Elektrický proud v kovech

Elektrický proud Elektrický proud je uspořádaný pohyb volných částic s elektrickým nábojem. Směrem elektrického proudu ve vodiči nazýváme podle dohody směr uspořádaného pohybu kladně nabitých částic. Tj. pohyb od plusu k mínusu

Elektrický proud 2 Skalární fyzikální veličina Elektrický proud určuje množství proteklého náboje za jednotku času 𝐼= Δ𝑄 Δ𝑡 [I] = A, ampér (základní jednotka SI)

Elektrický obvod Zdroj Spotřebič Vodiče Ampérmetr Voltmetr Zapojujeme sériově Voltmetr Zapojujeme paralelně

Elektromotorické napětí Poměr práce vtištěných sil a přeneseného náboje mezi póly 𝑈 𝑒 = 𝑊 𝑧 𝑄 [U] = V, volt

Vedení proudu v kovech Elektronová vodivost V kovu se vyskytují volné elektrony Díky jejich pohybu dochází k vedení elektrického proudu

Ohmův zákon Elektrický proud procházející kovovým vodičem je přímo úměrný elektrickému napětí mezi konci tohoto vodiče Konstanta úměrnosti – elektrický odpor (rezistance) 𝑅=𝑈/𝐼 [R] = Ω, ohm Převrácená hodnota rezistence – konduktance G=1/R, [G] = S, siemens

Elektrický odpor Důvodem k odporu jsou srážky vodivostních elektronů s ionty mřížky Odpor je závislý na: Geometrických vlastnostech vodiče 𝑅=𝜌 𝑙 𝑆 , Kde ρ je měrný elektrický odpor (rezistivita), [ρ] = Ω.m Teplotě vodiče 𝑅= 𝑅 0 1+𝛼∆𝑇 Kde α je teplotní součinitel elektrického odporu, [α] = K-1 Supravodivost – prakticky nulový odpor při velmi nízkých teplotách

Ohmův zákon v uzavřeném obvodu Proud v uzavřeném obvodu se rovná podílu elektromotorického napětí zdroje a součtu odporů vnější a vnitřní části obvodu 𝐼= 𝑈 𝑒 𝑅+ 𝑅 𝑖 Vnitřní část obvodu – oblast mezi svorkami (uvnitř zdroje) Vnější část obvodu – spotřebiče atd. připojené ke svorkám zdroje Svorkové napětí 𝑈= 𝑈 𝑒 − 𝑅 𝑖 𝐼

Sériové zapojené rezistorů Celkový odpor soustavy sériově zapojených rezistorů se rovná součtu odporů jednotlivých rezistorů 𝑅= 𝑘=1 𝑛 𝑅 𝑘 = 𝑅 1 +…+ 𝑅 𝑛 Celkové napětí na soustavě rezistorů se rovná součtu napětí na jednotlivých rezistorech Celkový odpor je vždy větší než odpor libovolného zapojeného rezistoru Celkové napětí se rozdělí na rezistory v přímém poměru k jejich odporům

Paralelní zapojení rezistorů Převrácená hodnota výsledného odporu paralelně zapojených rezistorů se rovná součtu převrácených hodnot jednotlivých odporů 1 𝑅 = 𝑘=1 𝑛 1 𝑅 𝑘 = 1 𝑅 1 +…+ 1 𝑅 𝑛 Proudy ve větvích se rozdělí v obráceném poměru k jejich odporům Výsledný odpor je vždy menší než odpor kteréhokoli rezistoru

Elektrická práce v obvodu Práce elektrického proudu 𝑊=𝑈𝐼𝑡=𝑅 𝐼 2 𝑡= 𝑈 2 𝑅 𝑡 [W] = J, joule Pokud nedochází k přeměně elektrické energie na mechanickou práci, vzniká jouleovo teplo (Joule-Lenzův zákon) 𝑄 𝐽 =𝑈𝐼𝑡=𝑅 𝐼 2 𝑡

Výkon elektrického proudu Příkon elektrického spotřebiče 𝑃= 𝑊 𝑡 =𝑈𝐼= 𝑈 2 𝑅 =𝑅 𝐼 2 [P] = W, watt Výkon elektrického spotřebiče celkový výkon získáme ponásobením příkonu účinností 𝑃 ′ =𝜂𝑃

Vodičem s odporem 15 ohmů prošel za 2 minuty elektrický náboj 30C. a.) Kolik elektronů vodičem prošlo? b.) Jak velký proud prošel vodičem? c.) Jaké bylo napětí na konci vodiče?

Údržbář nemocnice zapojil rezistory R1a R2 paralelně Údržbář nemocnice zapojil rezistory R1a R2 paralelně. Věděl, že výkon elektrického proudu, který prochází rezistorem R1o odporu 20 Ω je 45 W. Jaký proud prochází rezistorem R1?

Elektrický vařič na denní místnosti sester má příkon 800 W Elektrický vařič na denní místnosti sester má příkon 800 W. Za jakou dobu se uvede do varu voda o objemu 1 litr a počáteční teplotě 10 °C, využije-li se všechno vyvinuté teplo. c = 4180 J/kgK