Struktura

Elektrický proud

Elektrický proud

Elektrický proud je uspořádaný pohyb volných elektronů ve vodiči.

Náboje oddělené ve zdroji vyrovnávají nerovnováhy na pólech zdroje tím, že elektrony proudí z minus pólu s přebytkem elektronů přes spotřebič ke kladnému pólu s nedostatkem elektronů. Čím vyšší je napětí zdroje, tím větší je počet pohybujících se volných elektronů, procházejících za jednotku času vodičem v jakémkoliv jeho místě. Tato intenzita pohybu volných elektronů určuje velikost elektrického proudu.

Elektrický proud protéká zpravidla celým objemem vodiče. Místy se však může měnit množství, rychlost nosičů náboje i jejich směr.

Značí se značkou I.

Jednotkou je ampér (A).

Ampér patří k základním jednotkám soustavy SI a byl definován v roce 1948. Ampér je proud, který při stálém průtoku dvěma rovnoběžnými přímými nekonečně dlouhými vodiči zanedbatelného kruhového průřezu, umístěnými ve vakuu ve vzdálenosti 1 metru, vyvolává mezi vodiči sílu 2.10-7 newtonu na 1 metr délky vodiče. 

André  Marie Ampére je francouzský fyzik (1775 - 1836).

obrazek

Obr. 1: Znázornění pohybu elektronů v elektrickém obvodu

 

Směr proudu

  • Skutečný směr pohybu elektronů vně zdroje je od záporného pólu s přebytkem elektronů, ke kladnému s nedostatkem elektronů, protože záporné elektrony jsou přitahovány ke kladnému pólu.

  • V praxi se však používá stále dohodnutý směr proudu od kladného k zápornému pólu zdroje. Tento směr byl dohodnutý v době, než byl objeven pohyb elektronů.

 

obrazek

Obr. 2: Znázornění průchodu proudu elektrickým obvodem

 

Měření proudu

Proud měříme pomocí měřícího přístroje nazývaného ampérmetr. Ampérmetr se do elektrického obvodu nebo jeho částí zapojuje vždy do série.

Proud prochází pouze uzavřeným obvodem. Čím větší napětí zdroje, tím větší je počet pohybujících se elektronů, tím větší je proud. Měřený proud musí procházet ampérmetrem, proto jej zapojujeme do obvodu sériově v libovolném místě, protože proud je v celém nerozvětveném obvodu stejný. 

obrazek

Obr. 3: Ampérmetr

 

Měřený proud musí protékat (procházet) ampérmetrem.

obrazek

Obr. 4: Měření proudu 

 

Druhy proudu

  • Stejnosměrný proud (DC, =)

Teče jedním směrem, nemění směr v čase a jeho velikost se může měnit.

obrazek

Obr. 5: Grafické znázornění stejnosměrného proudu

 

  • Střídavý proud (AC, )

V závislosti na čase mění směr i velikost s danou periodou.

obrazek

Obr. 5: Grafické znázornění střídavého proudu

Účinky proudu

Samotný elektrický proud není vidět. Lze jej však poznat podle jeho účinku.

Tepelné účinky - při průchodu proudu vodičem se vodič ohřívá. Použití např. elektrické sporáky, žehlička, varná konvice, tavné pojistky, elektrická páječka a další.

Magnetické účinky - při průchodu proudu vodičem se projevují účinky magnetického pole v okolí vodiče. Použití např. elektromagnety, elektromotory, relé, měřící přístroje, reproduktor a další.

Světelné účinky - nastávají v plynech, příp. polovodičích. Při průchodu proudu baňkou doutnavky, která obsahuje plyn způsobí světélkování plynu. Použití např. zářivky, světelné trubice, doutnavky, LED diody a další.

Chemické účinky - nastávají při průchodu proudu ve vodivých kapalinách, kdy se vodivé kapaliny rozkládají. Použití např. elektrolýza, galvanické pokovení, akumulátory a další.

Fyziologické účinky - na živé organizmy. Příznivé účinky jsou lékařsky využívány při elektroléčbě. Při dotyku části pod napětím však může tělem projít životu nebezpečný proud, proto při práci na elektrických zařízeních hrozí nebezpečí elektrickým proudem.

 

Proudová hustota

Intenzita proudu na jednotku průřezu vodiče se nazývá proudová hustota. 

Proud procházející kovovým vodičem je proud volných elektronů. Vodičem s daným průřezem může procházet velmi málo volných elektronů nebo naopak velký počet volných elektronů. Poměr mezi proudem I a průřezem S, kterým proud prochází, se nazývá hustota proudu J.

J=\frac{I}{S}

Kde:  J - proudová hustota   ( A.m-2 ),

         I - elektrický proud  ( A ),

        S - průřez vodiče  ( m2 ).

 

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 80-03-00435-7.

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.
  • Obr. 3: TKOTZ, Klaus et al. Příručka pro elektrotechnika. 2. doplněné vyd. Praha: Europa – Sobotáles, 2006. ISBN 80-86706-13-3.
  • Obr. 4: TKOTZ, Klaus et al. Příručka pro elektrotechnika. 2. doplněné vyd. Praha: Europa – Sobotáles, 2006. ISBN 80-86706-13-3.
  • Obr. 5: TKOTZ, Klaus et al. Příručka pro elektrotechnika. 2. doplněné vyd. Praha: Europa – Sobotáles, 2006. ISBN 80-86706-13-3.
  • Obr. 6: Autor neznámý. www.wikipedia.org [online]. [cit.16.11.2014]. Dostupné na www: http://cs.wikipedia.org/wiki/Andr%C3%A9-Marie_Amp%C3%A8re.

Procvič si

1. Vysvětli pojem elektrický proud.

2. Jak se značí a jaká je jednotka elektrického proudu?

3. Jak se určí a jak se značí směr proudu?

4. Jaké znáš druhy proudu?

5. Jak se měří elektrický proud?

Zajímavost

Obr. 6: André Ampér

André Marie Ampère 

byl francouzský matematik a fyzik, který proslul zejména svými pracemi z oblasti magnetismu a elektrodynamiky.

Ampère se narodil 20.ledna 1775 v rodině obchodníka. Rodina žila v Lyonu, ale později se natrvalo přestěhoval do nedalekého Poleymieux. Ampère nikdy nenavštěvoval školu, ale bez vzdělání nezůstal. Vyučoval ho jeho otec, díky němuž se mu dostalo výtečné vzdělání, zejména v latině a matematice. Ve 13 letech poslal mladý Ampér do Académie de Lyon svou první vědeckou práci a ve čtrnácti přečetl dvacetisvazkovou Francouzskou encyklopedii. Do Ampérova života zasáhla významným způsobem francouzská revoluce. Roku 1793 byl pod gilotinou sťat jeho otec. Na osmnáctiletého Ampéra to mělo zničující dopad. Celý rok zůstal uzavřen do sebe.

Ze svých depresí se dostal díky vědě. Začal úporně studovat matematiku a v roce 1797 ji vyučoval v Lyonu. V roce 1802 byl jmenován profesorem fyziky a chemie na Bourg École Centrale. Od roku 1809 do roku 1826 přednášel na École Polytechnique  v Paříži. Zde se věnoval nejen matematice, ale i chemii a fyzice. Mezi tím byl v roce 1814 zvolen do Institut National des Sciences. V roce 1826 Ampère začal učit na College de France. V roce1827 byl Ampère zvolen členem Královské společnosti.

V osobním životě se Ampérovi vedlo hůř. V roce 1799 se oženil a v roce 1800 se narodil jeho syn Jean-Jacques. Manželka Julie ale v roce 1803 zemřela na tuberkulózu. Druhé manželství, s Jenny, uzavřel v roce 1806. V roce 1807 se jim narodila dcera Albine. Manželství bylo ale v roce 1808 oficiálně odloučeno. Ampérův syn Jean-Jacques se zajímal o historii a filozofii a v roce 1830 získal místo na katedře historie a zahraniční literatury na Sorbonně. Jeho vztahy s otcem byly ale složité. Dcera Albine se v roce 1827 provdala za důstojníka Napoleonovy armády, ale ten byl alkoholikem a jejich manželství doprovázely problémy. Závěr života prožil Ampér v existenčních potížích. Přesto si jako epitaf na svůj hrob nechal napsat "Tandem felix" - "Přece šťasten".

Zemřel 10.června 1836 v Marseille. 

Logolink