Pozri sa na kábel od lampy alebo od nabíjačky. Zvonka je z mäkkého plastu, ale vo vnútri sú schované tenké lesklé drôtiky z kovu, väčšinou z medi. Prečo dva rôzne materiály? Lebo niektorými látkami elektrina prechádza ľahko a inými takmer vôbec.
Čím sa líšia?
Všetko je z atómov a každý atóm má okolo seba drobné elektróny. Elektrina v drôte je tok elektrónov, ktoré sa posúvajú rovnakým smerom.
V kovoch niektoré elektróny nepatria k žiadnemu jednému atómu. Môžu sa voľne túlať pomedzi atómy. Keď ich niečo zatlačí, tečú – a elektrina ľahko prechádza. Takým látkam hovoríme vodiče.
V látkach ako plast alebo guma drží každý elektrón pevne jeho vlastný atóm. Aj keď ich niečo tlačí, elektróny zostanú na mieste, a tak elektrina takmer neprejde. Takým látkam hovoríme izolanty.
Ktoré látky sú vodiče a ktoré izolanty?
| Vodiče | Izolanty |
|---|---|
| meď | plast |
| hliník | guma |
| železo a oceľ | sklo |
| striebro | porcelán |
| zlato | suché drevo |
| tuha v ceruzke (grafit) | vzduch |
Zo všetkých kovov vedie elektrinu najlepšie striebro. Meď je tesne za ním a je oveľa lacnejšia, preto je väčšina drôtov z medi. Veľké elektrické vedenia sú často z hliníka, lebo je ľahký a lacný.
Dobrý vodič má malý odpor: elektrinu takmer nebrzdí. Izolant má obrovský odpor.
Poďme hlbšie: Aký veľký je ten rozdiel? pre dospelých a extra zvedavých
To, ako dobre látka vedie elektrinu, udáva jej rezistivita (merný elektrický odpor): odpor kvádra dlhého 1 meter s prierezom 1 štvorcový meter. Meď má asi . Tvrdá guma a plasty majú alebo viac. Medená tyč teda prepúšťa elektrinu viac ako miliardu miliárd ráz ľahšie než rovnako veľká gumená alebo plastová tyč.
Prečo je kábel vnútri z medi a zvonka z plastu?
Kábel má dve úlohy. Meď vo vnútri vedie elektrinu do lampy. Plast zvonka drží elektrinu vo vnútri, aby nemohla prejsť do tvojej ruky ani do ničoho iného.
Izolanty nás chránia na mnohých miestach. Zástrčky majú plastový obal a vypínače sú z plastu. Elektrické vedenia visia na vysokých stožiaroch na sklenených alebo porcelánových držiakoch, ktoré sa volajú izolátory. Vďaka nim elektrina nestečie dolu stožiarom.
Vedie voda elektrinu?
Čistá voda je v skutočnosti zlý vodič. Voda okolo nás však nikdy nie je čistá. Voda z vodovodu, morská voda aj pot majú v sebe rozpustené soli a iné látky. Vďaka nim vedú elektrinu.
Tvoje telo je plné slanej vody, takže tiež vedie elektrinu. Preto je elektrina zo zásuvky taká nebezpečná: môže prejsť priamo cez teba.
Vedie vzduch elektrinu?
Vzduch je izolant. Preto môžu byť veľké elektrické vedenia vysoko nad zemou z holého kovu: vzduch okolo nich drží elektrinu vo vnútri. Možno ťa napadne, ako môžu vtáky sedieť na holých drôtoch. Dozvieš sa to v článku prečo sú vtáky na drôtoch v bezpečí.
Obrovské tlačenie však dokáže vzduch preraziť. Vzduch vtedy zažiari a elektrina ním preskočí. To je iskra – alebo, oveľa väčší, blesk. Tlačeniu hovoríme napätie a pri blesku dosahuje stovky miliónov voltov.
Poďme hlbšie: Keď prúd nesú ióny pre dospelých a extra zvedavých
V slanej vode nie sú voľné elektróny. Soľ sa v nej rozpadne na nabité atómy, ktoré sa volajú ióny, a tie sa posúvajú vodou.
Vo vzduchu začne iskra vtedy, keď silné tlačenie – v suchom vzduchu asi 3 milióny voltov na meter – vytrhne z molekúl vzduchu elektróny. Vzduch sa zmení na žiariaci plyn, ktorý vedie elektrinu. Hovoríme mu plazma.
Vyskúšaj to: čo vedie elektrinu?
S dospelým si môžeš postaviť jednoduchú skúšačku. Potrebuješ plochú batériu 4,5 V, malú žiarovku z baterky v objímke a tri drôty so svorkami. Poslúžia aj tri tužkové batérie v držiaku. Taká skúšačka je jednoduchý elektrický obvod.
- Spoj batériu, žiarovku a drôty do okruhu, ale medzi dvoma voľnými koncami drôtov nechaj medzeru.
- Oboma voľnými koncami sa dotkni skúšanej veci, kúsok od seba.
- Ak sa žiarovka rozsvieti, vec je vodič. Ak zostane tmavá, je to izolant.
Vyskúšaj lyžičku, mincu, kľúč, tuhu z ceruzky, plastové pravítko, gumičku a kúsok papiera. Tuha z ceruzky možno žiarovku rozsvieti len slabo.
Poďme hlbšie: Niečo medzi: polovodiče pre dospelých a extra zvedavých
Niektoré látky, napríklad kremík, sú polovodiče. Vedú elektrinu oveľa horšie ako kovy, ale oveľa lepšie ako izolanty. To, ako dobre vedú, sa dá meniť: pridaním nepatrného množstva iných látok, svetlom, teplom alebo malým napätím. Preto sa z nich vyrábajú počítačové čipy, LED diódy a solárne panely.
Poďme hlbšie: Supravodiče: žiadny odpor pre dospelých a extra zvedavých
Keď niektoré látky dostatočne ochladíme, ich odpor úplne zmizne. Objavili to v roku 1911, keď ortuť ochladená na −269 °C náhle stratila všetok odpor. V supravodivom prstenci môže prúd tiecť celé roky úplne bez batérie. Zo supravodivých cievok sú silné magnety v nemocničných prístrojoch na magnetickú rezonanciu.
Over sa
Prečo sú elektrické káble obalené plastom?
Ukáž odpoveď
Plast je izolant a drží elektrinu vo vnútri — Plast pevne drží svoje elektróny, takže ním elektrina neprejde. Udrží ju vo vnútri medeného drôtu.
Plast pevne drží svoje elektróny, takže ním elektrina neprejde. Udrží ju vo vnútri medeného drôtu.