O folosim în fiecare zi, dar cei mai mulți dintre noi nu au nicio idee cum electricitatea face lucrurile să funcționeze. Auzim, probabil, deseori despre un consum mai mare sau mai mic de electricitate care se reflectă în factura de energie electrică, dar ce se întâmplă în interiorul cablurilor electrice care fac motoarele să se miște?
Fie că vorbim despre un prăjitor de pâine sau o mașină electrică, electricitatea se rezumă la un singur lucru: ea se produce când îi „înveți” pe electroni „să danseze în linie”.
Când electronii sunt forțați să se miște în sincron, ei pot produce căldură și – mult mai important – transformă firul prin care se deplasează într-un magnet. Căldura poate fierbe apa și poate face becurile să se aprindă, iar magneții pot face lucrurile să se miște. Aceste două trucuri se află în spatele „magiei” fiecărui aparat electric.
Organizarea electronilor
Electronii care pun în funcțiune aparatele noastre se află în firele care alcătuiesc circuitele.
Firele sunt făcute din metal, iar metalele au întotdeauna electroni liberi în jurul lor. Dar dacă poți face acei electroni să se miște într-un mod organizat, ai un curent electric care trece prin acele fire. În asta constă practic curentul electric: electronii se mișcă într-un mod organizat.
Energia necesară pentru a produce mișcarea electronilor într-un mod organizat provine fie de la o baterie, fie de la un generator.
Când o baterie organizează electronii, toți se mișcă în aceeași direcție în același timp – bateria pompează electroni prin firele circuitului de la borna negativă la borna pozitivă. Pentru că toți merg într-o singură direcție, se numește curent continuu (DC).
Generatoarele de electricitate de la centralele electrice organizează electronii într-un mod ușor diferit. Ele pompează electroni, dar își schimbă direcția în care îi pompează de 100 de ori pe secundă. Deci, în loc să se miște într-o singură direcție, ca într-un circuit de curent continuu, electronii rămân aproape acolo unde sunt și se mișcă constant înainte și înapoi.
Dacă ai putea vedea în interiorul cablului de alimentare atunci când un aparat este pornit, ai crede că electronii tocmai au învățat cum să danseze în linie – toți fac constant un pas înainte, un pas înapoi în sincron. Schimbarea constantă de direcție dă și numele de curent alternativ (AC).
Deci, un curent electric constă doar într-o serie de electroni care se mișcă într-un mod organizat într-un circuit. Dar cum reușesc electronii aflați mereu pe fugă să dea căldura de care ne folosim să prăjim, să uscăm sau să încălzim?
Încălzirea firelor
Toate firele se încălzesc puțin atunci când trece un curent prin ele, deoarece, pe măsură ce electronii se mișcă prin fir, se lovesc în atomii de metal. Și ori de câte ori intră într-un atom, energia de la electronii în mișcare este emisă sub formă de căldură.
Folosim cuprul pentru cablarea electrică, deoarece electronii se mișcă mai ușor, astfel încât să nu se irosească prea multă energie sub formă de căldură. Dar dacă vrei căldură, să spunem pentru uscător de păr, este foarte ușor de obținut. Trebuie doar să folosești puțin metal prin care electronii se deplasează foarte greu, cum ar fi nichelul.
Elementele de încălzire precum cele din prăjitoarele de pâine sau uscătoarele de păr sunt bucăți de sârmă realizate dintr-un aliaj de nichel/ crom numit nicrom. Când curentul trece prin nicrome, vei obține o căldură puternică. În timp ce electronii din firele de cupru se pot mișca cu ușurință, cei din nicrom lovesc constant atomii de nichel și crom și împrăștie căldură.
