Kaj je to el. napetost in podobni drobižki

Lep pozdrav vsem. Vidim da ste že kar nekaj problemov skupinsko uspešno rešili pa upam da boste še mojega.

Problem je v tem da si ne znam zadeve predstavljat kako se odvija zato tudi pri malo bolj zapletenih zadevah hitro odpovem. Uvod problema je sledeč:

Kaj je to el. tok in kaj el. napetost?

Razni linki do Wikipedij mi ne pomagajo dosti saj vsi gonijo podobno suhoparno definicijo in sem že povečini vse prebral.
Torej. Če je el. tok usmerjeno gibanje nosilcev el. naboja, bi lahko rekel da je to kot pri vodovodu. Čez cev debeline nekaj cm preteče v nekaj sekundah recimo 3l vode. Podobno velja za tok najverjetneje?
Zatakne se mi ko se poglobim v zadevo. El. sila je ena od 4-ih osnovnih v naravi. Nosilci teh sil naj bi bili atomi, ki so privzeto el. nevtralni in postanejo nabiti šele če jim spremeniš veličino elektronov (porušiš razmerje protonov in elektronov).
Ali to sedaj pomeni da če imaš bakreno žico ki je sestavljena iz atomov in ni nikamor priklopljena velja da so atomi v njen el. nevtralni (mirujejo)? Ko jo priklopiš na neko napetost pa napetost izbije elektrone in povzroči gibanje? In gibanje česa točno to povzroči? Ali samo elektroni preskakujejo med lupinami različnih atomov ali... (težko si predstavljam če je nek trden material kako se to po njemu "giblje")?
Napetost naj bi bila razlika el. potenciala. Potencialna energija je, če se ne motim, vezana na višino. Torej višje kot si večja je potencialna energija. Kako je v tem smislu mišljena razlika teh el. potencialov (razlika med vrnom in dnom kabla ali kaj??).
Zanima me še ali to gibanje elektronov posledično povzroči nastanek električnega polja? Ter kako naj bi to polje zgledalo (ali je to zmešnjava velikega števila elektronov ki se usmerjeno gibljejo)? Omenjeno je tudi da se lahko elektroni usmerjeno gibljejo po praznem prostoru - kako je to mogoče?
Kot osnovna od 4-ih sil je omenjena elektromagnetna sila (interakcija), zakaj se tu poleg pojavi še magnetna sila? Ali el. napetost/tok povzročata magnetne sile?

Vem da so precej bazična vprašanja pa še vseeno bi mi veliko pomenilo če bi lahko kdo kot človek ćloveku razložil zakaj se tu gre.

Sicer je minilo že četrt stoletja odkar so me učilo o teh stvareh, mi je pa ostalo še nekaj malega v spominu.

Torej. Če je el. tok usmerjeno gibanje nosilcev el. naboja, bi lahko rekel da je to kot pri vodovodu. Čez cev debeline nekaj cm preteče v nekaj sekundah recimo 3l vode. Podobno velja za tok najverjetneje?

Da, podobno velja tudi za elektrone in električni tok.

Zatakne se mi ko se poglobim v zadevo. El. sila je ena od 4-ih osnovnih v naravi. Nosilci teh sil naj bi bili atomi, ki so privzeto el. nevtralni in postanejo nabiti šele če jim spremeniš veličino elektronov (porušiš razmerje protonov in elektronov).
Ali to sedaj pomeni da če imaš bakreno žico ki je sestavljena iz atomov in ni nikamor priklopljena velja da so atomi v njen el. nevtralni (mirujejo)?

Poleg atomov imaš v prevodniku tudi proste elektrone, ki se gibajo naključno odvisno od temperature. Njihovo naključno gibanje se izniči in ne povzroči električnega toka

Ko jo priklopiš na neko napetost pa napetost izbije elektrone in povzroči gibanje?

Da, pod vplivom električne napetosti, se začnejo usmerjeno premikati elektroni, ki so nosilci naboja, t.j. steče električni tok.

In gibanje česa točno to povzroči? Ali samo elektroni preskakujejo med lupinami različnih atomov ali... (težko si predstavljam če je nek trden material kako se to po njemu "giblje")?

"Trden material" je zeloooo prazen, če ga gledaš na nivoju atomov. V njem imajo prosti elektroni ogromno prostora za gibanje. Hitrost gibanja posameznih elektronov je v rangu pod milimeter/s. Elektroni so prosti, ni jim potrebno preskakovati z lupine na lupino. Električni tok pa potuje s hitrostjo 0,5 - 0,9 svetlobne hitrosti, odvisno od materiala. Električni tok vedno povzroči tudi magnetno polje.

Napetost naj bi bila razlika el. potenciala. Potencialna energija je, če se ne motim, vezana na višino. Torej višje kot si večja je potencialna energija. Kako je v tem smislu mišljena razlika teh el. potencialov (razlika med vrnom in dnom kabla ali kaj??).

Ne. Električni potencial nima povezave z potencialno energijo. Okoli elektronov, nosilcev naboja, se ustvari vektor - električno polje (polje oblike odvisno od oblike površine z nabojem), v tem električnem polju se oblikujejo različni električni potenciali - skalarji.

Zanima me še ali to gibanje elektronov posledično povzroči nastanek električnega polja?

Vsak elektron, ne glede na to ali se giblje ali ne, nosi naboj. Vsak naboj povzroči električno polje. Elektroni, ki se gibljejo povzročijo tudi magnetno polje.

Ter kako naj bi to polje zgledalo (ali je to zmešnjava velikega števila elektronov ki se usmerjeno gibljejo)?

Električno polje okoli naboja je podobno zemljini gravitaciji. Ne gre za zmešnjavo. Če vanj postaviš drugi naboj, bo to električno polje prvega naboja na drugi naboj delovalo s silo.

Omenjeno je tudi da se lahko elektroni usmerjeno gibljejo po praznem prostoru - kako je to mogoče?

Zato ker se drugje kot po praznem prostoru ne morejo gibati. Z glavo skozi zid ne gre, tudi če si elektron. Še dobro, da je tako, saj, če se elektroni ne bi mogli gibati po praznem prostoru, ne bi imeli televizije.

Kot osnovna od 4-ih sil je omenjena elektromagnetna sila (interakcija), zakaj se tu poleg pojavi še magnetna sila?

Vsako gibanje električnega naboja, t.j. električni tok povzroči magnetno polje, ki na magnetni objekt ali naboj v polju deluje z magnetno silo.

Ali el. napetost/tok povzročata magnetne sile?

Da. Glej zgoraj.

Super! Hvala vsem trem, sedaj mi je že bolj jasno. Glede kovin je najverjetneje kriva SŠ kjer je profesor ves čas opisoval trdne snovi kot zelo na gosto razporejene atome.

Me pa vseeno še zanima nekaj. Sepravi če ni napetosti se sicer elektroni tudi gibajo vendar v povprečju gledano mirujejo (vse razdalje skupaj = 0). Ko na tako žico damo napetost se elektoni začnejo gibat kot pravite s hitrostjo nekje mm/s. Torej sta tok in napetost povezana kot rit in srajca oz. napetost spontano povzroči tok? Zakaj se potem v shemah ponavadi riše ločeno in na popolnoma različnih mestih v vezju tokovni in popolnoma drugod napetostni generator? In če imamo pa recimo samo napetostni generator v shemi pa se kljub vsemu notri pojavi tudi tok pri računanju. Kaj tu meni vmes manjka? Zakaj 1x rišemo oboj, drugič pa ne pa kljub temu zopet oboje nastopa v shemah?

Če pogledam recimo parico (kabel za Ethernet) je prepleten z več posameznimi kabli. Ali zaradi ustvarjanja elektičnega in magnetnega polja ene žice le to polje vpliva tudi na druge žice in s tem poslabša prenos? Prav tako me zanima zakaj recimo steče tok po žici če sama kot taka ni sklenjen tokokrog? Kako je recimo v modemu in računalnikovem RJ45 priklopu realizirano da izpade to kot sklenjen tokokrog?

"Ko na tako žico damo napetost se elektoni začnejo gibat kot pravite s hitrostjo nekje mm/s"
Če smo natančni, se TOK elektronov premika z nekaj milimetri na sekundo, elektroni pa recipiši s 1000km/s.

Tokovni izvor je samo računski idealni element. Tokovni izvor je v resnici napetostni izvor "ki se prilagodi bremenu", izdelani so s polprevodniki (tranzistorji, diode ipd.) .

Keksolino je 10. mar 2010 ob 19:09 izjavil:

Zdaj sem malo zmeden. Kaj ni tok drugo ime za skupino gibajočih se elektronov? Če se en elektron premika z ogromno hitrostjo, kako se potem njih tok samo nekaj mm/s?

Kar mi še ne da miru je kako to da se tako pogosto pojavljajo v elektrotehniki kompleksna števila? Kaj je na "fizičnem nivoju" vzrok da se nam vedno zdraven rinejo ta kompleksna števila.

V šoli smo omenjali impedanco. Wikipedija uči da je impedanca "...posplošitev pojma električne upornosti na primere, ko se električni tok in napetost razlikujeta v fazi..". Kakšna faza je tu mišljena? In zakaj se sploh omenja impedanco če je, kot berem, pravzaprav to kar upornost?

Hitrost "toka" je povprečna usmerjena hitrost elektronov. Ti neprestano trkajo v atomsko strukturo in naključno spreminjajo smer, zato v povprečju prepotujejo bistveno manj, kakor posamezen elektron.

Kompleksna števila see pojavijo pri izmeničnih tokovih in napetostih. To je samo drugačna predstavitev sinusoidnih veličin.
Že npr. seštevanje dveh sinusoid je analitično precej neugodna operacija.