Nejen Ohm�v z�kon - fyzik�ln� z�klady |
| Obsah >>> |
Elektrick� proud v kovech m��eme popsat n�kolika z�kladn�mi vztahy, kter� slou�� k v�po�tu proudu, nap�t�, odporu, v�konu a energie.
Ohm�v z�kon
Vztah mezi elektrick�m proudem, nap�t�m zdroje a odporem spot�ebi�e je jedn�m z nejd�le�it�j��ch z�kon� elektrotechniky. Objevil ho a roku 1826 zve�ejnil n�meck� fyzik Georg Simon Ohm, pozd�ji byl nazv�n jeho jm�nem. V uveden�m tvaru se d� pou��t pro jednoduch� obvod, nebo pro ��st obvodu s odporem.
Elektrick� proud proch�zej�c� obvodem je t�m v�t��, ��m v�t�� je nap�t� a ��m men�� je odpor. Fyzik�ln� veli�ina proud m� zna�ku I a jednotku A (amp�r).
Fyzik�ln� veli�ina nap�t� m� zna�ku U a jednotku V (volt).
Fyzik�ln� veli�ina odpor m� zna�ku R a jednotku(ohm).
Ohm�v z�kon m��eme ps�t t�emi zp�soby: I = U / R , nebo U = R . I , p��padn� R = U / I. Zn�me-li hodnoty libovoln�ch dvou veli�in, m��eme z Ohmova z�kona vypo��tat hodnotu zb�vaj�c� veli�iny. Pro snadn�j�� zapamatov�n� se pou��v� grafick�ho zn�zorn�n� vzorce ve tvaru troj�heln�ka. Zakryjeme hledanou veli�inu a uvid�me, v jak�m vztahu (d�len� nebo n�soben�) jsou zb�vaj�c� dv� veli�iny:
P���inou elektrick�ho odporu kov� jsou p�edev��m sr�ky voln�ch elektron� s kladn�mi ionty krystalov� m��ky. Odpor z�vis� na
- m�rn�m odporu
(ro), jednotka ohm.metr - charakterizuje materi�l
- d�lce vodi�e l, jednotka m
- kolm�m pr��ezu S, jednotka m2
- teplotn�m sou�initeli odporu
(alfa), jednotka K-1
- teplot� t
kov m�rn� odpor
(10-6 ohm.m)teplotn� sou�initel
(10-3 K-1)ocel 0,15 5,0 m�� 0,018 4,0 hlin�k 0,027 4,0 konstantan 0,50 0,05 rtu� 0,96 0,9
Odpor vodi�e ud�vaj� dva z�kladn� vztahy:
a) z�vislost na materi�lu (
b) z�vislost na materi�lu a teplot� vodi�e
V tomto vzorci je Ro po��te�n� teplota vodi�e, Rt je teplota vodi�e po zah��t� aje rozd�l teplot.
Odpor kovov�ch vodi�� roste p�i zah��v�n� p�ibli�n� line�rn� (rovnom�rn�). Teplotn� sou�initel odporu
Proch�z�-li obvodem st�l� proud, vykonaj� s�ly elektrick�ho pole pr�ci, kterou naz�v�me elektrick� pr�ce (energie):
W = U.I.t
Z Ohmova z�kona m��eme proud vyj�d�it pomoc� nap�t� a odporu I = U/R, nap�t� m��eme vyj�d�it pomoc� proudu a odporu U = I.R. Elektrickou pr�ci (energii) m��eme proto dosazen�m do z�kladn�ho vztahu vypo��tat tak� ze vzorc�:
W = R.I2.t nebo W = U2.t / R Pr�chodem elektrick�ho proudu kovov�m vodi�em odevzd�vaj� voln� elektrony svou kinetickou energii ��stic�m krystalov� m��ky kovu. Kmit�n� ��stic se zv��� a vnit�n� energie vodi�e vzroste. P��r�stek t�to vni�n� energie, kter� se projev� zah��t�m vodi�e, se naz�v� Jouleovo teplo. Vypo��t� se ze vztah�, uveden�ch v p�ede�l�ch odstavc�ch:
- W - elektrick� pr�ce (jednotka J)
- U - nap�t�, p�ipojen� ke spot�ebi�i (jednotka V)
- I - proud proch�zej�c� spot�ebi�em (jednotka A)
- R - odpor spot�ebi�e (jednotka
- t - doba, po kterou proch�z� proud (jednotka s)
Q = U.I.t = R.I2.t = U2.t / R
Jouleovo teplo (teplo vznikl� p�em�nou elektrick� energie na teplo) m� v praxi �irok� vyu�it�: r�zn� tepeln� spot�ebi�e v dom�cnosti i pr�myslu, elektrick� pece, tavn� pojistky atd. Tam, kde je vznik tepla pr�chodem proudu ne��douc� (nap�. mikroprocesor po��ta�e), pou��vaj� se ventil�tory k chlazen� proudem vzduchu.
V�kon je definovan� jako pr�ce, vykonan� za jednotku �asu a vypo��t� se ze vztahu P = W / t. Proto m��eme v�kon st�l�ho proudu vyj�d�it:
P = U.I S pou�it�m Ohmova z�kona m��eme v�kon proudu vypo��tat tak� ze vzorc�:
P = R.I2 nebo P = U2 / R
Pr�ce dodan� zdrojem za jednotku �asu se naz�v� p��kon spot�ebi�e Po, pr�ce vykonan� t�mto spot�ebi�em za jednotku �asu je v�kon spot�ebi�e P. ��innost elektrick�ho za��zen�(�ta) se vypo��t� jako pod�l v�konu a p��konu:
- P - v�kon (jednotka W)
- Po - p��kon (jednotka W)
Pr�ci m��eme vyj�d�it pomoc� v�konu vztahem W = P.t a odtud plyne, �e pro jednotku pr�ce J plat�:
1 J = 1 Ws (wattsekunda) V praxi se pou��vaj� n�sobky t�to jednotky (watthodiny, kilowatthodiny apod.). V kilowatthodin�ch ud�vaj� spot�ebovanou elektrickou energii elektrom�ry v na�ich dom�cnostech.
- 1 Wh = 3600 Ws = 3600 J
- 1 kWh = 1000 Wh = 3600000 Ws = 3600000 J
