ELEKTRICKÉ POLE A ELEKTRICKÝ PRÚD

Elektrické pole

Kapacita

Elektrický náboj

pole vytvorené pohybujúcimi sa nábojmi

elektromagnetické pole (vzniká len pri rýchlo sa meniacom magnetickom poli)

elektrostatické pole (vytvorené nepohybujúcimi sa nábojmi)

graficky sa znázorňuje elektr. siločiarami

dá sa definovať pomocou sily, ktorú vytvára

image -vyplýva z Coulombovho zákona

značka(Q) je fyzikálna veličina, ktorá vyjadruje veľkosť schopnosti pôsobiť elektrickou silou

jednotka elektrického náboja je coulomb- C

je viazaný na častice látky

množstvo elektr. náboja vo vodiči s jednotkovým elektrickým potenciálom

je to fyzikálna veličina, ktorá vyjadruje schopnosť predmetu udržať na sebe el. náboj pri určitom elektr. napätí

podiel elektr. náboja a elektr. napätia

pri prenose elektrického náboja z jedného vodivého predmetu (elektródy) na druhý vznikne medzi týmito elektródami napätie priamo úmerné prenesenému náboju, pričom konštanta úmernosti je prevrátenou hodnotou kapacity objektu

kondenzátor- súčiastka s definovanou elektr. kapacitou

image

image

elektrická kapacita- C

Q= I.t

Q= C.U

meriame elektrometrom

1 Coulomb je náboj, ktorý prejde prierezom vodiča pri konštantnom prúde 1A za 1sek.

Elektrické napätie

fyzikálna veličina- vyjadruje rozdiel elektr. potenciálu dvoch bodov a predstavuje energiu potrebnú na premiestnenie elektrického náboja medzi týmito dvoma bodmi v určitom elektrickom poli

značka- U

meriame voltmetrom

zdroje elektrického napätia:

zákl. jednotka- volt(V)

elektrochemický (galvanický) článok (a ich batéria)

rotačné generátory (alternátor, dynamo)

Elektrický prúd

úzko spojené s el. prúdom

vzniká pri priložení el. napätia na vodivé predmety v súlade s Ohmovým zákonom

Podľa Ohmovho zákona je medzi prúdom prechádzajúcim vodičom a napätím na vodiči nasledovný vzťah:

U=R.I[V]

Dve elektricky nabité telesá pôsobia na seba navzájom príťažlivými alebo odpudivými silami. Keďže príčinou síl je elektr. náboj, nazývajú sa elektrické sily.

môže byť:

usporiadaný pohyb nosičov elektr. náboja (elektrónov, iónov) v látkach

fyzikálna veličina

značka- I

zákl. jednotka- ampér (A)

I= Q/t

Q= elektrický náboj, t= čas

I= U/R

U= napätie, R= odpor

meriame ampérmetrom

je to prúd, pri ktorom prejde cez prierez vodiča 1 coulomb za jednu sekundu

Elektrický obvod

súhrn prvkov tvoriacich uzavretú cestu pre elektrický prúd; vodivé spojenie rôznych prvkov, napr. odporov, kondenzátorov, cievok, zosilňovacích prvkov (elektrónok, tranzistorov), usmerňovačov, meničov inej energie ako elektrickej energie (mikrofónov, rôznych snímačov polohy, tlaku, teploty a pod.), spotrebičov a zdrojov, usporiadaných v jednoduchých alebo zložitých kombináciách a pripojených (určených na pripojenie) na zdroje elektr. energie

jednoduchý elektr. obvod- neobsahuje uzly

vetva- časť elektr. obvodu medzi uzlami

prúd sa rozvetvuje v uzloch elektr. obvodu

1200px-Ohm's_Law_with_Voltage_source.svg

unnamed

elektricke_pole

zložitý elektr. obvod

vlastnosti:

  1. elektricky nabité teleso pôsobí silou na iné telesá
  1. elektrický náboj môžeme prenášať z povrchu jedného telesa na povrch druhého telesa
  1. elektr. náboj sa môže v telese premiestňovať
  1. kladný a záporný náboj
  1. telesá s rovnakými nábojmi sa odpudzujú, telesá s rôznymi nábojmi sa priťahujú
  1. elektrický náboj je deliteľný až po elementárny náboj

Elementárne kvantum: e = 1,602177.10−19 C

  1. každý atóm je sústavou kladných a záporných častíc
  1. z neutrálneho atómu sa stáva ión

navonok je neutrálny

Ak atóm elektrón odovzdá, vzniká kladne nabitý ión – katión

Ak atóm elektrón príjme, vznikne záporne nabitý ión – anión

  1. dobrú elektrickú vodivosť zabezpečujú elektróny najviac vzdialené od jadra – voľné (valenčné) elektróny
  1. trením dvoch telies vzniká zelektrizovanie telies
  1. v izolovanom nenabitom kovovom vodiči nastáva pohyb voľných elektrónov, ak do jeho blízkosti priblížime elektricky nabité teleso. Na strane izolovaného vodiča, ktorá je bližšie k elektricky nabitému telesu, prevláda opačný elektrický náboj, a na druhej, vzdialenejšej strane prevláda rovnaký náboj
  1. Pre izolovanú sústavu telies platí zákon zachovania elektrického náboja:
    V elektricky izolovanej sústave telies je celkový náboj stály. Elektrický náboj nemožno vytvoriť ani zničiť

unnamed

Coulombov zákon

Veľkosť elektr. sily Fe, ktorou na seba pôsobia dva bodové náboje Q1, Q2, je priamo úmerná súčinu bodových nábojov Q1, Q2 a nepriamo úmerná druhej mocnine ich vzdialenosti r.

image

konštanta k závisí od prostredia, v ktorom sa náboje nachádzajú. Jej približná hodnota pre vákuum aj vzduch je k = 9.109 N . m2 . C-2

image

Vodiče

image

energia potrebná na premiestnenie elektr. náboja medzi bodmi v určitom elektr. poli

image

najviac využívané materiály

zlato

med´

platina

striebro

vodivosť vodiča je závislá od jeho teploty

kovy sa používajú na výrobu vodičov (dobré vodiče), kladú nízky odpor

materiál, ktorý vedie elektr. prúd

Schematické značky

image

image

image

image

image

click to edit

click to edit

Kirchhoffové zákony

sú to dve pravidlá stanovujúce princípy zachovania náboja a energie v elektrických obvodoch

1. Kirchhoffov zákon:

opisuje zákon zachovania elektrického náboja; hovorí, že v každom bode (uzle) elektrického obvodu platí:

Súčet prúdov vstupujúcich do uzla sa rovná súčtu prúdov z uzla vystupujúcich.

alebo

Algebrický súčet prúdov v ktoromkoľvek uzle elektrického obvodu sa rovná nule

2. Kirchhoffov zákon:

formuluje pre elektrické obvody zákon zachovania energie; hovorí:

formuluje pre elektrické obvody zákon zachovania energie; hovorí

alebo

Súčet svorkových napätí prvkov elektrického obvodu v ľubovoľnej slučke sa rovná nule

image

image

image

C=Q/U

image

image

image

rovinný kondenzátor- najjednoduchšie usporiadanie pre uchovanie náboja

pozostáva z dvoch rovnakých oproti sebe umiestnených navzájom rovnobežných kovových platní oddelených vrstvou dielektrika

kapacita tohto kondenzátora je priamo úmerná permitivite dielektrika a ploche elektród a nepriamo úmerná ich vzdialenosti

Väčšina kondenzátorov má hodnoty kapacít stále. Považované hodnoty kapacít dosahujeme rôznym spájaním kondenzátorov.

paralelné spojenie (vedľa seba)

pri spojení 2 konden. s kapacitami C1 a C2 vzniká konden. s väčšou plochou platní

sériové zapojenie

2 konden. s kapacitami C1 a C2 majú náboje obidvoch kondenzátorov rovnakú veľkosť

Prevrátená hodnota celkového elektrického odporu Rc paralelne zapojených súčiastok sa rovná súčtu prevrátených hodnôt odporov R1, R2

image

Elektrické napätie medzi svorkami jednotlivých súčiastok je rôzne a závisí od odporu každej zo súčiastok.

image

Z Ohmovho zákonu plynie:

Ui je napätie na i-te súčiastke, Ri je elektrický odpor súčiastky, I je elektrický prúd v obvode

Celkový elektrický odpor v sériovom obvode sa rovná súčtu odporov jednotlivých súčiastok.