Zákony obvodů stejnosměrného proudu, měření napětí, proudu a odporu: Ohmův zákon pro část obvodu a pro celý obvod, spojování odporů, Kirchhoffovy zákony, umístění voltmetru a ampérmetru v obvodu, změny jejich rozsahu, měření odporu různými metodami.
ELEKTRICKÝ PROUD I – uspořádaný pohyb volných částic s elektrickým nábojem
Za směr proudu se podle dohody pokládá směr uspořádaného pohybu kladně nabitých částic. V jednoduchém obvodu tedy z kladného pólu zdroje do pólu záporného.
Proud je podíl celkového náboje a doby za kterou projde vodičem:
ELEKTRICKÝ ZDROJ - práce vykonaná elektrostatickými silami ve vnější části obvodu při přenesení náboje je určena vztahem: elektromotorické napětí zdroje: W=vnitřní práce zdroje
OHMŮV ZÁKON (elektrický odpor kovového vodiče)
1) pro část obvodu
Při konstantní teplotě je proud procházející kovovým vodičem přímo úměrný napětí mezi konci vodiče
-ohm převrácený poměr: elektrická vodivost (S)
Elektrický odpor je přímo úměrný délce a nepřímo úměrný průřezu a závisí na materiálu:
Závislost elektrického odporu na teplotě je ve velkém tep. intervalu lineární: (totéž pro )
(R1 – odpor při vztažné teplotě t1, - teplotní součinitel odporu) U
2) pro celý obvod Zatěžovací charakteristika zdroje –
Ri – vnitřní odpor zdroje
Proud v uzavřeném obvodu je roven podílu elektromotorického napětí zdroje a celkového odporu. I
SPOJOVÁNÍ REZISTORŮ (rezistor, potenciometr a reostat)
Regulace proudu a napětí reostatem viz. obr. 1, regulace potenciometrem viz. obr. 2
1) Sériové zapojení rezistorů R1 R2 R3
, proud je na všech rezistorech stejný
2) Paralelní spojení rezistorů R1 R2 R3
na všech paralelně spojených rezistorech je stejné napětí U. Proud je roven:
odpor R je roven: proud se rozdělí v poměru:
KIRCHHOFFOVY ZÁKONY – řeší hodnoty proudů v jednotlivých větvích obvodu a v uzlech.
1. Kirchhoffův zákon
Součet proudů, které vstupují do uzlu je roven součtu proudů z uzlu vystupujících.
obecně pro n větví:
2. Kirchhoffův zákon
V uzavřeném obvodu, který vyčleníme v rozvětvené síti, se součet napětí na jednotlivých rezistorech rovná součtu elektromotorických napětí jednotlivých zdrojů. (FII-76)
obecně pro n rezistorů a m zdrojů:
VOLTMETR A AMPÉRMETR, JEJICH UMÍSTĚNÍ V OBVODU, ZMĚNY JEJICH ROZSAHU
Konstrukce těchto přístrojů vychází z citlivého elektromagnetického galvanometru. Plná výchylka gal. nastává již při malém proudu IGM. Na galvanometru je při tom malé napětí UGM ; odpor galvanometru:
VOLTMETR – připojuje se přímo ke svorkám zdroje, nebo paralelně ke spotřebiči. Voltmetr musí mít co největší odpor. Voltmetr je sériové spojení galvanometru a předřadného odporu Rp. (není nutné umět)Chceme-li, aby byl napěťový rozsah voltmetru n-krát větší než galvanometru: musí platit:
AMPÉRMETR – připojuje se do série se spotřebičem, ampérmetr musí mít co nejmenší odpor, je to paralelní spojení galvanometru a rezistoru RB – bočníku. (není nutné umět) Má-li být proudový rozsah ampérmetru n-krát větší než rozsah samotného galvanometru: musí platit:
MĚŘENÍ ODPORU RŮZNÝMI METODAMI
Přímá metoda – vychází z definičního vztahu pro elektrický odpor. Napětí na rezistoru a proud procházející rezistorem měříme současně voltmetrem UV (připojeným paralelně) a ampérmetrem IA (sériově). Při výpočtu
přihlížíme k odporu voltmetru (proudu IV):
Substituční metoda – nejprve zapojíme hledaný odpor Rx a změříme pomocí ampérmetru proud. Poté nahradíme měřený odpor odporovou dekádou Rd – sada přesných odporů o různých, známých odporech, postupně je vyřazujeme až do dosažení stejné hodnoty proudu jako u hledaného odporu. Hledaný odpor je roven součtu zbylých zapojených odporů.
Můstková metoda - (není nutné umět) Zapojení hledaného odporu do Wheatstoneova můstku je na obrázku (s66)
PRÁCE A VÝKON ELEKTRICKÉHO PROUDU (dodatek)
- při průchodu el. proudu vodičem - elektrony narážejí na atomy vodiče vodič se zahřívá el. proud koná práci - rovna elektrické energii
- jednotkou el. práce je J používá se Ws (1Ws = 1J) a její násobky Wh=3,6103 J a kWh=3,6106 J
- výkon elektrického proudu - účinnost spotřebiče
- P - příkon spotřebiče
- P1 - výkon spotřebiče (příkon - ztráty)
6. březen 2008
11 499×
597 slov
