Spis treści:
Każdy z nas na pewno w latach swojej młodości “posmakował” językiem baterii 9 V. Sytuacja miała miejsce w przeszłości i na pewno w dzisiejszych czasach takie eksperymenty przez młodych ludzi są dalej przeprowadzane.
Taka procedura testowania baterii zazwyczaj wygląda tak, że przy zwilżonym języku dotyka się jego czubkiem zacisków baterii 9V. Następnie osusza się język i ponownie dotyka się zacisków baterii. W obu przypadkach efekt jest ten sam – towarzyszy nam uczucie, które ciężko było zdefiniować – niektórzy określali to jako uczucie “mrowienia” czy też “ukłucia”. W przypadku przeprowadzenia doświadczenia na zawilgoconym języku odczucia były bardziej intensywne, natomiast w drugim przypadku trochę mniej.
Przy takim doświadczeniu zastanawiamy się, co ma wpływ na takie odczucia – długość języka, jego zawilgocenie czy też chodzi tutaj o coś zupełnie innego. W tym artykule autor postara się wyjaśnić dlaczego tak się dzieje i jak można to sobie w prosty i bezpieczny sposób wyjaśnić.
Przeprowadzając eksperyment z baterią należy pamiętać, że mimo, iż bateria 9V nie powinna nam zrobić krzywdy należy doświadczenie przeprowadzać w sposób bezpieczny i kontrolowany. Należy również zwrócić uwagę, aby pod żadnym pozorem nie eksperymentować w taki sposób z baterią o większym napięciu. Zabawy z taką baterią nie powinny wykonywać również osoby, które noszą metalowy elementy korekcyjny na zębach.
Prąd elektryczny
Na samym początku trochę teorii:
Prąd elektryczny to uporządkowany ruch ładunków elektrycznych. Czynnikiem wywołującym ten ruch jest istnienie napięcia, czyli różnicy potencjałów. Nośniki prądu poruszają się od potencjału niższego do potencjału wyższego.
Wyróżnia się prąd elektryczny stały (DC) oraz prąd elektryczny zmienny (AC).
Podstawową wielkością charakteryzującą prąd elektryczny jest natężenie prądu elektrycznego, które definiuje się jako stosunek ładunku przepływającego przez przekrój poprzeczny przewodnika do czasu, w jakim on przepłynął, gdzie:
i – natężenie prądu elektrycznego [A – amper];
q – ładunek elektryczny [C – kulomb];
t – czas [s – sekunda].
Jednostką prądu elektrycznego jest amper [1 A = 1 C/1 s]. Natężenie będzie miało wartość 1 A, jeżeli w czasie 1 s przez dowolny poprzeczny przekrój przewodu przepłynie ładunek elektryczny o wartości 1 C. Umowny kierunek przepływu prądu przyjmuje się od bieguna dodatniego do bieguna ujemnego.
Pomiar
Pomiar w technice polega na porównaniu wielkości mierzonej ze ściśle określoną wielkością wzorcową, która została przyjęta jako jednostka miary. To, co jest mierzone, nazywa się wielkością fizyczną, a liczbowa wartość tej wielkości wskazuje, ile razy ta wielkość mierzona jest większa lub mniejsza od jednostki użytej miary.
Wyróżnia się wartości jednostek mierzonych jako jednostki podstawowe oraz jako jednostki pochodne. Całość podstawowych i pochodnych jednostek miar wielkości fizycznych nazywa się układem jednostek.
Obecnie powszechnie stosowany jest międzynarodowy układ jednostek miar (SI). Podstawowymi jednostkami SI są: metr (m), kilogram (kg), sekunda (s), amper (A), kelwin (K), mol (mol), kandela (cd).
Wielkość fizyczna to własność ciała lub cecha zjawiska fizycznego, którą można zmierzyć, np.: czas, długość, napięcie elektryczne. Ponieważ w praktyce wartość jednostek podstawowych lub pochodnych bardzo często jest nieużyteczna, do przeprowadzania obliczeń stosuje się tzw. jednostki wielokrotne lub podwielokrotne. Przedrostki określające wielokrotności oraz podwielokrotności jednostek miar stosowanych przedstawiono poniżej.
Przyrząd pomiarowy
Multimetr pozwala na pomiar natężenia prądu płynącego przez obwód elektryczny, pomiar różnicy potencjału pomiędzy dwoma punktami obwodu – napięcia, rezystancji i pojemności, testowanie tranzystorów oraz inne funkcje zależne od producenta. Wyróżniamy multimetry analogowe (wskazówkowe) oraz cyfrowe.
Każdy miernik uniwersalny powinien umożliwiać dokonanie pomiaru szerokiego spektrum wielkości pozwalając jego użytkownikowi na określenie odpowiedniego zakresu pomiarowego. Zakres ten w zależności od potrzeb może być określony ręcznie za pomocą pokrętła przełączającego tryby pracy lub w sposób automatyczny określając zakres pomiarowy. Na pokrętle miernika znajdują się informacje dotyczące, jakie wielkości mogą być mierzone przez dany multimetr: wolty [V], ampery [A] i ohmy [Ω]. Multimetr powinien również pozwalać na pomiar mniejszych wielkości oraz posiadać możliwość wyboru rodzaju prądu – stałego lub zmiennego. Bardzo przydatną funkcją w mierniku jest możliwość sprawdzenia ciągłości obwodu – najlepiej w przypadku wykrywającej ciągłości sygnalizowanej emitowanym dźwiękiem.
Do miernika dołączone są dwa przewody – sondy pomiarowe: czarna i czerwona.
Każdy z nich zakończony jest z jednej strony wtykiem, a z drugiej stalowym próbnikiem. Wtyki należy podłączyć do miernika, a próbniki służą do stykania się z miejscami obwodu, w których przeprowadzamy pomiary. Większość mierników jest wyposażona w zależności od producenta w trzy lub cztery złącza. Jedno ze złączy powinno być oznaczone etykietą COM. Jest to złącze wspólne dla wszystkich pomiarów. Podłącza się do niego czarny przewód. Inne złącza są oznaczone symbolem Ω, literą V, literą A. Ze złącza tego można korzystać podczas pomiarów napięcia, rezystancji lub natężenia prądu. Podłącza się do tego złącza czerwony przewód.
Miernik może być wyposażony w złącza oznaczone etykietą 2A, 5A, 10A, 20A lub podobną wskazującą maksymalne natężenie prądu wyrażone w amperach. Złącze to jest przeznaczone do pomiaru dużych natężeń prądu.
Dlaczego doświadczamy uczucia "mrowienia" czy też "ukłucia" podczas "smakowania" baterii językiem?
Próbując odpowiedzieć na to pytanie należy dokonać miernikiem uniwersalnym pomiaru rezystancji języka – przy zawilgoconym oraz osuszonym języku. Przy zawilgoconym języku rezystancja wyniesie około 75kΩ (na języku autora opracowania), natomiast przy suchym będzie zdecydowanie wyższa. Gdy skóra jest wilgotna, jej rezystancja maleje, więc mamy odpowiedź dlaczego przy wilgotniejszym języku nasze odczucia z “zabawą” baterią 9V są większe. Niższa rezystancja pozwala na przepływ prądu o wyższym natężeniu, a większe natężenie prądu wywołuje mocniejsze “mrowienia (ukłucia)”. W elektryczności prawidłowość wynikająca z doświadczenia z zabawy baterią 9V została nazwana prawem OHMA.
Georg Simon Ohm już w XIX w. stwierdził, że wartość natężenia prądu elektrycznego zależy nie tylko od napięcia między końcówkami przewodnika, ale również od rezystancji. Prawo Ohma definiuje, że wartość przepływającego prądu I jest wprost proporcjonalna do napięcia U doprowadzonego do końcówek przewodnika, a odwrotnie proporcjonalna do jego rezystancji R.
Bateria 9 V zawiera związki chemiczne powodujące uwalnianie elektronów (cząstek elektrycznych), które w wyniku zachodzących reakcji chemicznych chcą płynąć z jednego złącza (1) do drugiego (2).
Gdy utworzymy elektryczne połączenie między dwoma złączami baterii, elektrony będą przepływać z jednego do drugiego złącza, nawet jeśli ścieżka ta zbudowana jest z wilgoci gromadzącej się na języku (taka analogia do typowego obwodu elektrycznego).
Elektrony przepływają łatwiej przez pewne substancje (takie jak wilgoć na języku), niż przez inne (takie jak suchy język). Kiedy prąd płynie przez krótszy dystans, napotyka mniejszą rezystancję całkowitą.
