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
-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
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
zložitý elektr. obvod
vlastnosti:
- elektricky nabité teleso pôsobí silou na iné telesá
- elektrický náboj môžeme prenášať z povrchu jedného telesa na povrch druhého telesa
- elektr. náboj sa môže v telese premiestňovať
- kladný a záporný náboj
- telesá s rovnakými nábojmi sa odpudzujú, telesá s rôznymi nábojmi sa priťahujú
- elektrický náboj je deliteľný až po elementárny náboj
Elementárne kvantum: e = 1,602177.10−19 C
- každý atóm je sústavou kladných a záporných častíc
- 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
- dobrú elektrickú vodivosť zabezpečujú elektróny najviac vzdialené od jadra – voľné (valenčné) elektróny
- trením dvoch telies vzniká zelektrizovanie telies
- 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
- Pre izolovanú sústavu telies platí zákon zachovania elektrického náboja:
V elektricky izolovanej sústave telies je celkový náboj stály. Elektrický náboj nemožno vytvoriť ani zničiť
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.
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
Vodiče
energia potrebná na premiestnenie elektr. náboja medzi bodmi v určitom elektr. poli
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
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
C=Q/U
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
Elektrické napätie medzi svorkami jednotlivých súčiastok je rôzne a závisí od odporu každej zo súčiastok.
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.