Vybrané kapitoly ze středoškolské fyziky - Pro přípravný kurz k přijímacím zkouškám z fyziky na DFJP Univerzity Pardubice - Stejnosměrný elektrický proud
Níže je uveden pouze náhled materiálu. Kliknutím na tlačítko 'Stáhnout soubor' stáhnete kompletní formátovaný materiál ve formátu DOC.
Vybrané kapitoly
ze středoškolské fyziky
Pro přípravný kurz k přijímacím zkouškám z fyziky
na DFJP Univerzity Pardubice
RNDr. Jan Z a j í c , CSc., 2004
6.2 Stejnosměrný elektrický proud
6.2.1 Vznik elektrického proudu
Elektrický proud jako fyzikální jev představuje uspořádaný (t.j. usměrněný) pohyb nosičů elektrického náboje (těmi mohou být např. volné elektrony v kovech, volné elektrony nebo díry v polovodičích, volné ionty v elektrolytech, volné elektrony a ionty v plynech, atd.). Tento pohyb nosičů elektrického náboje může být vyvolán nejrůznějším silovým působení, nejtypičtějším případem je však vznik elektrického proudu působením elektrických sil po vytvoření trvalého elektrického pole ve vodivé látce (např. po připojení napětí na konce vodiče).
Tento přírodní jev pak charakterizuje fyzikální veličina nazývaná stejně jako výše popsaný jev, tedy elektrický proud (a označovaná písmenem I ). Je to typická skalární fyzikální veličina, je definována velikostí náboje ∆q, jenž projde průřezem vodiče za čas ∆t vztahem
. (6.12)
Proud bývá obecně funkcí času (s časem se mění), jeho okamžitá hodnota se pak značí zpravidla malým písmenem i (např. u střídavých proudů). Pro proud I, jenž je konstantní a s časem se nemění, pak platí
. (6.13)
kde q je celkový náboj částic, jež projdou průřezem vodiče za čas t.
Směr elektrického proudu je definován jako směr pohybu kladně nabitých nositelů proudu; v případě, že nositeli proudu budou záporně nabité částice (typické např. pro elektrony v kovech), je podle této definice stanovený směr proudu vlastně opačný, než je skutečný směr pohybu nositelů proudu (tedy elektronů).
Stejnosměrným elektrickým proudem rozumíme takový proud, jehož směr se s časem nemění. Konstantní stejnosměrný proud nebo též ustálený proud je potom takový stejnosměrný proud, jehož velikost zůstává navíc stále stejná → I = konst. v libovolném čase t.
6.2.2 Elektrický odpor, Ohmův zákon
Elektrický odpor R je skalární fyzikální veličina, jež vyjadřuje vlastnost dané látky bránit průchodu elektrického proudu.
Přímou úměrnost mezi napětím U, jež je připojeno na koncích vodiče o odporu R, a proudem I, jenž za daných podmínek vodičem protéká vyjadřuje známý Ohmův zákon ve tvaru
I = , kde R = ρ , (6.14)
přičemž l je délka vodiče o plošném průřezu S (viz obr. 6.9) a ρ jeho rezistivita (dříve se používal termín měrný elektrický odpor); hodnoty rezistivit různých materiálů bývají tabelovány.
Sériové zapojení rezistorů (zapojení za sebou) slouží vždy jako napěťový dělič. Pro napětí U1, U2, ......., Un na jednotlivých rezistorech a pro napětí na celé soustavě U totiž vždy musí platit
U = U1 + U2 + ...... + Un .
Přitom ale všemi rezistory zapojenými do série musí protékat stejný proud I.