Historie Staréecko: elektrizace tením (elektron = jantar) Magnetismus magnetovec pitahuje železo Hans Christian Oersted objevil souvislost mezi elektinou a magnetismem procházející proud vytváí magnetické pole Michael Faraday provedl adu významných experiment James Clerk Maxwell matematicky formuloval Faradayovy výsledky
Elektrický náboj Q (C Coulomb) kladný záporný náboje stejného znaménka se odpuzují, náboje opaného znaménka se pitahují. Zachování náboje B. Franklin
Q = n e Každý náboj lze vyjádit jako celistvý násobek jistého elementárního náboje. elementární náboj e = 1,60.10 19 C (obert Milikan) Elementárníástice náboj elektron e proton e neutron 0 Elektrický náboj je vždy vázán na hmotnéástice Atom, který obsahuje stejný poet proton jako elektron, je elektricky neutrální.
vodie jsou látky, které umožují relativn volný pohyb náboje (kovy, elektrolyt) nevodie (izolátory, dielektrika) pohyb náboje neumožují (plasty, destil. voda) polovodie supravodie pedstavují jistý pechod mezi vodii a izolátory umožují zcela volný pohyb náboje (nízkoteplotní jev)
Bodové Bodovénáboje Coulombv zákon F el = k Q 1 r Q 2 2 k 1 9 2 1 = 9 10 N m C 4πε 0 vzdálenost vzdálenost náboj náboj permitivita permitivitavakua vakua (dielektrická (dielektrickákonstanta) konstanta) 4 3 F 21 Princip superpozice: F 1 = F 21 F 31 F F 31 F 1 41 1 F 2 41
E = F el Q 0 (N.C 1 = V.m 1 ) kladný kladný testovací testovacínáboj Elektrická intenzita pole bodového náboje: Fel E = = k Q Q 2 0 r Elektrické pole je vektorové pole. Jeho prbh mže být znázornn siloárami. Smr vektoru elektrické intenzity má smr teny k siloáe. Velikost intenzity je úmrná hustot siloar.
adiální Homogenní Z kladných náboj siloáry vycházejí (zdroj, zídlo) V záporných nábojích siloáry koní (nor, propad)
E Na nabitou ástici psobí ve vnjším elektrickém poli elektrostatická síla F F = Q E E F Využití: inkoustové tiskárny obrazovky odluovae popílku
E E = 0 volný elektron vnit vodie (i v jeho dutin) dochází v dsledku elektrické indukce k vymizení elektrického pole (princip elektrostatického stínní)
! Elektrický dipól tvoí dva náboje Q a Q, které jsou ve vzdálenosti d. d p Elektrický dipólový moment: p = Q d (C.m)
"! F E p F M = p E moment síly psobící na dipól Využití: mikrovlnná trouba E p = p E potenciální energie dipólu (E p = 0 pro pe )
Elektrickým proudem rozumíme tok elektrického náboje prezem vodie = dq dt (A ampér) Smr proudu urujeme jako smr, kterým by se pohyboval kladný náboj. (i v pípad, že jsou skutené nosie náboje záporné) Hustota proudu: J = (A.m S 2 ) = J ds 1 2 1 = 2 ; S 1 < S 2 S 1 S2 J 1 > J 2
Elektrický odpor: (rezistance) S Elektrická vodivost: (konduktance) = # Elektrický odpor válcového vodie: ρ l (Ω ohm) G = 1 (S siemens) ezistor: souástka, jejíž funkcí je vytváet elektrický odpor = l ρ S ezistivita (vlastnost materiálu) Materiál Ag Cu Fe Si sklo ρ = E J ρ/ω.m 1,62 10 8 1,69 10 8 9,68 10 8 2,5 10 3 10 10 10 14 (Ω.m)
#$ = Pro souástku, ídící se Ohmovým zákonem je proud jí protékající pímo úmrný piloženému naptí Odpor je vlastností souástky nezávisí na polarit ani velikosti piloženého naptí (Neplatí nap. pro diodu) Výkon (rychlost penosu elektrické energie): P = Disipace energie rezistorem: P = 2 Píklad P = 2
% Pásové schéma: prázdné pásy vodivostní pás energie valenní pás obsazené pásy zakázané pásy vodi izolátor polovodi Energiové hladiny elektron v krystalu pevné látky vytváí tzv. pásy. Elektron nemže mít energii spadající do zakázaných pás.
& Supravodivost (=0) nízkoteplotní: nastává pro nkteré kovy (rtu) za velmi nízkých teplot (4K) vysokoteplotní: speciální keramické materiály
' Zdroj elektromotorického naptí (emn) zaízení, které koná práci pi pemisování náboje Elektromotorické naptí: ε = dw Z dq (V) ε A Orientace šipky elektromotorického naptí uruje smr, kterým se uvnit zdroje pohybují kladné náboje. (smr nárstu potenciálu) Pozor, v elektrotechnice se používá konvence opaná!
( ). Kirchhoffv zákon (smykové pravidlo): Algebraický souet naptí (a jeho úbytk) pi prchodu uzavenou smykou je nulový Úbytek naptí. Sériovéazení rezistor: 1. 2. n. = = n n 1 2 = 1 2 n i= 1 i
( ) ε A ε B ' Pokud ε B > ε A : baterie B nabíjí baterii A, baterie B uruje smr. ε A ε B = 0
)* deální zdroj eálný zdroj sám neklade odpor pohybu nosi náboje obsahuje tzv. vnitní odpor i Svorkové naptí: s = ε i (V) ε S. i náhradní schéma reálného zdroje
#)) ). Kirchhoffv zákon (uzlové pravidlo): Algebraický souet proud procházejících uzlem je nulový. Souet proud do uzlu vtékajících je roven soutu proud vytékajících. i = 0 i Paralelníazení rezistor: 1 2 n = = 1 1 1 2 1 1 1 1 = = 2 2 n n n 1 n i= 1 1 i