Elektrické veličiny

veličina značka jednotka značka
Elektrický náboj Q coulomb C
Elektrický proud I ampér A
Elektrické napětí U volt V
Frekvence f hertz Hz
Perioda T sekunda s
Elektrická práce W joule J
Elektrický výkon P watt W
Elektrický odpor R ohm
Elektrická vodivost G siemens S
Elektrická kapacita C farad F
Indukčnost L henry H
Reaktance X ohm
Impedance Z ohm
Admitance Y siemens S

Díly a násobky

V elektronice, ale i jiných oborech, kde je potřeba vyjadřovat hodnoty mnohokrát větší nebo menší než je základní jednotka, používáme předpony.

předpona značka význam
díly:
mili m 0,001 10-3
mikro µ 0,000 001 10-6
nano n 0,000 000 001 10-9
piko p 0,000 000 000 001 10-12
násobky:
kilo k 1 000 103
mega M 1 000 000 106
giga G 1 000 000 000 109
tera T 1 000 000 000 000 1012

Stavba látek

Kdybychom chtěli zjistit, z čeho se skládá hmota, mohly bychom ji rozdělovat na menší a menší části, až na molekuly. Ty se skládají z atomů.

Libovolný atom se skládá z:

  • atomového jádra, ve kterém obrovskou silou drží pohromadě neutrony a protony
  • elektronového obalu, ve kterém se v pomyslných slupkách pohybují elektrony

Neutrony jsou, jak jejich název napovídá, bez elektrického náboje.

Protony mají kladný elektrický náboj. Elektrony mají stejně velký záporný náboj. Pokud tedy má atom stejný počet protonů a elektronů, je jako celek elektricky neutrální.

Vodiče jsou složeny z atomů, které "neudrží některé své elektrony", a ty se pak volně pohybují vodičem.

Izolanty jsou takové látky, kde jsou elektrony udržovány v atomu velkou silou, a nemohou tedy jen tak atom opustit.

Elektrický náboj

Přebytek či nedostatek elektronů v tělese se nazývá elektrický náboj. Těleso s elektrickým nábojem má schopnost silově působit na další takové tělesa, prostřednictvím elektromagnetického pole. Je li náboj v klidu, vzniká okolo něj elektrostatické pole. Je-li náboj v pohybu, vzniká okolo něj magnetické pole.

Nejmenším nábojem je elementární náboj (náboj jednoho elektronu či protonu).

e = 1,602 · 10-19 C

Elektrický náboj tělesa může být pouze jeho celočíselným násobkem. Jeden coulomb je tedy náboj přibližně 6,24 · 1018 elektronů. Náboj jednoho coulombu projde vodičem při proudu 1A za 1s.

Elektrický proud

Uspořádaný pohyb volných elektronů z místa jejich přebytku do místa nedostatku nazýváme elektrický proud.

Intenzita elektrického proudu vyjadřuje množství náboje prošlého za jednotku času.

I = Q / t

Jeden ampér je stálý elektrický proud, který při průtoku dvěma rovnoběžnými přímými nekonečně dlouhými vodiči zanedbatelného kruhového průřezu umístěnými ve vakuu ve vzájemné vzdálenosti jeden metr, vyvolá mezi nimi stálou sílu 2 · 10-7 newtonu na jeden metr délky vodiče.

Elektrické napětí

Rozdíl elektrických potenciálů (různý počet volných elektronů) mezi dvěma místy je elektrické napětí.

Jeden volt je napětí mezi konci vodiče, do kterého konstantní proud 1A dodává výkon 1W.

Frekvence

Frekvence (kmitočet) udává počet opakování děje za jednotku času.

Perioda

Perioda je doba trvání jednoho opakování děje.

T = 1 / f

Elektrická práce

Elektrickou energii můžeme přeměnit na jiný druh energie, např. teplo, světlo apod. Množství přeměněné elektrické energie se nazývá elektrická práce.

W = U · I · t

Elektrický výkon

Výkon vyjadřuje, jak rychle se vykoná určitá práce, tedy množství práce za jednotku času.

P = W / t

P = U · I

Elektrický odpor

Elektrony při svém pohybu vodičem mohou narážet na atomy. Tyto srážky brzdí jejich pohyb a navenek se to projevuje tím, že vodič klade elektrickému proudu odpor.

Jev se využívá především v rezistorech.

R = U / I

Vodič má odpor jeden ohm, jestliže při průchodu proudu 1A je na něm úbytek 1V.

Elektrická vodivost

Elektrická vodivost je převrácená hodnota elektrického odporu.

G = 1 / R

Elektrická kapacita

Schopnost vodiče uchovávat v sobě elektrický náboj se nazývá kapacita. Využívá se v kondenzátorech.

Na každou ze dvou elektrod se přivádí opačné elektrické náboje, které se přitahují. Dielektrikum mezi elektrodami nedovolí vyrovnání náboje. Kapacita jeden farad pojme náboj 1C při napětí 1V.

Indukčnost

Při průchodu elektrického proudu vodičem vzniká v jeho okolí magnetické pole, úměrné intenzitě procházejícího proudu. Tato schopnost se nazývá indukčnost. Využívá se v cívkách.

Změny magnetického pole v okolí vodiče způsobují indukci napětí ve vodiči.

Proud způsobený indukovaným napětím působí proti proudu, jež magnetické pole vyvolal. Vodič má indukčnost jeden henry, jestliže se v něm při změně proudu o 1A indukuje napětí 1V.

Reaktance

Reaktance je imaginární složka impedance. Může být kapacitního nebo indukčního charakteru.

Kapacitní reaktance s rostoucím kmitočtem klesá.

Indukční reaktance s rostoucím kmitočtem stoupá.

Impedance

Impedance je zdánlivý odpor součástky v obvodu střídavého harmonického proudu. Skládá se z rezistance (odpor) a reaktance. Tyto dvě složky jsou však na sebe kolmé.

Admitance

Admitance je zdánlivá vodivost, tedy převrácená hodnota impedance.

Y = 1 / Z