Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 1493 dotazů
8) Střídavý a stejnosměrný proud a vliv na lidské tělo
27. 11. 2011
Dotaz: Dobrý den, hledám stále články jak vysvětlit dětem hlavní rozdíly mezi
střídavým a stejnosměrným proudem. Proč, když se dotknou el. ohradníku,
kopne je to, ale nezabije. Jak je to s vedením v drátech vysokého napětí,
zabíjí, nebo né třeba ptactvo a takové podobné zajímavosti. Nemůžu
najít vhodný článek. Děkuji (Petr)
Odpověď:
Dobrý den,
pokud obvodem protéká stejnosměrný proud (časté označení DC - direct current), přesně podle jeho názvu teče jen jedním směrem, tj. nedochází v čase k přepólování na zdroji. Typickým zdrojem takovéhoto proudu jsou např. tužkové baterie. Naproti tomu v případě střídavého proudu (AC - alternating current) se směr tečení proudu v obvodu periodicky střídá. Takovýto proud nám "teče" doma do zásuvek s frekvencí střídání 50 Hz, tj. jeho směr se mění každých 10 milisekund.
Pokud chceme, aby vodičem protékal elektrický proud, musíme na jeho konce přiložit na různé hodnoty potenciálů. Jejich rozdíl se nazývá napětí. Nemám-li napětí, neteče proud. Této úvahy lze využít i při objasnění toho, proč ptáci vesele vysedávají na drátech vysokého napětí. Pokud pták usedne na drát, je to jako když připojíte vodič k nulovému napětím. Jeho jeden konec a druhý je na stejném potenciálu. Stejné je to v mechanice, když na vodorovnou desku položíte kouli, nikam se nebude samovolně pohybovat. Jakmile desku nakloníte, koule se pohybovat začne.
Existují ale smutné zprávy o mladících, kteří se bavili tím, že na nádražích vylézali na vagóny, a tím se dostali nebezpečně blízko k trolejovému vedení. Elektrony v něm ucítily možnost, jak se rychle dostat na co nejnižší potenciál, došlo k výboji a přes chlapcovo tělo a pod ním stojící vagón byly elektrony tzv. uzemněny.
Když se dotknete elektrického ohradníku, taky uzemníte elektrický pulz v něm, což vnímáte jako ono štípnutí. Rozdíl je však v tom, že v tomto případě jde o mnohem menší přenesenou energii vaším tělem.
Dotaz: před časem (asi rok) jsem vám poslal podle mne zajímavý dotaz a dodnes se
nedočkal odpovědi. Zajímalo mne jestli se hmotnost elektronu může projevit
na odporu vodiče. Myslím to tak, že jestli bude u svislého vodiče kladný
pól nahoře naměřím větší odpor než když bude kladný pól dole. (Zbyněk Franek)
Odpověď:
Dobrý den,
efekt, o kterém se zmiňujete, bude zcela jistě neměřitelný. Zkusme jen tak narychlo spočíst následující: Nechť mám svislý vodič (jak píšete) o délce l = 1 m na potenciálovém rozdílu U = 1 V. Nechť nám tedy elektrická síla žene elektrony směrem nahoru směrem ke kladnému konci. Práce W, kterou vykoná tato síla, je dána vztahem
W = eU,
kde e je náboj elektronu, čili e=1,6 . 10 -19 C. Po dosazení W = 1,6 . 10 -19 J. Jelikož práci můžeme vyjádřit jako sílu krát dráhu, které je ovšem v našem případě také jednotková, odpovídá velikost práce velikosti elektrické síly v newtonech. Důležité je však, že tato síla Fel je úměrná 10 -19J.
Gravitační síla, kterou je elektron přitahován k zemi (tj. brzděn), je dána standardním vztahem
Fgrav = meg,
kde g je gravitační konstanta, pracujme s její hodnotou rovnou 10 m.s-2. Vzhledem ke hmotnosti elektronu me=10 -30kg zjistíme velikost gravitační síly Fgrav =10 -29N, což je o deset řádů slabší působení než v případě její konkurentky síly elektrické.
Jak dlouho trvá světlu, než dorazí od Slunce k nám na Zemi, lze přibližně spočítat jednoduchým vztahem pro rychlost v = s/t. Nyní se podívejme na vzdálenosti Země od Slunce. V nejvzdálenějším bodě (v aféliu) jsme od Slunce asi 152 099 000 km daleko, v nejbližším bodě (perihéliu) asi 147 097 000 km, přitom rychlost světla ve vakuu (vakuum je pro pohyb ve vesmíru dobrým přiblížením) je jednou ze základních fyzikálních konstant a činí 299 792 458 m/s. Odtud už stačí pouze převést na správné jednotky, upravit vztah a dosadit. Čas, který potřebuje světlo, aby dorazilo na povrch Země, se pohybuje někde mezi 8 min 10 s a 8 min 27 s v závislosti na aktuální poloze planety a hvězdy.
Dotaz: Dobrý den. Přečetl jsem si Vaši odpoveď na dotaz "Země provrtaná
skrz na skrz". Podle jakého vzorce se gravitace ke středu Zeměkoule
mění? A ještě prosím doplňující dotaz. Jak by vypadala závislost
gravitace na poloměru dutého tělesa jehož veškerá hmota je koncentrovaná
v jeho slupce? Padaly by předměty umístěné na vnitřním plášti duté
koule do jejího středu? Díky za odpověď. (Nechanický)
Odpověď:
Dobrý den,
nechť hmotnost padajícího tělesa je m, R je poloměr Země (považujme ji za dokonalou kouli) a h hloubka tělesa pod zemským povrchem. V odpovědi na Vámi zmiňovanou otázku uvádím, že na urychlování takto padajícího objektu se podílí jen hmota Země koncentrovaná do koule o poloměru R-h. Tuto hmotu snadno spočteme dle vztahu
Mh= (4/3) π (R-h)3
Použijeme Newtonův vztah pro gravitační sílu, kde κ je gravitační konstanta
Fg= (κ m Mh)/(R-h)2.
Dosazením za Mh
Fg= (4/3)κ m π (R-h).
Kde druhé části dotazu: Pokud bychom uvažovali jen gravitační působení mezi předmětem a hmotnou slupkou, tak kdekoliv uvnitř této slupky by výsledná síla na předmět byla nulová, tj. v oblasti této dutiny by se hmotný bod pohyboval jen kvůli setrvačnosti. A byl-li by někam do dutiny "umístěn", zůstal by v klidu. Je to podobné, jako když uvnitř nabité kulové plochy je nulová elektrická intenzita.
