Elektrický prúd: definícia, vzorec a jednotka SI
Zistite, čo je elektrický prúd, aký má vzorec, jednotku SI ampér a ako súvisí s nábojom, časom, drôtmi, batériami a bleskom.
Elektrický prúd je usporiadaný tok elektrického náboja cez vodič, elektrolyt, polovodič alebo aj vákuum. V praxi ide najčastejšie o pohyb elektrónov v kovoch alebo iónov v kvapalinách a plynoch. Elektrický prúd je základom fungovania väčšiny elektrických zariadení, od jednoduchého svietidla až po zložité elektronické systémy.
Vzťah pre elektrický prúd je:
I = Δ Q Δ t {\displaystyle I={\frac {\Delta Q}{\Delta t}} 
kde
I {\displaystyle I}
je elektrický prúd
Δ Q {\displaystyle \Delta Q}
je zmena elektrického náboja
Δ t {\displaystyle \Delta t}
je časový interval
Galéria obrázkov
2 Obrázky
Jednotka elektrického prúdu
Jednotkou elektrického prúdu v sústave SI je ampér (A). Jeden ampér znamená, že cez prierez vodiča prejde náboj jeden coulomb za jednu sekundu. Inými slovami:
1 A = 1 C/s
V praxi sa často používajú aj menšie alebo väčšie násobky ampéra, napríklad miliampér (mA) pri elektronike alebo kiloampér (kA) pri veľmi veľkých prúdoch, napríklad pri priemyselných zariadeniach či bleskoch.
Ako elektrický prúd vzniká
Elektrický prúd vzniká vtedy, keď na náboje pôsobí elektrické napätie a tie sa začnú pohybovať usporiadaným smerom. Samotná prítomnosť nábojov nestačí; dôležité je, aby sa pohybovali jednotne v jednom smere. Bez elektrického napätia sa náboje môžu síce pohybovať chaoticky, ale nevznikne merateľný prúd.
- v kovoch prúd prenášajú najmä elektróny,
- v tekutinách a elektrolytoch prúd prenášajú ióny,
- v plynoch vzniká prúd pri ionizácii, napríklad pri výbojoch,
- vo vákuu sa môžu pohybovať elektróny alebo iné nabité častice.
Smer prúdu
V technike sa za smer elektrického prúdu tradične považuje smer od kladného pólu k zápornému pólu. V skutočnosti sa však v kovových vodičoch elektróny pohybujú opačným smerom, teda od záporného pólu ku kladnému. Tento rozdiel je dôležitý najmä pri vysvetľovaní javov v elektronike a fyzike.
Meranie elektrického prúdu
Elektrický prúd sa meria ampérmetrom, ktorý sa zapája do obvodu tak, aby ním prechádzal meraný prúd. Pri bežnom používaní je dôležité zvoliť správny rozsah merania, aby sa prístroj nepoškodil a údaj bol presný.
Veľkosť prúdu závisí od viacerých faktorov, napríklad od:
- veľkosti napätia v obvode,
- odporu vodiča alebo spotrebiča,
- materiálu, z ktorého je vodič vyrobený,
- teploty a podmienok v obvode.
Význam elektrického prúdu v praxi
Elektrický prúd je nevyhnutný pre prenos energie. Využíva sa na:
- rozsvietenie žiaroviek a LED svetiel,
- poháňanie motorov,
- nabíjanie batériách,
- prevádzku počítačov, telefónov a domácich spotrebičov,
- prenášanie signálov v elektronických obvodoch.
Elektrický prúd sa vyskytuje v drôtoch, batériách a bleskoch. Práve vďaka nemu môžu pracovať moderné technológie aj jednoduché elektrické zariadenia v domácnosti.
Zdroj prúdu
Vo vodivých materiáloch sú niektoré elektróny veľmi voľne viazané na atómy materiálu. Keď sa spojí veľké množstvo týchto atómov, vznikne akýsi oblak elektrónov, ktorý sa "vznáša" v blízkosti atómov materiálu. Ak preskúmate prierez kúskom vodivého materiálu, elektróny sa v ňom budú pohybovať veľmi rýchlo. Tento pohyb je spôsobený teplotou a elektróny prúdiace jedným smerom majú tendenciu vyrovnať sa elektrónom prúdiacim z druhého smeru, takže to nie je to, čo spôsobuje tok prúdu. Elektróny prúdia od jedného atómu k druhému, pričom tento proces bol prirovnaný k podávaniu vedier s vodou od jedného človeka k druhému pri brigáde s vedrami.
Keď na drôt pôsobí elektrické pole, elektróny takmer okamžite reagujú miernym unášaním v opačnom smere ako pole. Získajú energiu z poľa, ktorá sa veľmi rýchlo stratí, keď narazia na iné elektróny v materiáli. Pokiaľ je však pole na mieste, elektróny získajú stratenú energiu späť a proces pokračuje. Tento "náraz", ktorý elektróny dostanú od elektrického poľa, je zdrojom prúdu, nie celkového toku samotných elektrónov. Z tejto diskusie vidíme dve veci, ktorými prúd nie je:
- Nejde o skutočný "tok" elektrónov v bežnom zmysle slova: ak skúmame rýchlosť, ktorú pole udeľuje elektrónom, je zvyčajne veľmi malá, rádovo milimetre za sekundu. Elektrónom by trvalo pol hodiny, kým by takouto rýchlosťou prešli cez trojmetrovú miestnosť. Keďže žiarovka sa rozsvieti takmer okamžite po stlačení vypínača, musí byť v činnosti niečo iné.
- Nie je to ani "domino efekt", hoci táto analógia je bližšia ako tok. Keďže elektróny sú také malé, aj keď sa pohybujú veľmi rýchlo, nie sú poháňané veľkou silou.
Prúd v obvodoch
Keď v obvode vodiča tečie prúd, zrýchľuje sa, keď v obvode nie je žiadny odpor. Odpory sa používajú na zvýšenie odporu v obvode, takže spomaľujú prúd. Vzťah medzi odporom, prúdom a napätím (ďalšou časťou obvodu) znázorňuje Ohmov zákon.
Otázky a odpovede
Otázka: Čo je to elektrický prúd?
Odpoveď: Elektrický prúd je tok elektrického náboja.
Otázka: Aká je rovnica pre elektrický prúd?
Odpoveď: Rovnica prúdu je I = ΔQ/Δt, kde I je prúd, ΔQ je zmena elektrického náboja a Δt je zmena času.
Otázka: V akej mernej jednotke sa meria elektrický prúd?
Odpoveď: Elektrický prúd používa jednotku SI ampér (A), ktorá sa rovná jednému coulombu náboja za sekundu.
Otázka: Kde môžeme nájsť príklady elektrických prúdov?
Odpoveď: Príklady elektrického prúdu možno nájsť v drôtoch, batériách a bleskoch.
Otázka: Čo znamená "I" v rovnici pre prúd?
Odpoveď: V rovnici pre prúd "I" znamená množstvo pretekajúceho prúdu.
Otázka: Čo znamená "ΔQ" v rovnici pre prúd?
O: V rovnici pre prúd "ΔQ" znamená zmenu elektrického náboja.
Zdroje
- emedicine.medscape.com : "Burns, Electrical: Physics of Electricity."
Súvisiace články
Autor
AlegsaOnline.com Elektrický prúd: definícia, vzorec a jednotka SI Leandro Alegsa
URL: https://sk.alegsaonline.com/art/30669