Potencil napt nboj proud Ing Jaroslav Bernkopf Zklady
Potenciál, napětí, náboj, proud Ing. Jaroslav Bernkopf Základy elektrotechniky 1
Potenciál, napětí, náboj, proud Potenciál Elektrický potenciál φ je ochota, schopnost, přemístit elektrický náboj. Vyjadřuje se ve voltech [V]. Náboj na své cestě protéká v podobě proudu a vykoná práci. Náboj Q se vyjadřuje v coulombech [C]. Proud I se vyjadřuje v ampérech [A]. Práce W se vyjadřuje v joulech [J]. Elektrická práce se přemění na tepelnou energii a rozsvítí žárovku. Nebo se přemění na mechanickou energii a roztočí motor. Čím víc náboje proteče, tím víc práce se vykoná. Čím větší rozdíl potenciálů se při tom využije, tím víc práce se vykoná. Základy elektrotechniky 2
Potenciál, napětí, náboj, proud Potenciál Jezero Lago di Ledro je ve výšce 655 m nad mořem. Jeho voda má potenciál, ochotu, schopnost, vykonat práci, když ji pustíme přes turbínu dolů. Když na břeh jezera dáme turbínu do nadmořské výšky 654 m, každý kubík vody, který proteče přes turbínu, vykoná velkou práci. Ale mohl vykonat práci ještě mnohem větší. Vždyť ve výšce 654 m má pořád ještě velký potenciál! Využili jsme rozdíl potenciálů jen 655 – 654 = 1 m. Dejme tu turbínu mnohem níže. Každý kubík vody vykoná tu samou práci ještě mnohokrát na každém dalším metru, kterým proteče. Základy elektrotechniky 3
Potenciál, napětí, náboj, proud Potenciál Dejme turbínu na břeh jezera Lago di Garda do nadmořské výšky 59 m. Lago di Ledro 655 m Využijeme rozdíl potenciálů 655 – 59 = 596 m. Lago di Garda 59 m Každý kubík vody vykoná svoji práci ještě na každém dalším metru, kterým proteče. Vykoná tedy 596 x víc práce, než u turbíny nahoře u Lago di Ledro. Základy elektrotechniky 4
Potenciál, napětí, náboj, proud Potenciál Vezměme krabici se dvěma vývody, třeba baterii, která má mezi těmi vývody 655 V. Vezměme druhou krabici se dvěma vývody, která má mezi těmi vývody 654 V. Jejich dolní konce spojíme. Mezi jejich horní konce zapojíme žárovku. Základy elektrotechniky + + 655 V 654 V - - 5
Potenciál, napětí, náboj, proud Potenciál Rozdíl elektrických potenciálů bude žárovkou protlačovat elektrický náboj, podobně jako rozdíl hladin protlačuje turbínou vodu. Využijeme rozdíl potenciálů 655 – 654 = 1 V. + + 655 V 654 V - - Každý coulomb elektrického náboje, který proteče přes žárovku, vykoná práci. Základy elektrotechniky 6
Potenciál, napětí, náboj, proud Potenciál Dejme pravý konec žárovky mnohem níže. Třeba na potenciál 59 V. Využijeme rozdíl potenciálů 655 – 59 = 596 V. + + 655 V 59 V - - Každý coulomb elektrického náboje, který proteče přes žárovku, vykoná svoji práci ještě na každém dalším voltu, protože teď využijeme mnohem větší rozdíl potenciálů. Základy elektrotechniky 7
Potenciál, napětí, náboj, proud Potenciál Vyhoďme pravou baterii úplně. Jako bychom dali turbínu do nulové nadmořské výšky, tj. na hladinu moře. Využijeme rozdíl potenciálů 655 – 0 = 655 V. + 655 V - A máme normální připojení žárovky na elektrický zdroj. Základy elektrotechniky 8
Potenciál, napětí, náboj, proud Potenciál Elektrický potenciál obvykle určujeme vůči nějakému „pevnému bodu". Obvykle vůči zemi. Potenciál levé baterie proti zemi je 655 V. Potenciál pravé baterie proti zemi je 59 V. Rozdíl potenciálů, tj. napětí mezi horními vývody je 655 – 59 = 596 V. Základy elektrotechniky + + 655 V 59 V - - 9
Potenciál, napětí, náboj, proud Potenciál Ochranný kolík elektrické zásuvky je uzemněný. Má proti zemi potenciál 0, 0 V. Pravá zdířka je kdesi v rozvaděči spojena s obvodem ochranného kolíku. Proto má proti zemi také potenciál 0, 0 V. Levá zdířka je spojená s fází, která má proti zemi potenciál 230 V. Rozdíl potenciálů, tj. napětí mezi pravou a levou zdířkou je 230 – 0 = 230 V 0, 0 V 230 V Napětí mezi pravou a levou zdířkou je 230 V. Základy elektrotechniky 10
Potenciál, napětí, náboj, proud Napětí U mezi dvěma body je rozdíl potenciálů těchto bodů. Rozdíl potenciálů, tj. napětí mezi pravou a levou zdířkou je U = φA - φB = 230 – 0 = 230 V. φA = 230 V φB = 0, 0 V U = φA - φB = 230 V Základy elektrotechniky 11
Potenciál, napětí, náboj, proud Napětí Když oba body mají velký potenciál, ale stejný, třeba 655 V, není mezi nimi žádné napětí. Napětí, tj. rozdíl potenciálů, je mezi nimi nulové. Proud mezi nimi neteče. Žárovka nesvítí. Jako spojené nádoby se stejnou hladinou: Proud vody mezi nimi neteče. Základy elektrotechniky + + 655 V - - 12
Potenciál, napětí, náboj, proud Napětí Když oba body mají různý potenciál, třeba 655 V a 654 V, je mezi nimi napětí. Proud mezi nimi teče. Žárovka svítí. (Na ten 1 V aspoň trochu. ) Proud teče. Jako spojené nádoby s různou hladinou: Proud vody mezi nimi teče. Proud teče. Základy elektrotechniky + + 655 V 654 V - - 13
Potenciál, napětí, náboj, proud Napětí je síla, která nutí elektrony „téci“ obvodem. Napětí nutí elektrony pohybovat se. Napětí je něco jako „síla“. Základy elektrotechniky 14
Potenciál, napětí, náboj, proud Centrale idroelettrica del Ponale Základy elektrotechniky 15
Potenciál, napětí, náboj, proud Centrale idroelettrica del Ponale Základy elektrotechniky 16
- Slides: 16