Jednotky elektrických a magnetických veličín – stručný prehľad

Prezentace na téma: "Jednotky elektrických a magnetických veličín – stručný prehľad"— Transkript prezentace:

1 Jednotky elektrických a magnetických veličín – stručný prehľad
Jednotka náboja - Coulomb (C) : odpovedá celkovému náboju 6, elektrónov (táto hodnota bola zavedená pre kompatibilitu so staršími definíciami) Jednotka prúdu - Ampér (A) : pri prúdu 1 A preteká prierezom vodiča každú sekundu náboj 1 Coulombu (alternatívna definícia): ak dvomi rovnobežnými, nekonečne tenkými vodičmi, ktorých vzdialenosť je 1 m, preteká prúd 1 A (každým z nich), pôsobí medzi nimi sila – 7 N na každý meter dĺžky Jednotka napätia - Volt (V) : ak medzi koncami vodiča, ktorým preteká prúd 1 A, je napätie (rozdiel potenciálov) 1 V, uvoľňuje sa v objeme vodiča výkon 1 W (vo forme tepla) Pomocou týchto jednotiek možno odvodiť ďalšie - elektrický odpor (Ohm - ), kapacitu (Farad – F), indukčnosť (Henry – H) a iné – viď ďalej ►

2 Kapacitou (elektrickou) rozumieme schopnosť usporiadania vodičov viazať na sebe elektrický náboj, ak medzi nimi existuje rozdiel potenciálov (napätie). Každá dvojica vodičov vykazuje kapacitu – v technickej praxi ale využívame ich usporiadania také, aby v minimálnom objeme bola sústredená maximálna kapacita = elektrické kondenzátory Indukčnosťou (vodiča - niekedy sa používa termín vlastná indukčnosť – na rozdiel od vzájomnej indukčnosti dvoch oddelených vodičov) – rozumieme jeho vlastnosť vykazovať elektromotorickú silu, ak na neho pôsobí magnetické pole. Opäť – každý vodič vykazuje indukčnosť – v technickej praxi využívame také tvarové (geometrické) usporiadanie vodiča, aby elektromotorická sila vplyvom magnetického poľa – indukovaná elektromotorická sila – bola čo najväčšia pri daných rozmeroch vodiča = vinutia a cievky Magnetické pole indukujúce elektromotorickú silu musí byť vyvolané prúdom – buď v „susednom“ vodiči - vzájomná indukčnosť (napr. transformátory) - alebo prúdom v danom vodiči samotnom – hovoríme o vlastnej indukčnosti.

3 Medzi dvomi vodičmi (elektródami) je napätie (rozdiel potenciálov), na nich sú viazané náboje Q (opačných polarít). Ak je priestor medzi vodičmi vyplnený izolantom (dielektrikom), zpolarizuje sa. V dôsledku toho sa náboj na elektródach musí zväčšiť – aby vyrovnal polarizačné náboje v dielektriku. Pomerné zväčšenie náboja na elektródach – oproti situácii bez dielektrika – udáva tzv. relatívna permitivita („dielektrická konštanta“) daného izolantu. Väčšina izolantov má túto konštantu rádu 1 ~ 10, existujú ale látky s hodnotou vyše 1000. Náboj na elektródach musí pritiecť zo zdroja. Preto sa takéto usporiadanie vodičov (kondenzátor) „bráni“ rýchlym zmenám napätia - k tomu musí pritiecť (alebo odtiecť) určité množstvo náboja a to si, obrazne povedané „vyžaduje čas“.

4 Ak je vodič pretekaný časovo premenným prúdom, vzniká okolo neho tiež časovo premenné magnetické pole. To podľa Faradayovho zákona indukuje vo vodiči samotnom elektromotorickú silu, ktorá pôsobí proti zmene prúdu, ktorú vynucuje vonkajší zdroj - Lenzov zákon. Ak požadujeme výraznejší účinok, stočíme vodič do tvaru cievky – magnetické pole jednotlivých závitov sa sčíta (zosilňuje). Ďalšie zosilnenie (zvýšenie indukčnosti) dosiahneme tým, že do vnútra cievky vložíme jadro z magneticky polarizovateľného materiálu (ferromagnetikum). Stupeň magnetickej polarizovateľnosti udáva tzv. relatívna permeabilita materiálu. Existujú (a užívajú sa) feromagnetiká s relatívnou permeabilitou vyše 104 . Indukčnosť (cievka) sa, obrazne povedané „bráni“ rýchlym zmenám prúdu. Ak sa ju vonkajší zdroj snaží vynútiť, elektromotorická sila vyvolaná indukciou pôsobí proti („na opačnú stranu“). Preto sa cievky k tomuto účelu označujú ako tlmivky - sú v každom žiarivkovom svietidle.

5 Jednotkou kapacity je 1 Farad (F)
Jednotkou kapacity je 1 Farad (F). Kapacitu 1 Faradu má usporiadanie vodičov, ktoré pri potenciálovom rozdieli 1 Volt viaže náboj 1 Coulombu - z toho vyplýva fyzikálny rozmer jednotky Farad = Coulomb . Volt -1 Pre praktické účely je jednotka Farad príliš veľká - používajú sa preto odvodené jednotky ako mikrofarad, nanofarad, pikofarad. Jednotkou indukčnosti (vlastnej aj vzájomnej) je 1 Henry (H). Indukčnosť 1 Henry má vodič, v ktorom časová zmena prúdu 1 Ampér za sekundu (1 A . s-1 ) indukuje elektromotorickú silu 1 Volt - fyzikálny rozmer jednotky Henry = Volt. Ampér -1 .s Keďže 1 Volt . s (voltsekunda) = 1 Wb (weber – jednotka magnetického toku = súčin plochy a magnetickej indukcie ňou prechádzajúcej), možno indukčnosť 1 Henry definovať aj tak, že ju má vodič pretekaný prúdom 1 A, ak v svojom celom okolí vytvára magnetický tok 1 Weber. Jednotkou elektrického odporu (rezistancie) je 1 Ohm (). Vodič má odpor 1 Ohm, ak pri prietoku prúdu 1 Ampéra je medzi jeho koncami rozdiel potenciálov (napätie) 1 Volt – fyzikálny rozmer jednotky Ohm = Volt . Ampér -1 Prevrátená hodnota odporu sa označuje ako vodivosť (konduktancia) a jej jednotkou je Siemens (S). Existuje a používa sa celý rad ďalších jednotiek elektrických a magnetických veličín.