A A A

O prądzie elektrycznym

W starożytności, w okolicach miasta Magnezji, odkryto rudę żelazną, która miała dziwne własności. Kawałki tej rudy przyciągały z niewielkiej odległości opiłki żelazne. Rudę tę nazwano rudą magnetyczną (magnetytem).

Własności przyciągania metali, czyli tzw. własności magnetyczne nabyć może każdy kawałek żelaza lub stali, jeśli poddać go działaniu magnesu lub umieścić w polu magnetycznym (np. w pobliżu przewodu, przez który przepływa prąd stały).

Jednym z pierwszych zastosowań magnesu było zbudowanie igły magnetycznej, wskazującej bieguny magnetyczne kuli ziemskiej (północ — południe). Okazało się, że sztabka magnesu zawieszona na nitce skierowuje się zawsze jednym biegunem na północ, a drugim na południe. W ten sposób stwierdzono, że kula ziemska jest również dużym magnesem. Koniec sztabki magnesu, który skierowuje się na północ oznaczono literą N (biegun północny magnesu), a koniec przeciwny literą S.

Magnes nie traci swoich własności, jeśli wygiąć go w kształcie litery U. Po przykryciu magnesu kawałkiem szkła, rozsypane na szkle opiłki ułożą się w pewnym określonym porządku.

To ułożenie opiłek wskazuje na istnienie wokół magnesu pola magnetycznego. Z bieguna magnesu oznaczonego N wypływają jakby pewne niewidoczne linie, które wpływają następnie do bieguna południowego, aby przez magnes powrócić znów do bieguna północnego. Linie te nazywamy liniami magnetycznymi. Jeżeli w obszarze pola magnetycznego umieścić drugi magnes, to łatwo można się przekonać, że magnesy nawzajem przyciągają się lub odpychają. Przyciągają się tylko dwa różnoimienne bieguny, np. N i S. Jeżeli zbliżymy dwa równoimienne bieguny, np. SiS, zjawisko będzie odwrotne, sztabki będą się silnie odpychać. Ale magnes wywołuje jeszcze inne ciekawe zjawiska. Nad sztabką magnesu (igłą magnetyczną) przeprowadzamy kawałek drutu. Końce tego drutu dołączamy do jakiegoś czułego wskaźnika elektrycznego. Podczas energicznego wychylania igły magnetycznej na boki okaże się, że wskaźnik elektryczny będzie wykazywał przepływ prądu elektrycznego. Zjawisko to jest odwracalne, tzn. jeżeli zamiast wskaźnika przy-łączymy źródło prądu elektrycznego, to igła magnetyczna wychyli się na bok, a przy zmienianiu biegunów włączonej w obwód baterii będzie się wychylać raz w jedną, a drugi raz w przeciwną stronę. Zapamiętamy te dwa zjawiska, ponieważ pierwsze z nich, to zasada działania prądnicy, a drugie — rozrusznika.

Aby wytłumaczyć opisane zjawiska, wykonamy nowe doświadczenie. Przez kawałek kartonu przeciągnięty jest drut, którym płynie prąd elektryczny. Ustawione na kartonie igły magnetyczne ułożą się zgodnie z rozkładem linii sił pola magnetycznego.

Jeżeli wokół każdego przewodu, przez który przepływa prąd elektryczny, powstaje pole magnetyczne podobne do pola, jakie otacza magnes stały, to możemy wzmocnić to pole przez dodanie zwoju drutu, a jeszcze lepiej przez nawinięcie całego uzwojenia, które nazywamy cewką.

Linie magnetyczne wzmocnimy przez wstawienie do środka cewki dobrego przewodnika magnetycznego, np. kawałka żelaza. Otrzymamy wtedy elektromagnes. Taki elektromagnes, który przyciąga kawałki żelaza tylko w chwili przepływu prądu elektrycznego w cewce, zastosowany jest właśnie w domowym dzwonku elektrycznym. Z chwilą przyciągnięcia kotwicy przez elektromagnes następuje odłączenie styków przerywacza. Przerwa w dopływie prądu osłabia elektromagnes, sprężyna odciąga kotwicę, styki przerywacza ponownie zwierają się, botwica zostaje przyciągnięta przez elektromagnes i w ten sposób ruchy kotwicy powtarzają się. Wprawdzie w samochodzie nie ma dzwonka elektrycznego, lecz zapamiętamy jego schemat, ponieważ według podobnej zasady działa sygnał dźwiękowy, przekaźniki itp.

Jeżeli na przemian do wnętrza cewki wsuwamy i wysuwamy z niej magnes, to w cewce popłynie prąd. Prąd będzie wywołany również wtedy, gdy zamiast poruszania magnesem ruchoma będzie cewka. Można to sprawdzić przez przesuwanie przewodnika w poprzek pola magnetycznego. Zjawisko to nazywa się indukcją, a prąd w ten sposób wzbudzany prądem indukowanym. Prąd jednak powstanie tylko wtedy, kiedy przewodnik elektryczny będzie przecinał linie pola magnetycznego lub też, co jest bardzo ważne, tylko wtedy, jeżeli pole magnetyczne będzie zanikać. Przesuwanie przewodnika wzdłuż linii pola magnetycznego nie wywołuje prądu elektrycznego.

Zrozumienie opisanych dotychczas zjawisk wystarczy do wyjaśnienia działania urządzeń elektrycznych samochodu. Czym jest jednak prąd elektryczny? W celu udzielenia bardzo uproszczonej odpowiedzi na to pytanie, wkroczyć trzeba by szerzej w dziedzinę fizyki, co wykracza już poza zakres niniejszej strony.