Elektina Hvzdiky zajmavost mli byste vdt zajmavost nen

Elektřina

Hvězdičky • * zajímavost, měli byste vědět • ** zajímavost, není nutné • *** pro opravdové nadšence

Zelektrování těles • Třením můžeme tělesa zelektrovat. Zelektrovaná tělesa působí silou na další tělesa ve svém okolí. Tato síla může být přitažlivá nebo odpudivá. Míru toho, jak moc je těleso zelektrované, popisuje fyzikální veličina elektrický náboj.

*** Van de Graaffův generátor • Voltage=napětí • Ground=země • Insulator=izolant • Stool=stolička • Nail=hřebík • Spark=jiskra • Current=proud

Druhy el. náboje • Existují dva druhy el. náboje. Jeden se označuje jako kladný a druhý jako záporný. Záporný el. náboj mají elektrony, kladný náboj mají protony. Neutrony nemají el. Náboj. • Souhlasné náboje se odpuzují, opačné se přitahují.

• Pokud je v atomu stejný počet elektronů a protonů, je elektricky neutrální. • Při zelektrování těles dochází k přesunům elektronů mezi atomy. • Když atom přijme jeden nebo více elektronů, stává se záporným iontem – aniontem. • Když atom odevzdá jeden nebo více elektronů, stává se kladným iontem – kationtem. Kladné a záporné ionty

Elektrický náboj jako fyzikální veličina • El. náboj jako veličinu budeme označovat písmenem Q • Jednotkou je coulomb, značí se C • ** Charles Coulomb (1736 -1806)

Elektrický náboj je možno sčítat. •

Elementární náboj • Nejmenší hodnota, kterou elektrický náboj může nabývat se nazývá elementární náboj. Značí se e. Tento náboj má elektron a proton. • Elektron -e = -1, 6× 10− 19 C=-0, 000 000 000 16 C • Proton e = +1, 6× 10− 19 C=+0, 000 000 000 16 C • Pokud má atom stejný počet protonů a elektronů, je elektricky neutrální.

** • Sněhová vločka má náboj 15000 e • Automobilová baterie má náboj až 200 000 C

***Příklad 1 • Na skleněné tyči třené kůží vznikl kladný náboj 80 n. C. Kolik elektronů přešlo z tyče na kůži?

***Příklad 1 •

***Příklad 2 •

*ampérhodina - Ah • vedlejší jednotka el. náboje • Platí 1 Ah=3600 C. • ** Baterie mého mobilního telefonu má kapacitu 3200 m. Ah, powerbanky mívají okolo 10 000 m. Ah • co je ampér, si vysvětlíme za chvíli

Převádějte jednotky: • 8600 m. Ah= • 5 Ah= • 2000 m. Ah= • 5 n. C= • 21600 C= • 28800 C= • 1800 C= • 5500 m. Ah= Ah C C C Ah m. Ah C

Řešení: • 8600 m. Ah=8, 6 Ah • 5 Ah=18 000 C • 2000 m. Ah=7200 C • 5 n. C=0, 000 002 C • 21600 C=6 Ah • 28800 C=8000 m. Ah • 1800 C=500 m. Ah • 5500 m. Ah= 19800 C

* Pojmy z této kapitoly si můžete procvičit na Quizlet

Elektrický proud • El. proud je uspořádaný pohyb částic s nábojem (elektrony, kladné a záporné ionty) • Dohodnutý směr proudu – od kladného pólu zdroje k zápornému (ve skutečnosti se takto pohybují pouze kladné částice)

Vodiče a izolanty • Vodiče = látky, které vedou el. proud • Izolanty = látky, které nevedou el. proud • Pozn. : polovodiče = látky, které vedou el. proud za určitých podmínek (např. křemík, germanium)

El. proud jako fyzikální veličina •

příklad Vodičem protekl náboj 10 C za 5 s. Vypočítejte velikost el. proudu.

Př. Baterie do auta může poskytnout náboj 200 000 C. Jak velký el. proud by bylo možné odebírat po dobu 24 h?

Baterie poskytovala náboj 1, 5 A po dobu 4 h. Vypočítejte el. náboj, který za tuto dobu poskytla.

Př. : Akumulátor se nabíjel po dobu 10 hodin proudem 7 A. Jak dlouho se vybíjel, jestliže se z něho při vybíjení odebíral proud 0, 5 A? [140 h]

Elektrické napětí • Elektrické napětí budeme značit U. Jednotkou je volt (značka V). • Alessandro Volta(1745 -1827)

*Souvislost napětí a proudu • Elektrický proud je způsoben el. napětím. Podobně jako proud vody je způsoben rozdílem hladin.

Zdroje elektrického proudu a napětí • Zdrojem el. proudu a napětí jsou baterie, akumulátory a generátory. • **Na obrázku je alternátor z automobilu (druh generátoru) a generátor v elektrárně.

1, 5 V 3, 7 V 230 V 400 V

Měření proudu a napětí • *El. proud a napětí má mechanické, tepelné, světelné, chemické nebo magnetické účinky. Pro měření napětí a proudu se nejčastěji využívá magnetických a tepelných účinků. • **př. : čím větší el. proud prochází reproduktorem, tím větší je výchylka reproduktoru

Měření el. proudu • Elektrický proud se měří ampérmetrem. • Ampérmetry se zapojují sériově se spotřebičem (za spotřebič)

*** Nenewtonovská kapalina a reproduktor • https: //www. youtube. com/watch? v=2 -4 mg. VV 51 YY

měření el. napětí • El. napětí se měří voltmetrem • Zapojuje se paralelně se spotřebičem (vedle sebe)

Vyzkoušejte si své znalosti napětí a proudu • https: //quizlet. com/4 w 25 xu

Ohmův zákon •

Příklad: Žárovkou protéká proud 0, 3 A při napětí 4, 5 V. Jaký odpor má žárovka?

Příklad: Žárovkou protéká proud 0, 3 A při napětí 4, 5 V. Jaký odpor má žárovka? •

Další příklady •

Doplňte •

Odpovědi: •

Elektrický odpor • El. odpor je jednou ze základních vlastností každého vodiče. Čím vyšší odpor při stejném napětí, tím menší proud protéká. Součástka, jejíž hlavní parametr je el. odpor, se nazývá rezistor. Odpor se měří ohmmetrem nebo je možné jej vypočítat pomocí ohmova zákona.

Příklad:

Odpor vodiče •

Závislost odporu na teplotě •

Využití

*Vypočítejte •

• Spojování rezistorů

Vnitřní odpor zdroje •

Zkrat •

Spojování zdrojů el. proudu (napětí) • Sériově – jednotlivá napětí se sčítají (např. tužkové baterie ve svítilně) • Paralelně – tímto způsobem lze spojit pouze zdroje o stejném napětí; - používá se, když se potřebují větší proudy; využití – např. v autobateriích

Galvanické články • • • Baterie a akumulátory Princip: chemická reakce způsobí elektrický proud skládá se ze dvou elektrod a elektrolytu Elektrody – různé kovy Elektrolyt – roztok kyseliny • pozn. : opačný proces se nazývá elektrolýza – elektrický proud způsobuje chemickou reakci

Výkon, příkon, účinnost •

Příkon elektrického proudu •

Vypočítejte odpor rezistoru, který má výkon 100 W a je připojen k napětí 220 V. •

Další vzorce •

ELEKTRODYNAMIKA

Magnetické pole vodiče s proudem • Hans Christian Oersted (1777 – 1851) – dánský fyzik; objevil, že vodič, kterým prochází proud, ovlivňuje střelku kompasu - vysvětlení: vodič, kterým prochází el. proud, vytváří kolem sebe magnetické pole

Působení magnetického pole na vodič •

Flemingovo pravidlo levé ruky • Určuje směr vychýlení vodiče • „Položíme-li levou ruku na vodič tak, aby magnetické indukční čáry vstupovaly do dlaně a prsty mířily ve směru proudu, palec ukazuje směr síly. “

Vzájemné působení vodičů s proudem •

Vzájemné působení vodičů • Proudy ve vodičích tečou stejným směrem – přitahují se • Proudy ve vodičích tečou opačnými směry – odpuzují se

Znázornění mg. pole vodiče s proudem • Mg. pole má tvar soustředných kružnic – tz. Indukční čáry

Elektromagnetická indukce • Je to jev, při kterém vzniká elektrické napětí změnou magnetického pole. • Využívá se k výrobě elektrického proudu. • Objevil Michael Faraday (1791 -1867) • Nejobecnější znění tohoto zákona: „Změnou magnetického pole vzniká pole elektrické a naopak. “

Výroba el. proudu • Pohybem magnetu v cívce se vytváří el. pole. Vzniká tzv. indukované napětí a indukovaný proud. Velikost indukovaného napětí a proudu závisí na velikosti změny el. pole a na rychlosti jeho změny. • El. proud, který tímto způsobem vzniká, se nazývá střídavý.

Generátory el. proudu • Jsou to zařízení, která přeměňují mechanickou energii na elektrickou. • 2 části – rotor (otáčející se část) a stator (nehybná část) • druhy generátorů: • Dynamo – vyrábí stejnosměrný proud • Alternátor – vyrábí střídavý proud • Pozn. : Dynamo u kola je ve skutečnosti alternátor.

Stejnosměrný a střídavý proud • Stejnosměrný (DC) • Stále stejný směr a velikost • Nejčastějším zdrojem jsou galvanické články. • Střídavý (AC) • Mění směr i velikost • V zásuvkách, zdrojem jsou generátory v elektrárnách.

Harmonické střídavé napětí a proud Obr. 1 • Vzniká např. rovnoměrným otáčením cívky v magnetickém poli. • Zvláštní případ střídavého napětí a proudu • Časovým průběhem napětí i proudu je sinusoida.

Fyzikální veličiny určující střídavé napětí a proud •

Efektivní hodnota stř. napětí a proudu •

Kondenzátor •

Něco málo o kondenzátorech • Stejnosměrný proud kondenzátorem neprochází • Střídavý proud kondenzátorem prochází • 2 základní činnosti – nabíjení a vybíjení

Cívka • Navinutý drát • Používá se k vytváření mg. pole • Stejnosměrný proud cívkou prochází • Střídavý proud cívkou prochází jen částečně (energie se spotřebovává na neustálé vznikání a zanikání mg. pole)

Pozn. : elektromagnet

Transformátor •

Př. 1 Primární cívka transformátoru má 300 závitů a je připojena k napětí 6 V. Sekundární cívka má 1200 závitů. Jaké je na ní napětí? [24 V] Př. 2 Primární cívkou protéká proud 0, 5 A a má 600 závitů. Sekundární cívka má 1200 závitů. Jaký proud jí prochází? [0, 25 A] pozn. : kolikrát více závitů bude mít cívka, tolikrát větší napětí získáme, ale tolikrát bude menší proud

Pozn. Teslův transformátor • https: //www. youtube. com/watc h? v=hgll-XTqc. S 4

Třífázové napětí • Vzniká otáčením magnetu kolem 3 cívek • 3 zdroje střídavého napětí = fáze • Časový průběh napětí fází je posunut vždy o 1/3 periody

• Součet všech tří napětí je v každém okamžiku roven 0

Zapojení do hvězdy • Nevyžaduje 6 vodičů, ale pouze 4 • 3 fáze (na obr. A, B, C) a nulovací vodič

Zapojení do hvězdy •

Využití třífázového napětí • Umožňuje vytvářet točivé mg. pole – základ elektromotorů

Elektromagnetické kmity • Paralelním zapojením cívky (L) a kondenzátoru (C) vznikne kmitavý LC obvod - V tomto obvodu neustále dochází k vybíjení a nabíjení kondenzátoru a k vytváření a zanikání mg. pole cívky - Celý děj se pravidelně opakuje a nazývá se elektromagnetické kmitání - Pozn. : v takto sestaveném obvodu dochází ke ztrátám, proto se tento děj označuje jako tlumené kmitání

Průběh tlumeného kmitání

Netlumené kmitání • Aby kmitání nebylo tlumené, je třeba v pravidelných intervalech dodávat energii. • Oscilátor = zdroj netlumeného kmitání • Oscilátory se využívají v elektronice, hodinkách. . . • Pozn. : např. : v počítačích se využívá kmitání o frekvenci okolo 2 GHz

Elektromagnetické vlnění • Děj, při kterém se elmg. pole šíří prostorem • Existenci tohoto jevu matematicky předpověděl James Clerk Maxwell (18311879)

Elmg. vlna • Má dvě složky – elektrickou a magnetickou, které kmitají kolmo ke směru šíření a navíc kolmo k sobě navzájem • E … el. intenzita el. pole – popisuje el. složku • B … mg. indukce – popisuje mg. složku

Rychlost elmg. vlnění •

Vypočítejte vlnovou délku rozhlasového signálu s frekvencí 100 MHz • •

Rozdělení elmg. vlnění ü Rádiové vlny (dlouhé, střední, krátké, velmi krátké) – kilometry -1 m ü Mikrovlny – 1 m-1 mm ü Infračervené záření – 1 mm – 760 nm ü Světlo (červené, oranžové, žluté, zelené, modré, fialové) – 760 nm – 400 nm ü Ultrafialové záření - 400 nm – 10 nm ü Rentgenové záření – 10 nm – 100 pm ü Záření gama – méně než 100 pm