Erömü! Mystery Cache

Erömü!

Úvod

Ne všichni asi víte, že Jára Cimrman poslal svoji operetu Proso do hudební soutěže u příležitosti uvedení do provozu obřího ruského kola ve vídeňském Prátru. Očitý svědek, korepetitor Josef Tesárek, zaznamenal zděšení, které zavládlo v hodnotící porotě této soutěže poté, co rozbalila balíček s partiturou této Cimrmanovy operety a zběžně ji prolistovala. Cituji: "Johann Strauss, tehdy již jedenasedmdesátiletý, přecházel nervózně po místnosti. Statkář Kálmán hryzl nehty a co chvíli opakoval temné maďarské 'erömü' ". (Toto slovo znamená v maďarštině "elektrárna", ale proč ho tehdy Béla Kálmán – bratr známého maďarského operetního skladatele Emmericha Kálmána – tolikrát opakoval, nezjistil dodnes ani Zdeněk Svěrák – pozn. ownera). "V jednom okamžiku pan Lehár otevřel okno a vykřikl do ulic dvakrát rychle za sebou: 'Je to běs! Je to běs!'. Dvaadvacetiletý Nedbal chtěl přede všemi roztrhat rozepsanou předehru k Vinobraní, ale chvěly se mu ruce tak, že to nesvedl..."

Něco z historie elektřiny a jejího "zkrocení"

Již Thales z Milétu (asi 624-547 př. n. l)  si všiml, že když rychle třel jantar kouskem kožešiny a přiblížil ho pak k lehkému předmětu, jako je například peříčko, tak předmět přiskočil k jantaru. Řecký název jantaru je elektron a z něho pochází moderní označení „elektřina“. Souvislost jevů vznikajících při tření jantaru třeba s bleskem však zůstávala až do dob novověku nepochopena. Po dobu více než dvou tisíc let lidstvo zůstalo pouze u těchto elementárních poznatků. 

Teprve v 17. století začalo vědecké bádání konečně trochu nabírat na rychlosti. Vědci stále vyráběli elektřinu tak, že o sebe vzájemně třeli určité předměty. Kolem roku 1600 zjistil W. Gilbert, že existují dva druhy elektřiny. Sklo třené hedvábím vytvářelo elektřinu, kterou nazval kladnou, jantar třený kožešinou vytvářel elektřinu zápornou. Gilbert svými experimenty také prokázal, že dva předměty obsahující tentýž druh elektřiny (dnes bychom řekli, že nesou náboje se stejným znaménkem) se odpuzují, zatímco předměty, které obsahují opačné druhy elektřiny, se přitahují. 

V 18. století mnoho vědců experimentovalo s elektrickým nábojem v laboratoři i mimo ni. B. Franklin (1706-1790), aby prokázal souvislost mezi elektrickým  výbojem (jiskrou) v laboratorních podmínkách a bleskem, v r. 1752 uskutečnil velmi nebezpečný pokus: pouštěl v bouřce draka. Elektrický náboj z mraku sbíhal k zemi po mokrém motouzu, na jehož konci byl přivázán klíč a mezi klíčem a předměty na zemi přeskakovaly jiskry. Nic se mu naštěstí nestalo, takže se později stal úspěšným politikem a spoluautorem Ústavy USA. Je znám i jako domnělý vynálezce bleskosvodu, ale my dobře víme, že "FTF" náleží Čechovi Prokopu Divišovi. 

Shromažďování statické elektřiny v Leydenských lahvích (primitivních kondenzátorech) bylo sice efektní, ale prakticky k ničemu. Zásadní problém byl  v tom, že zatím nebyl znám žádný způsob, jak vytvořit trvalý elektrický proud. Když v roce 1750 italský lékař L. Galvani (1737 – 1798) pitval žábu, tak si všiml, že sebou cukala, když se dotkl skalpelem nervů v její noze. O jeho objevu se doslechl A. Volta (1745 – 1827), kterého napadlo, že elektřina vzniká v důsledku styku různých kovů. Jeho velká chvíle přišla v roce 1800, kdy sestrojil galvanický článek, který elektřinu vytvářel nepřetržitě – na rozdíl od leydenské láhve, která se po vybití vždy musela znovu nabít. Aby získal větší napětí, tak zapojil několik svých článků do série (Voltův sloup) a ten se stal základem baterií používaných dodneška.

Vědci experimentující s galvanickými články přišli také na to, že některými látkami prochází proud snadno, zatímco jinými nikoli. Ty první dostaly název vodiče a druhé izolanty. V řadě experimentů provedených kolem r. 1825 zjistil německý fyzik G. Ohm, že každá látka klade procházejícímu proudu určitý, byť třeba malý, odpor. Ohm ukázal, že delší drát má větší elektrický odpor než kratší drát z téže látky se stejným průměrem. Jím formulovaný vztah mezi napětím, proudem a odporem  u kovových vodičů nyní známe jako Ohmův zákon.

Když r.1800 sestrojil Volta první baterii, tak vědci konečně získali zdroj stejnosměrného elektrického proudu. Tím se otevřely možnosti nového výzkumu. O dvacet let později byla objevena souvislost mezi elektřinou a magnetismem. Ch. Oersted (1777-1851) si všiml, že byl-li drát, kterým protékal elektrický proud, umístěn v blízkosti kompasu, tak působil na jeho střelku. Na jeho objev navázal A. M. Ampére (1775-1851) i jiní. Objev magnetického pole v okolí vodiče s protékajícím proudem a zjištění, že cívka s mnoha závity drátu, kterými protékal elektrický proud, měla mnohem větší magnetické účinky než jediný závit, vedly k sestrojení elektromagnetu.

Naopak při elektromagnetické indukci dává proměnlivé magnetické pole vznik elektromotorickému napětí v blízkém vodiči. Podstatu tohoto jevu demonstrovali r. 1831 M. Faraday a J. Henry. Je-li vodič součástí uzavřeného obvodu, tak prochází tímto obvodem elektrický proud (na tomto principu pracují mj. transformátory, dynama a alternátory). Rok poté, co Oersted objevil souvislost mezi elektřinou a magnetismem, sestrojil Faraday jednoduchý přístroj, v kterém se vodič, jímž protékal proud, otáčel v magnetickém poli. Byl to vlastně první elektrický motor. 

Lidé, kteří se pokoušeli v 19. století elektřinu prakticky využít – a dokonce s ní nahradit parní stroje, byli dlouho pokládáni za snílky. Elektřina se stala dostupnou až poté, co byly v 80. letech 19. století zkonstruovány výkonné generátory poháněné parními turbínami. V té době prudce vzrostl zájem o zavádění osvětlení obloukovými lampami (zdokonalenými F. Křižíkem r. 1882) a žárovkami. Postupně byly budovány velké elektrárny vzájemně propojené vedením. Zpočátku byl prosazován (hlavně Edisonem) proud stejnosměrný, ale pro jeho nevýhody se nakonec rozšířil proud střídavý (především zásluhou N. Tesly). Žárovku vyvinuli kolem r.1880 T. A. Edison, J. Swan a další. Elektrický proud procházel tenkým kouskem uhlíku s vysokým elektrickým odporem. Aby na vzduchu okamžitě neshořel, byl umístěn do baňky, z níž byl vyčerpán vzduch. Současné žárovky pracují na stejném principu, ale používá se vlákno z wolframu, který vydrží velmi vysoké teploty.

Jakmile byla elektřina dostupnější, tak pro ni lidé začali vymýšlet nová využití. Ačkoli na počátku 20. století byla vynalezena mnohá zařízení, která měla ulehčit práci v domácnostech, byly té době všeobecně rozšířeny jen elektrické osvětlení a žehlička. Ovšem když se na začátku 20. století rozšířilo používání elektromotoru, tak se začalo elektřiny využívat i jako hnací síly pro pohybující se zařízení. Sortiment zařízení do domácností se rychle rozrůstal, vyráběly se malé ohřívače, elektrické konvice, šlehače  na přípravu jídel, sušiče vlasů a další. Větší zařízení, jako např. vysavač, však tehdy ještě byla běžná jen v bohatých rodinách.

A pak už vývoj nabral raketové tempo. Telegrafie – psaní na dálku – byla prvním a velmi úspěšným využitím elektřiny (1850). I když Morseova abeceda byl geniální nápad, tak u něho nezůstalo a vynálezci se začali zabývat myšlenkou modulovat elektrický proud zvukovými vlnami a na druhém konci vedení ho převádět opět na zvuk – a tak vznikl telefon ("FTF" A. Meucci 1849, G. Bell až 1876). J. C. Maxwell vypracoval matematickou teorii elektromagnetických a magnetických jevů, H. Hertz pak v 80. letech 19. stol. experimentálně jeho teorii prokázal a na jejím základě pak G. Marconi vyvinul bezdrátovou telegrafii. Po zvládnutí radiového přenosu se začali vynálezci zajímat o bezdrátové přenášení obrazů. Postupně vyzkoušeli několik způsobů převádění světelných signálů pomocí speciálních kamer na signály elektrické, a ty potom bezdrátově přenášeli do přijímače s katodovou trubicí – obrazovkou. A tak tu máme televizi (1936 Německo, V. Británie)...  a tramvaje, elektrické lokomotivy, počítače, mobilní telefony a bůhvíco ještě, co lidé vytvoří, než konečně jednoho krásného dne nad celou Evropou vysvitne slunce a zafouká vítr, sítě se náhlým přebytkem vyrobené energie zhroutí a nastane  TOTÁLNÍ BLACKOUT – a pak budeme třít ebonitové tyče liščími ohony, svítit loučemi a hledat keše virgulí...

Výroba a rozvod elektrické energie v současnosti

Toto téma již nebudu podrobně rozvádět, zájemce se totiž všechno dozví na internetu (třeba zde). Uvedu jen to, že elektrická energie vyráběná v tepelných nebo vodních elektrárnách se hned převádí na velmi vysoké napětí (VVN) 400 kV, 220 kV nebo 110 kV a přenáší se dálkovým vedením VVN do transformátoroven a rozvoden, kde se napětí sníží na 22 kV a rozvádí se na periferii. Tam se dále transformuje a jako 230 V (+– 10 %) ho máme v zásuvkách. (Správně má v zásuvce být "Vlevo fáze, vpravo nulák, ..." – zbytek této průpovídky je na internetu, ale upozorňuji, že není vhodná pro děti!) A že jde o proud střídavý a nikoliv stejnosměrný, už víme z jedné Svěrákovy písničky.

Malý test

Uděláme si malý test. Sčítejte bodové hodnoty za správnými odpověďmi otázek A, B, C, D, přičtěte hodnotu E z pátého příkladu a výsledek F z šestého, čímž dostanete třímístné číslo XYZ, jehož číslice dosadíte do vzorců pro výpočet obou souřadnic.

_______________________

A. Určete typ stožáru:
- Grégr   –   1 
- Stehlík  –   2 
   - Soudek –   3    
_________________________

B. Určete typ stožáru:
- Wisla     –  1
- Elbe      –  4
- Donau   –  7
_________________________

F.  Představte si vedení velmi vysokého napětí 400 kV na úplné rovině třeba někde u Poděbrad. Jeden z mnoha vodičů je připevněn na stožáry vzdálené od sebe 400 metrů ve výšce 20 metrů nad zemí. Vodič je dost prověšený (v tomto příkladu o 8 m), takže se uprostřed mezi oběma stožáry nachází přesně 12 m nad zemí. Oba stožáry jsou nosné, takže na místa připevnění vodiče na izolátorech stožárů působí pouze vlastní váha vodiče. Vypočtěte, jak vysoko je tento vodič nad zemí ve vzdálenosti přesně 48 m od stožáru. Výšku F uveďte v decimetrech zaokrouhlených na celé číslo (např. 18,3943 m = 18,4 m = 184 dm). 

Jak najít keš

Jednoduše! Sečtěte A + B + C + D + E + F, čímž dostanete třímístné číslo XYZ, jehož číslice dosadíte do níže uvedených vzorců:

N 50° 30.000´ + XZY^0,30787 ´

E 13° 40.000´ + YZX^0,34373 ´

Výsledek zaokrouhlete na 3 desetinná místa.
Protože nemám rád nejednoznačně zadané mysterky, tak vysvětlím: vyjde např.: XYZ = 542, XZY = 524; dál:  524^0,30787 = 6,873857..., a tedy 50°30´ + 6,873857 = 50°36,873857´ = (zaokrouhleno na 3 des. místa) 50°36.874´

Ještě kontrola...