Elektrodynamika I Mgr. Andrea Cahelová Hlučín 2013

Elektrický proud Usměrněný pohyb volných částic s elektrickým nábojem. Značka: I Jednotka: A (podle francouzského fyzika André Marie Ampéra, který pomocí vzájemného působení dvou přímých rovnoběžných vodičů s proudem definoval jednotku proudu, ampér) Definice: Při rovnoměrném průchodu náboje vodičem, je elektrický proud podílem celkového náboje, který projde průřezem vodiče za určitou dobu. Směr proudu: od kladného pólu zdroje k zápornému. El. proud měříme ampérmetrem, který zapojujeme vždy sériově ke spotřebiči. El. proud – stejnosměrný – střídavý El. proud nevidíme, ale pozorujeme jeho účinky tepelné, chemické a magnetické.

Jednoduchý elektrický obvod – zdroj napětí, spotřebič (žárovka), vodiče Složený elektrický odbod – obsahuje navíc uzly a větve A +

Elektrický proud v látkách Pevné látky – volné elektrony (kovová vazba, elektronový plyn) Kapaliny – kationty a anionty (elektrolyty, elektrolytická disociace) Plyny – kationty a volné elektrony (ionizace, samostatný a nesamostatný výboj)

Dělení látek podle vodivosti Vodiče – vedou dobře elektrický proud (kovy, elektrolyty, ionizovaný plyn) Nevodiče (izolanty) – nevedou elektrický proud (plast, papír, destilovaná voda, neionizovaný plyn) Polovodiče – vedou elektrický proud jen za určitých podmínek (teplota, osvětlení), např. prvky vyrobené z Si a Ge

Odkazy: Jak vyrábíme elektřinu... Jak byla objevena elektřina... Druhy elektrického proudu... Milionář z fyziky...  Applety na celou fyziku... (lze zvolit češtinu)

Druhy napětí Svorkové napětí, které naměříme na spotřebiči, napětí zatíženého zdroje, Velikost tohoto napětí je dána prací, kterou vykonají elektrostatické síly uvnitř zdroje i ve vnější části obvodu. Nabité částice ztrácejí potenciální energii, která se mění na jinou formu – tepelnou, mechanickou, …, W = Q U. U V +

napětí nezatíženého zdroje Elektromotorické napětí nezatíženého zdroje velikost je dána prací, kterou vykonají neelektrostatické síly uvnitř zdroje, potenciální energie nabitých částic se zvětšuje vlivem jiné energie přiváděné ze zdroje nebo zvenku značí se Ue We = Ue Q We > W Ue Q > U Q Ue > U Elektromotorické napětí zdroje je vždy větší něž svorkové! + V

Zdroje el. napětí Zdroje stejnosměrného napětí: Galvanické články – nejstarším článkem je voltův článek, který však nemá stále napětí, nepoužívá se. Dnešní články jsou však vyráběny na stejném principu. Jednoduchý článek se dá vyrobit zabodnutím dvou různých proužků plechu do bramboru nebo citronu. Základem jsou dvě elektrody a elektrolyt. Spojením článků vznikne baterie. Akumulátory jsou baterie, jejichž napětí se dá obnovit. Fotočlánky – k jejich výrobě se používají polovodiče s přechodem PN. Fotočlánky využívají sluneční energií, kterou mění na elektrickou. Spojením fotočlánků vznikne sluneční baterie, které můžete vidět např. u kalkulaček. Termočlánky – využívají závislosti materiálu na teplotě. Základem jsou dva spojené vodiče z jiného materiálu, které na jednom konci zahříváme. Vlivem teploty se na jednom vodiči vytvoří potenciál 1, na druhém o menší teplotě potenciál 2. Rozdíl těchto potenciálu udává velikost elektromotorického napětí termočlánku.

Zdroje střídavého napětí: Alternátory – zařízení, která se nacházejí v elektrárnách. Základem alternátoru jsou dvě části stator a rotor. Stator – nepohyblivá část, se skládá ze tří cívek. Rotor – pohyblivá část, tvoří elektromagnet. Pohybem elektromagnetu se vytvoří nestacionární elektrické pole, které je příčinou vzniku indukovaného elektrického pole na jednotlivých cívkách statoru. Jednoduchými zdroji střídavého napětí může být cívka, otáčející se v magnetickém poli nebo naopak magnet pohybující se v cívce.

Otázky k procvičení: Definujte elektrický proud. Nakreslete elektrický obvod se zdrojem napětí, spotřebičem, ampérmetrem a voltmetrem. Definujte elektrické napětí. Jaký je rozdíl mezi svorkovým a elektromotorickým napětím? Jak vyrobíme jednoduchý zdroj stejnosměrného elektrického napětí? Jak vyrobíme jednoduchý zdroj střídavého elektrického napětí? Kde se využívají fotočlánky? Kde se využívají alternátory a z jakých částí se skládají?

Použitá literatura LEPIL, O., ŠEDIVÝ, P. Fyzika pro gymnázia – Elektřina a magnetismus. Praha: Prometheus, 2000. ISBN 80-7196-202-3. LEPIL, O., BEDNAŘÍK, M., HÝBLOVÁ, R. Fyzika pro střední školy 2. Praha: Prometheus, 1992. ISBN 80-85849-05-4.