5 interesujących faktów na temat elektryczności | błyskawica, Edison, dryf, nadprzewodniki, radioizotopy

1. Pioruny zabijają tylko 10% trafionych osób
2. Edison nie znał prawa Ohma
3. Prąd w przewodniku porusza się wolniej niż 1 mm/s
4. Nadprzewodniki wypychają pole magnetyczne poza swoją strukturę
5. Półprzewodniki w ekranach LCD to niestabilne izotopy promieniotwórcze

Pioruny zabijają tylko 10% trafionych osób

Pioruny od zarania dziejów owiane są aurą mistycyzmu. To pierwszy przejaw elektryczności, z jakim zetknęli się ludzie. Czasami zdarza się, że piorun uderzy w człowieka. Centrum Kontroli i Prewencji Chorób (CDC) podaje, że niemal 90% trafionych przeżywa. To fascynujące, ale i przerażające doświadczenie wiąże się z temperaturą sięgającą 30 000 °C, a osoba trafiona często do końca życia odczuwa skutki. Skrajną formą pioruna jest tzw. piorun dodatni. Zjawisko to występuje na początku lub końcu burzy, ale może uderzyć nawet 15 km od chmury — z pozornie czystego nieba. Generuje napięcie do jednej miliarda woltów i przez jedną sekundę może wytworzyć tyle energii, ile przeciętna elektrownia jądrowa wytwarza w ciągu 10 minut (300 TW). Wcześniej poruszaliśmy temat ochrony przeciwprzepięciowej. Jeśli chcesz się przygotować na każdą ewentualność, koniecznie sprawdź naszą ofertę ochron przeciwprzepięciowych.

Edison nie znał prawa Ohma

Thomas Alva Edison był samoukiem. Nie miał formalnego wykształcenia, ale nie brakowało mu wrodzonej inteligencji. Swoje wynalazki rozwijał najczęściej metodą prób i błędów. Podczas pracy nad komercyjnie użyteczną żarówką nie kierował się teorią. Przetestował ponad 1000 różnych materiałów na żarnik, zanim znalazł odpowiedni — wolfram. Kiedy dziennikarz zapytał go później, jak wykorzystał prawo Ohma przy konstruowaniu żarówki, odpowiedział: „Prawo Ohma? Nie mam czasu na teorie, potrzebuję rezultatów.” W kontekście tamtych czasów należy zrozumieć, że prawo Ohma (U (V) =R (Ω). I (A)) było rewolucyjne. Prosta formuła wyjaśniająca działanie obwodu elektrycznego robiła wtedy takie wrażenie, jak dziś wzór E=mc².

Prąd w przewodniku nie osiąga nawet 1 mm/s

Jeśli zbudujemy obwód elektryczny o całkowitej długości 10 metrów, jak szybko elektrony dotrą od baterii przez żarówkę z powrotem do baterii z drugiej strony? Odpowiedź może zaskoczyć. To dosłownie cały dzień (dokładniej około 27 godzin). Prąd elektryczny rozchodzi się bowiem jako pole elektryczne. To trochę jak fala na powierzchni stawu — woda prawie się nie przemieszcza, ale energia rozchodzi się falą dużo szybciej. Ten ruch nazywa się prędkością dryfu. Jednak szybkość przepływu elektronów w przewodniku nie ma większego znaczenia w elektronice.

Nadprzewodniki wypychają pole magnetyczne poza swoją strukturę

Nadprzewodnik może być w pewnych warunkach niemal każdym materiałem. Ważne jest jednak, aby elektrony w takim materiale przestały się chaotycznie poruszać i zamiast tego ustawiły się w płaszczyznę oraz „związały” ze sobą nawzajem. Tworzą wówczas tzw. pary Coopera. Stan ten zwykle występuje w bardzo niskich temperaturach — dla większości pierwiastków blisko zera absolutnego. Niektóre materiały jednak wykazują nadprzewodnictwo w wyższych temperaturach. Nadprzewodnictwo oznacza, że przewodnik nie ma żadnego oporu. Prąd się nie traci, nie zamienia w ciepło i wytwarza bardzo silne pole magnetyczne. Pole to jednak nie pozostaje wewnątrz przewodnika — na skutek tzw. efektu Meissnera jest ono wypychane na zewnątrz. Chociaż dokładny mechanizm tego efektu nie jest w pełni poznany, wykorzystuje się go już praktycznie w technologii maglev. Umożliwia to lewitację na magnetycznej poduszce, po której poruszają się niektóre pociągi dużych prędkości.

Półprzewodniki w wyświetlaczach LCD to niestabilne izotopy promieniotwórcze

Świat elektrotechniki wykorzystuje wiele niezwykłych materiałów. Najważniejszymi z nich są półprzewodniki. W wyświetlaczach LCD z technologią IGZO zaczęto jednak stosować bardzo nietypowy materiał. Ind-Gal-Cynk-Tlenek to najwyższej jakości półprzewodnik do ekranów, ponieważ jest całkowicie przezroczysty i używany np. w ekranach iPhone'ów. Pierwiastek Ind⚛️ jest jednak w 95% niestabilnym radioizotopem ☢️. Chodzi o izotop In-115 z rozpadem beta. Podczas rozpadu powstaje między innymi cyna. Ale dlaczego nikt nie podnosi alarmu? Ponieważ ten izotop ma najdłuższy znany okres półtrwania spośród wszystkich powszechnie występujących materiałów. Okres półtrwania In-115 to 441 bilionów lat, czyli znacznie dłużej niż wiek Wszechświata. Rozpad przebiega więc tak powoli, że nie stanowi dla nas zagrożenia. Ciekawostką jest też to, że ind nie jest nigdzie na Ziemi wydobywany bezpośrednio. Jest równie rzadki jak srebro, ale zawsze występuje tylko jako domieszka innych rud. Dlatego uzyskuje się go z odpadów metalurgicznych.