Napięcie elektryczne

Napięcie U między dwoma punktami pola elektrostatycznego jest równe stosunkowi pracy W, jaką wykonują siły pola, przesuwając między tymi punktami ładunek próbny.

W=W/q

W=F·s = Eq·?s

Jednostką napięcia jest wolt – V. 1V= 1J/1C

Napięcie mierzy się woltomierzem lub miernikiem uniwersalnym.

Czym jest prąd elektryczny ?
Przepływ prądu elektrycznego lub, prościej, prąd elektryczny to uporządkowany ruch jonów lub elektronów.

Aby płynął prąd muszą być spełnione dwa warunki:
W obwodzie elektrycznym musi być źródło napięcia.
W obwodzie muszą być elektrony lub jony, czyli nośniki prądu.

Natężenie prądu I jest równe stosunkowi ładunku q do czasu t, w którym ten ładunek przepłynął przez przekrój poprzeczny przewodnika: I = q/t, I = ładunek/czas

Jednostką natężenia prądu jest amper – A. Jest to jedna z siedmiu podstawowych jednostek układu SI, która została zdefiniowana przez magnetyczne oddziaływanie przewodników z prądem. 1A = 1C/1S

1 mA = 0,001 A, 1 µA = 0,000001A

Źródła napięcia elektrycznego.
Do naczynia nalano roztworu kwasu siarkowego. Oczyszczone papierem ściernym płytki przymocuj do bakelitowego uchwytu i zaznacz w roztworze. Do zacisków podłącz przewody i miernik. Zmień napięcie.

Miernik wskazał napięcie około 100 mA. Na płytkach zachodzą reakcje chemiczne, bo osadzają się na nich pęcherzyki gazów. Cynk i miedź inaczej reagują z kwasem – miedź słabiej cynk mocniej.

Ogniwa zasilające radioodbiorniki, latarki, walkmany itp. Są to ogniwa suche. Elektrodę dodatnią stanowi pałeczka węglowa, a ujemną cynkowy cylinder. Pomiędzy nimi jest parowata substancja nasączona stężonym wodnym roztworem salmiaku (chlorku amonu). Dodatkowo elektroda węglowa otoczona jest mieszaniną dwutlenku manganu i grafitu w celu zwiększenia przewodności.

Innym typem ogniw są ogniwa słoneczne. Światło, padając na specjalny element, powoduje powstanie w nim napięcia elektrycznego.

Instalacja domowa zasilana jest prądem przesyłanym z elektrowni. Energia elektryczna wytwarzana jest w elektrowniach dzięki zjawisku indukcji elektryczno magnetycznej. Zjawisko indukcji wykorzystuje się również w prądnicy rowerowej, zwanej dynamo.

Obwód elektryczny.
Obwód elektryczny – to układ elementów elektrycznych wraz ze źródłem napięcia, połączonych przewodami, które stanowią drogę dla prądu elektrycznego. Elementy mogą być połączone ze sobą szeregowo lub równolegle. W obwodzie elektrycznym zaznacza się kierunek. Umownie przyjmuje się, że prąd płynie od bieguna dodatniego baterii do ujemnego. Lecz w rzeczywistości jest odwrotnie.

Prąd w którym natężenie się nie zmienia nazywamy prądem stałym.

Punkty połączenia przynajmniej trzech przewodów w obwodzie elektrycznym nazywa się węzłem.

Prawo Ohma
Prawo Ohma określa związek pomiędzy dwoma wielkościami fizycznymi: natężenie prądu płynącego przez opornik i napięciem na jego końca.

Natężenie prądu można zmierzyć amperomierzem. Włącza się go szeregowo z odbiornikiem i nie ma znaczenia, z której strony go umieścimy.

Zależność między prądu płynącego przez opornik a napięciem elektrycznym na jego końcach jest zależnością wprost proporcjonalną.

I ~ U

Wielkością, która charakteryzuje opornik, jest opór elektryczny. Opór jest wielkością fizyczną, która nie zależy od napięcia i natężenia, zależy natomiast od rodzaju przewodnika, z którego wykonano opornik, długość i pola przekroju poprzecznego, z którego opornik zrobiono. Oznacza się go literą Q.

Natężenie prądu płynącego przez opornik jest wprost proporcjonalne do napięcia przyłożonego do końców opornika. Współczynnikiem proporcjonalności jest odwrotność oporu. I = 1/R U, R = U/I.

Jednostką jest om – ?. 1? = 1V/1A.

Pierwsze prawo Kirchoffa.
W obwodzie elektrycznym suma prądów wpływających do węzła jest równa sumie prądów wypływających z niego.

Szeregowe łączenie oporników.
Rz = U1 + U2 + U3 + U4/I
Rz = Rz1 · I + Rz2 · I = Rz3 · I +Rz4 · I/I
Rz= Rz1 + Rz2 + Rz3 + Rz4

Opór zastępczy układu oporników połączonych szeregowo jest równy sumie tych oporników.

Równoległe łączenie oporników.
Odwrotność oporu zastępczego układu oporników połączonych równolegle jest równa sumie odwrotności oporu każdego opornika.

Dlaczego opornik stawia opór?
Jony ułożone w regularną strukturę, nazywa się strukturą krystaliczną.
Prąd elektryczny – ruch elektronów
Przewodnik – elektrony swobodne

Chmura elektronowa – chaotyczny ruch elektronów swobodnych.

R = l/s, R = q l/s

Opór zależy od temperatury.

Istota zjawiska oporu elektrycznego polega na zderzeniach elektronów dodatnich z ujemnymi jonami.

Cieplne skutki przepływu prądu elektrycznego.

Przyrost energii wewnętrznej przewodnika jest równy pracy, jaką wykonują siły pola, przesuwając ładunek. ?Ew = W = Uq

W = UI ·?t

Prąd elektryczny wykonuje pracę, bo zmienia energię źródła na energię wewnętrzną przewodnika, a ta w postaci ciepła przekazywana jest otoczeniu. W = I2R · ?t

W =U2/R ?t

P = W/?t, P = UI, P = U2/R, P = I2R

Jednostką mocy jest wat – W. W = 1J/s

1W = 1V·1A

I = P/U