Π.Π.Γ προετοιμασία Α΄γυμνασίου

Αγωγοί ονομάζονται τα υλικά μέσα από τα οποία είναι δυνατή η ροή του ηλεκτρικού ρεύματος.

Αγωγοί είναι όλα τα μέταλλα, όπως ο σίδηρος, το αλουμίνιο, ο χαλκός και άλλα. Αγωγός είναι και ο γραφίτης.

Πάντα οι αγωγοί περιβάλλονται από μονωτές για να αποφευχθεί ο κίνδυνος διαρροών ηλεκτρικού ρεύματος.

Οι ασφάλειες μας προστατεύουν από τα βραχυκυκλώματα.

Τα ελεύθερα ηλεκτρόνια ακολουθούν κάθε φορά την ευκολότερη πορεία, την πορεία δηλαδή με τη μικρότερη αντίσταση. Την πορεία αυτή, όταν δεν είναι επιθυμητή, την ονομάζουμε βραχυκύκλωμα. Από τα βραχυκυκλώματα μάς προστατεύουν οι ασφάλειες που διακόπτουν το κύκλωμα και εμποδίζουν τη ροή των ελεύθερων ηλεκτρονίων, όταν η ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος γίνει πολύ μεγάλη.

ονομάζεται το στοιχείο ενός ηλεκτρικού κυκλώματος, με το οποίο μπορούμε να διακόπτουμε τη ροή του ηλεκτρικού ρεύματος..

αναγκάζει τα ελεύθερα ηλεκτρόνια να κινηθούν προκαλώντας το ηλεκτρικό ρεύμα.

Ηλεκτρικές πηγές είναι οι μπαταρίες που χρησιμοποιούμε στα μικρά κυκλώματα και στις ηλεκτρικές συσκευές και οι γεννήτριες των εργοστασίων της ΔΕΗ που χρησιμοποιούνται στο τεράστιο κύκλωμα του δικτύου της χώρας μας. Οι ηλεκτρικές πηγές, οι μπαταρίες και οι γεννήτριες, δεν «παράγουν» ηλεκτρόνια, αλλά αναγκάζουν τα ελεύθερα ηλεκτρόνια των αγωγών να κινούνται ομαδικά προς μια κατεύθυνση. 

Οι ηλεκτρικές πηγές παρἐχουν την απαραίτητη ενέργεια που μετατρέπεται σε κινητική ενέργεια των ηλεκτρονίων. Αυτή είναι η ηλεκτρική ενέργεια.

Τα βασικά στοιχεία του ηλεκτρικού κυκλώματος είναι:

• Ηλεκτρική πηγή
• Αγωγοί
• Διακόπτης και
• και η ηλεκτρική συσκευή

 Παράλληλη σύνδεση

Στην παράλληλη σύνδεση οι ηλεκτρικές συσκευές συνδέονται έτσι ώστε οι επαφές κάθε συσκευής να συνδέονται απευθείας με τους πόλους της πηγής. Έτσι δημιουργούνται πολλά, ανεξάρτητα ηλεκτρικά κυκλώματα, οπότε, ακόμη και αν αποσυνδέσουμε μια συσκευή, οι υπόλοιπες εξακολουθούν να λειτουργούν. 

Σύνδεση σε σειρά

Στη σύνδεση σε σειρά οι ηλεκτρικές συσκευές συνδέονται η μία μετά την άλλη. Αν αποσυνδέσουμε μία συσκευή, η ροή του ηλεκτρικού ρεύματος διακόπτεται και οι υπόλοιπες συσκευές σταματούν να λειτουργούν.

ονομάζουμε την προσανατολισμένη κίνηση των ελεύθερων ηλεκτρονίων των αγωγών.

Για να δημιουργηθεί ηλεκτρικό ρεύμα χρειάζεται μια αιτία, αυτή είναι η ηλεκτρική πηγή

Αν σ' ένα σώμα προσθέσουμε ή αφαιρέσουμε ηλεκτρόνια, αυτό θα ηλεκτριστεί, θα φορτιστεί θετικά ή αρνητικά. Αυτό μπορεί να συμβεί με τρεις τρόπους:   

• Με τριβή: Όταν τρίψουμε δύο μη ηλεκτρισμένα σώματα μεταξύ τους, τα ελεύθερα ηλεκτρόνια μετακινούνται από το ένα σώμα στο άλλο, με αποτέλεσμα να φορτίζονται αντίθετα.    
• Μ' επαφή: Όταν ένα ουδέτερο σώμα έρθει σ' επαφή μ' ένα ηλεκτρισμένο σώμα, τότε ηλεκτρίζεται και αυτό και αποκτά το ίδιο φορτίο.     
• Μ' επαγωγή: Όταν ένα σώμα πλησιάσει ένα ουδέτερο σώμα, τότε στο δεύτερο διαχωρίζονται θα θετικά με τα αρνητικά φορτία. Το σώμα αυτό είναι ηλεκτρισμένο αλλά δεν είναι φορτισμένο

Τα άτομα είναι μικροσκοπικά σωματίδια από τα οποία αποτελούνται τα σώματα.
Τα άτομα αποτελούνται από τον πυρήνα και τα αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια, που κινούνται γύρω από τον πυρήνα. 

Ο πυρήνας αποτελείται από θετικά φορτισμένα πρωτόνια και ουδέτερα νετρόνια, έτσι είναι θετικά φορτισμένος.

Το άτομο είναι ουδέτερο μιας και το φορτίο κάθε πρωτονίου είναι αντίθετο από το φορτίο κάθε ηλεκτρονίου και το πλήθος τους είναι ίδιο.

Η ηλεκτρική δύναμη είναι εκείνη που εξαναγκάζει τα πολύ μικρότερα σε μάζα ηλεκτρόνια να περιφέρονται γύρω από τον πολύ βαρύτερο τους πυρήνα (περίπου όπως η βαρύτητα εξαναγκάζει τους πλανήτες να γυρίζουν γύρω από τον ήλιο). Η δύναμη αυτή εξασθενεί όσο τα ηλεκτρόνια κινούνται σε πιο απομοκρυσμένες τροχιές από τον πυρήνα.

Αγωγιμότητα

Η ηλεκτρική (αλλά και η θερμική αγωγιμότητα) των μετάλλων ερμηνεύεται με τη θεωρία των ελευθέρων ηλεκτρονίων. Τα άτομα των μετάλλων  είναι πολύ μεγάλα, έτσι τα εξωτερικά ηλεκτρόνια έλκονται ασθενικά και μπορούν να διαφεύγουν από αυτά (που απομένουν πια με θετικό φορτίο, ονομάζονται κατιόντα και σχηματίζουν κρυσταλλικά-γεωμετρτικά πλέγματα). Δημιουργείται έτσι νέφος ελεύθερων ηλεκτρονίων που κινούνται τυχαία, έχοντας όλα πάνω-κάτω την ίδια κινητική ενέργεια.

Κάτω από προϋποθέσεις το νέφος μπορεί να μετακινηθεί προς μια κατεύθυνση (αυτό είναι το ηλεκτρικό ρεύμα). 

Αν το ένα άκρο του μετάλλου θερμανθεί τότε τα ηλεκτρόνια αποκτούν μεγαλύτερη κινητική ενέργεια που με διαρκείς συγκρούσεις με τα κατιόντα και με τα άλλα ελεύθερα ηλεκτρόνια την μεταδίδουν και στο υπόλοιπο μέταλλο. Αυτή είναι η Μετάδοση θερμότητας με αγωγή.

Ορισμένα υλικά στη φύση συμπεριφέρονται άλλοτε ως αγωγοί και άλλοτε ως μονωτές ανάλογα με τη θερμοκρασία και άλλους παράγοντες. Τα υλικά αυτά ονομάζονται ημιαγωγοί. Τέτοια υλικά είναι τα στοιχεία πυρίτιο και γερμάνιο. Οι ημιαγωγοί χρησιμοποιούνται για την κατασκευή ηλεκτρονικών εξαρτημάτων που ονομάζονται δίοδοι, χάρη στις οποίες λειτουργούν οι ηλεκτρονικές συσκευές.

Μονωτές ονομάζονται τα υλικά μέσα από τα οποία δεν είναι δυνατή η ροή του ηλεκτρικού ρεύματος.

Μονωτές είναι το ξύλο, το ύφασμα, το γυαλί και τα πλαστικά.