Počátky ovládnutí elektřiny

Před šestadvaceti stoletími řecký filozof Thalés Milétský učinil pozoruhodný objev: tře-li se kousek jantaru vlněnou látkou, přitahuje drobné předměty, větvičky, prach i lístečky zlata. Také starověcí Indiáni si povšimli, že některé krystaly přitahují vychladlý popel. Avšak teprve v 16. stol. našeho letopočtu studium tohoto jevu skutečně pokročilo. Teprve v této době vymyslel anglický fyzik William Gilbert samotné slovo „elektřina".

Veškeré látky, které nás obklopují, se skládají z atomů tvořených částicemi, z nichž některé mají elektrický náboj: protony kladný, elektrony záporný. Elektricky nabitá tělesa se chovají jako magnety: jedno kladně a jedno záporně nabité těleso se přitahují, avšak dvě tělesa se stejným nábojem (oba kladné nebo oba záporné) se odpuzují.

Přehlídka elektronů

Normálně jsou atomy elektricky neutrální: mají stejný počet protonů (kladných) a elektronů (záporných). Za jistých podmínek mohou v látce vzniknout místa s přebytkem elektronů a ty pak přecházejí do míst s nedostatkem elektronů. Izolanty (jantar, plasty, sklo, vlna, hedvábí atd.) jsou látky, jejichž atomy brání přemisťování elektronů. I když jsou izolanty nabity záporným nábojem (přebytek elektronů) nebo kladným nábojem (nedostatek elektronů), elektrický proud nevedou. Říkáme, že jsou nabity statickou elektřinou.

Opakem izolantů jsou vodiče (kovy, uhlík atd.). Elektrony, které jsou v přebytku, se samy přemisťují tam, kde jich je nedostatek. Jejich tok vytváří elektrický proud.

Elektrický článek obsahuje dvě části, z nichž jedna elektrony postrádá, zatímco druhá jich má v důsledku chemických reakcí přebytek. Stačí spojit dva póly článku vodičem, aby jimi procházel stejnosměrný proud. Vloží-li se do obvodu žárovička, její vlákno tvořené atomy prvku wolframu klade průchodu elektronů odpor. Tím se vlákno natolik zahřívá, že začne svítit.

Generátory a elektrárny

Proud, který spotřebovávají továrny, elektrické lokomotivy, domácí elektrospotřebiče a veřejné osvětlení, vyrábějí alternátory a mnohem řidčeji - dynama.

Dynama vyrábějí stejnosměrný proud, který má stále stejný směr, zatímco alternátory vytvářejí proud střídavý, který například v našich domácnostech mění směr padesátkrát za sekundu.

Alternátory a dynama jsou generátory, tedy systémy schopné dodávat do obvodu elektrickou energii. Nejsou to však zdroje energie: pouze v elektrické podobě navracejí část energie, která jim byla dodána v jiné formě. Největší výkon poskytují mechanické generátory, otáčivé stroje přeměňující mechanickou energii na elektrickou.

Nejznámnější použití alternátorů je v motorech automobilů. Používají je osobní i nákladní vozidla k dobíjení akumulátorů.

Ve vodní elektrárně voda z přehrady nebo řeky dopadá na kolo turbíny a síla vody otáčí turbínou a ta pohání alternátor.

Elektrické jednotky

Elektrony tvořící elektrický proud se pohybují z míst s větším záporným nábojem do míst s menším záporným nábojem. Rozdíl hodnot těchto nábojů udává napětí, které se měří ve Voltech (V).

Intenzita proudu měřená v ampérech (A) je počet elektronů, jež projdou daným místem vedení.

Výkon je množství energie, jež bylo podle konkrétních okolností vyrobeno, nebo spotřebováno. Vyjadřuje se ve wattech (W) a dostaneme ho, když znásobíme intenzitu (v ampérech) a napětí (ve voltech). Pokud je v domě desetiampérový elektroměr a napětí 220 V, nelze současně používat osvětlení a elektrospotřebiče o výkonu vyšším než 220 X 10 = 2 200 W.

Rozvod elektřiny

Velkou výhodou elektrické energie je, že se snadno přenáší a rozvádí vysokonapěťovými sítěmi. Čím je totiž vyšší napětí, tím ji lze s menšími ztrátami dopravit dále. Dnešní vysokonapěťová vedení dosahují napětí až 750 000 V. Před rozvodem k uživatelům prochází elektrická energie transformátory, kde se převádí na nízké napětí (pro domácnost obvykle 220 V). V domácnostech pak elektrické rozvody dále pokračují až ke spotřebičům. Pro bezpečnost a ochranu před požárem je nutné provádět pravidelné revize elektrospotřebičů. Ty provádí školený revizní technik.

Sítě různých oblastí se vzájemně propojují, aby se energie z oblastí, kde je jí přebytek, dostala v určenou hodinu, den a roční období tam, kde se jí nedostává. V zimě horské oblasti spotřebovávají elektřinu z elektráren v nížinách; na jaře a v létě, když taje sníh, mají vodní elektrárny dostatek vody, takže dodávají energii do nížin. V noci je spotřeba elektřiny nejnižší: běží jen elektrárny, které vyrábějí nejlevnější proud.

Spotřeba elektrické energie vzrůstá každé dva roky i na dvojnásobek. Proto je nezbytně nutné budovat nové elektrárny. Avšak vodní toky, jež by nabízely příhodné podmínky pro jejich stavbu, jsou stále vzácnější. Tepelné elektrárny lze sice stavět kdekoli, ale zase se v nich spalují obtížně získatelné ropné produkty a další fosilní paliva. Současný trend proto spočívá ve výstavbě jaderných elektráren. Ty ovšem - při případné havárii - představují nebezpečí. Proto četné země přijaly program rozvoje sluneční a větrné energetiky.

Elektřině jsme vděční za to, že můžeme pracovat s elektrickými přistroji, které nám potom ulehčují život doma i v zaměstnání.