Elektrický proud

Elektrický proudOpakování 6. ročníku

Obvodem prochází elektrický proud tehdy: 1. Je-li v něm zapojen zdroj elektrického napětí2. Jestliže je elektrický obvod uzavřen (vodivě)

V obvodu musí být vždy zařazen spotřebič.

+

Vodiče elektrického proudu: kovy, vodné roztoky některých látek (např. NaCl), za určitých podmínek i plyny

Schematické značky uč. 118 obr. 2.24

Spotřebiče řadíme v obvodu: 1. sériově (za sebou)

+

2. paralelně (vedle sebe)

+-

(A) (B)

Uzly

větve

Rozvětvený obvod

Zdroje elektrického napětí

Historicky první zdroj el. napětí – Voltův článek

Elektrolyt – Vodný roztok solí, kyselin a zásad

V

Zn Cu

H2SO4

Mezi elektrodami a elektrolytem dochází k chemické reakci

Vznik el. napětí

Suchý článek– dnes nejpoužívanější článek - jeden článek 1,5V

Akumulátor – zdroj, který se dá obnovovat

Kovová čepička

Zalévací látka z izolantu

Uhlíková tyčinka

Oxid manganičitý s práškovým uhlíkem

salmiak

zinková nádoba

Měření elektrického napětí

Co je to napětí?Napětí je práce, kterou koná zdroj napětí. Čím vyšší je napětí, tím vyšší je vykonaná práce, která se projevuje jako změna účinku elektrického proudu.

Elektrické napětí - označujeme U a základní jednotkou je volt [V]- měříme voltmetrem

V

Baterie – vzniká zapojením dvou a více monočlánků za sebou

Elektrické napětí měříme: 1. mezi póly zdroje2. mezi svorkami spotřebiče

Voltmetr zařazujeme ke spotřebiči vždy paralelně (vedle sebe)

V

+ -

Před měřením napětí zvolíme vždy vhodný rozsah stupnice měřícího přístroje!!!!

Co je to elektrický proudElektrický proud je usměrněný pohyb volných částic s elektrickým nábojem!!

U kovů je to pohyb volných elektronů

Ve vodných roztocích solí nebo kyselin to jsou volné kationty a anionty.

Obr. 123/2.31

Volné částice se začnou všechny ihned pohybovat v elektrickém poli, protože na ně působí elektrická síla.

Směr elektrického proudu je stanoven od kladného pólu k zápornému pólu zdroje napětí.

Elektrický proud je základní fyzikální veličina označuje se I a základní jednotkou je ampér [A]

Vypočteme ho jako elektrický náboj Q, který projde vodičem za čas t

At

QI

Elektrickýproud měříme ampérmetrem

Ampérmetr zařazujeme ke spotřebiči vždy sériově (za sebou)

A

+ -

Před měřením napětí zvolíme vždy vhodný rozsah stupnice měřícího přístroje!!!!

Ohmův zákonElektrický proud I v kovovém vodiči je přímo úměrný elektrickému napětí U mezi konci vodiče.

R

UI

Elektrický odporjednotka ohm

RI

U

Závislost elektrického odporu na vlastnostech vodiče

S

lR

Odpor elektrického vodiče je přímo úměrný jeho délce l a materiálu vodiče ρ a nepřímo úměrný obsahu příčného řezu vodiče S.

Elektrický odpor měříme ohmmetrem.

S rostoucí teplotou se odpor kovů zvyšuje!! Odkaz

Odkaz délka, průřez

Odkaz materiál vodiče

Součásti elektrického obvodu s odporem říkáme REZISTOR

REZISTOR- destička, váleček z izolantu, na které je navinutý drát s velkým odporem.

Výsledný odpor rezistorů řazených za sebou (sériově)

V

+ -

V V

A

R1 R2

Výsledný odpor R dvou spotřebičů spojených za sebou (sériově) se rovná součtu odporů R1 ,R2 obou rezistorů

R= R1 + R2

Napětí U mezi vnějšími svorkami dvou rezistorů spojených za sebou se rovná součtu napětí U1,U2 mezi svorkami jednotlivých rezistorů

U=U1+U2

I=I1=I2

I

+ -

R1 R2I

Poměr napětí mezi svorkami dvou rezistorů spojených za sebou se rovná poměru jejich odporu:

U1:U2= R1 : R2

Výsledný odpor rezistorů řazených vedle sebe (paralelně)

+ -

V

V

A

R1

R2

A

A

(A) (B)

U1

U2 + -

V

A

R

U21 UUU

+ -

V

V

A

R1

R2

A

A

(A) (B)

U

U

I I2

I1

I=I1+I2

R

UI

21 R

U

R

U

R

U U:

Elektrický proud procházející nerozvětvenou částí obvodu se rovná součtu proudů v obou větvích.

Převrácená hodnota výsledného odporu dvou rezistorů spojených vedle sebe se rovná součtu převrácených hodnot odporů obou rezistorů.

21

111

RRR

21

111

RRR

21

211

RR

RR

R

21

21

RR

RRR

Proudy ve větvích se rozdělí v obráceném poměru než odpory rezistorů

1221 :: RRII

A

+ -

R1 R2

R3

R4

R5

R6

R7

R8

R1=100 ΩR2=100 ΩR3=50 ΩR4=60 ΩR5=20 ΩR6=400 ΩR7=50 ΩR8=50ΩU=400V

1. R=?[Ω]2. I=? [A]3. Dílčí napětí na rezistorech

4. Dílčí proudy v paralelních větvích

ReostatPotenciometr- dělič napětí

Reostat-je rezistor, jehož odpor je možno měnit.-na válci z izolantu je navinutý odporový drát, který je spojen mezi dvěma svorkami (A),(B)- Třetí svorka (C) je spojena s vodivým kontaktem - jezdcem

Obr. 154/2.63

Schematická značka

Užití reostatu1. K regulaci proudu

A(A) (B)

2. Jako dělič napětí - potenciometr

(A) (B)

V

+

+

Elektrická práceElektrická energie

Při průchodu elektrického proudu vodičem konají síly elektrického pole práci - elektrickou práci.

Prochází-li vodičem mezi jehož konci je napětí U, proud I po dobu t, vykoná elektrické pole práci :

tIUW

A

A

(1) (2)

V V

U1 U2

Čím větší je napětí mezi konci vodiče, tím větší je i elektrická práce (výkon)

(1)

(2)

V

I1

I2

A I

+

+Čím větší je elektrický proud procházející vodičem, tím větší je i elektrická práce (výkon)

Výkon elektrického prouduVýkon P je užitečná práce vykonaná za 1 sekunduPříkon Po je elektrická práce, která se skutečně za1 sekundu vykonala

Příkon=100%

Příklad:

Výkon= 8% Ztráty = 92%

WIUt

tIU

t

WP

Vzorec pro výkon

Vzorec pro příkon

WIUPo

Známe-li elektrický výkon P (příkon Po)a dobu t, po kterou vodičem procházel proud, určíme elektrickou práci ze vztahu:

tPW Jako jednotku elektrické práce užíváme wattsekundu ( )sw

Účinnost η vypočítáme jako podíl výkonu a příkonu

%1000

P

P

Účinnost nemá jednotky, píše se pouze jako desetinné číslo, zlomek nebo v procentech.