Άστρα φωτεινά, μπάλες πολύχρωμες, και φωτάκια. Φωτάκια πολλά, που αναβοσβήνουν, και μαγεύουν τα παιδικά μάτια.
Που να φανταστούμε όμως, ότι η μαγεία αυτή οφείλεται σε χιλιάδες ελεύθερα ηλεκτρόνια, που "εργάζονται" με αυταπάρνηση για να μας δώσουν το φωτεινό αυτό θέαμα;
Τα ελεύθερα ηλεκτρόνια και το ηλεκτρικό ρεύμα
Τα ηλεκτρόνια, αρνητικά φορτισμένα σωματίδια, περιστρέφονται σε ελλειπτικές τροχιές γύρω από τον πυρήνα του ατόμου. Μερικά από αυτά , για κάποιο λόγο έχουν φύγει από την εξωτερική στιβάδα του ατόμου και περιφέρονται ελεύθερα στο εσωτερικό του υλικού.
Εάν κατορθώσουμε με κάποιον τρόπο να τα προσανατολίσουμε την κίνησή τους, τότε έχουμε δημιουργία ηλεκτρικού ρεύματος. Και εάν παρεμβάλλουμε τα χριστουγεννιάτικα φωτάκια στη διαδρομή του, αυτά θα φωτοβολήσουν (φωτεινά αποτελέσματα του ηλεκτρικού ρεύματος).
O προσανατολισμός των ηλεκτρονίων, και η κλειστή διαδρομή του ηλεκτρικού ρεύματος.
Ηλεκτρικό Κύκλωμα
Η μπαταρία (πηγή), τα καλώδια, το λαμπάκι και ο διακόπτης(ο συνδετήρας στην περίπτωσή μας), αποτελούν ένα ηλεκτρικό κύκλωμα και μάλιστα κλειστό ηλεκτρικό κύκλωμα. Αν αφαιρέσουμε τον συνδετήρα, το κύκλωμα θα είναι ανοιχτό και δεν θα περνάει ρεύμα.
Η μπαταρία προσανατολίζει τα ηλεκτρόνια(στην περίπτωση του σπιτιού μας, η ηλεκτρική πρίζα), και τα αναγκάζει να κινούνται από τον θετικό στον αρνητικό πόλο. Έχουμε ηλεκτρικό ρεύμα λοιπόν, και το λαμπάκι φωτοβολεί.
Χριστουγεννιάτικα φωτάκια σε σειρά, συνδεδεμένα στο κύκλωμα του σπιτιού μας.
Ένα αντίστοιχο ηλεκτρικό κύκλωμα είναι το κύκλωμα του σπιτιού μας. Έτσι όταν συνδέσουμε τα λαμπάκια στην πρίζα (πηγή), αυτά θα φωτοβολήσουν. Υπάρχει όμως ένα μειονέκτημα σε αυτή τη σύνδεση. Τα λαμπάκια είναι συνδεδεμένα σε σειρά. Το ένα δηλαδή διαδέχεται το άλλο. Έτσι αν καεί ένα από αυτά τα λαμπάκια, τότε δεν λειτουργεί κανένα, διότι το ρεύμα δεν μπορεί να περάσει από το συγκεκριμένο σημείο. Θα πρέπει να βρούμε ποιο λαμπάκι δεν ανάβει και να το αντικαταστήσουμε.
Υπάρχουν όμως και οι διπλές σειρές. Δύο σειρές λαμπάκια σε σειρά, ενωμένες στα δύο άκρα (κόμβοι), οι οποίες συνδέονται στο κύκλωμα του σπιτιού μας. Το ρεύμα διακλαδίζεται στις δύο σειρές. Ονομάζεται παράλληλη σύνδεση ή σε διακλάδωση, κι έχει το εξής πλεονέκτημα. Αν καεί λαμπάκι από τη μία σειρά, τότε δεν λειτουργεί η συγκεκριμένη σειρά αλλά εξακολουθεί και λειτουργεί η άλλη, αφού διαρρέεται από το άλλο τμήμα του ρεύματος.
Πηγές:
- Φυσική Γ΄ Γυμνασίου
- Φυσική Β΄ Λυκείου