5 zajímavostí o elektřině | blesky, Edison, drift, supravodiče, radioizotopy

1. Blesky zabijí jen 10 % zasažených lidí
2. Edison neuměl Ohmův zákon
3. Elektřina ve vodiči nedosahuje rychlosti ani 1 mm/s
4. Supravodiče vytlačují magnetické pole mimo svou hmotu
5. Polovodiče v LCD displejích jsou nestabilní radioaktivní izotopy

Blesky zabijí jen 10 % zasažených lidí

Blesky jsou už od úsvitu věků pod rouškou mystiky. Je to první projev elektřiny, se kterým se lidé setkávali. Sem tam se pak stane, že takový blesk zasáhne i člověka. Centrum pro kontrolu a prevenci nemocí (CDC) uvádí, že téměř 90 % zasažených ale zásah přežije. Fascinující i frustrující zážitek však ale provází teplota až 30 000 °C a často je zasažený do konce života nějak poznamenán. Hraniční podobou blesku je pak takzvaný pozitivní blesk. Tento jev nastává na začátku, nebo na konci bouřky. Může ale udeřit i 15 km od mračna z čistého nebe. Vytvoří napětí až jednu miliardu voltů a po dobu jedné vteřiny může vygenerovat stejné množství energie, kterou vyrobí běžná jaderná elektrárna za 10 minut (300 TW). Dříve jsme se věnovali tématu přepěťové ochrany. Pokud se chcete připravit na vše možné, určitě se podívejte na naši nabídku přepěťových ochran.

Edison neuměl Ohmův zákon

Thomas Alva Edison byl samouk. Neměl formální vzdělání, ale nechyběla mu vrozená inteligence. Své vynálezy nejčastěji vyvíjel metodou pokusu a omylu. Při vývoji komerčně použitelné žárovky se neřídil teorií. Raději otestoval na vlákno žárovky přes 1000 různých materiálů, než naleznul ten správný, wolfram. Když se pak v rozhovoru novináři ptali, jak při vývoji žárovky využil ohmův zákon, prohlásil: “Ohmův zákon? Já nemám čas na teorie, já potřebuji výsledky.” V kontextu té doby musíte také pochopit, že Ohmův zákon (U (V) =R (Ω). I (A)) byl něco opravdu převratného. Jednoduchá formule, která vysvětlovala fungování elektrického obvodu v kontextu té doby působila podobně, jako dnes E=mc².

Elektřina ve vodiči nedosahuje rychlosti ani 1 mm/s

Když sestavíme elektrický obvod s celkovou délkou 10 metrů, jak rychle se elektrony dostanou od baterky přes žárovku zpět k baterce z druhé strany? Odpověď vás překvapí. Je to doslova celý den (přesněji cca 27 hodin). Elektrický proud se totiž šíří jako elektrické pole. Je to něco jako vlna na hladině rybníka. Přesto, že voda se skoro nepřesouvá, energie cestuje ve vlně mnohem rychleji. Tento pohyb se nazývá driftová rychlost (drift). Rychlost toku elektronů ve vodiči ale nemá v elektronice hlubšího smyslu.

Supravodiče vytlačují magnetické pole mimo svou hmotu

Supravodič může být za určitých podmínek téměř jakýkoliv materiál. Je ale důležité, aby elektrony v tomto materiálu přestaly chaoticky poletovat a místo toho se seřadili do roviny a navzájem se “chytly” jeden druhého. Vytvoří takzvané Cooperové páry. Tento stav nastává obvykle za velmi nízkých teplot. U většiny prvků je to blízko absolutní nule. Některé materiály ale umí být supravodivé i za vyšších teplot. Supravodivost pak znamená, že vodič nemá žádný odpor. Elektřina se neztrácí, nemění na teplo a vytváří velice silné magnetické pole. Toto pole ale nezůstává uvnitř vodiče. Vlivem takzvaného Meissnerova efektu se magnetické pole vytlačí ze svého nitra do prostoru. Přesto, že není úplně jasné, čím tento efekt vzniká, už se prakticky využívá v technologii maglevu. Umožňuje tak levitaci na magnetickém polštáři, po kterém jezdí některé vysokorychlostní vlaky.

Polovodiče v LCD displejích jsou nestabilní radioaktivní izotopy

Svět elektrotechniky využívá spoustu zvláštních materiálů. Těmi nejdůležitějšími jsou polovodiče. U LCD displejů s technologií IGZO se ale začal používat jeden zvláštní materiál. Indium-Galium-Zinek-oxid je nejkvalitnější polovodič pro displeje, protože je dokonale průhledný a používá se třeba v displejích pro IPhone. Prvek Indium⚛️ je ale z 95 % nestabilní radioizotop ☢️. Jedná se o izotop In-115 s beta rozkladem. Při rozkladu vzniká mimo jiné i cín. Proč ale nikdo nebije na poplach? Tento izotop má totiž nejdelší poločas rozpadu ze všech známých běžných materiálů. Poločas rozpadu In-115 je 441 bilionů let, což je mnohem déle, než je vůbec stáří vesmíru. Rozklad tedy probíhá tak pomalu, že nás nemůže ohrozit. Zajímavé je i to, že indium se nikde na planetě netěží. Je asi stejně vzácné jako stříbro, vždy je ale přítomno jen jako příměs jiných rud. Vyrábí se tedy z metalurgického odpadu.