Elektrický proud

Elektrický proud

Částice s elektrickým nábojem jsou ve vodičích v neustálém tepelném pohybu. Protože se neustále pohybují všemi směry, projde v látce libovolnou plochou vodiče za stejnou dobu z různých směrů právě tolik částic, kolik jich tuto plochu opustí. Navenek proto nemůžeme pozorovat žádné přemísťování elektrického náboje.

Obrázek č. 54
Obrázek č. 54

Vložíme-li ale vodič do elektrického pole, budou se všechny kladné částice pohybovat ve směru intenzity elektrického pole (od kladného pólu k zápornému) a záporné částice v opačném směru. Vznikl usměrněný pohyb částic s nábojem, vodičem začal protékat elektrický proud.

Obrázek č. 55
Obrázek č. 55

Elektrický proud je usměrněný pohyb částic s elektrickým nábojem v látce.

Elektrický proud nevznikne v každé látce, musí být splněny dvě podmínky jeho vzniku:

  1. Přítomnost volných částic s elektrickým nábojem v látce
  2. Vytvoření a trvalé udržení elektrického pole v látce

Každým průřezem vodiče projde za určitý časový interval Δt náboj ΔQ:

$$ I = \frac{Q}{t} $$

Základní jednotkou elektrického proudu je ampér A.

Jednotka je pojmenovaná podle francouzského fyzika A. M Ampéra, který se zabýval studiem elektrického proudu.

Připojíme-li žárovku k ploché baterii, vznikne v drátku žárovky a ve spojovacích vodičích elektrické pole a začnou se v něm pohybovat elektrony – bude protékat elektrický proud. Elektrické pole se vodičem rozšířilo rychlostí 300000 km/s, vzniklo proto ve všech částech obvodu téměř současně. Usměrněné elektrony ale postupují vodičem jen velmi pomalu, rychlostí několik mm/s.

Řešená úloha

_
  • Vláknem žárovky protékal proud 600mA. Jak dlouho musí proud protékat, má-li vláknem projít náboj 250C? Kolik elektronů projde rozžhaveným vláknem žárovky?

Měření elektrického proudu

K měření elektrického proudu se používá ampérmetr.

Ampérmetr využívá účinků elektrického proudu na vodič. Když cívkou začne procházet elektrický proud, vytvoří se okolo ní magnetické pole, z cívky se stane otočný magnet, který se vždy vychýlí podle velikosti procházejícího proudu a ručička na stupnici ukáže jeho velikost.

Obrázek č. 56
Obrázek č. 56

Ampérmetr se zapojuje v místě, kde chceme elektrický proud změřit přímo do elektrického obvodu do série se spotřebičem.

Obrázek č. 57
Obrázek č. 57

Obrázek č. 58
Obrázek č. 58

Elektrický proud může vzniknout uspořádaným pohybem kladných nebo záporných částic v látce, nebo současným pohybem obojích částic. Z pohledu vnějších účinků ale není rozhodující, jestli se vodičem přemísťuje kladný náboj ve směru intenzity elektrického pole nebo záporný náboj opačným směrem. Proto se zavedl tzv. dohodnutý směr elektrického proudu, který je určen pohybem kladného náboje od kladného pólu zdroje k pólu zápornému.

Obrázek č. 59
Obrázek č. 59

Vodiče a nevodiče

Elektrický proud neprochází všemi látkami stejně.

Některé látky mají dostatek volných elektronů, které se v nich snadno pohybují.

Této vlastnosti látek se říká vodivost, látkám, které dobře vedou elektrický proud vodiče.

Dobrými vodiči jsou především kovy, zahřáté plyny a některé kapaliny.

U většiny kovů se vodivost zvyšuje s poklesem jejich teploty. Molekuly krystalu kovu totiž při vyšších teplotách kmitají rychleji a v kovu překážejí pohybu volných elektronů.

Některé látky neobsahují žádné volné elektrony. Proto po vložení do elektrického pole nemá toto pole možnost usměrnit jakýkoli volný elektron. Těmto látkám říkáme izolanty.

Známé izolanty: bakelit, mramor, papír, parafín, petrolej, polystyren, porcelán, PVC, sklo, vzduch.

Test

  • Elektrický proud je:

  • Elektrický proud vypočítáme ze vztahu

  • Dohodnutý směr elektrického proudu je stanoven

  • Ampérmetr se do elektrického obvodu zapojuje