Tajemnice świata elaktryczności.

Urządzenia, które pracują dzięki prądowi elektrycznemu są nieodłącznym elementem współczesnego świata. Na ogół tego nie zauważamy, ale ile problemów dostarcza nam w codziennym życiu  zwykła awaria w przesyle prądu, niedziałające czajniki elektryczne, piecyki kuchenne, odkurzacze.  Brak zasilania potrafi zatrzymać na wiele godzin pociąg, czy miejski tramwaj. Bez zasilania nie uruchomimy samochodu, radia i telewizji. Rozładowany telefon komórkowy uniemożliwi nam połączenie się i przekazanie ważnych informacji. Jednak zrozumienie praw i zjawisk dotyczących wytwarzania i przesyłu prądu pozwoli nam na rozwiązanie niektórych problemów związanych z brakiem zasilania.

W Świat Elektryczności uczestników Uniwersytetu Młodego Odkrywcy wprowadził dr Piotr Skurski. Opowiedział on o kluczowych momentach i doświadczeniach jakie przeprowadzili  ludzie żeby zrozumieć i odkryć istotę elektryczności.

Pokazane doświadczenia i przeciwności jakie musieli pokonać ówcześni badacze, umożliwiły uściślić zadanie badawcze  postawione przed Młodymi Odkrywcami. Wiedząc, że ładunki elektryczne mogą się swobodnie przemieszczać zaczęliśmy się zastanawiać od czego może zależeć przepływ prądu elektrycznego. Na potrzeby badań prowadzonych przez studentów UMO opracowaliśmy i przygotowaliśmy 30 zestawów umożliwiających odkrycie prawa Ohma oraz zależności oporu przewodnika od długości, przekroju poprzecznego i rodzaju materiału  z którego jest wykonany.

Odkrycie proporcjonalności płynącego prądu do napięcia panującego na końcach przewodnika pozwoliło na sformułowanie prawa Ohma. Ponadto uczestnicy doświadczalnie sprawdzili zależność oporu od rozmiaru przewodnika. Przeprowadzone przez nich pomiary uściśliły materiały z których najlepiej budować linie przesyłowe dla prądu. 

W celu sprawdzenia czy możliwy jest przesył prądu na znaczne odległości, specjalnie dla uczestników skonstruowaliśmy przenośną elektrownie z linią przesyłową. Na końcu linii został podłączony mały reflektor oświetlający roll up Uniwersytetu Młodego Odkrywcy, symulujący odbiorcę prądu. Doświadczenie przeprowadzone na Auli z udziałem uczestników miało charakter rywalizacji podobnie jak historyczny spór pomiędzy Edisonem a Teslą, dotyczący przesyłu prądu.

Koncepcja Edisona była oparta na przesyłaniu prądu stałego. W tym celu budował gęstą sieć elektrowni, które zasilały krótkie linie energetyczne i dostarczały prąd tylko do tych odbiorców będących w bezpośrednim sąsiedztwie z elektrownią (R~L). Natomiast Tesla do zasilania linii energetycznych wykorzystał prąd zmienny. To rozwiązanie pozwoliło na zmniejszenie strat energii elektrycznej związanych z przesyłem.   

Mimo prób i ogromnego  wysiłku, jaki włożyli uczestnicy w wytworzenie i przesłanie prądu stałego nie powiodło się dostarczenie go do odbiorcy. Największa odległość na jaką udało się przesłać prąd wynosiła około 3 m. Jednak Młodzi Odkrywcy szybko zorientowali się, że w gniazdkach elektrycznych, które są w każdym domu płynie prąd zmienny o wartości 220~240 V. Nasza elektrownia w szczytowych momentach wytwarzała prąd stały lub zmienny o napięciu 28 V, a zatem zdecydowaliśmy się podnieść  wartość napięcia do około 100 V. Do tego celu wykorzystaliśmy szkolne transformatory. Pierwszy zmieniał napięcie prądu zmiennego z 28 V na 110 V. Natomiast drugi transformator obniżał napięcie do wartości 12 V (jako odbiorcę wykorzystano żarówkę 12 V). Gdy na Auli zgasły wszystkie światła jedna z uczestniczek o wdzięcznym imieniu Jagna oświetliła nasz plakat.  

Przeprowadzone doświadczenie pokazało wyższość rozwiązań Tesli nad koncepcją Edisona dotyczącej wytwarzania i przesyłania prądu. 

I tą piękną rywalizacją zakończyliśmy zajęcia, poświęcone historii i badaniom tajemniczego fluidu na Wydziale Fizyki i Informatyki Stosowanej Uniwersytetu Łódzkiego. Przed Młodymi Odkrywcami jeszcze wizyta w EC1,  gdzie będą mieli okazję zobaczyć wykorzystanie poznanych praw na skalę przemysłową.