Základy elektriny

Pochop elektrický náboj, napätie, prúd a odpor – štyri základné pojmy každého obvodu.

Elektrický náboj

Každá hmota obsahuje elektrické náboje. Elektróny nesú záporný náboj, protóny kladný.

Rovnaké náboje sa odpudzujú.
Rôzne náboje sa priťahujú.

Elektrický prúd

Elektrický prúd je tok elektrického náboja vodičom.

Elektrický prúd

I = \frac{Q}{t}

Q = náboj (C = coulomby), t = čas (s), I = prúd (A = ampéry).

Prúd tečie od kladného pólu batérie cez obvod k zápornému pólu (smer konvenčného prúdu).

Napätie (potenciálový rozdiel)

Napätie je „tlak", ktorý ženie prúd obvodom – energia odovzdaná na jednotku náboja.

Napätie

U = \frac{E}{Q}

E = energia (J), Q = náboj (C), U = napätie (V = volty).

Batéria 9 V odovzdá 9 joulov energie každému coulombu náboja.

Odpor

Odpor bráni toku prúdu.

Ohmov zákon

U = I \times R

U = napätie (V), I = prúd (A), R = odpor (Ω = ohmy).

Poznámka Hrubšie a kratšie vodiče majú nižší odpor. Meď je dobrý vodič (nízky R); guma a plast sú izolanty (veľmi vysoký R).

Výkon

Elektrický výkon

P = U \times I

P = výkon (W = watty), U = napätie (V), I = prúd (A).

1
Urči known veličiny
Napätie (V), prúd (A) alebo odpor (Ω)?
2
Vyber správny vzorec
Ohmov zákon: U = IR. Výkon: P = UI.
3
Vypočítaj a skontroluj jednotky
V = A × Ω. W = V × A.

Rezistorom s R = 20 Ω tečie prúd 0,5 A. Nájdi napätie na ňom.

$U = I \times R = 0{,}5 \times 20 = 10 \text{ V}$

Prax: Nabíjačka telefónu

Nabíjačka mobilného telefónu pracuje pri 5 V a odoberá prúd 2 A. Aký je jej odpor a výkon?

$R = U/I = 5/2 = \mathbf{2{,}5\,\Omega}$ ; $P = U \times I = 5 \times 2 = \mathbf{10\text{ W}}$

Preto nabíjačky so 65 W nabíjajú rýchlejšie — dodávajú viac energie za sekundu.

Prax: Domáci elektrický obvod

Žiarovka 60 W pri napätí 230 V (slovenská sieť). Aký prúd ňou tečie?

$I = \frac{P}{U} = \frac{60}{230} \approx \mathbf{0{,}26\text{ A}}$

Poistka 10 A v domácnosti znesie oveľa viac — viac svietidiel v paralelnom zapojení.

Tip Kde to vidíme v praxi? Ohmov zákon je základ každého elektrického zariadenia — od nabíjačiek cez svetlá po priemyselné stroje. Elektrikári ho používajú pri návrhu obvodov a výbere poistiek, aby predišli prehriatiu a požiarom.

Cvičné príklady

Batéria 12 V ženie prúd 3 A. Aký je odpor obvodu?

Zobraziť odpoveď

R = U / I = 12 / 3 = 4 Ω.

Aký prúd tečie cez rezistor 60 Ω pripojený na 120 V?

Zobraziť odpoveď

I = U / R = 120 / 60 = 2 A.

Spotrebič pracuje pri 230 V a odoberá 2 A. Aký je jeho výkon?

Zobraziť odpoveď

P = 230 × 2 = 460 W.