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 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 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) 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)