De mi az hogy áram?

Az elektromosság a legtöbb ember számára túl elvont fogalom. A poroszos iskolarendszerünkkel és az Ohm-törvény szigorú számonkérésével még elérhetetlenebb  távolságokba távolodik a megértéstől.

Az alapfogalmak azonban könnyen érthetőek lennének, ha kicsit barátságosabban állnának hozzá.

Képzeljük el, hogy az elektromos teljesítményt a vízzel analóg módon használjuk. Szükségünk van egy egységnyi teljesítményre, amit egy hordó megtöltésével modellezhetünk.

Van egy vízforrásunk, jelen esetben egy másik hordó, amiből ezt a vizet nyerjük. A teljesítményt pedig úgy mérjük, hogy megmérjük mennyi idő alatt telt meg az alul álló, üres hordó.

Indulásnak beledugunk egy kis csövecskét, amin szépen kicsorog a víz. Ezt kivártam, kerek egy óra alatt lett tele a hordó. Ezalatt azért elgondolkodtam, hogyan lehetne növelni a teljesítményt, azaz gyorsabban megtölteni? Az egyik alapvető válasz az, hogy tegyünk bele egy vastagabb csövet:

És igen, jól gondolod! A kétszer olyan vastag csövön keresztül fele annyi idő, fél óra telik telik meg a hordó. Minél vastagabb csövet teszünk rá, annál több víz folyik át rajta, annál gyorsabban tudjuk végre a megtelt hordót itt hagyni és valami értelmesebb dolgot csinálni, mint a hordó töltögetése!  🙂

De még nem hagylak békén. Hogyan lehetne gyorsabban megtölteni, ha nincs vastagabb csövünk? Ha gyorsabban folyna a víz a kis csövön, akkor a ugyanannyi idő alatt több víz jutna át rajta. Hogy lehet a vizet nagyobb sebességre késztetni? Ha nagyobb nyomással jönne, akkor a kifolyóból is erősebben spriccelne. Emeljük fel a víztartályt jó magasra, és máris a nagyobb vízoszlop nagyobb nyomással tolja át a kisebb csövön a vizet:

És valóban! Most már nem csak csurog a kis csövecskén a víz, mint egy prosztata gondokkal küszködő bácsikának, hanem szinte túlspriccel a hordó falán! Ezzel megoldottuk, hogy egy szívószálon keresztül ugyanolyan gyorsan fel tudjuk tölteni ezt a rohadt hordót!

Eddig nem volt semmi rendkívüli, teljesen logikus volt a dolog. De hogy jön ide a villany meg az elektronok?

Képzeld el az elektronok  áramlását úgy mint a vizet! A víz nyomása a feszültséggel értelmezhető. Az áramerősséget nézhetjük úgy mint a cső vastagságát. Ha sok-sok vizet —  azaz most már beszéljünk áramról –, akarok eljuttatni az erőműtől a városba, akkor vagy nagyon vastag kábelt kell használni, vagy nagyon nagy nyomással, vagyis nagyobb feszültséggel, akkor relatív vékonyabb drótot is használhatok. A nagyon nagy nyomással azért vannak gondok, hiszen egy szívószál is szétrobbanna túl nagy nyomásnál. A nagyon nagy feszültség pedig mindenen átüt, úgy viselkedik mint a villám. A nagyon nagy feszültségű vezetékeket ezért jól el kell szigetelni, azért látod az oszlopokon, hogy a vezetékek kerámia vagy üvegtárcsákkal jó messzire vannak tartva az oszloptól:

A nagyobb feszültségen vékonyabb vezetéken, kisebb vesztességgel lehet az elektromos energiát eljuttatni. A képen látható, jó sok üvegtárcsával elszigetelt vezeték 120.000V feszültségen juttatja el a megtermelt energiát akár több száz kilométer távolságra.

A vizes példával élve, jobban érthető ez a szám. A lakásban lévő konnektorokban lévő 230V feszültséget tételezzük fel egy egy emelet magasan lévő hordó nyomásának. A távvezetéken pedig olyan feszültség/nyomás van, ami az Empire State Building tetején lévő víztározóból jön.

A Virágos-nyereg út mellett fut egy ilyen távvezeték. Most, hogy ilyen jól megtudtuk, hogy miért vannak olyan magasan és egymástól is jól távol tartva vezetékek, már a felismerés jól eső érzésével tudunk feltekinteni rá. De néha, párás, ködös időben föl se kell nézni. Amikor olyan vizes a levegő, akkora a köd, hogy nem is látom az oszlopot, akkor sokkal kisebb a levegő szigetelőképessége is. A vizes levegőt ionizálja ez a nagy feszültség és a vezetéken pulzáló áram függvényében a levegő atomjai is hallhatóan zizegnek. 

A szerelőműhelyekben volt mindig kint egy ilyen figyelmeztető tábla:
“A feszültség alatti vezeték pont úgy néz ki, mint a kikapcsolt.
    Csak más a fogása.”

Ilyen nagy feszültséggel csak nagy elosztóközpontok között tudnak energiát szállítani. Egy ilyen elosztóközpontból már “csak” 10.000 – 20.000V feszültségen szórják szét a fogyasztók felé. ( Ez már egy sima tízemeletes panelház tetejére rakott hordó )  Ahogy a mi utcánkba is bejut és ott egy oszlopon van egy transzformátor, ami már a 230V-os, általunk is használható feszültségen juttatja el minden lakásba az áramot.

Remélem sikerült egy kicsit közelebb hozni azt az ötödik osztályban írt témazáró dolgozat óta csak távolodó fizika 1-es rémképét! 🙂

És most már sokkal jobban belelátsz és érted, hogy mi mindent kell, kellene fejleszteni ahhoz, hogy az Alföldről — ahol éppen süt a nap és minden napelem teljes erővel dolgozik és nyomná be a vezetékbe a sok megtermelt áramot — eljuttassuk az ország árnyékos felébe.

Vagy egyszerűen betiltjuk a napelemeket.
Meg a szélerőművet.
Meg a villanyautókat.
Meg a villanytűzhelyeket.
Meg a légkondicionálókat.
Meg a …