5 zaujímavostí o elektrine | blesky, Edison, drift, supravodiče, rádioizotopy

1. Blesky zabijú len 10 % zasiahnutých ľudí
2. Edison neovládal Ohmov zákon
3. Elektrina vo vodiči nedosahuje rýchlosť ani 1 mm/s
4. Supravodiče vytláčajú magnetické pole mimo svoju hmotu
5. Polovodiče v LCD displejoch sú nestabilné rádioaktívne izotopy

Blesky zabijú len 10 % zasiahnutých ľudí

Blesky sú už od úsvitu vekov opradené mystikou. Je to prvý prejav elektriny, s ktorým sa ľudia stretávali. Občas sa stane, že takýto blesk zasiahne aj človeka. Centrum pre kontrolu a prevenciu chorôb (CDC) uvádza, že takmer 90 % zasiahnutých však úder prežije. Ide o fascinujúci, ale zároveň frustrujúci zážitok – sprevádza ho teplota až 30 000 °C a zasiahnutý človek si často nesie následky do konca života. Hraničnou podobou blesku je takzvaný pozitívny blesk. Tento jav nastáva na začiatku alebo na konci búrky. Môže však udrieť aj 15 km od oblaku z čistého neba. Vytvorí napätie až jednu miliardu voltov a počas jednej sekundy môže vyprodukovať rovnaké množstvo energie, aké vyrobí bežná jadrová elektráreň za 10 minút (300 TW). V minulosti sme sa venovali téme prepäťovej ochrany. Ak sa chcete pripraviť na všetky možnosti, určite si pozrite našu ponuku prepäťových ochrán.

Edison neovládal Ohmov zákon

Thomas Alva Edison bol samouk. Nemal formálne vzdelanie, ale nechýbala mu vrodená inteligencia. Svoje vynálezy najčastejšie vyvíjal metódou pokusov a omylov. Pri vývoji komerčne použiteľnej žiarovky sa neriadil teóriou. Radšej otestoval na vlákno žiarovky viac ako 1000 rôznych materiálov, než našiel ten správny, volfrám. Keď sa ho potom novinári v rozhovore pýtali, ako pri vývoji žiarovky využil Ohmov zákon, prehlásil: “Ohmov zákon? Ja nemám čas na teórie, ja potrebujem výsledky.” V kontexte tej doby musíte tiež pochopiť, že Ohmov zákon (U (V) =R (Ω). I (A)) bol niečo naozaj prevratné. Jednoduchý vzorec, ktorý vysvetľoval fungovanie elektrického obvodu, pôsobil v tej dobe podobne ako dnes E=mc².

Elektrina vo vodiči nedosahuje rýchlosť ani 1 mm/s

Keď zostavíme elektrický obvod s celkovou dĺžkou 10 metrov, ako rýchlo sa elektróny dostanú od batérie cez žiarovku späť k batérii z druhej strany? Odpoveď vás prekvapí. Je to doslova celý deň (presnejšie cca 27 hodín). Elektrický prúd sa totiž šíri ako elektrické pole. Je to niečo ako vlna na hladine rybníka. Napriek tomu, že voda sa takmer nehýbe, energia sa vlnou šíri oveľa rýchlejšie. Tento pohyb sa nazýva driftová rýchlosť (drift). Rýchlosť toku elektrónov vo vodiči však nemá v elektronike hlbší význam.

Supravodiče vytláčajú magnetické pole mimo svoju hmotu

Supravodič môže byť za určitých podmienok takmer akýkoľvek materiál. Je však dôležité, aby elektróny v tomto materiáli prestali chaoticky poletovať a namiesto toho sa zoradili do roviny a navzájom sa “chytili” jeden druhého. Vytvoria takzvané Cooperove páry. Tento stav nastáva zvyčajne pri veľmi nízkych teplotách. U väčšiny prvkov je to blízko absolútnej nuly. Niektoré materiály však dokážu byť supravodivé aj pri vyšších teplotách. Supravodivosť znamená, že vodič nemá žiadny odpor. Elektrina sa nestráca, nemení sa na teplo a vytvára veľmi silné magnetické pole. Toto pole však nezostáva vo vnútri vodiča. Vplyvom takzvaného Meissnerovho efektu sa magnetické pole vytlačí zo svojho vnútra do priestoru. Hoci nie je úplne jasné, čím tento efekt vzniká, už sa prakticky využíva v technológii maglevu. Umožňuje tak levitáciu na magnetickom vankúši, po ktorom jazdia niektoré vysokorýchlostné vlaky.

Polovodiče v LCD displejoch sú nestabilné rádioaktívne izotopy

Svet elektrotechniky využíva množstvo zvláštnych materiálov. Tými najdôležitejšími sú polovodiče. V LCD displejoch s technológiou IGZO sa však začal používať jeden zvláštny materiál. Indium-Gálium-Zinok-oxid je najkvalitnejší polovodič pre displeje, pretože je dokonale priehľadný a používa sa napríklad v displejoch pre iPhone. Prvok Indium ⚛️ je však z 95 % nestabilný rádioaktívny izotop ☢️. Ide o izotop In-115 s beta rozpadom. Pri rozpade vzniká okrem iného aj cín. Prečo však nikto nebije na poplach? Tento izotop má totiž najdlhší polčas rozpadu zo všetkých známych bežných materiálov. Polčas rozpadu In-115 je 441 biliónov rokov, čo je omnoho dlhšie, než je samotný vek vesmíru. Rozpad teda prebieha tak pomaly, že nás nemôže ohroziť. Zaujímavé je aj to, že indium sa nikde na planéte neťaží. Je asi rovnako vzácne ako striebro, vždy je však prítomné len ako prímes iných rúd. Vyrába sa teda z metalurgického odpadu.