Prąd płynie w przewodach, a jak przepływa energia?

Poniższy artykuł pokazuje w zarysie, dlaczego naukę tak obszernej i trudnej dziedziny jak elektronika warto zaczynać NIE od prądu, napięcia i prawa Ohma, tylko od energii, w szczególności od dwóch sposobów przekazywania energii elektrycznej na odległość: bezprzewodowego i przewodowego.

W filmie B010 opowiedziałem o pięciokondygnacyjnym gmachu elektroniki (rysunek 1) i zasygnalizowałem kłopoty związane z wchodzeniem na kolejne piętra.

W oddzielnym cyklu kilku artykułów spróbuję pokazać, w jakie pułapki wpada dziś większość uczniów, co związane jest właśnie z prawem Ohma i pokrewnymi fałszywymi wyobrażeniami. Natomiast w poniższym artykule i w następnych wykażę, dlaczego rozpoczęcie nauki od energii pozwala dużo łatwiej wspinać się na kolejne piętra elektroniki, a także łatwiej zrozumieć kwestie radiowe.

Moim zadaniem jest wytłumaczenie zjawisk, powiedzmy radiowych, ale nie można od razu wskoczyć na 3. piętro. Trzeba jednak zacząć od przypomnienia podstaw. Ale uwaga – poniższy artykuł przeznaczony jest dla osób, które już mają jakąś wiedzę o elektryczności i elektronice.

Natomiast elementarne podstawy, zupełnie od zera, w sposób zrozumiały także dla dzieci i młodzieży, mogę omówić w oddzielnej serii artykułów i filmów o roboczym tytule „Elektronika dla Tymona i Noli”, tak bowiem nazywają się moje wnuczki.

A w poniższym artykule pokażę, od jakich podstaw należałoby moim zdaniem zaczynać naukę elektroniki. Nie od prądu, napięcia i prawa Ohma, tylko od energii. Wtedy o wiele łatwiej jest zrozumieć między innymi także „kwestie radiowe”.

Co to jest energia?

Dokładna definicja energii okazuje się zaskakująco skomplikowana! Badamy te zagadnienia od kilkuset lat i czym więcej wiemy, tym dziwniejsze się to wszystko okazuje.

Dobra wiadomość jest taka, że nie trzeba się wgłębiać we wszystkie szczegóły. Na początku nauki elektroniki wystarczy definicja energii bardzo uproszczona, łatwa, zgodna z intuicją.

W szkole mówi się, że energia to zdolność do wykonania pracy. Tak! Ale nie musimy szukać definicji ­– można też ogólnie powiedzieć, że energia to zdolność do zmian. Jeżeli następują jakieś zmiany, to mamy do czynienia z energią i jej przemianami.

A na razie kluczowa informacja: energia jest tylko jedna, ale ma różne formy, różne postacie. Bardziej dociekliwi mnóstwo szczegółów znajdą w poprzednich numerach czasopisma, w kilku artykułach zaczynających się od A005, zatytułowanego Co to jest energia?

Co najważniejsze, energia może występować w różnych formach, postaciach i stale mamy do czynienia z przemianami form energii oraz z przekazywaniem energii na odległość. A nas teraz zdecydowanie najbardziej interesuje energia elektryczna, która często zamienia się w inne formy energii, a także uzyskiwana jest z innych form energii. Wszystko to, co dzieje się w naszym Uniwersum to właśnie przemiany form energii.

Przemiany różnych form energii

Spektakularnym przykładem niekontrolowanych przemian energii jest piorun – wyładowanie atmosferyczne (fotografia 2), podczas którego energia elektryczna zamienia się w energię świetlną, energię dźwięku, energię fal elektromagnetycznych, po części też w energię cieplną i może spowodować pożar, a także zabić ludzi i zwierzęta.

Innym, z życia wziętym, przykładem jest energia zgromadzona w akumulatorach samochodu elektrycznego. Zasadniczo jest przez silnik elektryczny zamieniana przede wszystkim w energię mechaniczną, poruszającą pojazd. Ale umożliwia też działanie radia, używanie multimediów, i (zwykle oszczędnie) wykorzystywana jest też do ogrzewania i klimatyzacji. Szczególnym przypadkiem, o którym dość często słyszymy, są pożary samochodów elektrycznych, gdy energia elektryczna zawarta w akumulatorach w niekontrolowany i widowiskowy sposób zamienia się na ciepło.

Powszechnie mamy do czynienia z instalacjami fotowoltaicznymi, które energię promieniowania elektromagnetycznego, świetlnego, zamieniają na łatwą do wykorzystania energię elektryczną.

(…)

——– ciach! ——–

To jest tylko fragment artykułu, którego pełna wersja ukazała się w numerze październikowym czasopisma Zrozumieć Elektronikę (ZE 10/2024). Czasopismo aktualnie nie ma wersji drukowanej na papierze. Wydawane jest w postaci elektronicznej (plików PDF). Pełną wersję czasopisma znajdziesz na moim profilu Patronite i dostępna jest dla Patronów, którzy wspierają mnie kwotą co najmniej 10 zł miesięcznie. Natomiast niepełna, okrojona wersja, pozwalająca zapoznać się z zawartością numeru ZE 10/2024 znajduje się tutaj.

Piotr Górecki

 

Uwaga! Osoby, które nie są (jeszcze) moimi stałymi Patronami, mogą nabyć PDF-y z pełną wersję tego numeru oraz wszystkich innych numerów czasopisma wydanych od stycznia 2023, „stawiając mi kawę” (10 złotych za jeden numer czasopisma w postaci pliku PDF).
W tym celu należy kliknąć link (https://buycoffee.to/piotr-gorecki), lub poniższy obrazek

Następnie wybrać:
– jeśli jeden numer ZE – 10 zł,
– jeśli kilka numerów ZE – WSPIERAM ZA. I tu wpisać kwotę zależną od liczby zamawianych numerów – wydań (N x 10 zł),
Wpisać imię nazwisko.
Podać adres e-mail.
Koniecznie zaznaczyć: „Chcę dołączyć wiadomość dla Twórcy” i tu wpisać, który numer lub numery ZE mam wysłać na podany adres e-mailowy. Jeśli ma to być numer z tym artykułem trzeba zaznaczyć, że chodzi o ZE 10/2024.
UWAGA!!! E-mail z linkiem do materiałów (weTransfer) wysyłamy zazwyczaj w ciągu 24 godzin. Czasem zdarza się jednak, że trafia do spamu. Jeśli więc nie pojawi się w ciągu 48 godzin prosimy sprawdzić w folderze spam, a ewentualny problem zgłosić na adres: kontakt@piotr-gorecki.pl.