Usměrněný pohyb částic s elektrickým nábojem. Kovy: usměrněný pohyb volných elektronů Vodivé kapaliny a ionizované plyny: usměrněný pohyb iontů

1. přítomnost volných částic elektrickým nábojem (elektrické vodiče) 2. Elektrické pole ve vodiči – na koncích vodiče je rozdíl elektrických potenciálů

Chceme-li, aby vodičem procházel trvalý proud, musíme zajistit stálý rozdíl potenciálů na konci vodiče – připojíme zdroj elektrického napětí – elektrický zdroj. Elektrické zdroje (baterie, akumulátory, atd) mají 2 póly : Pól s vyšším potenciálem anoda – označuje se + Pól s nižším potenciálem katoda – označuje se -

Elektrony konají v kovovém vodiči neustálý chaotický tepelný pohyb. Po připojení k pólům zdroje napětí, uvedou elektrického pole elektrony do usměrněného pohybu, ve směru od záporného ke kladnému pólu. Dohodnutý směr proudu(technický směr proudu): od kladného k zápornému pólu

I = velikost náboje, který projde průřezem vodiče za časovou jednotku Jednotka proudu – ampér –značka A

Nemění se směr pohybu nosičů elektronů

Zdroj napětí kladný pól – anoda záporný pól - katoda Elektrický spotřebič zařízení, v němž se elektrická energie mění na jinou energii Spojovací vodiče Spínače slouží k uzavření nebo přerušení obvodu

Měřící přístroje proud – ampérmetr napětí – voltmetr Spojení za sebou-sériově Spojení vedle sebe-paralelně

Do elektrického obvodu zapojujeme často měřící přístroje k měření proudu a napětí. Proud I měříme ampérmetrem, který zapojujeme do obvodu tak, aby jím procházel stejný proud jako spotřebičem. Toto zapojení se označuje jako spojení za sebou nebo také do série. Přitom můžeme ampérmetr zařadit do kterékoli části jednoduchého obvodu, protože každým místem obvodu prochází stejný proud. Nikdy nesmíme připojit ampérmetr přímo k pólům zdroje, mohl by se poškodit nebo i zničit. Elektrické napětí měříme voltmetrem, který připojujeme ke dvěma různým místům obvodu, mezi nimiž chceme napětí změřit. Toto spojení elektrických obvodů se označuje jako spojení vedle sebe nebo také paralelní. Voltmetrem při měření prochází nepatrný proud, takže ho na rozdíl od ampérmetru můžeme připojit přímo ke zdroji napětí, měříme pak přímo napětí zdroje..

vodič uzemnění ampérmetr voltmetr spínač zdroj napětí

Podstatou odporu jsou nárazy elektronů na ionty kovu a na sebe navzájem při usměrněném pohybu Odpor vodiče charakterizuje fyzikální veličina zvaná elektrický odpor = rezistance Značí se R Jednotka elektrického odporu = ohm Značí se Ω

je přímo úměrná délce vodiče a nepřímo úměrný obsahu jeho průřezu rezistivita – měrný odpor Jednotka rezistivity - Ω. m Technická jednotka: ohm milimetr čtvereční/metr Ω.mm 2.m -1 = 1.Ω.mm 2.m -1 = Ω.m 2.m -1

Rezistivita (též měrný elektrický odpor nebo také specifický elektrický odpor) je fyzikální veličina, vyjadřující elektrický odpor vodiče jednotkové délky (1 m) jednotkového obsahu průřezu (1 m 2 ). Rezistivita je materiálová konstanta, charakterizuje elektrickou vodivost látky. Čím větší je rezistivita, tím menší je vodivost dané látky. Čím větší je rezistivita, tím větší je elektrický odpor. Technická jednotka: ohm milimetr čtvereční/metr, Ω.mm2.m-1 …——> … 1.Ω.mm2.m-1 = Ω.m2.m-1ohmmetr čtvereční/metr

látka ρ [10-6 Ω.m] látka stříbro0,0152 měď 0,0169 zlato0,0220 hliník0,0267 wolfram0,0536 zinek0,0591 železo0,0996 platina0,106 olovo0,206 konstantan0,490 rtuť0,959 uhlík60 10%roztok NaCl 0,083×10 6 křemík 2,5×10 9 voda 2,27×10 11

R 0 odpor při teplotě 0°C αteplotní součinitel odporu v K -1 Pro většinu látek je α>0 => odpor se s rostoucí teplotou zvyšuje

Látkaα [10-3 K-1] konstantan0,05 rtuť1 stříbro4,1 měď4,0 hliník4,0 wolfram4,5 železo6,5 křemík-70

Konstantan je slitina mědi a niklu v poměru obvykle 55 % mědi a 45 % niklu. Její název souvisí s tím, že její rezistivita je v širokém rozsahu teplot přibližně konstantní. Používá se mj. na odporové spirály tepelných spotřebičů. Fyzikální vlastnosti rezistivita0,49 µΩ·m teplotní součinitel odporu při 20 °C 0,00001 hustota8,9 g/cm³ měrná tepelná kapacita0,41 kJ/(kg·K) součinitel teplotní roztažnosti0, /K teplota tání1225–1300 °C

Rezistory = součástky s pevně stanoveným (fixním) odporem Reostaty = součástky s měnitelným (regulovaným) odporem

= převrácená hodnota elektrického odporu Značí se G Jednotka Ω -1 = siemens ….. S

Proud procházející rezistorem o odporu R je přímo úměrný napětí U na rezistoru Platí nejen pro daný rezistor, ale pro kteroukoli část vodiče v elektrickém obvodu.

a) Napětí nezatíženého zdroje(napětí zdroje naprázdno) – elektromotorické napětí U e b) Napětí zatíženého zdroje – svorkové napětí zdroje U U < U e

= odpor, který klade proudu zdroj napětí Značí se R i

R………….odpor spotřebiče, spojovacích vodičů a spínače R i ………….vnitřní odpor zdroje

Úprava I.R = Usvorkové napětí – napětí na vnější části obvodu I.R i = U e napětí na vnitřním odporu zdroje U e = U + U i U = U e - U i Svorkové napětí U je menší než elektromotorické napětí U e a to o napětí U i na vnitřním odporu zdroje

Tvrdé zdroje napětí – mají velmi malý vnitřní odpor (příklad: olověný akumulátor, elektrická síť) Měkké zdroje napětí – mají větší vnitřní odpor, projevuje se u nich větší pokles svorkového napětí (příklad: plochá baterie)

klesá odpor vnější části obvodu (),klesá k nule svorkové napětí. Obvodem prochází zkratový proud I Z Je-li R i malé, může zkratový proud dosáhnout velmi vysokých hodnot

Elektrické sítě - rozvětvené elektrické obvody Uzel – místo, kde je vodivé spojení alespoň tří vodičů Větev – vodivé spojení mezi uzly

se zabývá proudy. Součet všech proudů, které do uzlu vstupují a všech proudů, které z uzlu vystupují je roven 0. Počítáme s tím, že proudy do uzlu vstupující se zapisují se znaménkem kladným a proudy z uzlu vystupující znaménkem záporným. Zákon nám tedy říká, že se v uzlu žádný proud neztrácí a to co vchází do něj z něj musí také vyjít.

Na obrázku vidíme dva proudy, které do uzlu A vstupují a tři proudy, které z něj vystupují. Budou tedy platit následující vzorečky.

zabývá se napětím V uzavřeném obvodu se součet všech napětí na svorkách spotřebičů rovná součtu elektromotorických napětí jednotlivých zdrojů.

Příklady

Sériověza sebou Paralelněvedle sebe

Příklad

Všemi rezistory prochází stejný proud Celkové napětí se rovná součtu napětí na rezistorech Výsledný odpor soustavy rezistorů spojených za sebou se rovná součtu jejich odporů

Pro proud I můžeme zapsat Při sériovém spojení rezistorů jsou napětí na rezistorech ve stejném poměru jako jejich odpory

Do jednoho uzlu spojujeme všechny vstupní svorky a do druhého uzlu všechny výstupní svorky rezistorů

Na všech rezistorech je stejné napětí U Celkový proud I v nerozvětvené části obvodu je roven součtu proudů v jednotlivých větvích

Převrácená hodnota celkového odporu paralelně spojených rezistorů je rovna součtu převrácených hodnot jejich odporů

Pro napětí U můžeme zapsat Při paralelním spojení rezistorů jsou proudy procházející rezistory v převráceném poměru jejich odporů

* Spojováním zdrojů vzniká baterie * Spojování dvojím způsobem: spojení za sebou – sériově spojení vedle sebe - paralelně

* za sebou * spojujeme vždy kladný pól jednoho zdroje se záporným pólem následujícího zdroje

Výsledné napětí baterie se rovná součtu napětí jednotlivých zdrojů Všemi zdroji prochází stejný proud

* vedle sebe * Jedním vodičem spojujeme všechny kladné póly zdrojů, druhým vodičem všechny záporné póly zdrojů * Paralelně můžeme spojovat jen zdroje o stejném napětí

Výsledné napětí baterie se rovná napětí jednoho zdroje Z baterie můžeme odebírat proud, který se rovná součtu proudů z jednotlivých zdrojů

* Baterie sériově spojených zdrojů se používá k získání zdroje o vyšším napětí * Baterie paralelně spojených zdrojů se používá k získání většího proudu

* Síly elektrického pole konají práci při přemisťování volných částic s elektrickým nábojem W = Q. U W….práce sil elektrického pole U…..napětí na koncích vodiče Q…..elektrický náboj

* Prochází-li vodičem konstantní proud I po dobu t je elektrický náboj Q = I.t W = U. I. t Práce elektrického proudu se rovná součinu elektrického napětí, proudu a doby, po kterou proud vodičem prochází.

* Výkon = práce vykonaná za určitou časovou jednotku * Jednotka výkonu – 1 Watt – značka W

Značí se P 0 = elektrická energie odebraná spotřebičem za časovou jednotku.

* Je dána podílem jeho výkonu a příkonu * Značí se * Je vždy menší než 1

Vycházíme ze vzorce W = P.t Odvozené jednotky: wattsekunda W.s watthodinaW.h kilowatthodina kWh 1 W.h = 3600 W.s 1 kW.h = 3, W.s

* Při průchodu elektrického proudu se vodiče zahřívají * Vodič předává teplo na úkor odebrané elektrické energie Joulův zákon …. Joulovo teplo

* Úpravy Joulova zákona