Strona głównaPytania → Dlaczego żarówka świeci?

Dlaczego żarówka świeci?

Pytanie

Pyta Jerzy Hachuła

Aby żarówka świeciła w obwodzie elektrycznym musi przez nią przepływać odpowiedni prąd. Tak też jest przy prądzie stałym. Przy prądzie przemiennym elektrony przepływają w obie strony, tzn. tylko drgają. Dlaczego więc żarówka świeci, skoro brak uporządkowanego i regularnego przepływu elektronów? Dotyczy to także innych urządzeń elektrycznych na prąd.

Odpowiedź

Odpowiada dr Miłosz Panfil

W skrócie, częstotliwość prądu 50 Hz (takiego jaki mamy w każdym gniazdu elektrycznym) wydaje nam się bardzo duża. Natomiast dla elektronów poruszających się w metalu jest to bardzo mała częstotliwość. Z punktu widzenia elektronu, prąd zmienny (o częstotliwości 50 Hz) nie różni się tak bardzo od prądu stałego.

Żarówka świeci dlatego, że poruszające się w cienkim drucie elektrony zderzają się z atomami przekazując im energię. Energia ta powoduje ogrzanie drutu. Jeżeli elektrony tracą dużo energii, czyli drut stawia im duży opór, to drut może ogrzać się do wystarczająco wysokiej temperatury by zaczął się żarzyć. By ten proces mógł zajść, elektrony muszą poruszać się wystarczająco długo, by zderzyć się z atomami. Prędkość uporządkowanego ruchu elektronów w przewodniku, tak zwana prędkość dryfu, jest rzędu kilkudziesięciu/kilkuset mikrometrów na sekundę. Oznacza to, że w ciągu jednego cyklu prądu zmiennego o częstotliwości 50 Hz elektrony przebędą drogę rzędu mikrometra. Typowa odległość pomiędzy atomami w metalu jest rzędu nanometrów (a nanometr to odległość 1000 razy mniejsza niż mikrometr). Oznacza to, że na drodze elektronu w czasie jednego cyklu znajdują się setki atomów.