Elektromosság
Elektromosság
A múlt század közepének kísérletező (Faraday) és elméleti (Maxwell) fizikusainak munkája nyomán vált egységes rendszerré a kezdetben titokzatos jelenségeket produkáló elektromosságtan. Pozitív és negatív elektromos töltések vonzását, taszítását leíró törvények alkotják az elektrosztatikát, míg az elektrodinamika a töltéshordozó részecskék mozgásával, áramokkal foglalkozik. Az elektromos áram egysége az amper (A), amely egy időegység (s) alatt egy adott felületen áthaladó töltésmennyiséggel (coulomb) arányos. Az áramokat elektromos feszültség hozza létre (egysége a volt, V), az áramlás során mérhető ellenállással szemben. Az ohmokban mérhető (Ω) ellenállás létezésének okait később a szilárdtest-fizika adta meg mikroszkopikus értelmezéssel. Az áramok, s így a feszültségek is, lehetnek egyen és váltakozó jellegűek, ami az időbeli állandóságot, ill. a periodikus változást jelenti. Egyenáramot szolgálatnak pl. a zsebtelepek, az akkumulátorok, a szórakozató elektronikai berendezések és az elektromos órák elemei, egyenárammal járnak a villamosok. A háztartások elektromos hálózata 50 Hz frekvenciájú, 220 V feszültségű váltófeszültséget ad, így a rá kapcsolt fogyasztókban váltóáram folyik. Az egyen és váltóáramok közötti különbség főképp az előállításkor és a nagy távolságokra juttatáskor nyilvánul meg (a váltóáram kisebb veszteséggel szállítható vezetéken!).
Az elektromosságtól elválaszthatatlan a mágnesség jelensége. Az elektromos áram időbeli változása elektromos teret s így áramot indukál. A kölcsönösségben van azonban egy fontos aszimmetria: míg az elektromosságban pozitív és negatív töltések léteznek, addig különálló, tehát egypólusú mágneses töltés („mágneses monopólus”) jelenlegi ismereteink szerint nincs. Az elektromos és mágneses terek kölcsönhatásai lehetővé teszik a mechanikai energia átalakítását elektromágneses energiává és viszont, ez az alapja az elektromos gépek, berendezések működésének. (Az energiát itt is joule-ban /J/, a teljesítményt J/s-ban, azaz wattban /W/ mérik; az elektromos teljesítmény az áram és a feszültség szorzataként számítható).
A mechanikai rezgésekhez hasonlóan léteznek elektromágneses rezgések, melyeknek terjedő formái az elektromágneses hullámok. A légüres térben (vákuumban) 300 000 km/s sebességgel haladó elektromágneses hullámok közé tartoznak a rádióhullámok, a mikrohullámok, a fény, a röntgen- és a gammasugárzás is. Ezeket a hullámfajtákat csak hullámhosszuk különbözteti meg egymástól. Míg pl. a rádió- és televízióműsorok közvetítésére szolgáló hullámok hullámhossza 1-2 cm-től néhány 100 m-ig terjed, a látható fény tartománya a 400-800 nm-es sáv, addig a gammasugarak nm-nél (10-9 m) is rövidebb hullámhosszúak.
