Fyzika - skripta

1. Ohmův zákon pro uzavřený obvod

, kde U je napětí na vnější části obvodu a Ui na zdroji (vnitřní části obvodu). U je svorkové napětí zdroje a Ui je úbytek napětí.

Z Ohmova zákona vyplývá , kde R je odpor vnější části a Ri je vnitřní odpor.

Při spojení svorek zdroje bez připojeného spotřebiče vzniká zkrat (spojení na krátko). Vnější odpor je nulový a proto a proud dosahuje maximální hodnoty (zkratový proud).

1. Kirchhoffovy zákony

1. První Kirchhoffův zákon

Algebraický součet proudů v libovolném uzlu elektrického obvodu se rovná nule.

1. Druhý Kirchhoffův zákon

V libovolném uzavřeném obvodu se algebraický součet elektromotorických napětí zdrojů a napětí na jednotlivých rezistorech rovná nule.

1. Zapojování rezistorů

1. Sériové zapojení

Celkový odpor soustavy se rovná součtu jednotlivých rezistorů: , protože .

Výsledné napětí se rozloží na rezistory v poměru .

1. Paralelní zapojení

Protože a tedy je výsledný odpor: .

Proudy se ve větvích rozdělí v obráceném poměru k jejich odporům: .

1. Sériově paralelní zapojení (kombinované)

2. Zvětšení rozsahu ampérmetru a voltmetru

Rozsah ampérmetru zvětšujeme bočníkem. Aby se rozsah ampérmetru zvětšil nkrát, musí bočníkem procházet proud (n–1)krát větší než ampérmetrem: , proto .

Rozsah voltmetru zvětšujeme předřadným rezistorem. Pro nnásobné zvětšení musí být na předřadníku napětí (n–1)krát větší než na voltmetru: a odtud .

1. Zapojování zdrojů

1. Sériové zapojení

,

Výsledný proud:

Sériové zapojení je výhodné pro .

1. Paralelní zapojení

Pokud jsou napětí na zdrojích stejně velká a vnitřní odpory také, bude výsledné napětí Ue a výsledný vnitřní odpor .

Výsledný proud: , kde n je počet zdrojů.

1. Práce a výkon v el. obvodu s konst. proudem

Práce zdroje

Přenosem náboje se zvětšuje teplo vodiče: , kde QJ je Jouleovo teplo.

Výkon zdroje

Výkon konstantního proudu ve vodiči: .

Účinnost spotřebiče: , kde P je výkon a P0 příkon.

Účinnost zdroje: .

1. Polovodiče

Mají větší měrný elektrický odpor než kovy, ale s teplotou se rychle zmenšuje. Mezi polovodiče patří např. Si, Ge, C, Se, Te.

1. Vlastní polovodiče

Při větších teplotách krystalu Si mohou kmity atomů vyvolat porušení vazeb. Vznikají volné elektrony a díry. Díra je obsazena valenčním elektronem ze sousední vazby, zanikne, ale vytvoří se nová na místě onoho valenčního elektronu (rekombinace).

Volné elektrony a díry se pohybují neuspořádaně. Po připojení se pohybují díry ve směru intenzity a volné elektrony proti směru.

Tuto vodivost nazýváme vlastní vodivost polovodiče.

Elektrický proud se skládá ze dvou složek: elektronového a děrového proudu.

1. Příměsové (nevlastní) polovodiče

Pro zvýšení hustoty volných elektronů a děr se používají příměsi (atomy s oxidačním číslem 5 nebo 3). Vedle vlastní vodivosti vzniká vodivost příměsová.