Rafmagn

Úr Wikipediu, frjálsa alfræðiritinu

Áður en hægt er að útskýra hvaða fyrirbæri rafmagn er þarf fyrst að líta á frumeindir (atóm) og eðlislega hegðun þeirra. Öll efni eru gerð úr atómum en atóm eru gerð úr þremur smærri einingum, það eru róteindir, rafeindir og nifteindir. Rafeindir snúast í kringum kjarna atómsins, en kjarninn er úr rótendum og nifteindum.

Róteindir eru jákvætt hlaðnar, rafeindir eru neikvætt hlaðnar en nifteindir eru hlutlausar þ.e. hvorki jákvætt né neikvætt hlaðnar.

Það er ein tegund atóma fyrir hvert frumefni, fjöldi róteinda, rafeinda og nifteinda er mismunandi eftir frumefnum, en fjöldi rafeinda og róteinda er venjulega sá sami.

Þegar rafeindir og róteindir eru jafn margar þá er atómið í jafnvægi(stöðugt). Atóm sem hafa laustengdar rafeindir. Þ.e. geta misst rafeind af braut sinni, þegar það gerist eru fleiri róteindir en rafeindir og þá er atómið jákvætt hlaðið, þessi atóm geta líka tekið til sín fleiri rafeindir en róteindir og verða þá neikvætt hlaðin. Neikvætt og jákvætt hlaðin atóm eru kölluð jónir.

Rafstraumur myndast þegar rafeindir færa sig frá einu atómi til annars, það er hægt að líkja þessu ferli við sæti í bíósal, öll sætin(atóm) eru upptekin nema eitt í miðjunni, þegar einhver(rafeind) kemur og vill setjast þá færa allir sig um eitt sæti nær miðju til að hliðra fyrir viðkomandi(rafeind), það er þessi tilfærsla sem myndar rafstraum.

Atóm leitast við að vera í jafnvægi (hafa jafn margar róteindir og rafeindir) en þá hegðun notfærum við okkur þegar við framleiðum rafmagn, með öðrum orðum þá örvum við rafeindir til að færa sig frá atómi til atóms.

Efni hafa mismunandi eiginleika til að leiða rafmagn, flestir málmar eins og kopar, stál og ál eru með lausar rafeindir og leiða rafstraum vel, þessi efni eru kölluð leiðarar, en efni eins og gler, plast og gúmmí halda fast í sínar rafeindir og leiða þess vegna rafstraum illa en þau eru kölluð einangrarar. Eftir því sem að efni leiða minna þá er talað um að þau hafi meira viðnám(eðlisviðnám).

Rafstraumur deilist upp í tvær tegundir, jafnstraum (e. Direct Current) og riðstraum (e. Alternating Current). Í jafnstraum, þá gengur straumurinn aðeins í eina átt, þ.e. frá jákvæðum pól til þess neikvæða (frá plús til mínus). Þetta stangast á við eðlisfræðina þar sem rafeindir eru neikvætt hlaðnar, og sækjast þannig í átt að jákvæða pólnum, en engu að síður er straumurinn skilgreindur til að ganga jákvæðum pól til þess neikvæðna. Tæki til að gefa jafnstraum eru t.d. rafhlöður og bílgeymar. Í riðstraum hins vegar breytast pólarnir (á spennugjafanum) til skiptis, og þar af leiðandi breytist straumstefnan í hvert skipti sem pólskipti verða. Riðstraum er t.d. hægt að finna í innstungum í húsum.

[breyta] Saga

Samkvæmt ritum Thales af Miletus (um 600 fyrir Krist) þá þekktu forn Grikkir stöðurafmagn. Þeir fundu það út að ef þeir nudduðu skinni við ákveðin efni t.d. raf (e. amber) þá drógust efnin hvort að öðru. Grikkirnir tóku eftir að hlutir úr raf drægju að sér létt efni eins og hár, einnig fundu þeir út að ef þeir nudduðu rafið nægjanlega lengi þá gátu þeir jafnvel fengið neista til að hlaupa.

Bagdad rafhlaðan sem fannst í Írak 1938 er talin vera síðan 250 fyrir Krist en hún er talin af mörgum hafa verið notuð til að gullhúða skartgripi.


Ítalski læknirinn Girolamo Cardano gerði hugsanlega fyrst grein fyrir sambandi raf- og segulafls í De Subtiliate (1550). Árið 1600 hélt Enski vísindamaðurinn William Gilbert áfram með vinnu Girolamo og færði hana á hærra plan, en William bjó til ensku orðin electric og electricity en þau eru dregin af Gríska orðinu ηλεκτρον (en. amber)(is. raf) en íslenska orðið rafmagn er dregið af því.

Otto von Guericke fylgdi í fótspor hans árið 1660 en hann fann upp stöðurafmagns rafal. Aðrir Evrópskir frumkvöðlar voru Robert Boyle, sem árið 1675 hélt því fram að rafræðileg öfl gætu virkað í lofttómi, Stephan Gray sem árið 1729 flokkaði efni sem leiðara og einangrara og C. F. Du Fay en hann greindi fyrstur manna á milli þess sem nú flokkast sem jákvæð og neikvæð hleðsla.

Layden krukkan, nokkurs konar þéttir fyrir rafafl í miklu magni, var fundin upp í Laiden háskólanum af Pieter van Musschenbroek árið 1745. árið 1747 notaði William Watson, Layden krukkuna þegar hann uppgötvaði að útleysing stöðurafmagns jafngilti rafstraum.

Í júní árið 1752 kynnti Benjamin Franklin rannsóknir sínar á rafmagni og tilgátum því tegndu með sínum frægu en jafnframt stórhættulegu tilraunum sem fólust í því að hann flaug flugdreka meðan þrumuveður stóð yfir. í kjölfarið á þessum tilraunum fann hann upp eldingavarann og kom á tengslum milli eldinga og rafmagns. Það er annaðhvort Franklin (oftar) eða Ebenezer Kinnersley (sjaldnar) sem er talin bera ábyrgð á nútíma skilgreiningum á jákvæðri og neikvæðri hleðslu rafmagns.

[breyta] Tenglar