ELEKTŘINA

Nauka o elektrických vlastnostech těles

ELEKTRICKÉ VLASTNOSTI LÁTEK

• Tělesa se pro nás stávají elektricky zajímavá, mají-li elektrický náboj

• ELEKTRICKÝ NÁBOJ JE FYZIKÁLNÍ VELIČINA, ZNAČÍ SE Q A JEJÍ ZÁKLADNÍ JEDNOTKOU JE 1C

(1 COULOMB, ČTI KULOMB)

ELEKTRICKÝ NÁBOJ

• Dělení : kladný +

záporný –

• Má-li nějaké těleso elektrický náboj, říkáme o něm, že je nabité

• Nabitá tělesa silově působí na okolní tělesa, mají ve svém okolí tedy elektrické pole

SILOVÉ PŮSOBENÍ

• Nabité těleso vždy přitažlivě působí na ostatní nenabitá tělesa

• Máme – li dvě tělesa s nábojem, pak může nastat:

• 1) DVA SOUHLASNÉ NÁBOJE SE ODPUZUJÍ

» + a + nebo – a –

• 2) DVA OPAČNÉ NÁBOJE SE PŘITAHUJÍ

» + a – nebo – a +

SLOŽENÍ ATOMŮ

• V historii se stavbou hmoty zaobíralo velké množství fyziků a chemiků

• Niels Henrik David Bohr , Ernest Rutherford

• Různé modely a náhledy na stavbu atomu

• Př: Pudinkový model, a jiné

• Atomos=nedělitelný

DNEŠNÍ MODEL

• Atom má jádro a obal

• Obal i jádro obsahují částice

• Jádro – obsahuje : protony a neutrony

• Obal – obsahuje: elektrony ve vrstvách

• Tyto částice jsou pro nás elektricky zajímavé

NÁBOJ ELEMENTÁRNÍCH ČÁSTIC

• PROTON– Kladný náboj– Značíme +

• Elektron– Záporný náboj– Značíme –

• Neutron– Bez náboje

VODIČ A IZOLANT V ELEKTRICKÉM POLI

• Vodič – látka,která je schopná vést elektrický proud– Př: kovy

• Nevodič(izolant) – látka, která elektrický proud nevede– Př: plasty, guma, ….

• Látka se stává vodičem, obsahuje-li volné nosiče náboje(volné elektrony)

VODIČ A IZOLANT V ELEKTRICKÉM POLI

• Na vodič i izolant silově působí elektrické pole(přitažlivě)!

• 1) VODIČ V ELEKTRICKÉM POLI• Dochází k přeskupení volných elektronů v tělese

ve směru daném vnějším elektrickým polem• OBRÁZKY 1. A 2.

• 2)IZOLANT V ELEKTRICKÉM POLI• Dochází ke stočení elektrických dipólů ve směru

daném vnějším elektrickým polem• OBRÁZKY 3. A 4.

Obr. 1

NENÍ PŘÍTOMNO ŽÁDNÉ ELEKTRICKÉ POLE A PROTO JSOU PROTONY A ELEKTRONY USPOŘÁDÁNY NAHODILE

Obr.2

• Při přítomnosti vnějšího elektrického pole se přeskupí volné elektrony ve smyslu tohoto pole. Protony zůstávají na svých místech

Obr.3

• Bez vnějšího pole jsou elektrické dipóly uspořádány nahodile

Obr. 4

• Vnější elektrické pole otočí všechny dipóly do jednoho směru!

IONTY

• Neutrální atom = atom, který má stejný počet elektronů v obalu a protonů v jádře.

• Odebereme-li, nebo naopak přidáme nějaký elektron do atomového obalu, získáme IONT

• Odebráním vzniká kationt = kladný iont

• Přidáním naopak aniont = záporný iont

ELEKTRICKÝ PROUD

• Elektrický proud je usměrněný pohyb volných nosičů náboje s nábojem uvnitř vodiče

• Pro popis velikosti elektrického proudu užíváme veličinu ELEKTRICKÝ PROUD– FYZIKÁLNÍ VELIČINA, KTEROU ZNAČÍME I

A JEJÍ ZÁKLADNÍ JEDNOTKOU JE 1A(AMPERE, ČTI AMPÉR)

• Vedlejší jednotky jsou pak:mA, μA, kA a podobně

SMĚR ELEKTRICKÉHO PROUDU

• Dohodou byl dán směr proudu jako směr pohybu kladných částic

• Tj. proud teče od kladné svorky zdroje k záporné svorce zdroje

• Dnes ale víme, že náboj si většinou předávají elektrony, a proto by bylo v hodnější, určit směr proudu opačně

• Z historických důvodů zůstal ale směr proudu zachován

ELEKTRICKÝ OBVOD

• Elektrickým obvodem rozumíme uzavřenou smyčku vodivě propojených spotřebičů

• Není-li obvod uzavřený, říkáme, že je otevřený

• Elektrický proud může téct pouze v uzavřené vodivé smyčce

• Zjednodušenému nákresu elektrického obvodu říkáme schéma

SCHÉMA ZAPOJENÍ• Abychom nemuseli vykreslovat

všechny spotřebiče, máme pro ně schématické značky

SCHÉMATICKÉ ZNAČKY

VODIČ

ŽÁROVKA

+-

ZDROJ NAPĚTÍ

SPÍNAČ

REZISTOR

ZVONEK

ELEKTRICKÉ OBVODY

• DĚLENÍ:

• 1) JEDNODUCHÝ OBVOD

• 2) ROZVĚTVENÝ OBVOD

AD 1) JEDNODUCHÝ ELEKTRICKÝ OBVOD

• Jednoduchý elektrický obvod je složen jen z jedné uzavřené smyčky

• Aby proud mohl téci, musí být v obvodu nějaký zdroj napětí

Příklad jednoduchého obvodu

AD2) ROZVĚTVENÝ ELEKTRICKÝ OBVOD

• Je složen z většího množství propojených vodivých uzavřených smyček

• Každé smyčce zde říkáme větev a místo, kde se větve stýkají se nazývá uzel

Příklad rozvětveného obvodu

ZAPOJOVÁNÍ SOUČÁSTEK

• Do elektrického obvodu lze zapojovat elektrické součástky 2 základními způsoby:– 1) SÉRIOVÉ ZAPOJENÍ (ZA SEBOU)

• JEDNODUCHÝ TYP ZAPOJENÍ, KDY SE SOUČÁSTKY ZAPOJUJÍ ZA SEBOU (DO KOLA)

• TAKTO MŮŽE VZNIKNOUT JEN JEDNODUCHÝ ELEKTRICKÝ OBVOD

– 2) PARALELNÍ ZAPOJENÍ (VEDLE SEBE)• PŘI TOMTO ZAPOJENÍ JSOU VŮČI SOBĚ 2 ČI

VÍCE SOUČÁSTEK ZAPOJENY DO RŮZNÝCH VĚTVÍ ROZVĚTVENÉHO OBVODU

• PARALELNÍ ZAPOJENÍ JE SLOŽITĚJŠÍ NEŽLI SÉRIOVÉ A ROVNĚŽ V NĚM PLATÍ O NĚCO SLOŽITĚJŠÍ VZTAHY!

ELEKTRICKÝ ODPOR

• Elektrický odpor je fyzikální veličina, značíme je R a její základní jednotkou je 1Ω (Ohm)

• Vyjadřuje, jak silně se látka brání průchodu elektrického proudu

• Rezistor je elektrická součástka, u níž je přesně daný elektrický odpor

• Reostat je elektrická součástka, u níž je nastavitelný elektrický odpor

URČOVÁNÍ CELKOVÉHO ODPORU EL. OBVODU

• 1) SÉRIOVÉ ZAPOJENÍ• U sériového zapojení se odpor součástek

prostě sčítá

• Proto: R=R1+R2+R3+…+RN

• 2) PARALELNÍ ZAPOJENÍ• U paralelního zapojení platí, že převrácená

hodnota celkového odporu je rovna součtu převrácených hodnot odporů jednotlivých součástek

• Proto: 1/R=1/R1+1/R2+….+1/RN

ELEKTRICKÉ NAPĚTÍ

• ELEKTRICKÉ NAPĚTÍ JE FYZIKÁLNÍ VELIČINA, KTERÁ SE ZNAČÍ U A JEJÍ ZÁKLADNÍ JEDNOTKOU JE 1V (VOLT)

• VYJADŘUJE NÁM, JAK VELIKÝ JE ROZDÍL ELEKTRICKÉHO POTENCIÁLU MEZI DVĚMA MÍSTY V ELEKTRICKÉM OBVODU

• ČÍM VĚTŠÍ NAPĚTÍ, TÍM VĚTŠÍ PROUD

MĚŘENÍ ELEKTRICKÝCH VELIČIN

• 1) MĚŘENÍ PROUDU– POUŽÍVÁME AMPÉRMETR– POZOR: VŽDY ZAPOJUJEME SÉRIOVĚ– PROTO JE NUTNO, ABY MĚL CO

NEJMENŠÍ ODPOR

• 2) MĚŘENÍ NAPĚTÍ– POUŽÍVÁME VOLTMETR– POZOR: VŽDY ZAPOJUJEME PARALELNĚ

K DANÉ ČÁSTI– PROTO JE NUTNO, ABY MĚL CO

NEJVĚTŠÍ ELEKTRICKÝ ODPOR

A

V

OHMŮV ZÁKON

• GEORG SIMON OHM

• ZKOUMAL ZÁVISLOST PROUDU A NAPĚTÍ

• SLOVNĚ : ELEKTRICKÝ PROUD I V KOVOVÉM VODIČI JE PŘÍMO ÚMĚRNÝ ELEKTRICKÉMU NAPĚTÍ MEZI KONCI VODIČE. KONSTANTOU ÚMĚRNOSTI JE ELEKTRICKÝ ODPOR.

MATEMATICKÁ PODOBA

• I = U/R

• NEBO U = R*I

• NEBO R = U/I