Jak vznikají elektrony?
Zdravím, zajímalo by mě, jak vlastně samotný elektron vznikne. Na základní škole mi učitel fyziky říkal, že volné elektrony ve vodiči se vlivem magnetického pole posouvají a tím se přenáší vodiči práce. To by ale znamenalo, že počet elektronů je omezený, takže v podstatě zařízení, jako je Teslův transformátor by nemohlo fungovat. Nebo v zapalovači se vyžívá piezoelektrického jevu a podle všeho by musela ubývat hmota, aby se vytvořil elektrický výboj... Zná někdo ňejakou teorii?
Odpovědi
Diskuze
Pokud je vše v klidu tak jsou elektrony v elektronovém obalu atomu a jejich počet je v rovnováze s počtem protonů. Pokud je vodič připojen k elektrickému napětí, elektrony se ocitnou v elektrickém poli intenzity E a začnou se pohybovat jako jako v elektrickém poli jakýkoli jiný náboj ke kladnému náboji (kladné elektrodě). Ovšem na druhé straně vodiče je připojena záporná elektroda a ta je zdrojem elektronů. Tedy zdroj elektronů vychází ze zdroje (proto se elektrickému zdroji říká zdroj) a tento vytváří elektrické pole ve vodiči, které působí na elektrony a ty se pohybují směrem ke kladné elektrodě. Zdrojem elektřiny v akumulátoru je chemická energie (el. energie vzniká chemickou reakcí, zprostředkovatelé jsou ionty v elektrolytu).
U piezoelektrického jevu jde o přeměnu mechanické práce přímo v elektřinu, tedy tlakem na piezokrystal na něm vzniká elektrické napětí. Pokud je dostatečně vysoké, vybije se jiskrou výbojem (uzavře se elektrický obvod) a záporné náboje elektronů se neutralizují s kladným nábojem "tzv. díry".
U Teslova transformátoru jde zase o magnetickou indukci a i ta má svůj pohon a to je nějaký zdroj střídavého napětí.
Takže jak je vidět vždy jde jen o přeměny energií a k úbytku hmoty nedochází.
Elektrony mohou vzniknout i jaderným rozpadem atomů, pak jde o tzv. záření beta (tzv. beta rozpad) a pouze v tomto případě dochází k úbytku hmoty.
http://cs.wikipedia.org/wiki/Z%C3%A1%C5%99en%C3%AD_beta
---
viz také
http://cs.wikipedia.org/wiki/%C4%8C%C3%A1stice_alfa
http://cs.wikipedia.org/wiki/Z%C3%A1%C5%99en%C3%AD_gama
Na elektron můžeme pohlížet jako na bodovou částici (obvykle při emisi nebo pohlcení) nebo jako na vlnu (v ostatních případech). Reálný elektron může vznikat vždy, pokud je k dispozici dostatek energie (například při srážkách částic), zatímco virtuální elektrono-pozitronové páry vznikají masově i vakuu, ale jen na tak kratinkou dobu, aby s ohledem na relace neurčitosti neporušovaly zákon o zachování hmoty/energie.
Jiný příklad "vzniku" elektronů je při beta rozpadu, když se v jádře mění protony na neutrony (ani jedna z těchto částic neobsahuje elektrony, pouze trojici kvarků), tak z jádra elektrony vylétají.
Při všech elektrotechnických aplikacích je podstatnou vlastností, že na elektron působí elektromagnetická interakce. Pokud máme elektrické pole (uvnitř vodiče, piezokrystalu, cívky, na styku dvou různých materiálů apod.), tak toto pole nám elektrony někam postrkuje.
V technické praxi pracujeme obvykle s uzavřenými obvody (byť třeba bohatě větvenými), kde elektrony honíme všelijak dokola. Připomíná to trošku rozvod ústředního topení (čerpadlo je analogií zdroje napětí, setrvačnost proudící vody odpovídá indukčnosti, tlak napětí, tření vody odporu, průtok proudu, ventily odpovídají vypínačům nebo reostatům apod.).
Trochu bych doplnil předchozí příspěvek. Tzv "díry" se vyskytují v polovodičích P, pokud do krystalové struktury polovodiče přimícháme "nečistotu" s menším počtem valenčních elektronů. Neuzavřená vazba se pak snaží někde volný elektron ukrást, a místo chybějícího elektronu (tzv. díra) pak může cestovat ve směru elektrického pole. Pokud se setká se zdrojem elektronů a díra se "zaplní", říkáme tomu rekombinace.