Struktura

Základní části jednoduchého elektrického obvodu

 

Elektrický obvod je vodivé spojení elektrických prvků. Tyto prvky vytváří vodivou cestu a splňují funkce, které od nich požadujeme. Elektrický obvod může být poskládaný z jednotlivých prvků nebo jako integrovaný obvod v jednom pouzdře.

Elektrický obvod může být:

  • uzavřený - je-li vodivá dráha elektrického obvodu uzavřená,
  • otevřený - je-li vodivá dráha obvodu přerušena např. otevřeným spínačem.

Správným spojením zdroje a spotřebiče dvěma vodiči vznikne jednoduchý elektrický obvod. Elektrický proud protéká jen uzavřeným obvodem. V obvodu stejnosměrného proudu vystupují elektrony ze záporné svorky zdroje do vodiče, procházejí vodičem do spotřebiče a ze spotřebiče vystupují opět do vodiče, který vede na kladnou svorku zdroje napětí. Směr pohybu elektronů je právě opačný než dohodnutý směr proudu. V jednoduchém obvodu přerušujeme proud nejčastěji spínači. Přerušením uzavřeného obvodu vznikne otevřený elektrický obvod. Dojde k přerušení průchodu elektronů a tímto obvodem pak neprochází proud. 

 

Ve většině případů je však situace mnohem komplikovanější, protože běžný spotřebič se může skládat z desítek, stovek nebo tisíců součástek, ze kterých jsou uvnitř realizována komplikovaná zapojení skládající se ze stovek, tisíců i milionů prvků. Elektrický obvod také může obsahovat více zdrojů a více vypínačů pro odpojování, případně přepínání různých funkčních celků. Jednotlivými prvky elektrických obvodů mohou být např. baterie, vodiče, spínač, tlačítko, žárovka, dioda, tranzistor, kondenzátor, ampérmetr, tyristor a další.

V této části učebnice popisujeme pouze stejnosměrné obvody. 

Jednoduchý elektrický obvod tvoří:

  • zdroj napětí (např. baterie),
  • spotřebič (např. žárovka),
  • vedení (např. měděný vodič),
  • příp. spínač (např. vypínač).

Obr. 1: Zobrazení jednoduchého elektrického obvodu

Elektrický proud protéká jen uzavřeným obvodem.

 

1) Zdroje stejnosměrného napětí

Elektrický zdroj je zařízení, které přeměňuje jiný druh energie na elektrickou energii. 

Ve zdrojích elektrického napětí jsou od sebe oddělovány elektrické náboje. Na svorkách zdroje přitom vzniká přebytek, resp. nedostatek elektronů. Svorka s přebytkem elektronů je nabitá záporně - označovaná jako minus pól a svorka s nedostatkem elektronů je nabitá kladně - označovaná jako plus pól. Elektrické napětí se udává vždy jako napětí mezi dvěma body, např. mezi body elektrického pole, mezi kladným a záporným pólem zdroje nebo mezi svorkami spotřebiče.

Zdroje stejnosměrného napětí mají vždy dva póly:

  • kladný pól (+) – nedostatek elektronů,

  • záporný pól (-) – přebytek elektronů.

Zdroje mohou být:

chemické, mechanické, tepelné, fotoelektrické a fyziologické. 

Podrobněji budou probrány v další kapitole.

 

2) Spotřebič

Spotřebič je elektrické zařízení, ve kterém se mění elektrická energie v jinou požadovanou energii. Často se skládá z více součástek a je kombinací různých druhů přeměn energií.

Např.

Změna elektrické energie na tepelnou - odporový 

  • tepelné spotřebiče - elektrický vařič, elektrická trouba, elektrický přímotop, pračka, elektrický bojler, rychlovarná konvice, ponorný ohřívač, kulma, fén, žehlička, elektrická opalovací pistole, žárovka a další.

Změna elektrické energie na mechanickou - elektromotor

  • kuchyňský robot, mixér, vysavač, elektrické čerpadlo, elektrická bruska, okružní pila, pneumatické kladivo, elektromobil, startér, elektrický větrák, elektrická lokomotiva, vrtačka, soustruh, elektrické hodiny, přehrávače a rekordéry a další.

Změna elektrické energie na zářivou energii - elektromagnetické záření  

  • zářivka, televizor, digitální budík, kalkulátor, vysílací anténa, mobilní telefon, mikrovlnná trouba, infrazářič, laser a další.

Změna elektrické energie na zvukovou energii - reproduktor

  • rádio, televizor, sluchátka, telefon, amplion a další.

Změna elektrické energie na chemickou energii 

  • nabíječka baterií, zařízení pro elektrolýzu, zařízení pro galvanizaci.

 

Poznámka

Bezpečnostní předpisy u elektrických zařízení jsou určeny k tomu, aby se zabránilo úrazům elektrickým proudem. Výrobci elektrických spotřebičů jsou proto povinni před uvedením výrobku na trh provádět zkoušky podle ČSN a získat osvědčení autorizované zkušebny. 

Každý spotřebič je konstruován na určité tzv. jmenovité napětí (UN ), které se udává na štítku nebo v návodu přístroje.

Při překročení napětí může dojít k poškození přístroje a při nižším napětí přístroj nepracuje nebo pracuje špatně.

Při překročení napětí také značně roste riziko úrazu elektrickým proudem.

 

3) Vedení – vodiče

Vodiče obstarávají vedení elektronů, a tedy elektrického proudu, mezi zdrojem a spotřebičem. 

Kovové vodiče mohou být holé nebo izolované. Holé vodiče se upevňují na izolátorech připevněných k podpěrám. Izolované vodiče mají nejrůznější provedení. Mohou být jednožilové nebo několikažilové. Jsou určeny pro pevné uložení například pod omítky nebo pro pohyblivé přívody, například k přenosným spotřebičům.

Kabely jsou vodiče pro ztížené podmínky. Mají několikanásobnou izolaci, případně ochranný kovový obal. Mohou se používat jako pohyblivé přívody, jako povrchové vedení na konstrukcích nebo se ukládají do země.

Vodiče mohou mít různý tvar, nejčastěji však mají kruhový průřez. V rozvodnách se používají vodiče ve tvaru obdelníkových pásů. 

Specifickým druhem vodičů jsou plošné spoje. Na desce se odleptá měděná fólie v místech, kudy nemá procházet proud a zbylá část fólie pak tvoří vodivé spojení mezi místy, ke kterým se připojují součástky.

Vodiče mohou být:

  • holé nebo izolované,

  • pevné, pohyblivé nebo kabely,

  • kruhové, pásy nebo plošné spoje.

 

Zdroje

  • BLAHOVEC, A. Elektrotechnika I. 1. vyd. Praha: Informatorium, 1995. ISBN 80-85427-72-9.
  • TKOTZ, Klaus et al. Příručka pro elektrotechnika. 2. doplněné vyd. Praha: Europa – Sobotáles, 2006. ISBN 80-86706-13-3.
  • VOŽENÍLEK, Ladislav a Miloš ŘEŠÁTKO. Základy elektrotechniky I. 3. vyd. Praha: SNTL – Nakladatelství technické literatury, 1990. ISBN 80-03-00354-7.
  • Autor: neznámý. www.wikipedia.org [cit.25.5.2015] Dostupné na www:  http://cs.wikipedia.org/wiki/Elektrick%C3%BD_obvod

Obrázky

  • Obr. 1: TKOTZ, Klaus et al. Příručka pro elektrotechnika. 2. doplněné vyd. Praha: Europa – Sobotáles, 2006. ISBN 80-86706-13-3.
  • Obr. 2: TKOTZ, Klaus et al. Příručka pro elektrotechnika. 2. doplněné vyd. Praha: Europa – Sobotáles, 2006. ISBN 80-86706-13-3.
 

Procvič si

1. Z jakých částí se skládá jednoduchý elektrický obvod?

2. Popiš, jaké znáš zdroje napětí.

3. Definuj elektrický spotřebič a vyjmenuj, jaké znáš spotřebiče.

4. Co je jmenovité napětí spotřebiče?

5. Čím je zprostředkováno vedení proudu mezi zdrojem napětí a spotřebičem?

6. Jaké druhy vodičů se používají v elektrotechnice?

Praktická ukázka

Obr. 2: Názorné zobrazení jednoduchého elektrického obvodu

Logolink