elektrický proud v kovech

Prezentace na téma: "elektrický proud v kovech"— Transkript prezentace:

1 elektrický proud v kovech
Mgr. Kamil Kučera

2 ANOTACE Kód EVM: K_INOVACE_1.FY.40
Číslo projektu: CZ.1.07/1.1.28/ Vytvořeno: červenec 2014 Ročník: 3. ročník – čtyřleté gymnázium, 7. ročník – osmileté gymnázium (RVP-G), Anotace: Vzdělávací oblast Člověk a příroda Vzdělávací obor Fyzika Tematický okruh Elektrický proud v kovech Materiál slouží k zopakování vedení elektrického proudu v kovech. Materiál připomíná základní zákony z této oblasti (Ohmovy, Kirchhoffovy) a prostor je věnován také supravodivosti. Učivo je ověřeno závěrečným testem. Materiál se využije v průběhu hodiny. Pomůcky: interaktivní tabule.

3 Elektrický proud elektrický proud - uspořádaný pohyb volných nosičů náboje (jev) (elektrony, ionty, díry) v látkách elektrický proud - skalární fyzikální veličina určující podíl (veličina) celkového náboje Q, který projde průřezem vodiče za dobu t směr proudu určen dohodou – směr uspořádaného pohybu kladně nabitých částic účinky elektrického proudu: tepelné – odporový drát (rychlovarná konvice) magnetické – elektromagnet (jistič) chemické – elektrolýza (chemické pokovování) elektrický proud měříme ampérmetrem (sériově ke spotřebiči) [1] [2] [3]

4 Ohmův zákon pro část obvodu
Elektrický proud v kovovém vodiči stálé teploty je přímo úměrný napětí mezi konci vodiče. voltampérová charakteristika – graf závislosti el. proudu I na el. napětí U lineární prvek – VA charakteristika přímka, odpor konstantní nelineární prvek - VA charakteristika křivka, odpor závisí na I (popř. U) I – elektrický proud U – elektrické napětí R – elektrický odpor G – elektrická vodivost [4] [5]

5 Elektrický odpor elektrický odpor R závisí: délka vodiče l
obsah průřezu vodiče S materiál vodiče ρ teplota vodiče t ρ - měrný elektrický odpor = rezistivita α – teplotní součinitel elektrického odporu, charakteristika daného materiálu

6 Supravodivost kvantový jev spočívající v náhlém zmenšení měrného odporu látky až na zanedbatelnou hodnotu při snížení teploty pod kritickou teplotu TK supravodiče objevil ji v roce 1911 Holanďan H. Kamerlingh-Onnes supravodiče: I. druhu – kovy a jejich přímé slitiny (Hg, Pb, Sn, Nb) II. druhu- organické sloučeniny, oxidy keramické povahy (YBa2Cu3O7-x, (Hg0,8Tl0,2)Ba2Ca2Cu3O8,33.) TK - různá pro různé supravodiče - hodnota od jednotek po desítky K elektrický proud v prstenci supravodiče se udrží bez pozorovatelného útlumu několik let [6] [7]

7 Využití supravodivosti
supravodivá levitace vlaky MAGLEV (magnetická levitace) efektivní přenos energie SQUID (Superconcting Quantum Interference Device) supravodivé přechody v počítačích nukleární magnetické rezonance supravodivé magnety v urychlovači LHC (CERN) [8] [9] [10]

8 Ohmův zákon pro uzavřený obvod
Ohmův zákon pro uzavřený obvod: Proud v uzavřeném obvodu je roven podílu elektromotorického napětí zdroje a celkového odporu R + Ri. [11] [13] [12]

9 Elektrický jistič elektrické zařízení, které při nadměrném elektrickém proudu (většinou při přetížení nebo zkratu) automaticky rozpojí elektrický obvod a tím může chránit obsluhu před možným úrazem elektrickým proudem a chráněné elektrické zařízení před jeho poškozením 1 - ovládací páčka 2 - aretační mechanismus 3 - kontakty 4 - přívodní šroubová svorka 5 - bimetalový člen pro vybavení přetížením 6 - regulační prvek nastavení citlivosti (u běžných domovních jističů není) 7 - elektromagnetická spoušť pro vybavení zkratem 8 - zhášecí komora [13] [14]

10 Kirchhoffovy zákony formulované roku 1847 německým fyzikem G. R. Kirchhoffem pravidla formulující principy zachování náboje a energie v elektrických obvodech používají se zvláště pro rozvětvené elektrické obvody (umožňují určit velikost a směr elektrického proudu v jednotlivých větvích a velikost elektrického napětí na svorkách jednotlivých prvků) uzel – místo, ve kterém se stýkají nejméně 3 vodiče větev – vodivé spojení sousedních uzlů smyčka - posloupnost konečného počtu větví, které na sebe (uzavřená) v uzlech navazují a vytvářejí uzavřenou dráhu, po níž se vrátíme do výchozího uzlu [15]

11 I. Kirchhoffův zákon Kirchhoffův zákon: (zákon zachování elektrického náboje, jedná se o rovnici kontinuity elektrického proudu) Algebraický součet proudů v libovolném uzlu elektrického obvodu se rovná 0. podle konvence je proud tekoucí do uzlu kladný, zatímco proud tekoucí z uzlu záporný [16]

12 II. Kirchhoffův zákon II. Kirchhoffův zákon
(zákon zachování energie pro elektrické obvody) V libovolném uzavřeném obvodu, který je částí elektrické sítě, se algebraický součet elektromotorických napětí Uei zdrojů zapojených do obvodu rovná algebraickému součtu napětí RkIk na jednotlivých rezistorech. [17]

13 Příklad na Kirchhoffovy zákony
Př. Vypočítejte proudy v jednotlivých větvích elektrického obvodu podle schématu obvodu: 1. určíme orientaci elektromotorických napětí (směr „od mínus k plus“) 2. zvolíme LIBOVOLNĚ směr proudů ve větvích 3. zvolíme směr „obíhání“ uzavřenou smyčkou I I2 II A I1 I3

14 Elektrická práce, elektrický výkon
elektrická práce (práce elektrického proudu, spotřeba el. energie) W skalární veličina, která je mírou přeměny elektrické energie ve spotřebiči na jinou formu energie Joulovo teplo QJ - teplo, které vzniká při průchodu elektrického proudu vodičem výkon elektrického proudu P elektrická práce vykonaná za jednotku času [18]

15 Trocha opakování Vysvětlete rozdíl mezi Ohmovým zákonem pro část obvodu a Ohmovým zákonem pro uzavřený obvod. Jaké účinky má elektrický proud a kde je například využíváme. Vysvětlete pojem supravodivost. Jak definujeme elektrický odpor a na čem závisí? Vysvětlete, jakou funkci v elektrickém obvodu mají jističe (pojistky). 6. Vypočítejte proudy v jednotlivých větvích elektrického obvodu podle schématu obvodu: I1 I3 I2

16 Zdroje a použitá literatura
[1] MATANYA. wikipedia [online]. [cit ]. Dostupný na WWW: [2] CQDX. wikipedia [online]. [cit ]. Dostupný na WWW: [3] BANGIN. wikipedia [online]. [cit ]. Dostupný na WWW: [4] LUESTLING. wikipedia [online]. cit ]. Dostupný na WWW: [5] THEDREAMSTREE. wikipedia [online]. cit ]. Dostupný na WWW: [6] JDH. wikipedia [online]. cit ]. Dostupný na WWW: [7] RAMA. wikipedia [online]. [cit ]. Dostupný na WWW: [8] PRYKU. wikipedia [online]. [cit ]. Dostupný na WWW: [9] VENDISTOMAS. wikipedia [online]. [cit ]. Dostupný na WWW: [10] MKOTL. wikipedia [online]. [cit ]. Dostupný na WWW: [11] SCOOTRIK. wikipedia [online]. [cit ]. Dostupný na WWW: [12] ŠEVELA, Pavel. wikipedia [online]. [cit ]. Dostupný na WWW: [13] LEOTARD. wikipedia [online]. [cit ]. Dostupný na WWW: [14] SARANG. wikipedia [online]. [cit ]. Dostupný na WWW: [15] QWERK. wikipedia [online]. [cit ]. Dostupný na WWW: [16] INDUCTIVELOAD. wikipedia [online]. [cit ]. Dostupný na WWW: [17] PAJS. wikipedia [online]. [cit ]. Dostupný na WWW: [18] AUDRIUSA. wikipedia [online]. [cit ]. Dostupný na WWW: schémata elektrických obvodů byla vyrobena ve freewarovém programu Curcuit Diagram 2.0 SVOBODA, Emanuel a kol. Přehled středoškolské fyziky. Praha: SPN, 1990, ISBN