Elektrivoolu toimed

Ilma mõõteriistadeta saab voolu olemasolu kindlaks teha, kui vaadelda elektrivooluga kaasnevaid nähtusi, mida nimetatakse elektrivoolu toimeteks[mõiste: elektrivoolu toime – elektrivooluga kaasnev nähtus]. Elektrivoolul on soojuslik, keemiline ja magnetiline toime. Keemiline ja magnetiline toime olenevad voolu suunast, soojuslik aga mitte.

Triikrauas kasutatakse ära elektrivoolu soojuslikku toimet, käekella metallkorpus kaetakse nikliga voolu keemilise toime abil ja puldiauto mootori paneb liikuma voolu magnetiline toime

Peatükis 2.1 kirjeldatud katsest selgus, et kui juhtida elektrivool läbi vedeliku, eralduvad sellest koostisosad. See on voolu keemiline toime ja seda nähtust nimetatakse elektrolüüsiks. Keemilise toime uurimiseks teeme katse. Koostame selleks vooluringi, mis koosneb vooluallikast ja kahest elektroodist (söepulgast või naelast), mis on pistetud vaskvitrioli (CuSO₄) vesilahusesse. Pulk, mis on ühendatud vooluallika miinusklemmiga, on katood (K) ja teine pulk, mis on ühendatud vooluallika plussklemmiga, on anood (A). Lülitame sisse voolu ja ootame paarkümmend sekundit. Seejärel lülitame voolu välja ja võtame elektroodid vedelikust välja. Katood on kaetud õhukese vasekihiga, aga anood on puhas.

Mis katses toimus? Vaskvitriol on elektrolüüt[joonealune: aine, mille lagunemisel vees tekivad erimärgilised ioonid], mis laguneb vees Cu²⁺ ja SO₄^2- ioonideks. Vase positiivsed ioonid liiguvad katoodile ja katavad selle. Kuna vask on iseloomuliku värvusega, on katoodile sadestunud vask hästi näha. Negatiivsed SO₄^2- ioonid liiguvad anoodile, kus tekib keemiline reaktsioon. Kui elektroodina kasutada sütt, tekib reaktsiooni tulemusena hapnik, mis eraldub mullikestena. Elektrivoolu keemilist toimet kasutatakse näiteks metallesemete katmiseks nikli või mõne teise mitteroostetava metalliga.

Teeme ka voolu magnetilise toime vaatlemiseks katse. Võimalusel kasutame suurt magnetnõela[joonealune: keskkohast teravikule toetuv ja pöörelda saav metallleheke, mille ühes otsas on magnetiline lõunapoolus, teises põhjapoolus; kasutatakse kompassis], sest see on paremini nähtav kui kompassi väike magnetnõelake. Magnetnõel asetub alati tema ümber oleva magnetvälja[joonealune: erinevate magnetpooluste vahel mõjuvate jõudude vahendaja; sarnane elektriväljale] sihis. Et välistada Maa magnetvälja mõju, asetame magnetnõela lauale ja laseme sellel võtta põhja-lõuna sihi. Seejärel paneme magnetnõela kohale piki nõela sirgjuhtme. Ühendame juhtme mõlemad otsad vooluallikaga, aga ühte otsa paneme lüliti[joonealune: vooluringi osa, mille abil saab vooluringi sulgeda ja avada ehk voolu sisse ja välja lülitada]. Lülitame voolu sisse ja vaatame, mis magnetnõelaga juhtub. Kui magnetnõel muudab oma asendit, võime järeldada, et elektrivool tekitas magnetvälja. Voolu võiks sisse lülitada võimalikult lühikeseks ajaks, sest juhet läbiv väga tugev vool kuumutab juhet ja tühjendab patarei kiiresti. Nüüd lülitame voolu välja ja vaatame, kas magnetnõel võtab oma algasendi tagasi. Katset võiks korrata ka nii, et muudame voolu suuna vastupidiseks. Kui voolu suunda muuta, hakkab ka magnetnõel vastupidi liikuma.

Looduses esineb seaduspärasus, mille kohaselt tekitab liikuv elektrilaeng alati enda ümber magnetvälja, mille olemasolu saab kindlaks teha kompassi või magnetnõelaga. Seetõttu võime öelda, et elektrivool tekitab juhi ümber magnetvälja. Kui juhis pole elektrivoolu, liiguvad elektronid juhuslikes suundades ja tekitavad ka eri suunaga magnetvälju. Seetõttu on summaarne magnetväli null. Kui juhis on elektrivool, on olukord teistsugune, sest kõik elektronid liiguvad ühes suunas. Sellisel juhul elektronide poolt tekitatud magnetväljad liituvad ja tekkiv magnetväli on piisavalt tugev, et avaldada mõju näiteks magnetnõelale. Elektrivoolu magnetilist toimet kasutatakse elektrimootorites ja elektrimõõteriistades.