Prąd elektryczny- wzory, prawa
SEM (siła elektromotoryczna ogniwa)
-charakteryzuje ogniwo pod względem zdolności do wykonania pracy na przemieszczenie ładunku
Źródłem SEM jest urządzenie, w którym nieelektryczna energia może być w sposób ciągły zamieniana na energię elektryczną
Natężenie prądu elektrycznego
nazywamy stosunek ładunku elektrycznego przepływającego przez poprzeczny przekrój przewodnika do czasu, w którym ten ładunek przepłynął.
Prawo Ohma
natężenie prądu (I) przepływającego przez przewodnik jest wprost proporcjonalne do napięcia (U) przyłożonego na jego końcach.
Opór elektryczny przewodnika
nazywamy, stały dla tego przewodnika w danej temperaturze, stosunek napięcia do natężenia prądu
Zależność oporu przewodnika od wymiarów geometrycznych
opór elektryczny przewodnika jest wprost proporcjonalny do jego długości, odwrotnie proporcjonalny do pola powierzchni jego przekroju poprzecznego oraz zależy od rodzaju materiału, z którego jest wykonany przewodnik
Zależność oporu przewodnika od temperatury
Prawo Ohma dla całego obwodu
Natężenie prądu płynącego w obwodzie jest wprost proporcjonalne do siły elektromotorycznej, a odwrotni proporcjonalne do całkowitego oporu obwodu.
Pomiar napięcia (woltomierz)
pomiar napięcia wykonuje się woltomierzem, który dołącza się równolegle do punktów obwodu. Woltomierz powinien mieć opór bardzo duży w stosunku do oporów innych elementów obwodu.
Zmiana zakresu pomiaru woltomierz odbywa się przez włączenie szeregowo do woltomierza dużych oporów.
Pomiar natężenia (amperomierz)
pomiar natężenia prądu wykonuje się amperomierzem, który dołącza się w obwód szeregowo. Amperomierz powinien mieć jak najmniejszy opór.
W celu zmiany zakresu skali amperomierza stosuje się włączane do niego równolegle opory zwane bocznikami.
I prawo Kirchhoffa
Suma natężeń prądów wpływających do punktu węzłowego jest równa sumie natężeń prądów wypływających z tego punktu.
II prawo Kirchhoffa
Suma algebraiczna sił elektromotorycznych (SEM) i spadków napięć w obwodzie zamkniętym jest równa zero.
Połączenie szeregowe oporników
W połączeniu szeregowym odbiorników opór zastępczy jest równy sumie oporów poszczególnych odbiorników
Cechy połączenia: przez każdy opornik wchodzący w skład połączenia przepływa prąd o tym samym natężeniu. Suma spadków napięcia na poszczególnych opornikach połączenia jest równa napięciu przyłożonemu do połączenia. Połączenie to stosuje się w celu zwiększenia oporu.
Połączenie równoległe oporników
W połączeniu równoległym odbiorników odwrotność oporu zastępczego jest równa sumie odwrotności oporów poszczególnych odbiorników.
Cechy połączenia: na każdym oporze wchodzącym w skład połączenia jest ten sam spadek napięcia, który jest równy napięciu przyłożonemu do połączenia. Suma natężeń prądów przepływających przez elementy połączenia jest równa natężeniu prądu wpływającego do połączenia. Połączenie stosuje się w celu zmniejszenia oporu. Uzyskany opór jest mniejszy od najmniejszego wchodzącego w skład połączenia.
Wyprowadzenie wzoru na opór zastępczy połączenia szeregowego
Z drugiego prawa Kirchhoffa wynika
Wyprowadzenie wzoru na opór zastępczy połączenia równoległego
Z pierwszego prawa Kirchhoffa wynika
Połączenie szeregowe źródeł napięcia
Biegun ujemny pierwszego źródła połączony jest z biegunem dodatnim drugiego źródła, biegun ujemny drugiego źródła połączony jest z biegunem dodatnim kolejnego źródła i tak dalej. Wypadkowa siła elektromotoryczna tego układu jest sumą sił elektromotorycznych poszczególnych źródeł napięcia. Opór wewnętrzny układu jest sumą poszczególnych oporów źródeł
Połączenie równoległe źródeł napięcia
Bieguny dodatnie wszystkich źródeł połączone są do jednego zacisku układu a ujemne do drugiego. Siała elektromotoryczna układu jest równa sile elektromotorycznej pojedynczego źródła. Odwrotność oporu wewnętrznego połączenia jest równa sumie odwrotności oporów wewnętrznych poszczególnych źródeł.
Praca prądu stałego
Praca prądu stałego przepływającego przez przewodnik jest równa iloczynowi napięcia (U), natężenia (I) przepływającego prądu i czasu przepływu (t)
Wyprowadzenie wzoru na pracę prądu stałego
Praca prądu stałego wyrażona przez natężenie
Praca prądu stałego przepływającego przez przewodnik jest równa iloczynowi kwadratu natężenia prądu, oporu przewodnika i czasu przepływu
Moc prądu stałego
Moc prądu stałego przepływającego przez przewodnik jest równa iloczynowi napięcia (U) i natężenia (I) przepływającego prądu
Moc prądu stałego wyrażona przez natężenie
Moc prądu stałego przepływającego przez przewodnik jest równa iloczynowi kwadratu natężenia tego prądu (I) i oporu przewodnika (R)
Wat
Jednostką mocy w układzie SI jest wat (W) czyli dżul na sekundę, jeżeli podstawi się wartość dżula w jednostkach elektrycznych to
czyli wat jest mocą prądu stałego o natężeniu 1A(ampera) przy napięciu 1V (wolta)
Kilowatogodzina (kWh)
Kilowatogodzina (kWh) jest to jednostka pracy prądu elektrycznego, która odpowiada pracy prądu stałego o mocy 1 kW (kilowata) w czasie 1h(godziny). Jedna kilowatogodzina odpowiada 3600J(dżulom)
Prawo Joule'a
Ilość energii cieplnej (Q) wydzielonej w przewodniku, przez który przepływa prąd elektryczny, jest równa iloczynowi napięcia na końcach przewodnika (U), natężenia przepływającego prądu (I) i czasu przepływu (t)
Sprawność urządzenia elektrycznego
Miarą sprawności urządzeń elektrycznych jest stosunek mocy użytecznej do mocy pobranej (włożonej)
