Co się stanie, jeśli podepniemy przedłużacz do samego siebie? Odpowiedź wcale nie jest oczywista

Co się stanie, jeśli podepniemy przedłużacz do samego siebie? To jedno z tych pozornie głupich pytań, nad którym chyba każdy się zastanawiał, kiedy był ciekawym świata dzieckiem, które nie za bardzo rozumie jak działa fizyka. O dziwo wielu ludzi może nie znać odpowiedzi na to pytanie, nawet jeśli są dorośli i wydaje im się, że wiedzą jak działa świat. Otóż w takim układzie naprawdę da się magazynować energię! Co prawda śladowe ilości, ale zawsze. 

Co się stanie, jeśli podepniemy przedłużacz do samego siebie?

No dobrze, samo podpięcie przedłużacza do samego siebie nic nie da. Wszystko dlatego, że nie ma w nim energii elektrycznej. A co gdyby szybko podpiąć przedłużacz, odpiąć i podłączyć? No cóż… właściwie to nic. Żeby to zrozumieć, należy odpowiedzieć na inne, pozornie równie dziecinne pytanie, na które wielu dorosłych może jednak nie znać odpowiedzi: dlaczego metal przewodzi prąd? A jeszcze wcześniej: czym w ogóle jest prąd?

Co się stanie jeśli podepniemy przedłużacz do samego siebie? – zupa i równowaga

Dzieje się tak, ponieważ przepływ prądu to tak naprawdę ruch elektronów z ośrodka gdzie jest ich więcej, do ośrodka gdzie jest ich mniej. Dzieje się tak, ponieważ wszystko w przyrodzie dąży do najniższego możliwego stanu energetycznego, a ten można uzyskać, przekazując nadmiar energii do otoczenia. Między innymi to właśnie dlatego zupa stygnie: oddaje ona swoją energię termiczną otoczeniu, podgrzewając powietrze i stół dookoła talerza.

 Zostawmy jednak zupę i wróćmy do prądu. Im więcej jest elektronów, tym większy jest prąd (wyrażany w amperach), a im większe są różnice pomiędzy jednym ośrodkiem, a drugim, tym większe jest jego napięcie (wyrażane w Voltach). Tu warto pamiętać, że kable to nie są puste rury. To nie tak, że ten sam elektron wpada po jednej stronie i zaraz wypada po drugiej. Tak naprawdę są to raczej pełne rury. I to takie, z których nic nie da się wytrząsnąć, ale da się coś przepchnąć na wylocie, jeśli wsadzimy coś na wlocie. Wiecie co? Porównanie do rur, to jednak marny pomysł. Bardziej to przypomina konstrukcję z tego filmu, chociaż mimo wszystko wciąż mowa jest o zupełnie innym mechanizmie:

Porzućmy więc koślawe metafory: w metalu mamy sieć krystaliczną, która ma przynajmniej jeden wolny elektron, czyli taki niezwiązany z innym atomem. Dlaczego nie jest związany? Otóż atomy z jakiegoś powodu uznają, że 8 to najlepsza liczba pod Słońcem (w sercu Słońca początkowo preferowane są dwójki) i za wszelką cenę chcą mieć 8 elektronów na ostatniej powłoce. Problem w tym, że chcieć, to nie zawsze znaczy móc. Dogadują się więc z innymi atomami i albo biorą od siebie część elektronów na współwłasność, albo oddają te z ostatniej powłoki w dzierżawę i udają, że ich przedostatnia powłoka jest ostatnią kiedy ktoś je o to pyta.

Zobacz też: Problemy z szybkim ładowaniem? Tak naładujesz swoje urządzenie

Co się stanie jeśli podepniemy przedłużacz do samego siebie? – Niechciany elektron i sąsiad złodziej

Jednak elektrony, które nie są objęte żadnymi umowami, są dość swobodne – to znaczy pilnuje ich tylko jeden atom, a nie dwa. Tym samym tylko jeden o nich decyduje i… tu pamiętajmy o ósemkowym fetyszu ósemek: otóż kiedy taki wolny elektron uderza z dużym potencjałem w metal, to tak naprawdę jest wciskany najbliższemu atomowi w kolejce. I w ten sposób ma już nie 8, a 9 elektronów na ostatniej powłoce. A właściwie miałby 9, bo przezornie wywalił jeden z wolnych do sąsiada w momencie przyjęcia dodatkowego gościa. A niech ten atom obok się męczy – tyle że tamten jest równie sprytny. Potem dostaje kolejny elektron, który znów wciska sąsiadowi. Sąsiad wkurzony jedyne, co może zrobić to podać elektron dalej. 

I tak podają sobie te niechciane elektrony jeden po drugim, aż nie odepnie się wtyczki od zasilania. A w takim wypadku… no nikt nie odda już elektronu. Każdy chce mieć 8 i ma 8. To znaczy, ten ostatni frajer w kolejce może mieć 8 + 1, ale tu budzi się atomowa solidarność i kiedy tylko któryś z końców dotknie jakiegoś innego przewodnika, to wcisną mu ten elektron i niech się męczy, a wcześniej dzielnie znoszą niechciane towarzystwo na spółkę.

Tak przynajmniej sprawa wygląda w pojedynczym przewodniku. Jednak jeśli weźmiemy kabel z dwiema żyłami – tak, wiem, dla elektryków kabel to pojedyncza zaizolowana lub nie żyła, a kilka takich żył tworzy przewód, ja jednak z wykształcenia jestem elektronikiem i u nas jest odwrotnie – to sprawa się mocno komplikuje. O tym jednak za chwilę.

Co się stanie jeśli podepniemy przedłużacz do samego siebie? – Dostarczmy mu trochę energii

Załóżmy, że przedłużacz ma jedną wtyczkę i kilka gniazdek. Można więc podłączyć go samego do siebie, a potem wpuścić prąd przez jedno z gniazdek. W ten sposób dostarczymy mu energię i sprawimy, że elektrony będą przekazywane w pętli, jeden przez drugiego, a prąd będzie płynął bez przerwy, prawda? No właśnie nie prawda. Przedłużacz nie zamyka obwodu. To nadal są tylko dwa kable (no dobra, z uziemieniem trzy), które nie są ze sobą w żaden sposób elektrycznie połączone. A asymetryczny kształt wtyczek z uziemieniem sprawia, że nie da się zrobić z tego swoistej pętli. 

Co się stanie jeśli podepniemy przedłużacz do samego siebie? – dziwna cekwka

Wymieńmy jednak wtyczki na dwużyłowe i teraz obróćmy, tworząc ósemkę. Czy da się teraz magazynować w tym energię? Właściwie to… tak. Właśnie uzyskaliśmy dość dziwaczną, bo tylko z dwoma uzwojeniami, ale jednak cewkę elektryczną. W niej można przechowywać pewną liczbę ładunków elektrycznych zależnie od jej pojemności. Czy jednak elektrony w niej kręcą bączki? No cóż… nie. To znaczy, robiłyby to, gdyby prąd przepływał przez cewkę – czyli z jednej strony wpadał, a z drugiej wypadał. Tutaj jednak te niechciane elektrony są niejako na sztywno rozłożone po całym przewodniku, a atomy solidarnie czekają, żeby przy pierwszej okazji wywalić te, które stanowią nadwyżkę. Cewkami jednak można się bawić w znacznie ciekawszy sposób:

Co się stanie jeśli podepniemy przedłużacz do samego siebie? – mierny kondensator

No dobrze, a co jeśli nie wymienimy wtyczki na stary typ, tylko ot tak o podłączymy prąd z nadzieją, że coś się stanie? No cóż… tak właściwie, to się stanie. Mamy bowiem dwa przewodniki – przewody w kablu, które są położone do siebie równolegle i oddzielone zostały izolatorem. Taki element ma swoją nazwę: kondensator. A element ten jest znany właśnie z tego, że potrafi magazynować ładunek elektryczny. 

Zobacz też: Obrona planetarna Ziemi działa. NASA ogłosiła wielki sukces misji DART

Tyle że to dość marny kondensator: powierzchnia pokrywających się kabli jest mała, izolator gruby, za dużo energii to nie zmagazynuje, ale nie liczy się ilość, tylko sam fakt, prawda? Tyle że tak samo jak w przypadku cewki tutaj prąd nie popłynie. Po prostu stoi. Jeśli jednak obydwa przewody ze sobą zewrzemy, np. Wkładając wygięty drut do wolnej wtyczki przedłużacza, to prąd popłynie, chociaż przez bardzo krótką chwilę, ale jednak. W ten sposób rozładujemy kondensator. A co z nadmiarowymi ładunkami? Te trafią do powstałej w ten sposób cewki. To jednak byłoby na tyle. 

Co się stanie jeśli podepniemy przedłużacz do samego siebie? Podsumowanie

Pamiętajmy przy tym, że wyżej opisane zjawiska dotyczą tak małych energii, że z punktu widzenia przeciętnego użytkownika przedłużacza, a nawet sprzętów domowych podłączanych do niego, tak naprawdę… nie stanie się nic. Na koniec jeszcze podkreślę, że opisy niektórych zjawisk są dość pobieżne i niezbyt dokładne. Nie jest to jednak podręcznik do elektryki, a próba wyjaśnienia w bardzo przystępny sposób, że coś się jednak stanie, gdy podłączymy przedłużacz do samego siebie i nawet pozornie głupie pytania mogą nie być aż tak oczywiste.

Źródło: YouTube(1), YouTube(2), YouTube(3), YouTube(4), YouTube(5), reddit