Vypracovala: B. Horváthová

 

 

V kryštalickej mriežke kovu sú vodivostné elektróny viazané k atómovým jadrám zanedbateľnými silami, a preto sa pohybujú neusporiadaným pohybom .Ak pripojíme kovový vodič k zdroju elektrického napätia, na elektrické pole spôsobí usmernený pohyb elektrónov. Vlastnosť kovov viesť elektrický prúd prostredníctvom voľných elektrónov sa nazýva elektrónová vodivosť kovov. Na vodivosti sa podieľajú len tie elektróny, ktorých energia je dostatočná. Pri nesporiadanom, tepelnom pohybe je rýchlosť pohybu elektrónov (105 – 106).m.s-1. Po zapojení zdroja jednosmerného napätia vzniká vo vodiči usporiadaný pohyb vodivostných elektrónov, ktoré sa pohybujú potom tzv. unášavou rýchlosťou. Unášavá rýchlosť v porovnaní s rýchlosťou tepelného pohybu je značne malá.

 

Elektrický prúd je usporiadaný pohyb voľných častíc s elektrickým nábojom v kovoch a polovodičoch vplyvom elektrického poľa.

 

Smer elektrického prúdu vo vodiči nazývame podľa dohody smer, v ktorom sa usporiadane pohybujú voľné častice s kladným nábojom.

 

Usporiadaný pohyb elektricky nabitých častíc, ktorý prebieha stále rovnakým smerom voláme jednosmerný prúd.

 

O existencii elektrického prúdu sa môžeme presvedčiť jeho účinkami. V pevných vodičoch spôsobuje zvýšenie ich teploty. V okolí každého vodiča, ktorým prechádza prúd existuje magnetické pole. Definícia elektrického prúdu ako fyzikálnej veličiny: elektrický prúd je skalárna fyzikálna veličina definovaná vzťahom: I= rac{Delta Q}{Delta t}, kde Delta Q je celkový náboj častíc, ktoré prejdú prierezom vodiča za čas Delta t

 

 

Jednotkou elektrického prúdu je ampér (A), patrí medzi základné jednotky SI.

Elektrický obvod je sústava elektrických zdrojov napätia, spotrebičov spojených vodičmi.

Elektrický spotrebič je zariadenie, v ktorom sa elektrická energia mení na inú formu energie (na tepelnú v žehličke, na energiu svetla v žiarovke, na mechanickú v elektromotore...)

 

Elektrický prúd sa meria ampérmetrom. Zapájame ho do série so spotrebičom, ktorým prúd prechádza.

 

 

Elektrické napätie meriame voltmetrom. Pripájame ho paralelne so spotrebičom, na ktorom meriame napätie.

 

Zdroj elektrického napätia, elektrický zdroj je zariadenie, ktoré vytvára v obvode elektrické pole tak, že medzi dvoma pólmi zdroja je udržovaný rozdiel potenciálov. Zdrojom prechádza prúd od záporného pólu ku kladnému. Póly elektrického zdroja sa nazývajú svorky.

 

Zdroje elektrického napätia sú napr.:

 

Galvanický článok – je článok zložený z dvoch elektród a elektrolytu.

 

Fotočlánok – mení dopadajúce svetlo na elektrickú energiu

Termočlánok – funguje na princípe dotyku dvoch rôznych kovových vodičov, pri ktorom vznikne na rozhraní napätie.

 

Svorkové napätie U je napätie na svorkách elektrického zdroja, z ktorého sa odoberá prúd. Elektromotorické napätie Ue je napätie na svorkách nezaťaženého elektrického zdroja. Často ho nazývame napätie naprázdno. Elektromotorické napätie je vždy väčšie ako svorkové napätie. Napätie na spotrebiči je napätie medzi koncami vodiča, ktoré uvádza do pohybu elektrický náboj vo vodiči.

 

 

V jednoduchom elektrickom obvode môžeme meraním zistiť závislosť prúdu I v obvode od napätia na rezistore R. Voltampérové charakteristiky kovových vodičov pri stálej teplote majú tvar priamok .

 

Z voltampérovej charakteristiky vyplýva, že za stálej teploty je prúd priamo úmerný napätiu. I= rac{U}{R} (Ohmov zákon), veličina R= rac{U}{I} voláme elektrický odpor, jednotka left[R ight]=V.A^{-1}=Omega (ohm)

 

Veličina G= rac{I}{R} je elektrická vodivosť, jednotka left[G ight]=Omega^{-1}=S (siemens)

 

Elektrický odpor kovového vodiča závisí od materiálu, dĺžky a prierezu vodiča.

R= ho . rac{l}{S}, kde ho je merný elektrický odpor, l dĺžka, S prierez Odpor R závisí aj od teploty: R=R_{1}left(1+alpha Delta T ight), Delta t=t_{2}-t_{1}  

Pri veľmi nízkych teplotách, u niektorých látok, klesá merný elektrický odpor ho na nemerateľnú hodnotu. Tento jav sa volá supravodivosť.

 

Úlohy:

1) Vysvetli pojem elektrónová vodivosť kovov.

2) Zadefinuj elektrický obvod a jeho časti.

3) Aké rôzne druhy napätí určujeme v elektrickom obvode?

4) Čo je to elektrický odpor a od čoho závisí?

 

Použitá literatúra:

Vladimír Lank, Miroslav Vondra : Fyzika v kocke pre SŠ

Emanuel Svoboda : Přehled středoškolské fyziky

Pavol Tarábek : Zmaturuj z fyziky