale lze i potvrdit, že takto zavedený proud Ip má i všechny další vlastnosti "obyčejného" proudu, např. že vytváří magnetické pole. Proto ho také zavádíme. Říkáme mu ale raději "Maxwellův". To označení "posuvný" je z představ, že existuje všudypřítomný nevažitelný éter, jehož chvění se projevuje jako světlo, jehož vnitřní napětí je dáno elektrickým polem E a deformace (posunutí) se pak jeví jako elektrická indukce D (angl. Displacement = posunutí). Na posuvný proud se nenajde nějaký mechanický model. On totiž existuje i ve vakuu, kde není (z hlediska klasické elektrodynamiky) nic, co by se mohlo posouvat. Ale berme to jako fakt, že doplněním tohoto výrazu se nám náš starý známý proud "zacelí" - že to je právě to, co mu chybělo k dokonalosti. A proč je možné ho vyjádřit jako parciální derivaci vektoru elektrické indukce podle času? No to je právě ten výraz, který by nám chyběl pro rovnici kontinuity.
Rychlost světla byla nejprve změřena v dobách, kdy naoka o světle nebyla vůbec spojována s elektřinou a magneticmem. Až Weber vypočítal, že změny elektromagnetického pole by se měly šířit rychlostí, která se nápadně podobala rychlosti světla, a skvěle (tj. odvážně, ale pravdivě) z toho vydedukoval, že světlo je elektromagnetické povahy. Přečtete si o tom v učebnicích o historii fyziky.
(J.Obdržálek)   >>>  

153) Změny vlastností plynů při ionizaci21. 06. 2002

Dotaz: 1) Kde lze najít (web nebo publikace) něco o změnách vlastností plynů a vodních par při ionizaci. Zajímá mne zejména změna elektrického odporu a elektrické pevnosti plynů při ionizaci. 2) Lze docílit ionizace pomocí laserového paprsku ? (Jiří Büllow)

Odpověď: 1/ Konkrétně fyziku plazmatu lze najít na stránce http://vega.fjfi.cvut.cz/docs/umfmat/umf_url.html,
tam se klikne na čtyřku, a jde se poněkud dolů - pod jadernou fyzikou je fyzika plazmatu. Další informace naleznete na stránkách:
http://www.plasmas.org/index.html, http://FusEdWeb.pppl.gov/index.html, http://www.plasmacoalition.org/, http://fusioned.gat.com/Teachers/SlideShow.html

http://www.aldebaran.cz/ Bohužel na tomto serveru nejsou udělány výboje v plynech, nicméně jsou tam hezké obrázky a hlavně české povídání o plazmatu vůbec.

Co se týče změny elektrické vodivosti a elektrické pevnosti při ionizaci, je odpověď značně závislá na druhu plynu a stupni ionizace. Obecně se dá říci, že ionizovaný plyn se stává elektricky vodivý (je třeba uvážit, že v atmosféře kolem nás je v každém kubickém cm asi 2000 iontů), a že za určitých podmínek (aplikací dostatečně vysokého napětí mezi elektrodami, mezi kterými se vodivost plynu měří) dojde k lavinovému efektu, kdy již vytvořené elektrony a ionty na své dráze dále ionizují, čímž stupeň ionizace, a tím i vodivost prudce stoupá. Nemalou úlohu přitom hrají i tzv. gama procesy, tj. sekundarni emise elektronů z povrchu elektrody. Závislost tzv. zápalného napětí samostatného výboje na součinu tlaku plynu a vzdálenosti rovinných elektrod (p.d) udává tzv. Paschenův zákon, což je pro daný plyn plynulá křivka s jedním minimem pro určité p.d. Zápalné napětí lze snížit, pokud se poskytnou nějaké nabité částice navíc (tj. kromě těch, které si elektrony nebo ionty na své dráze nebo interakci s elektrodou samy "vyrobí"), např. ionizací prostoru mezi elektrodami zářením, aplikací dodatečného napětí na pomocnou elektrodu s ostrým hrotem umístěnou mezi hlavními elektrodami (tak se zapaluje fotografický blesk), termickou emisí elektronů z ohřátého povrchu katody (tak se zapaluje výboj v zářivce). Elektrická pevnost plynů je termín technický, který je v podstatě ekvivalentní termínu zápalné napětí. Moje představa o něm je ta, že se vztahuje k přesně definovanému tvaru elektrod, mezi kterými se tato pevnost měří, a udává se za daného, většinou atmosferického tlaku (pokud tedy výboj vznikne, bude to jiskrový výboj).

2/ Co se týče druhé otázky, ionizace pomocí laserového paprsku, tam odpověď závisí na energii fotonů a na celkové hustotě energie ve svazku. Vzhledem k tomu, že teď máme v ČR výkonný laserový systém PALS, který se používá na generaci plazmatu interakcí laserového paprsku s pevnou látkou, doporučuji podívat se na jeho www stranku (v češtině) http://www.pals.cas.cz/pals/pac001hp.htm.(Prof.RNDr. Milan Tichý DrSc. - 21.6.2002)

(M. Tichý)   >>>  

154) Chlazení elektrickým proudem19. 06. 2002

Dotaz: Na jakém principu je chlazení elektrickým proudem a nebo je to nějaký blud? (Marek)

Odpověď: Asi máte na mysli Peltierův jev, který je právě obrácený (doplňkový) k Seebockově jevu. Blud to tedy není, ale samozřejmě - něco za něco. Mějme uzavřený elektrický obvod tvořený materiály A a B. Zanedbejme ohmický odpor, tedy to, že jak v mase toho A i toho B se vyvíjí Joulovo teplo. Pak elektrický proud jdoucí v daném okamžiku jistým směrem projde jednak rozhraní AB, jednak (jinde) BA. Jedno z těchto rozhraní se pak trochu zahřívá, druhé se stejně tolik ochlazuje. Platí tedy i zákon zachování energie, i 2. td. zákon. V praxi jde o to, najít materiály (např. vhodný polovodič typu p a typu n, nebo bismut a železo), kde je tento jev dost velký a které přitom nemají moc špatnou vodivost - aby Joulovo teplo nakonec nepřekrylo to ochlazení. Ale ono je to vlastně úplně stejné, i když si vezmete z kuchyně elektrickou ledničku. I do ní vháníte elektrický proud, ona vám něco chladí (mrazák) - ale nutně něco jiného zahřívá (výparník vzadu). Takže tohle "něco za něco" máte i tady.(JO -19.6.2002)

Milý kolego, asi máte doma ledničku na elektriku, takže chlazení elektrickým proudem blud není. Spíše než standardní ledničku, kde elektřina pohání motor kompresoru a chladí se tak, že se pomocí stlačování a expanze chladícího média čerpá teplo zevnitř ven, jste měl asi na mysli možnost "přímého" chlazení. To je možné pomocí Peltierova jevu, kdy proud tekoucí přes spoj dvou kovů tento spoj v jednom směru ohřívá, v druhém chladí. Je to jev obrácený k termoelektrickému jevu, kde zahřívání jednoho spoje a chlazení druhého způsobuje proud v obvodu. Chladící články založené na Peltierově jevu jsou komerčně dostupné a pro některé aplikace se používají, např. se jimi dá chladit procesor. Zkuste se podívat na www na jméno Peltier.(JD -19.6.2002)

(J.Dolejší, J.Obdržálek)   >>>