Vedení el. proudu v různých prostředích Pavel Heider, V.B

Obsah El. proud v kovech El. proud v polovodičích Vodivost kovů Ohmův zákon Kirchhoffovy zákony Ohmův zákon pro uzavřený obvod Práce a výkon konst. el. proudu El. proud v polovodičích Vodivost polovodičů Přechod PN – dioda El. proud v kapalinách Vodivost elektrolytu Galvanický článek El. proud v plynech Vodivost plynů Samostatné a nesamostatné vedení proudu Použité materiály

El. proud v kovech Vodivost kovů El. proud v kovech je tvořen uspořádaným pohybem vodivostních (volných) elektronů – vzniknou uvolněním jednoho nebo více elektronů z atomů Odpor R=U/I [R]=V.A-1=Ω (ohm) El. vodivost G=1/R [G]=Ω-1=S (siemens)

El. proud v kovech Ohmův zákon T=konst. → I~U U=R.I Závislost R kovového vodiče: Na materiálu a tvaru vodiče R=ρ.l/S Na teplotě R=R0.(1+α.Δt)

El. proud v kovech Kirchhoffovy zákony Pro obvody s konstatním proudem 1. zákon – Algebraický součet v uzlu sítě je nulový I1+I2+I3-I4-I5…..=0 2. zákon – Celkový součet změn el. potenciálu v uzavřené smyčce je nulový R1I1-R2I2=Ue1+Ue2

Ohmův zákon pro uzavřený obvod El. proud v kovech Ohmův zákon pro uzavřený obvod Konstantní I je v každém místě jednoduchého obvodu stejný → stejný proud prochází i zdrojem. Zdroj – ideální zdroj Ue Ke zdroji připojen rezistor o odporu Ri – vnitřní odpor zdroje Označíme R odpor vnější části obvodu Ue=I.R+I.Ri=U+Ri.I

Práce a výkon konstantního el. proudu El. proud v kovech Práce a výkon konstantního el. proudu Práce W=Q.U=U.I.t=R.I2.t=U2/R.t Účinnost zdroje η=W/Wn=U/Ue=R/(R+Ri) Práce spojená s přenosem částic ve vnější části obvodu se projeví zahřátím vodiče (Jouleovo teplo Q) Q=W=U.I.t Výkon proudu ve spotřebiči P=W/t=U.I=R.I2=U2/R Výkon zdroje Pz=Ue.I

El. proud v polovodičích Vodivost polovodičů Rk<Rp<Ri Vodivost je způsobena generováním párů elektron – díra tepelným pohybem mřížky, ozářením polovodiče nebo silným elektrickým polem. Místo po uvolnění elektronu má kladný náboj – díra. Současně probíhá opačný děj – rekombinace. Generování párů a rekombinace jsou za dané teploty v rovnováze. Připojíme-li polovodič ke zdroji napětí, začnou se díry pohybovat ve směru intenzity el. pole a elektrony ve směru opačném I=Id+Ie

El. proud v polovodičích Přechod PN – dioda Při styku polovodičů typu P s polovodičem typu N dochází k difúzi elektronů z N do P a děr z P do N Hradlová vrstva h neobsahuje téměř žádné volné nosiče náboje. Šipka ukazuje směr intenzity difúzního pole.

El. proud v polovodičích Přechod PN – dioda Při připojení polovodiče typu P k + a polovodiče typu N k – zdroje o napětí větším, než jaké má napětí hradlová vrstva (0,3 – 0,6 V) – propustný směr – začnou se díry z pol. typu P a elektrony z pol. typu N pohybovat k rozhraní a jeho odpor se zmenší – stane se vodivým. Při opačné polaritě zdroje – závěrný směr – má rozhraní velký odpor, takže proud prakticky nepropouští, dokud napětí nedosáhne tak velké hodnoty, že dojde k průrazu přechodu.

El. proud v kapalinách Vodivost elektrolytu Elektrolyty – kapaliny, ve kterých el. proud prochází prostřednictvím iontové vodivosti Elektrolytická disociace – rozpad molekul na kladné a záporné ionty Iontová vodivost – proud je tvořen usměrněným pohybem kationtů a aniontů

El. proud v kapalinách Galvanický článek Primární – vznikne ponořením 2 chemicky různých elektrod do elektrolytu Sekundární (akumulátor) – využívá polarizace elektrod – při nabíjení vznikají na elektrodách látky, které vytvářejí galvanický článek. Při vybíjení probíhá opačný proces. Tyto procesy lze mnohokrát opakovat. Kapacita článku – celkový náboj, který může článek do vybití odevzdat – v Ah nebo mAh

El. proud v plynech Vodivost plynů Plyny vedou el. proud jen tehdy, pokud jsou ionizovány K vytržení elektronu z neutrální molekuly je nutné dodat ionizační energii Ionizovaný plyn obsahuje elektrony a ionty, které zprostředkovávají vedení el. proudu – elektronová a iontová vodivost Zároveň s ionizací probíhá i proces rekombince

Samostatné a nesamostatné vedení proudu El. proud v plynech Samostatné a nesamostatné vedení proudu Nesamostatné – plyn vede proud jen při působení ionizátoru – např. ionizujícího záření nebo vysoké teploty Samostatné – dochází k ionizaci nárazem Musí být dosaženo zápalného napětí Ionty mají dostatečnou kinetickou energii Jsou schopné při srážce s neutrálními molekulami jim dodat ionizační energii Velikost zápalného napětí závisí na druhu plynu a tlaku

Použité materiály Fyzika do dlaně pro SŠ Wikipedia.cz Google.cz

Děkuji za pozornost.