1 / 31

Elektrický p r ú d

Elektrický p r ú d. Elektrický p r ú d. náboje sú v kľude, vo vnútri vodiča. Teraz: náboje sa pohybujú, aj vo vodičoch môže byť. Doteraz: Statické el.polia. Rozoberáme len stacionárne pole (rovnovážny stav, tzn. nezávisí od času).

lev-perry
Download Presentation

Elektrický p r ú d

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Elektrický prúd

  2. Elektrický prúd • náboje sú v kľude, • vo vnútri vodiča Teraz:náboje sa pohybujú, aj vo vodičoch môže byť Doteraz:Statické el.polia Rozoberáme lenstacionárne pole (rovnovážny stav, tzn. nezávisí od času) Vodiče - sú látky v ktorýchelektrickénáboje sa môžu voľne pohybovať na makroskopické vzdialenosti

  3. Elektrický prúd - usporiadaný pohyb elektrických nábojov Jednotka el. prúdu: Prúd(t.j. intenzita el. prúdu) - množstvo náboja, ktoré pretečie celým prierezom vodiča za jednotku času Jednotka 1 A sa definuje v SI pomocou silových účinkov magn. poľa

  4. Aké množstvo elektrického náboja pretečie vodičom za prvých 5 s, keď prúd vo vodiči rovnomerne rastie z počiatočnej hodnoty 2A v čase 0 s na hodnotu 5 A v čase 9 s? (14 C)

  5. Hustota prúdu Množstvo el. náboja, ktoré prejde jednotkovým prierezom za jednotku času. Smer= smer prenosu kladného náboja i I dS S S Jednotka hustoty prúdu - hustota a stredná usmernená rýchlosť kladného náboja

  6. Ohmov zákon Príčinou prúdu vo vodičoch je elektrické pole Z experimentu vyplýva Ohmov zákon v diferenc. tvare -merná elektrická vodivosť (konduktívita), (závisí od materiálu) -merný elektrický odpor (rezistívita)(nezamieňať s hustotou náboja)

  7. Integrálne veličiny (1) (2) S l je dĺžka vodiča Ohmov zákon v integrálnom tváre Napätie na koncoch vodiča je priamo úmerné prúdu, ktorý vodičom prechádza Odpor vodiča: Ak je S = konst

  8. Rezistivita je vlastnosť materiálu Odpor (rezistancia) je vlastnosť objektu

  9. [] = V·A-1

  10. Ohmov zákon NEPLATÍ ! PLATÍ !

  11. Zákon zachovania el. náboja hrubý vodič uzavretá plocha náboj, ktorý vytečie s uzavretej plochy S za jednotku času celkový náboj vnútri plochy S

  12. Mikroskopický výklad vedenia prúdu + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + Jadro a všetky vnútorné elektróny kmitá okolo svojej ravnovážnej polohy Valenčný elektrón slabo viazaný, vnútrikryštalu sa správa ako voľný, tvorí tzv. elektrónový plyn sú viazané, nemôžu sa pohybovať • Elektróny na hranici kryštálu Pohľad dovnútra materiálu

  13. Charakteristika elektrónového plynu • kinetická energia • rozdelenie rýchlosti izotropné • koncentrácia vodivostných elektrónov • hustota náboja, ktorý sa podieľa na vedení prúdu rovnako ako ideálny plyn • priamočiary pohyb (okrem zrážok) • pružné zrážky • stredná voľná dráha l • relaxačný čas  (priemerná doba medzi dvoma zrážkami) (e je náboj elektrónu)

  14. konstanta t ... stredná doba mezi zrážkami experiment:

  15. Driftová rýchlosť Prúdová hustota - stredná rýchlosť Ako ju zistiť? Trajektória elektrónu bez vonkajšieho poľa (AB)a vo vonkajšom poli intenzity E (AB’)

  16. - až do zrážky v vd t 4  2 3 vodivosť

  17. Závislosť na teplote: kov Odpor pri teplote t0 Teplotný súčiniteľ odporu

  18. Zdroje elektrického napätia Pod zdrojom elektrického napätia (aj prúdu) rozumieme prístroj (zariadenie), v ktorom sa prácou neelektrických síl vytvára na svorkách zdroja elektrické napätie. Toto napätie sa rovná rozdielu potenciálov dvoch elektród (kladnej a zápornej).

  19. Zdroje elektrického napätia Aby prúd mohol trvalo tiecť, musí sa udržiavať prenos nábojov vnútri zdroja od zápornej elektródy na kladnú Vykonáva ho tzv. cudzia (vnútená) sila - (tiež elektromotorická sila), ktorá je neelektrickej povahy. Pumpovanie náboja Tento prenos nemôže vykonávať elektrická sila (lebo má smer od kladnej ku zápornej elektróde). Toto silové pôsobenie opisujeme intenzitou poľa cudzích síl , len vnútri článku). Okrem nej máme statické pole od nabitých elektród

  20. Zdroje elektromotorického napätia - rôzne formy síl 2 1 + Na prácu elektromotorickej sily sa spotrebováva nejaká iná energia (napr. kinetická energia padajúcej vody poháňajúcej generátor), • Difúzne sily (termočlánok) • Chemické sily (akumulátor) • Mechanické sily (dynamo) • Elektrické a magnetické sily (magnetohydrodyn. generátor) Prácapotrebná na prenesenie kladného jednotkového náboja zo zápornej elektródy na kladnú, sa číselne rovná rozdielu potenciálov medzi kladnou a zápornou elektródou.   Elektromotorické napätie(napätie medzi elektródami nezaťaženej baterie)je veličina číselne sa rovnajúca práci cudzej sily pri prenose jednotkového kladného náboja vnútri zdroja po dráhe zo zápornej elektródy na kladnú

  21. Zaťažený zdroj Rz - odpor záťaže Ri - vnútorný odpor zdroja Rz Ri 2 1 =0 pre statické pole  Rz Ri O.Z. pre zaťažený zdroj

  22. Kirchhoffove zákony 1. Kirchhoffov zákon Stacionárne pole

  23. 2. Kirchhoffov zákon - + - + - + - + - + - + I2 I3 1 3 2 I5 I4 Integrácia po dráhe C I1 R3 R2 4 I6 Ohmov zákon R1 R6 R4 R5 I9 C 5 6 I7 I8 Vyšetrime zložitý el. obvod, obsahujúci zdroje EMN a záťažové odpory Rk(vrátane vnútorných odporov zdrojov) Pojmy: uzol, vetva, slučka (uzavretá dráha)

  24. Dohoda: - + - + - + - + - + - + I2 I3 1 3 I5 I4 I1 R3 R2 4 I6 R1 R6 R4 R5 I9 C 5 6 I7 I8 • zvolíme sami smery prúdov 2 • zvolíme sami smer obehu slučky • označíme kladným znamienkom prúd Ik , ak obeh slučky ma rovnaký smer ako prúd • označíme kladným znamienkom EMN j, ak obeh slučky smeruje od - ku+ pólu Príklad: Počet rovníc: rovnaký ako počet prúdov, t.j. počet vetiev. Rovnice musia byť nezávislé

  25. Práca a výkon el.prúdu dQ Zdroj Ri je práca, ktorú výkonajú sily el. poľa pri prejdení náboja dQ celým okruhom - Rz Spotrebič Sa nemení Užitočná práca stratová práca Jednoduchý obvod Výkon el. prúdu

  26. Sériové zapojenie rezistorov Pri sériovom zapojení rezistororv prechádza všetkými rezistoromi rovnaký prúd a celkové napätie priložené na rezistory sa rovná súčtu napätí na jednotlivých rezistoroch

  27. Paralelné zapojenie rezistorov Pri paralelnom zapojení rezistorov je napätie na jednotlivých rezistoroch rovnaké ako celkové napätie priložené na sústavu rezistorov a celkový prúd sa rovná súčtu prúdov cez jednotlivé rezistory

  28. Príklad: • Z dosky veľmi malej hrúbky h vyrežeme rovinný prstenec tvaru medzikružia s vnútorným polomerom r1 a vonkajším polomerom r2 . Merný odpor materiálu dosky je  . Aký je odpor prstenca, keď • prstenec radiálne rozrežeme a prívodmi budú okraje rezu, • prívodmi budú obe ohraničujúce kružnice? Elementy vodičaparalelné zapojenie b) a) r1 r2 r r dr dr h h Elementy vodičaseriové zapojenie kontakty r dr= dl dS= 2r.h kontakty

  29. AMPÉRMETER A VOLTMETER I IR A R Iv UR UA V I Zapojenie AVALpre R << RV IR A R Iv V Zapojenie AMONTPre R >> RA

  30. medený vodič: Fermiho rychlost: vF = 1 600 000 m/s Driftová rychlost: (I = 450 mA, r = 1 mm) vd = 36 mm/h

More Related