Azokat a berendezéseket, amelyekben elektromos áram áthaladásakor energiaváltozások mennek végbe, amely valamilyen módon számunkra hasznos, elektromos fogyasztóknak nevezzük. A fogyasztókat csak úgy tudjuk működtetni, ha az áramforráshoz csatlakoztatjuk őket. Az áramforrást, az összekötő vezetékeket és a fogyasztót együtt áramkörnek nevezzük.

7.1. Hogyan jelöljük az áramkör alkotóit?

Hálózati áramforrás	.	Izzólámpa	.
Elem	.	Csengő	.
Vezeték	.	Elektromotor	.
Kapcsoló	.	Tetszés szerinti fogyasztó	.
Voltmérő	.	Ampermérő	.

7.2. Készítsetek kapcsolási rajzot olyan áramkörről, amelyben
a.) kapcsoló is van;
b.) kapcsoló és csengő is van;

7.3. Készítsétek el az áramköri rajzon látható ún. soros kapcsolást!

7.4. Mérjétek meg egyenként a fogyasztók áramerősségét, majd feszültségét!
A kapott eredményekből számítsátok ki az egyes fogyasztók ellenállását!
Mit tapasztaltok?

Soros kapcsolás esetén

	feszültség	áramerősség	ellenállás
1. fogyasztó	.	.	.
2. fogyasztó	.	.	.
eredő	.	.	.

7.5. Milyen matematikai összefüggések állnak fenn a mért áramerősségek, feszültségek és ellenállások között soros kapcsolás esetében?

Azt az egyetlen ellenállást amellyel az eredeti ellenállások helyettesíthetők úgy, hogy ezen az eredeti áramforrás az eredeti áramerősséget hozza létre eredő ellenállásnak nevezzük.

7.6. Készítsétek el az áramköri rajzon látható ún. párhuzamos kapcsolást!

7.7. Mérjétek meg egyenként a fogyasztók áramerősségét, majd feszültségét!
A kapott eredményekből számítsátok ki az egyes fogyasztók ellenállását!
Mit tapasztaltok?

Párhuzamos kapcsolás esetén:

	feszültség	áramerősség	ellenállás
1. fogyasztó	.	.	.
2. fogyasztó	.	.	.
eredő	.	.	.

Látható, hogy más előnyei vannak a soros és más a párhuzamos kapcsolásnak. Otthonunkban párhuzamos kapcsolást alkalmazunk, hiszen műszaki berendezéseink 220V feszültségre tervezték, és így tudjuk biztosítani az állandó feszültséget. Másik fontos ok, ami miatt ezt a kapcsolási módot részesítjük előnybe, az a következő. Ebben az esetben nem kell minden elektromos berendezésünket egyszerre használnunk.

7.8. Említs egy olyan berendezést, ahol a soros kapcsolást alkalmazzák! (Főleg régebben)

7.9. Tervezd meg otthonotok egyszerű kapcsolási rajzát!

7.10. Számítási feladatok

•Egy 6 V-os áramforrás sarkaira sorba kapcsolunk egy 200 és egy 300 ellenállású fogyasztót. Határozzuk meg a fogyasztók áramerősségét és feszültségét!

•Egy áramkörben 24 -os és 72 -os fogyasztókat kapcsolunk sorba. A kisebb ellenállású fogyasztón 1,5 V-os feszültséget mérünk. Határozzuk meg a másik fogyasztó és az áramforrás feszültségét és az áramkörben folyó áram erősségét!

•Egy 100 ohmos ellenálláson a voltmérő 5 V feszültséget, a vele sorosan kapcsolt ismeretlen R ellenálláson a voltmérő 3,2 V feszültséget mutat. Mennyi az ismeretlen ellenállás?

•Egy 12 V-os áramforrásra párhuzamosan kapcsolunk egy 200 és egy 300 ellenállású fogyasztót. Számítsuk ki
a, az eredő ellenállást!
b, a főág áramerősségét!
c, az egyes fogyasztók áramerősségét!

•Egy áramkörben párhuzamosan kapcsoltunk egy ohmos és egy 250 ohmos ellenállást. A nagyobb ellenálláson 60 ma-es áram folyik. Határozzuk meg
a, a másik fogyasztó és az áramforrás áramerősségét!
b, az áramforrás feszültségét!

Az elektromos áramkör energiaátalakító.
- az áramforrás valamilyen energia felhasználásával töltéseket választ szét, elektromos mezőt hoz létre
- ez a mező mozgatja a fogyasztóban lévő elektronokat a fémrács akadályozó hatásával szemben
- az elektronok a mezőtől kapott energiát a fémrács ionjaival való ütközés során leadják a fogyasztónak
- így növelik annak belső energiáját
- a felmelegedett fogyasztó hőt ad le a hidegebb környezetének

Próbáljuk meg ezt az energiaátalakítási folyamatot matematikai formulába önteni!

1. Amennyiben U a feszültség a fogyasztón és rajta Q az átáramlott töltés, akkor az elektromos mező W = U x Q munkát végez.

2. Fejezzük ki az átáramlott töltésmennyiséget (Q) az áramerősséggel (I) és az idővel (t) Q=I x t

A W elektromos munka SI-mértékegysége: 1 J = 1 V x A x s

A teljesítmény értelmezése szerint az elektromos teljesítmény:

vagy

Amikor a fogyasztó beállt állandó hőmérsékletre, akkor energiája is változatlan. Ilyenkor az elektromos mező által végzett munka megegyezik a fogyasztó által leadott hőmennyiséggel.

7.11. Nézz utána Thomas Edison munkásságának!

7.12. Gondolkozz!

a, Főzőlappal vagy merülőforralóval lehet gazdaságosabban melegíteni?
b, Miért csak akkor szabad a merülőforralót bekapcsolni, ha már vízbe mártottuk?
c, Miért tekercselik többnyire spirálisan az izzólámpák izzószálait?
d, Miért veszélyes, ha a kiolvadt biztosítékot vastag vezetővel pótoljuk (megpatkoljuk)?

7.13. A korábban elkészített kapcsolási rajz alapján készíts kimutatást otthonod elektromos energia felhasználásáról! A kimutatás tartalmazza a fogyasztókat, azok teljesítményét, mennyi ideig használjátok átlagosan egy nap, és ezalatt mennyi elektromos energiát fogyaszt? A kapott végeredményt hasonlítsd össze havi villanyszámlátokkal!

áramkör, soros kapcsolás, párhuzamos kapcsolás, eredő ellenállás, elektromos teljesítmény