Základy elektrotechniky 2. Proudové pole

Elektrický obvod Elektrický obvod je vodivé spojení elektrických prvků. Proud orientujeme ve vnějším obvodu od kladného pólu k zápornému spínací prvek ( zde vypínač) spotřebič spojovací vodiče Zdroj : napětí orientujeme od kladné svorky k záporné Terminologie : Při vypnutém vypínači – otevřený obvod Zapnutý vypínač – uzavřený obvod

Elektrický obvod uzel větev

Ohmův zákon I = 4,2 A I = 2,8 A I = 1,4 A U = 2 V U = 6 V U = 4 V Poměr napětí / proud je konstantní : Nazýváme jej odpor R, měříme v Ohmech [Ω]

Ohmův zákon Platí tedy Odvozené vztahy : Odpor je vlastnost uspořádání vodičů. Součástky, jejichž hlavní vlastnost je odpor deklarované velikosti, nazýváme rezistory. Ukázky rezistorů

Ohmův zákon V některých případech používáme ve vztazích místo odporu vodivost G. Vodivost G je převrácená hodnota odporu a její hodnotu udáváme v jednotkách Siemens [S]. Platí

Měrný odpor a měrná vodivost Otázka : Na čem závisí odpor vodiče ? S l nepřímo na velikosti průřezu vodiče S přímo na délce l na materiálu vodiče Materiálovou konstantu ρ nazýváme měrný odpor.

Měrný odpor a měrná vodivost Jednotka měrného odporu : Číselně : odpor mezi protilehlými stranami krychle s hranou 1m V elektrotechnické praxi běžně měříme průřez v mm2. Proto častěji Číselně : odpor vodiče délky 1m a průřezu 1 mm2.

Měrný odpor a měrná vodivost Kov měrný odpor (mm2m-1)  (K-1) stříbro 0,016 3 0,004 měď 0,017 8 0,004 2 hliník 0,028 5 zlato 0,023 0,003 7 zelezo 0,1 0,005 5 konstantan 0,5 2.10-6 V rozvodech el. energie se používá výhradně měď a hliník.

Měrný odpor a měrná vodivost Převrácenou hodnotu měrného odporu nazýváme měrná vodivost γ. Platí Jednotky γ : nebo

Měrný odpor a měrná vodivost Cu : Al : Řada jmenovitých průřezů [mm2] : 1.5 2.5 4 6 10 16 25 35 50

Závislost odporu na teplotě Odpor materiálů není konstantní, více či méně se mění v závislosti na okolním prostředí. Poměrně významný je vliv teploty. Platí kde Rυ - odpor po změně teploty R0 – odpor při základní teplotě (obvykle 20oC) υ - konečná teplota υ0 - základní teplota (obvykle 20oC)

Měrný odpor a měrná vodivost Koeficient α udává poměrnou změnu odporu při ohřátí o 1 teplotní stupeň. Kovy mají α > 0, odpor se s teplotou zvyšuje, u nekovových materiálů bývá α > 0, odpor s teplotou klesá. Supravodivost : pří nízké tzv. kritické teplotě (blízké absolutní nule) klesá odpor skokem k nule. Supravodivost na Wikipedii

Práce elektrického proudu Q U Přeneseme náboj Q přes odpor, tedy mezi bodu s napětím U... Přenos náboje souvisí s proudem : Q = I . t Přenesením náboje byla vykonána práce A = U . Q = U . I . t

Výkon el.proudu [W; J,sec.] Výkon definujeme jako práci vykonanou za jednotku času. [W; J,sec.]

Výkon a práce el.proudu Platí A = P . t , tedy 1 J = 1 Ws - 1 wattsekunda Větší používané jednotky : kWh - kilowatthodina Odvozené vztahy pro výkon s pomocí Ohmova zákona :

Joule - Lencův zákon Protéká –li vodičem s odporem R proud I, potom tento proud předává vodiči výkon P = R.I2, který se projeví ohřátím vodiče. V případě přívodů ke spotřebiči je tento výkon ztrátový a obvykle ho nazýváme Jouleovy ztráty.