Stejnosměrný elektrický proud

Já mám pohovořit o stejnosměrném elektrickém proudu. Ten je definován jako uspořádaný pohyb volných, elektricky nabitých částic, pod vlivem elektrického pole. Jestliže se směr proudu nemění mluvíme o stejnosměrném proudu.

Ten je definován vztahem:

I = Q / t jednotkou elektrického proudu jsou ampéry.

Q je celkový počet částic, které projdou průřezem vodiče za dobu t.

Měl bych také definovat napětí, napětí je rozdíl potenciálů mezi prvním a konečným bodem.

Německý fyzik Ohm v devatenáctém století experimentálně zjistil, že rozdíl mezi napětím a proudem je vždy konstanta úměrnosti, byla nazvána odporem. A je to jinak řečený Ohmův zákon.

I = U / R

Převrácená hodnota odporu se nazývá vodivost značena G, její hodnotou je siemens S

Velikost odporu jednotlivých kovových vodičů závisí jen na jejich geometrických parametrech a teplotě. Odpor homogenního vodiče o délce l s plošným obsahem S je dán vztahem

R = p * l/S jednotkou jsou W

p je měrný odpor . Závislost odporu na teplotě vyjadřuje vztah

R t = R0 ( 1 + aDt)

Odpor je roven základnímu odporu násobený součtem jedničky a rozdílu těchto teplot a teplotním součinitelem elektrického odporu v Kelvinech.

Z předchozího vzorce tedy vyplývá že čím menší teplota tak tím menší odpor. Na tomto základě fungují supravodiče, které jsou silně podchlazeny a nemají potom vůbec žádný odpor. Povedl ose vyrobit supravodič, který funguje již pod teplotou 173, 15 stupňů Kelvina. Cíl je aby tyto supravodiče fungovali za normálních teplot.

Elektromotorické napětí

Pokud bych měřil proud v uzavřeném obvodu, tak by mi nevycházeli hodnoty které by měli vycházet To způsobuje vlastní odpor zdroje. Napětí které mi naměříme, a které v sobě již zahrnuje vnitřní odpor zdroje se nazývá elektromotorické napětí.

Vzorec pro elektromotorické napětí je:

I = Ue / ( R + Ri) v Ampérech

Pokud budu chtít spočítat úbytek na zdroji tak nejdříve rozepíši předchozí vztah do Ue = RI + RiI, a Ue= RII je úbytek na zdroji, zbytek je svorkové napětí zdroje.

Pro další počítání je důležité jak se připojují rezistory. Jsou dvě možnosti připojení, jednak sériové, kdy jsou jednotlivé rezistory za sebou, a pak paralelní kdy jsou vedle sebe.

Pokud jsou připojeny sériově tak se jednoduše sčítají, pokud je ale zapojím paralelně tak se sčítají jejich převrácené hodnoty.

Já myslím, že by to k obecné teorii o obvodech stačilo, a teď bych řekl něco k měřícím přístrojům.

Proud se měří ampérmetrem, napětí voltmetrem.

Pro praxi je dobré vědět jak případně zvětšit rozsah ampérmetru, nebo voltmetru.

K ampérmetru se připojí tzv. bočník. Bočník je rezistor a musíme ho připojit paralelně, díky němu se sníží proud právě o to kolikrát zvýší odpor soustavy.

Vzorec pro spočítání jak velký bočník potřebuji předřadit je:

Rb = RA / (n – 1)

Kde RA je odpor ampérmetru a n představuje n-násobné zvětšení rozsahu přístroje.

U voltmetru nezapojujeme nic paralelně neboť by to nepomohlo, napětí by zůstalo pořád stejné, ale napětí snížíme pokud dáme odpor před voltmetr, tomuto odporu říkáme předřadný rezistor. Ten nám několikrát sníží napětí.

Vztah pro výpočet předřazeného rezistoru vypočítám podle vztahu:

Rp = ( n – 1) RV

kde RV je odpor voltmetru.

Pokud chci spočítat práci stálého elektrického proudu ve vnější části elektrického obvodu vynásobím mezi sebou napětí, proud a dobu, po kterou obvod pracuje. Tím také vypočítám teplo, kterou obvod vyrobil, tedy pokud se jedná o elektrické topení tak, jde o to kolik jim projde proudu, neboť topení je ohromný veliký rezistor. Proud pokud prochází odporem zahřívá rezistor.

Má li část obvodu celkový odpor R, můžeme tuto práci vyjádřit jako

W = RI2t = (U2/ R) t.

Výkon je vyjádřen jako v mechanické práci, tedy výkon je podíl práce a doby.

Když to napíši tak z toho mohu odvodit jednoduší výpočet.

P = W / t = UI = U2 / R = R I2 ve wattech.

V kilowatech se počítá spotřeba proudu.

Účinnost spotřebiče, a tím také jeho příkon a výkon spočítám jako podíl výkonu s příkonu.

Přehled vzorců