Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 117 dotazů obsahujících »nějaký«
70) Elektrická a magnetická síla
23. 04. 2003
Dotaz: V učebnici pro ZŠ je otázka: Na jaká tělesa působí elektrická a na
jaká tělesa působí magnetická síla?
Zajímá mě, jak by na tuto otázku měla znít správná odpověď podaná tak,
aby tomu žáci porozuměli. (Lucie Pelikánová)
Odpověď: Víte, když se někdo takhle kategoricky ptá, obvykle očekává nějakou
jednoduchou odpověď, obvykle tu, kterou má tazatel právě na mysli. Já bych
řekl s velkým rizikem, že to přesně nevystihuji, že
elektrická síla působí na tělesa, která nesou nějaký elektrický náboj
(no ono skoro všechna tělesa nesou velké náboje obou znamének, ale tyto
náboje jsou vykompenzované a projeví se jen přebytky, také může působit
síla v nehomogenním poli na dielektrikum, které je sice navenek neutrální,
ale díky polarizaci se jeden náboj projeví na jedné straně a druhý na
druhé a tak může být výsledná síla nenulová ....)
Magnetická síla nejsnáze pozorovatelná působí na tělesa z materiálu jako
železo, kobalt, nikl a jejich různých sloučenin, tzv. ferromagnetik.
Slabší leč pozorovatelná síla působí i na jiné materiály, na smyčky s
proudem atd.
Na ZŠ by podle mého názoru mělo jít především o získání jistých
zkušeností a jejich vcelku elementární shrnutí - když budu třít PET láhev
o svetr, tak se může přitahovat nebo odpuzovat s jinou lahví, říkáme tomu,
že jsme třením láhev nabili ... Když si vezmu do ruky magnet z chňapky,
tak ovlivní blízký kompas a udrží se na ocelovém plechu ...
Tohle všechno se dá těžko srovnat do jedoduché odpovědi, jde-li o
konkrétní školní problém, pak je třeba odseparovat dva aspekty: 1) co mají
děti pochopit a 2) co asi chce slyšet příslušný pedagog.
Dotaz: Do turbíny proudí pára, která se získává ohřevem vody ve dvou kotlích. Jeden
je vytápěn uhlím a druhý biomasou. Turbína roztáčí generátor a ten vyrábí
elektřinu a ztrátové teplo se odvádí do chladicí věže. Umíme říci, z jaké
energie (uhelné nebo z biomasy) je vyrobena elektřina a z jaké teplo. Je
nějaký fyzikální zákon, který nám říká jak se vyrobená energie dělí? (Bruner)
Odpověď: Neumíme. Na energii není stopa po tom, jak vznikla. Konvertujete-li teplo
na mechanickou práci (a posléze na elektřinu), pak jen víte, jaká je
maximální účinnost.
Dotaz: Mám dvě otázky. První se týká elektrolýzy, která probíhá v rozříznutém
citrónu za pomoci Cu a Zn elektrody (pokus ZŠ). Zajímalo by mě, jaké
reakce probíhají uvnitř citrónu.
Dál bych ráda věděla něco bližšího o působení rezistorů v el. obvodu.
Pokud předpokládám, že el.proud je proud elektronů, jakým způsobem rezistor
proud zmenší? Domnívám se, že nějakým (mě neznámým) způsobem "pohlcuje"
volné elektrony. Mohli byste napsat něco bližšího? (M.Vaněčková)
Odpověď: 1. Funkce galvanického článku je založena na přechodu iontů kovu elektrod do
elektrolytu. V daném případě se vytvářejí zřejmě soli kyseliny citrónové,
případně další i složitější organické soli. Článek by pracoval i s vodním
roztokem NaCl, jak to předváděl Alessandro Volta v roce 1800. Sestavil řadu
kovů podle rostoucího kontaktního potenciálu a podle této rady lze vybrat
materiály pro galvanické články. Napětí naprázdno by mělo tedy záviset jen
na materiálu elektrod, kontaktní potenciál je obrazem elektronové struktury
atomu. Kvalita článku, tedy jeho vnitřní odpor a tím i svorkové napětí při
odběru proudu, závisí pak na elektrolytu. Jak lze článek krátkodobě zatížit,
jak je odolný proti samovybíjení je zase další technologický problém. Dnešní
články jsou výsledkem intenzívních snah fyzikálních chemiků a mají stále
menší rozměry a dávájí stále větší výkony. Hodně v této oblasti, myslím,
pracuje Ústav fyzikální chemie a elektrochemie J. Heyrovského AV ČR.
2. Proud ve vodiči je výsledkem vzájemného působení mezi elektrony a zejména
mezi elektrony a atomy materiálu. Ohmův zákon ve svém prostém tvaru skrývá v
sobě složité mechanismy těchto interakcí. Elektrony jako částice s
elektrickým nábojem by se v elektrickém poli měly pohybovat se stále
rostoucí rychostí, tedy rovnoměrně zrychleně. Skutečnost, že proud se za
velmi krátký čas (řádově 10-14 s) ustálí na stacionární (časově
neproměnné) hodnotě, je důsledek právě těchto interakcí. V kovech v
pokojových teplotách převládá rozptyl elektronů na atomech (nebo iontech)
kmitajících kolem rovnovážných poloh. Čím větší je teplota, tím více atomy
kmitají a tím je odpor kovů větší. V nízkých teplotách se uplatní rozptyl
elektronů na nepravidelnostech mřížky (různé atomy ve slitinách), poruchách
mřížky (vakance, dislokace, hranice zrn) a je proto teplotně nezávislý.
Odpor kovů tedy v nízkých teplotách neklesne k nule ale k nějaké teplotně
nezávislé hodnotě. Výjimku tvoří supravodiče, v nichž proud vedou spárované
elektrony - kuperony, které efektivně s mřížkou neinteragují a odpor tedy
klesne na čistou nulu. V polovodičích závisí odpor především na množství
nositelů náboje - elektronů nebo děr, které mají dostatečnou tepelnou
energii k překonání energetické bariéry zakázaného pásu energií. Odpor
polovodičů s rostoucí teplotou klesá.
Elektrony tedy v rezistoru ztrácejí energii, kterou předávají mřížce atomu,
která se tím zahřívá. Říká se tomu Jouleův jev a Jouleovo teplo. Takhle topí
přímotopy a hřeje i žárovka, kromě svícení, což je jiná forma přemeny
energie elektronů. Elektrické náboje se nemohou nikde ztrácet, platí zákon
zachování náboje.
Dotaz: Rád bych znal nějaký opravdu jednoduchý vzorec pro výpočet síly větru působící
třeba na nějaký billbord. Pro jednoduchý příklad uvedu rozměr 2x1 metr, který
je umístěný ve výšce 3 m nad zemí v běžných podmínkách. (radek)
Odpověď: Pro odpor vzduchu pro běžné rychlosti větru a kolmém směru větru na
desku by mohl být použit Newtonův vzorec:
Síla na bilbord (v newtonech) = 0,5 . odporový součinitel (asi 1,1 až
1,3) . plocha bilbordu (příčná plocha - v m2) . hustota
vzduchu (1,27 kg/m3) . rychlost větru (v m/s) na druhou
Pro kruhový tvar desky je odporový součinitel trochu menší (cca 1,1)
pro polokouli oblou stranou vpřed 0,3-0,4; dutou vpřed 1,35-1,4;
kapkovitý tvar (trup letounu) 0,045 - 0,055.
Dotaz: Zajímalo by mě, jesli byl již vynalezen nějaký nový motor, který by mohl
sloužit k pohonu kosmických lodí. (pro pohyb v atmosféře a nebo ve vakuu)
Zatím znám jen raketový a iontový motor. (Pažout)
Odpověď: Jiného se těžko něco najde, jediný rozumně možný princip je raketový - tj.
něco házíte dozadu za sebe (tj. něčemu hmotnému udílíte zrychení dozadu), a
aby se zachovala hybnost celého vašeho systému, tak vaše loď se urychluje
dopředu.
Takto funguje raketa: hořením paliva vznikají plyny, ty jsou od
rakety vrhány zpět, takže raketu to tlačí kupředu. (Tedy ne že by se
"odstrkovala od vzduchu", jak si tu a tam někdo myslí.) Iontový motor je na
úplně stejném principu, jenom namísto neutrálních plynů vypuzovaných velkou
rychlostí danou chemickou reakcí jsou tam elektricky nabité ionty
urychlované elektrickým polem. (Konstrukčně je to samozřejmě trošku
složitější.)
Pokud se ale pohybujete po nějakých kolejích nebo v nějakém
elektricky vodivém prostředí, tak jsou i jiné metody než kolečka. Už jste
slyšel o housenkovém pohonu (magnetohydrodynamickém pohonu)? Jestli ne, tak
si nalistujte str. 766 v učebnici FYZIKA, Halliday, Resnick, Walker. (vydalo
VUTIUM a Prometheus, 2001).
