W rozmaitych serialach kryminalnych i nie tylko przestępców często identyfikuje się i skazuje na podstawie analizy DNA. Ale czy wiesz, że w analizie tej wykorzystuje się prąd elektryczny? Oczyszczone i odpowiednio przygotowane próbki DNA umieszcza się w specjalnym żelu agarowym i podłącza taką żelową płytkę do prądu. Pod wpływem przyłożonego napięcia o wartości od 50 do 3000 woltów fragmenty kwasu nukleinowego przemieszczają się od jednego bieguna do drugiego a prędkość tego przemieszczania zależy między innymi od ich długości. Dzięki temu można dokładnie określić sekwencję DNA czyli odpowiedzieć na pytanie czy badana próbka należy do podejrzanego czy też jest on niewinny. Jeśli oglądasz nasze filmy to wiesz już może że ciała dzielimy z grubsza na przewodniki i izolatory. W izolatorach ładunki nie mogą się swobodnie przemieszczać. W przewodnikach poruszają się natomiast w całej objętości ciała. Może już wiesz z elektrostatyki co dzieje się kiedy zetkniemy ze sobą dwie kulki z przewodnika o różnym ładunku? Elektrony samoistnie przemieszczą się tak, aby ładunek zrównoważyć. Wyrównać ich nagromadzenie. Taki uporządkowany przepływ ładunków nazywamy prądem. Ruch ten porównywaliśmy do ruchu wody. Jeśli znajduje się ona na dwóch różnych poziomach to będzie spływać aż uda się jej poziom wyrównać. A jeśli nie uda jej się to nie przestaje płynąć. Ruch prądu, który znamy z instalacji elektrycznej czy urządzeń zasilanych bateriami bardziej przypomina jednak ruch wody w obwodzie zamkniętym na przykład w fontannie czy instalacji grzewczej. W tych przypadkach za utrzymanie przepływu wody odpowiedzialna jest pompa. Dla prądu także używamy pojęcia obwodu. Obwodu elektrycznego. W takim obwodzie prąd płynie w zamkniętej pętli, a rolę pompy przyjmują tu źródła prądu takie jak ogniwa w bateriach czy akumulatorach. Baterie to nie są jednak pompy w dosłownym tego słowa znaczeniu bo ich działanie oparte jest na reakcjach chemicznych. Są one tak dobrane, aby po jednej stronie elektrony były produkowane a po drugiej usuwane. W ten sposób uzyskujemy różnicę potencjałów po obu stronach źródła czyli napięcie. Generuje ono przepływ elektronów w obwodzie. Na schematach oznaczamy je takim symbolem. Strona z krótszą kreską oznacza biegun ujemny czyli tę stronę źródła gdzie elektrony są w nadmiarze. Dłuższa kreska to biegun dodatni oznaczający niedomiar elektronów. Więcej o napięciu oraz o tym w jaki sposób je wyrażamy i jak je mierzymy powiemy sobie w kolejnej lekcji. Drugą obok napięcia cechą prądu jest natężenie. Najłatwiej je zrozumieć porównując do autostrady. No, może weźmiemy tylko pół żeby auta, tak jak elektrony poruszały się w jednym kierunku. Pomyśl jak moglibyśmy wyrazić natężenie ruchu samochodów w jakimś odcinku autostrady. Jasne, licząc auta jakie przejadą w jednostce czasu. Na przykład ile aut przejdzie w ciągu minuty. Jak przeprowadzić takie obliczenia? Najłatwiej byłoby postawić bramkę która będzie liczyć wszystkie auta przejeżdżające pod nią. Dokładnie tak możemy rozumieć natężenie prądu. Gdyby w którymś miejscu postawić taką bramkę na przewodniku czyli zaznaczyć jego przekrój i policzyć ile ładunków przepłynie w danym czasie przez ten przekrój to otrzymamy właśnie natężenie. Im więcej ładunków przepływa przez przekrój w jednostce czasu tym większe natężenie. Zostaje nam do omówienia jeszcze jedna sprawa. Kierunek przepływu prądu. Wiesz już, że w ciałach stałych przepływ prądu wiąże się z przepływem elektronów przez przewodnik. Kiedy jednak zaczęto badania nad prądem elektrycznym naukowcy nie wiedzieli co tak naprawdę się porusza. Przyjęto, że to ładunki dodatnie i że prąd płynie od plusa do minusa. Tak się utarło i tak zostało choć Ty już wiesz że ładunki dodatnie w stałym przewodniku to tylko dodatnio naładowane atomy metalu które nie mogą się w żaden sposób poruszać. Przyjęło się w uproszczeniu nazywać te miejsca po brakujących elektronach dziurami. Dodatnimi dziurami. W ten sposób łatwiej wyobrazić sobie że kiedy elektrony przemieszczają się w jedną stronę przeskakując z dziury do dziury obserwujemy pozorny ruch dziur w przeciwnym kierunku. Z przyczyn historycznych kierunek prądu jest więc zgodny z kierunkiem pozornego ruchu ładunków dodatnich. Musimy jednak pamiętać że ładunki dodatnie nie zawsze są unieruchomione. Tak jest tylko w stałych przewodnikach. W cieczach, nośnikami ładunku są jony. W gazach mogą to być i jony i elektrony. Tam ujemne ładunki będą płynęły w stronę bieguna dodatniego a dodatnie w stronę ujemnego. Każde z nich będą przemieszczać się naprawdę niepozornie. Ale zawsze kierunek prądu oznaczamy od plusa do minusa. Na koniec mały test uważności. Która ze strzałek pokazanych na schemacie określa kierunek przepływu prądu? Tak, to ta zielona. Prąd to uporządkowany przepływ ładunków elektrycznych w przewodniku. Napięcie to różnica potencjałów między dwoma końcami przewodnika. Natężenie to ilość ładunków elektrycznych przepływających w jednostce czasu przez przekrój przewodnika. Kierunek przepływu prądu oznaczamy zawsze od plusa do minusa. Ten film to niezły przepływy wiedzy i to przy niewielkim napięciu. Więcej filmów o prądzie znajdziesz na pi-stacja.tv.