ELEKTRICKÝ PRÚD

ak na 2 dvoch nabitých telesách sa nachádzajú rôzne množstvá nábojov, po ich galvanickom spojení sa tieto vyrovnajú. takéto usporiadané vyrovnávanie je definované ako elektrický prúd. 

  obr 1 časová závislosť elektrického prúdu- okamžitá hodnota klesá v čase

obr 2 stacionárny priebeh prúdu

obr3 nestacionárny priebeh prúdu

veľkosť elektrického prúdu I, ktorý sa v čase nemení sa rovná množstvu elektrického náboja Q, ktorý prejde vodičom za jednotku času t.

I=Q/t

ak sa jeho veľškosť mení v čase možno vyjadriť jeho okamžitú hodnotu i=i(t)=dq/dt≅ ΔQ/Δt.

dohoda o smere prúdu- prúd tečie z kladného náboja k zápornému, t.j. v smerew pohybu kladného náboja.

ak je smer pohybu stále rovnaký ide o prúd jednosmerný, ak saa v čase mení veľkosť aj zmysel (polarita) ide o prúd striedavý.

obrrázok 4 jednosmerné prúdy

obrázok 5 striedavé prúdy

príčinou vzniku prúdu je rozdiel potenciálou teda elektrické napätie. Jeho veľkostť bude závisieť od napátia a záťaže, ktrou prúd preteká.

vodeiče- kovy obsahujú volné elektróny&, ktoré sa po pripojení zdroja napätia usporiadajú pohybom od zháporného pólu ku kladnému. Pri pohybe narážaju do kmitajúcich kladných jadier atómov, tentro javc sa prejaví ako rezistencia- elektrický odpor.

Elektrický odpor

jednotka SI sústavy, značka R, jednotka ohm [Ω].

kedže vnútorná štruktúra materialov je rôzna je jasné, že odpor bude súvisieť s materialom. Závislosť odporu od materiálu môžeme vyjadriť rezistivitou- merným elektrickým odporom ρ [Ω*m] Jej hodnota sa uvádza v tabuľkách.

R=ρ*(l/S), ρ je rezistivita, l dĺžka vodiča, S prierez vodiča

Prevrátená hodnota odporu sa nazýva vodivosť- konduktancia G=1/R.  jej vjednotkou je 1 siemens [1 S]

Prevrátená hodnota merného odporu sa nazýva vodivosť- konduktivita γ=1/ρ  jej vjednotkou je 1 siemens na meter [1 S*m^-1]

podľa odporu sa materiály delia na

• vodiče ρ<10^-6 Ω*m
• polovodiče 10^-6 Ω*m< ρ < 10⁶ Ω*m
• izolanty  ρ > 10⁶ Ω*m

ak sa zvyšuje teplota materiálu zvyšuje sa i kmitanie kladných jadier a teda aj pravdepodobnosť zrážky s elektrónom nesúcim náboj.⇒ odpor  pri rastúcej teplote sa zvyčajne zvyšuje.

R₂=R₁*(1+α*Δυ), Δυ=υ₂-υ₁, kde  
R₂ je elektricky odpor pri aktuálnej teplote υ₂
R1 je  elektricky odpor pri vzťažnej teplote υ₁
α lineárny teplotný súčiniteľ odporu [Ω*K^-1], kde:

• je kladný- odpor so zvyšujúcou teplotou rastie PTC
• je záporný- odpor so zvyšujúcou teplotou klesá NTC

Δυ rozdiel aktuálnej a vzťažnej teploty [K] kde 1K=1°C

Ohmov zákon

ako na spotrebič s odporom R pripojíme napätie U bede ním pretekať prúd I.

znenie: Elektrický prúd pretekajúci vodičom je priamo úmerný rozdielu elektrických napätí na koncoch vodiča a nepriamo úmerný elektrickému odporu medzi koncami vodiča.
Prúd nezávysí od odporú vodiča, ale od spotrebiča.

R=U/I

   obrázok 6 grafické vyjadrenie Ohmovho zákon

    obrázok 7 a 8 voltampérová charakteristika 

Joule-Lenzov zákon

pri prechode prúdu vodičom dochádza k neustálym zrážkam elektrónov s pevne viazanými časticami jadier. Kinetická energia sa mení na tepelnú, čo sa prejavuje ako zahrievanie.

znenie: Množstvo tepla Q, ktoré vznikne prechodom elektrického prúdu I cez s elektrickým odporom R za čas t  je priamo úmerné súčinu druhej mocniny prúdu, odporu a času za ktorý prúd prechádza.
Premena el. energie na teplo prebieha takmer bez strát- jej účinnosť sa blíži k 1. 

Q=W=U.I.t=R.I².t, 

1. Kirchholfov zákon

algebraický súčet prúdov sa rovná 0. vychádza zo zákona  zachovania náboja- žiaden náboj nevzniká ani nezaniká.

ΣI=0

2. Kirchholfov zákon

algebraický súčet okamžitých hodnôť napätí v uzatvorenej slučke sa rovná 0. 

Σu=0

Výkon práca účinnosť

P=U*I=R*I*I=R*I²=U*(U/R)=U²/R

P= W/t

η=P_u/P_d