Czym jest prąd elektryczny?

You are currently viewing Czym jest prąd elektryczny?

Co jest niezbędne, aby płynął prąd? Jakie są rodzaje prądu? Dlaczego tak ważny dla prądu jest ruch? Jaka jest jednostka prądu elektrycznego? Rozpoczynamy serię artykułów na temat elektrodynamiki!

Tam gdzie prąd, tam ładunek

Zanim zajmiemy się prądem jako takim, warto wiedzieć co jest niezbędne do jego wytworzenia. Podstawowym składnikiem prądu jest ładunek elektryczny. Tak jak nie możemy mówić o wodospadzie bez wody, tak nie istnieje prąd bez ładunku. Ładunek nie jest pojęciem wymyślonym przez nauczycieli fizyki tylko po to, by gnębić niewinnych uczniów. Jest on jak najbardziej rzeczywisty i mamy z nim do czynienia każdego dnia:

  • Rozpuszczana w wodzie sól rozpada się na taką samą ilość ładunków dodatnich i ujemnych (cząstek zwanych jonami)
  • Pocieranie nadmuchanym balonem o kawałek materiału powoduje nagromadzenie ładunku, przez co balon zaczyna przyklejać się do różnych gładkich powierzchni.
  • Iskry i wyładowania atmosferyczne to efekt nagromadzenia i uwolnienia ogromnej ilości ładunku elektrycznego
  • Baterie i akumulatory to nic innego jak fabryki ładunku elektrycznego

Ładunek sam w sobie nie ma postaci fizycznej – nie jest żadnym rodzajem cząsteczki. Podobnie jak masa jest on jedynie pewną cechą fizyczną materii. I tak jak na każdy obiekt o pewnej masie oddziałuje siła grawitacji, tak na obiekt o pewnym ładunku oddziałuje siła elektromagnetyczna, zwana siłą Coulomba.

Oddziaływanie elektromagnetyczne ładunków
Oddziaływanie elektromagnetyczne ładunków

Siła Coulomba nie dość, że jest znacznie większa od grawitacyjnej, to potrafi działać w dwóch kierunkach: przyciągać lub odpychać cząsteczki. Kierunek działania siły zależy od rodzaju ładunków jakie się spotkają (wyróżniamy ładunki dodatnie oraz ujemne), co przedstawiłem na obrazku powyżej. Fizyka zna oczywiście wiele cząstek obdarzonych jednym, bądź drugim ładunkiem, ale w elektryce i elektronice liczy się tylko jedna – elektron.

Elektrony to niezwykle małe i lekkie cząstki obdarzone ładunkiem ujemnym. Zwyczajowo krążą one sobie spokojnie wokół jąder atomowych, wypełnionych protonami (o ładunku dodatnim). Przyroda uwielbia równowagę, stąd liczba protonów i elektronów jest zwykle taka sama i ładunek całego atomu wynosi zero. Jeśli jednak coś zmusi elektron do opuszczenia swojej orbity, to równowaga atomu zostaje zaburzona. Elektron staje się wolnym ładunkiem ujemnym, a wybrakowany atom, z powodu przewagi protonów, staje się dodatnio naładowaną cząstką zwaną jonem.

Atom pozbawiony elektronu staje się jonem dodatnim (kationem)

Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej na temat ładunków, to zapraszam do mojego artykułu na ten temat:

Czym jest ładunek elektryczny? – Teoria Elektryki

Dowiesz się tam jak zmierzyć ładunek, jak go gromadzić oraz dlaczego nie może on od tak pojawić się, ani zniknąć. Jeśli będziesz mieć jakieś dodatkowe pytania, zapraszam do komentowania.

Prąd = Ruch

Dźwięk, światło, zapach, kolor – wszystkie te zjawiska łączy wspólny mianownik – ruch cząstek. Nie inaczej sprawa ma się z prądem elektrycznym, który jest w rzeczywistości ruchem ładunków elektrycznych.

Wspomniane wcześniej wolne elektrony, po wprawieniu w ruch tworzą tzw. prąd elektronowy. Napotkać go możemy w liniach wysokiego napięcia jak i wszystkich przewodach ukrytych w naszym domu. Dlaczego akurat tam? Otóż przewody elektryczne wykonane są z metali, które wypełnione są ogromnymi ilościami wolnych elektronów (to one nadają charakterystyczny, metaliczny połysk). Wolne elektrony to cząsteczki niezwiązane z żadnym konkretnym atomem i nawet niewielka siła zewnętrzna może sprawić, że wszystkie w mgnieniu oka podążą we wspólnym, określonym kierunku. Cechy te sprawiają, że metale świetnie przewodzą prąd elektronowy, stąd też nazywane są przewodnikami.

Metale wypełnione są wolnymi elektronami swobodnie przemieszczającymi się między atomami.

Przewodność metali jest tak duża, że wytworzony w nich prąd musimy sztucznie ograniczać, poprzez umieszczanie na drodze elektronów przeszkód, zwanych opornikami. Gdyby nie one, większość urządzeń elektrycznych uległaby zniszczeniu zaraz po załączeniu zasilania. Niezahamowany strumień elektronów to ogromna energia, której towarzyszy wzrost temperatury, mogący bez problemu wzniecić pożar, doprowadzić do eksplozji jak i bezpośrednio zagrażać naszemu życiu. Dlatego też jeśli nie jesteśmy pewni co robimy, lepiej trzymać się od prądu elektrycznego z daleka.

Na pewno słyszałeś kiedyś o tym, że woda i elektryczność nie idą ze sobą w parze. W rzeczywistości czysta woda w ogóle nie przewodzi prądu (należy ona do izolatorów), a to dlatego, że wszystkie elektrony w jej strukturze są ściśle powiązane ze swoimi atomami. Inaczej sprawa wygląda wtedy, gdy coś w tej wodzie rozpuścimy, np zwykłą sól. Wówczas woda zamienia się w roztwór wypełniony dodatnimi i ujemnymi jonami.

Woda kranowa, deszczowa czy morska są przykładami roztworów wypełnionych jonami

Woda jest cieczą, a ciecze mają to do siebie, że cząstki je tworzące są ze sobą dość luźno powiązane i mogą się niemal swobodnie przemieszczać. Ta sama zasada tyczy się związków, które w tej wodzie rozpuścimy. Rozpuszczone w roztworze jony możemy zatem traktować jak takie przerośnięte ,,wolne elektrony”. I mimo, że są one dziesiątki tysięcy razy od nich cięższe i znacznie mniej ruchliwe, to z punktu widzenia elektromagnetyzmu posiadają tę samą wartość ładunku i tak samo zdolne są do wytworzenia prądu, zwanego prądem jonowym.

Czy to ma sens? Czy gdziekolwiek na świecie korzysta się z prądu jonowego przesyłanego za pomocą rur wypełnionych słoną wodą? Wydaje mi się, że nie, ale za to jedno wiem na pewno: Z prądu jonowego korzysta każde urządzenie, które zasilane jest za pomocą baterii. Baterie nie byłyby w stanie dostarczać nam energii elektrycznej, gdyby wewnątrz nich nie płynął prąd jonowy.

Jak myślisz, czy w gazach (np. w powietrzu) również może płynąć prąd? Oczywiście, że tak! Szczęśliwie dla nas możliwe jest to jedynie w specjalnych warunkach, których świetnym przykładem są wyładowania atmosferyczne. W trakcie burzy następuje nagromadzenie ładunku elektrycznego na ogromną skalę. W pewnym momencie ładunek staje się tak duży, że jest w stanie odebrać elektrony nawet najbardziej opornym atomom. Cząsteczki powietrza zostają dosłownie rozerwane na kawałki, a uwolnione elektrony tworzą niezwykle krótki, ale potężny impuls prądu elektronowego, któremu towarzyszy błysk i wyraźny huk.

Ostatni składnik – napięcie elektryczne

Aby elektrony i jony zasiliły nasze urządzenia (a więc przyniosły nam energię elektryczną) musimy zmusić je do ruchu w wybranym przez nas kierunku. Tym co może nam w tej sytuacji pomóc jest wspomniana na początku artykułu siła Coulomba.

Metalowe przewody wypełnione są wolnymi elektronami o ujemnym ładunku. Wiemy, że ładunki przyciągają się lub odpychają, stąd aby przemieścić wolne elektrony w wybranym kierunku mamy dwie możliwości:

  • umieścić na jednym końcu duży ładunek dodatni, który przyciągnie elektrony
  • umieścić na drugim końcu duży ładunek ujemny, który odepchnie elektrony
W obu przypadkach elektrony podążą w tym samym kierunku, tworząc prąd elektryczny

O punkcie, w którym zgromadzony jest duży ładunek dodatni mówi się, że ma wysoki potencjał. Analogicznie tam gdzie ładunek jest ujemny, tam i potencjał jest niski. Elektrony zawsze podążają w stronę wyższego potencjału. Gdybyśmy po obu stronach przewodu (pomijamy jego długość) umieścili taki sam ładunek dodatni (a więc oba końce miałyby ten sam potencjał), to elektrony przyciągane byłyby do nich z jednakową siłą, przez co… w ogóle nie ruszyłyby z miejsca.

Z kolei jeśli oba ładunki byłyby dodatnie, ale jeden z nich miałby większą wartość, to powstała w ten sposób różnica potencjałów byłaby już w stanie wytworzyć prąd elektryczny.

Mimo, że oba ładunki są dodatnie, to napięcie między nimi wynosi 14 V.

Różnica potencjałów potocznie zwana jest napięciem elektrycznym i wyrażana jest w woltach [V]. W dużym uproszczeniu możemy traktować ją jak siłę napędzającą elektrony – im jest ona większa, tym większy prąd jest w stanie popłynąć. Więcej o potencjale i napięciu pisałem pod tym linkiem:

Czym jest napięcie elektryczne? – Teoria Elektryki

Jednostka prądu elektrycznego

Wiemy już, że napięcie elektryczne jest siłą zdolną przemieszczać ładunki i że w ten sposób powstaje prąd elektryczny. Ale jak określić jak duży prąd przepływa przez przewód?

Każdy pojedynczy elektron przemieszczający się w przewodzie niesie ze sobą odrobinę energii, którą żarówki zamieniają na światło, a grzejniki na ciepło. Mocniejsza żarówka może nam dać więcej światła, ale potrzebuje do tego więcej energii, zatem więcej elektronów musi przez nią przepłynąć w tym samym czasie.

Ilość ładunku jaka przepływa przez dany punkt w określonym czasie zwana jest natężeniem prądu elektrycznego:

(1)   \begin{equation*} I = \frac{Q}{t} \end{equation*}

I – symbol natężenia prądu elektrycznego
Q – ładunek elektryczny (wyrażony w kulombach [C])
t – czas przepływu ładunku (wyrażony w sekundach [s])

Jednostką natężenia prądu elektrycznego w układzie SI jest amper (na cześć francuskiego fizyka Andrè Ampère’a). Jeden amper odpowiada ładunkowi jednego kulomba przepływającego w czasie jednej sekundy:

(2)   \begin{equation*} 1\ \text{A} = \frac{1\ \text{C}}{1\ \text{s}} \end{equation*}

Natężenie 1 A oznacza, że w każdej sekundzie przez wybrany punkt przewodu przepływa ponad sześć trylionów elektronów. Czy to dużo? W elektronice tak duży prąd jest niemal niespotykany i na ogół operuje się wartościami w okolicach mikro i mili amperów. W elektryce i automatyce prądy rzędu kilkudziesięciu amperów to chleb powszedni, natomiast w przypadku energetyki 100 A to wartość, od której dopiero zaczyna się rozmawiać.

Natężenie prądu mierzy się zawsze w konkretnym punkcie. Musimy zatem fizycznie wpiąć się w ścieżkę, którą podążają elektrony

Podstawowe zagadnienia na temat prądu elektrycznego mamy opanowane. Pozostaje jednak szereg innych pytań wartych odpowiedzi. W kolejnych artykułach postaramy się dowiedzieć między innymi:

  • co dzieje się z elektronami, gdy już dotrą do punktu o wysokim potencjale?
  • dlaczego wszyscy myślą, że prąd płynie w odwrotnym kierunku?
  • czy prąd może płynąć w dwie strony jednocześnie?
  • jak to możliwe, że prąd może płynąć nawet gdy elektrony niemal się nie poruszają?

Serdecznie zapraszam do komentowania, oraz do polubienia mojego bloga na facebook.com/TeoriaElektryki, dzięki czemu nie przegapisz kolejnych artykułów!


Bibliografia

  1. Elektronika łatwiejsza niż przypuszczasz – D. Nuhrmann, Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, 1983,
  2. Teach Yourself Electricity and Electronics, S. Giblisco, S. Monk, MacGraw Hill, 2016,
  3. Podstawy Elektrodynamiki – D. Griffiths, Wydawnictwo Naukowe PWN, 2001,

SEPapka
Mobilny Niezbędnik Elektryka
Sprawdź!
Krótka Historia Elektryczności
A może chciałbyś przeczytać ciekawą książkę?
Pewnie!

Ten post ma 38 komentarzy

  1. Marian

    Część.
    Czytam Twoją stronę już od dłuższego czasu robisz zajebistą robotę. Twoja książka też mistrzowska szkoda tylko że nie ma papierowej wersji i więcej obrazków :-). Mam takie pytanie może mądre może głupie. Różnica potencjałów 12V i 24V w realnym świecie. Czy jeżeli połącze te 2 różne potencjały nie nastąpi tzw spięcie? Powiedzmy że do kabla 24V podłączam 12V kabel prostopadle i powiedzmy że kabel 24V ma 36V odbiornik na swoim końcu. Jak to by działało? Czy te potencjały się dodają?

    1. Aleksander

      Tez chcialbym wiedziec chociaz nie wiem jak mialo by to wygladac na obrazku, plus laczac w jakis sposob te „kable” otrzymalibysmy roznice potencjalow, czyli 12V.
      apropos twohjego rysunku, chcialbym wiedziec jakby to mialo wygladac w praktyce

  2. Alex

    Dzień dobry.
    Nie daje mi spokoju jedno pytanie. Co powoduje, że elektron się porusza? Nośnikiem oddziaływań jest zdaje się bozon w postaci fotonu. Ale jaka siła powoduje, że jednoimienne się odpychają a różnoimienne przyciągają?
    Pozdrawiam.

    1. Artur Szulc

      A jaka siła powoduje, że dwie masy się zawsze przyciągają? Grawitacja i elektromagnetyzm to dwa z czterech znanych nam rodzajów oddziaływań. W najnowszej teorii grawitacji mówi się, że to co nam makro-istotom wydaje się być siłą, jest tak naprawdę odzwierciedleniem zakrzywień czasoprzestrzeni. Co z elektromagnetyzmem? Tu jest nieco trudniej, bo elektrony to de facto cząstki bardzo rozmyte. Na pewno, tak jak wspomniałeś, największą rolę odgrywają tutaj fotony (czy też wirtualne fotony), tworzące pole elektromagnetyczne wokół cząstek. Czy jednak chodzi tutaj ponownie o zakrzywienie czasoprzestrzeni, czy o coś innego – tego niestety nie wiem, gdyż nie interesowałem się tym temat tak bardzo. Polecam popytać na blogach lub pod filmami osób zajmującymi się teorią kwantową – tam na pewno odpowiedzą Ci dokładniej niż ja.

  3. Dawidos

    Panie Arturze …. Z WIELKIM szacunkiem dla pana ale moje pytania były czysto ironiczne …
    Takich samych rzeczy uczyłem w szkole ale w sumie brak w tm logiki więc już tego nie robię
    , dlaczego ? bo to jest zupełna bzdurą jaką podobnie jak ludziom wmawiano w średniowieczu o tym że Ziemia jest w centrum wszechświata.
    Jeśli byłyby to wolne elektrony w przewodniku to po podłączeniu napięcie zaraz by się skończyły oczywiście w wypadku DC. Energia nie jest transportowana tylko elektrony bo wtedy nie dział by żaden transformator

    Tak naprawdę długo by tłumaczyć więc pójdę na łatwiznę Bardzo proszę zerknąć tutaj … wszystko jest wyjaśnione w tym filmie -> https://www.youtube.com/watch?v=bHIhgxav9LY

    1. Artur Szulc

      Pan wybaczy, że nie wyłapałem ironii – przez Internet nie widać z kim ma się do czynienia, a jak rozumiem, rozmawiam z doświadczonym nauczycielem. Widzi Pan, bardzo wiele osób czyta komentarze pod moimi artykułami i zapewne wszystkie te osoby chętnie skorzystają z Pańskich doświadczeń. Proszę w takim razie napisać, bez ironicznych pytań, jak brzmi według Pana odpowiedź na pytanie zadane w artykule? Czym jest prąd elektryczny?
      I przy okazji jeśli mógłby Pan wytłumaczyć to zdanie: ,,Jeśli byłyby to wolne elektrony w przewodniku, to po podłączeniu napięcie zaraz by się skończyły oczywiście w wypadku DC”. W jaki sposób elektrony mogą się ,,skończyć” w obwodzie DC? Jak są one w stanie opuścić taki obwód i gdzie się udają?

  4. Dawidos

    ach i jeszcze jedno pytania:
    Zakładam że w ruchu elektronów (prąd) nie biorą udziału wszystkie atomy miedzi
    bo gdyby tak było cały przewód zamienił by się w czysta energię
    jaki procent atomów miedzi bierze udział w przepływie prądu ?

    1. Artur Szulc

      Taka sama siła (przynajmniej w prądzie stałym) działa na wszystkie elektrony w sieci krystalicznej. Dlaczego cały przewód zamieniłby się w czystą energię? Zgodnie z E=mc^2 to niemożliwe.

  5. Dawidos

    Dzień dobry super się czyta ale … mam kilka pytań :
    Zakładam że miedź składa się z atomów które są obojętne (0)
    Skąd te wolne elektrony w miedzi jeśli każdy atom jest Neutralny (p)=(e) ?
    Jeśli ruch elektronów jest taki wolny to czemu prąd lub piorun na zewnątrz przewodu działa z szybkością światła?
    Jeśli te wolne elektrony należą jednak do atomów miedzi (przewodu) to czy elektron po wyłączeniu prądu wraca do swojego atomu czy do innego ?

    1. Artur Szulc

      Skąd wolne elektrony? Metale to taki specyficzny rodzaj materiałów, że uwalniają swoje elektrony walencyjne do sieci krystalicznej. Atomy te mogą niemal swobodnie pływać po sieci.
      Dlaczego prąd jest tak szybki: https://teoriaelektryki.pl/jak-szybko-plynie-prad/
      Co do powrotu do macierzystego atomu miedzi, to nie musi to zachodzić. Dla miedzi istotne jest by liczba elektronów wokół nich się zgadzała. A czy to są jej, czy cudze elektrony, to nie ma większego znaczenia.

  6. Tomasz

    Witam. Mam pytanie troche takie luzne. Z kolega sie sprzeczamy caly czas o to co zabija. Prąd czy Napiecie?
    I jeszcze jedno mając dwa kable faza i N będąc odizolowanym np. Na suchej drewnianej skrzyni to po dotknięciu fazy Prąd przeplynie bo poczujemy „kopniecie”. Dlaczego tak jest?
    Z góry dziękuję za odpowiedź

    1. Artur Szulc

      Cześć!
      Jeśli chodzi o pierwsze pytanie, to obaj macie rację. Po kolei: To co zabija, to porażenie prądem elektrycznym. To znaczy, że jeśli prąd nie płynie, to nic Ci się nie stanie – bez prądu nie ma obrażeń. Problem w tym, że nie ma prądu bez napięcia. To znaczy, że pierwotnym zjawiskiem, przez które dochodzi do porażenia jest napięcie. Napięcie -> Prąd -> Porażenie. Jeden powie, że to prąd bezpośrednio razi. Drugi powie, że bez napięcia nie ma prądu (co jest faktem, bo jeśli napięcie będzie niskie, to mały prąd też Ci nic nie zrobi). To jest jak z wypadkiem samochodowym. Co zabija: kierowca, który prowadzi, czy rozpędzony przez tego kierowcę pojazd, który w ciebie uderzył? W zależności do tego czy winę przypiszesz sprawcy czy zjawisku fizycznemu, taką odpowiedź otrzymasz. W przypadku elektryczności nie zabija ani sam prąd, ani samo napięcie. Zabija porażenie elektryczne. A porażenia nie będzie bez odpowiedniego napięcia i prądu.

      Drugie pytanie: Jeśli stoisz na izolowanym podłożu i dotykasz tylko jednego przewodu, to ani faza, ani Nka nie ma prawa Cię kopnąć.

      1. Tomasz

        Dziękuję za odpowiedź. Mi trochę jeszcze chodziło o to że nawet 1000000V nie musi zabić człowieka. Np. Paralizator czy pastuch.

        1. Artur Szulc

          Zgadza się. Dlatego muszą być spełnione trzy warunki w takiej kolejności:
          1. Odpowiednio wysokie napięcie
          2. Odpowiednio duży prąd
          3. Odpowiednio duży czas przepływu prądu

          Dopiero wtedy mamy porażenie i ryzyko utraty zdrowia lub życia.

  7. Tomasz

    W szkole nauczono mnie, ze prąd to uporządkowany ruch elektronów. Przyglądając sie jednak bliżej tej teorii dochodzimy do wniosku, ze ma ona bardzo wiele luk i nie da się za jej pomocą wyjaśnić zjawisk takich jak prędkość prądu, kierunek przepływu itd. Dziś natrafiłem na krótki filmik, który teorie uporządkowanego ruchu elektronów wywraca do góry nogami. Wg tej teorii (z tego co zrozumiałem jest ona dziś powszechnie obowiązująca) energia przekazywana jest nie przez ruch elektronów, bo one sie fizycznie praktycznie nie poruszają, ale przez fale elektromagnetyczne, które tworzą sie wokoło zamkniętego obwodu elektrycznego.

    Całość przedstawiona jest w dosyć przystępnej formie https://m.youtube.com/watch?v=bHIhgxav9LY

    To jak jest z tym prądem? Ktoś wie…?

    1. Artur Szulc

      Ten film wywołał w ostatnim czasie dość dużą burzę wokół tematu przepływu energii elektrycznej. Tak naprawdę mamy tutaj do czynienia z dwoma modelami – model „łańcucha elektronów” jako nośnika energii, oraz model pól elektromagnetycznych, w którym to te pola są nośnikiem, a elektrony płynął niejako przy okazji. W celu pełnego zrozumienia zagadnienia, polecam obejrzenie odpowiedzi twórców, którzy zajmują się stricte elektrotechniką. Oto linki:
      https://www.youtube.com/watch?v=VQsoG45Y_00
      https://www.youtube.com/watch?v=WRR0gHh9a4s
      https://www.youtube.com/watch?v=MDOYPQQmuco

      Jak to wygląda moim zdaniem? Otóż oba modele mają swoje wady, zalety i ograniczenia. Jeden jest bardziej „inżynierski”, drugi bardziej „fizyczny”. Wciąż jednak są to tylko i wyłącznie estymacje, pewne przybliżenia, czy też próby opisu tego co dzieje się naprawdę. Każdy z modeli sprawdza się w innej sytuacji – ot choćby nie da się analizować fal elektromagnetycznych bez teorii pól, ale spróbuj użyć tego modelu w teorii obwodów – powodzenia. Wtedy idealnym rozwiązaniem jest ten drugi, który nie komplikuje spraw tam, gdzie nie jest to absolutnie potrzebne.

      1. Blee

        No to trzeba zrobić doświadczenie z takim długim przewodem i sprawdzić. Jak się opóźnienie nie pojawi, to model fizyczny jest prawidłowy, a ten oparty na przepływie przewodów, no cóż uproszczony. przypomina mi to fizykę newtonowską i relatywistyczną. Myślę, że nie trzeba kabli o długości setek tysięcy kilometrów. Chyba nawet krótsze opóźnienia dalibyśmy radę zmierzyć.

  8. Waldemar

    Wspaniałe wykłady……
    Waldemar

  9. Paweł

    Czytam twoje artykuły i jestem pod wielkim wrażeniem jak można wszystko prosto wytłumaczyć!!
    Nurtuje mnie natomiast jedno pytanie.
    Rozumiem, że zjawisko prądu elektrycznego powstaje przez ruch elektronów które są w atomach przewodnika np. aluminiowego przewodu.
    W obwodzie zamkniętym rozumiem, że krążą one w nieskończoność.
    Jeśli była by sytuacja, ze elektrony odprowadzane są do uziemienia np przez przewód ochronny, to mogła by zaistnieć sytuacja w której wszystkie elektrony by uciekły do uziemienia i przewodnik stał by się izolatorem?
    Z góry bardzo dziękuje za odpowiedz!!

    1. Artur Szulc

      Cześć!
      Cieszę się, że moje artykuły Ci się podobają 🙂 I już spieszę z odpowiedzią: Otóż nie, nie ma takiej możliwości. Elektrony nigdy nigdzie nie odpłyną, jeśli obwód nie będzie zamknięty. Jeden elektron gdziekolwiek ucieka – gdzieś z tyłu musi wpłynąć do obwodu jego zastępstwo. Ucieczka do uziemienia (jak choćby przez ciało człowieka wkładającego widelec do gniazdka) jest możliwa tylko dzięki temu, że gdzieś tam (dalej lub bliżej) przewód neutralny również jest uziemiony, a więc ziemia sama w sobie staje się częścią obwodu elektrycznego. Napiszę o tym w przyszłości artykuł, ale póki co skupiam się na dokończeniu mojej książki „Krótka Historia Elektryczności”. Jej premiera już w najbliższych kilkunastu dniach, a potem wracam do pisania artykułów! Polecam zapisać się na newsletter albo przynajmniej obserwować facebooka – wtedy o wszystkim będę Cię informował na bieżąco (o ile facebook będzie tak miły i wyświetli Ci moje posty 😉 )

      1. Paweł

        Dziękuje bardzo za błyskawiczną odpowiedź!
        W takim razie rozumiem, że źródło prądu (np. bateria lub źródło z „gniazdka”) musi
        „wygenerować elektron” który popchnie elektrony znajdujące się w przewodzie. Ostatecznie powstaje reakcja łańcuchowa jak to było omówione w artykule „Jak szybko płynie prąd?”?.

        Jeśli znajdzie pan wolny czas fajnie było by również poruszyć problem „różnej masy/różnego zera”. Spotkałem się z problemem w którym na zasilaczu (230V na 24V) występowały dwie masy jedna po stronie obwodu wtórnego druga po stronie obwodu pierwotnego.
        Urządzenie podłączone do masy w obwodzie pierwotnym nie działało prawidłowo. Dopiero po przełączeniu przewodu od masy do obwodu wtórnego urządzenie zaczęło prawidłowo pracować. Nie wiem jak to dokładnie rozumieć. Czy na styku teoretycznej masy mógł być jakiś potencjał? Inny niż na obwodzie wtórnym? Słyszałem również o rozwiązaniu, że obydwie masy są połączone zworą wtedy ten problem nie występuje.
        Jeśli chodzi o książkę to z pewnością przeczytam!
        Pozdrawiam!

        1. Artur Szulc

          Co do różnych mas, to w całej mojej (choć tylko 5letniej) karierze automatyka nie spotkałem się z łączeniem przewodu neutralnego i masy napięcia stałego. Winny opisanej przez Ciebie sytuacji mógł być sam zasilacz – te stosowane powszechnie w automatyce mają dodatkowy zacisk do podłączenia przewodu ochronnego (uziemionego) i cała magia z wyrównaniem potencjału dzieje się w środku.

          Postaram się kiedyś coś o tym napisać, acz tematów po drodze jest sporo. Pozdrawiam!

  10. Marek

    Dziękuję za ten wpis!

  11. Alicja

    Świetnie napisane! Elektryka zawsze była tym działem fizyki, który sprawiał mi pewne trudności, a Twoje artykuły nie tylko tłumaczą zrozumiale te zagadnienia, ale nawet są w stanie mnie zaciekawić 😉 Dobra robota, dziękuję!

  12. Dawid

    Czy elektrony poruszają się z jedną prędkością ? Czy jednak ta prędkość może ulec zmianie ?
    PS. Świetny artykuł , ciekawie napisany.

  13. mateusz

    o dzieje się z elektronami, gdy już dotrą do punktu o wysokim potencjale?

    Kiedy ten artykuł się ukaże??

    1. TeoriaElektryki

      Zależy to od tego w jaki sposób różnica potencjałów jest wytwarzana. W baterii na przykład biorą udział w reakcjach chemicznych i znikają w odmętach elektrolitu. W elektrowniach są na nowo pompowane do obiegu, a w przypadku doziemienia ulatują w głąb naszej planety, a dalej może dziać się z nimi wiele rzeczy.

      1. Maksymilian

        Zastanawiam się dlaczego jak po dwóch końcach przewodu (powiedzmy, że przewód ma 2 metry) damy dwa potencjały dodatnie powiedzmy 1000V i 1001V to dlaczego różnica potencjałów spowoduje, że prąd popłynie po całej długości w stronę wyższego potencjału skoro w Prawie Coulomba na siłę wzajemnego przyciągania ma wpływ wielkość ładunku oraz odległość pomiędzy nimi, w związku z tym wydawałoby się, że elektron znajdujący się tuż przy niższym potencjale poleci w stronę właśni tego niższego. W przypadku gdy jest niższy potencjał ujemny, a z drugiej wyższy potencał dodatni, jest to dla mnie zrozumiałe, że elektrony są odpychane przez potencjał ujemny, a przyciągane z drugiej strony przez potencjał dodatni.

        1. Artur Szulc

          Przede wszystkim nie wolno mieszać elektrostatyki z elektrodynamiką. Prawo Coulomba i rozkład potencjału, o którym myślisz, to elektrostatyka. Przewód elektryczny, prąd i gęstość prądu to elektrodynamika.
          Bo skąd te potencjały +1000 V i +1001 V się wzięły? Ktoś musiał wykonać określoną pracę i przemieścić ładunki, żeby takie potencjały się pojawiły. Względem czego te potencjały są mierzone? Sam w sobie potencjał nie może mieć po prostu wartości +1000 V. Definicja potencjału zakłada istnienie i odpowiednie rozmieszczenie ładunku źródłowego i testowego, tak by powstało pole elektryczne, a co za tym idzie, określony potencjał jednej cząstki względem drugiej.
          W elektrodynamice (do której odnosi się komentowany przez Ciebie artykuł), sprawa jest prosta. Jeśli między końcami przewodów występuje różnica potencjałów na poziomie 1 V, to elektrony popłyną z końca o niższym potencjale, do końca o wyższym potencjale. I ot cała filozofia. Nie ma co mieszać do tego elektrostatyki i pojedynczych ładunków.

  14. mateusz

    gdzie idzie prąd z powrotem do elektrowni czy do ziemi

    1. Paweł

      Nigdzie.
      W skrócie można powiedzieć że wykonuje inną pracę.
      Silnik się kręci, żarówka świeci, grzejnik grzeje i co tam można sobie jeszcze wymyślić.
      Generalnie jest zużywany na bieżąco przez odbiorniki energii elektrycznej.

  15. Mimi

    Z przyjemnością czytam Twojego bloga, nadrabiam zaległości w rozumieniu zagadnień związanych z prądem, których nie potrafili zobrazować w szkole 🙂 każdy artykuł jest ciekawy i świetnie przygotowany, najbardziej w pamięć zapadł mi ten o porównaniu baterii, dziękuję 🙂

    1. TeoriaElektryki

      Cieszę się, że czytanie moich treści sprawia Ci frajdę! Ten o bateriach też jest póki co moim ulubionym artykułem 😉

      1. Daniel

        A ja mam pytanie na które nie padła odpowiedź. Jezeli mamy napięcie 12V
        I napięcie 24V i dwa osobne przewody każdy przewód 1mm2 czyli przepuścimy bezpiecznie 10A . Z tego co zrozumialem wyższe napięcie pozwoli przepłynąć większej ilości elektronom? Tylko jak skoro miejsce w przewodzie jest ograniczone? I dodatkowo skoro każdy elektron jest ładunkiem to większą ilość elektronów powinna przenieść więcej amper przez przewód z wyzszym napięciem. Ale skoro prędkość prądu jest stała a miejsce w przewodzie ograniczone to dlaczego przy 12v czy 24V i tak przewód przepuści 10A . Skoro 24V mają więcej elektronów to ta przepustowość przewodu powinna wzrosnąć 2 krotnie.

        1. Artur Szulc

          Dwa przewody, a co na tych przewodach? Same w sobie przewody mają tak niską rezystancję, że popłynie gigantyczny prąd.
          Załóżmy, że na obu przewodach są takie same odbiorniki. Jaką mają rezystancję? Załóżmy, że 1,2 om. W takim układzie, przy 12 V popłynie przez nie prąd 10 A, a a przy 24 V popłynie 20 A.
          Jak to jest możliwe, że nagle płynie więcej prądu, skoro przewód jest taki sam? Otóż ładunki będą po prosty płynęły szybciej.
          O tym zjawisku piszę tutaj:
          https://teoriaelektryki.pl/jak-szybko-plynie-prad/

Dodaj komentarz