Elektrický proud
Již známe elektrický náboj, což je vlastně součet nábojů všech přebytečných/chybějících elektronů tělesa oproti počtu obsažených protonů. Elektrický náboj je stavová veličina. Pokud ale začneme zkoumat pohyb elektricky nabitých částic v čase, získáme tokovú veličinu elektrický proud. Elektrický proud je usměrněný pohyb elektricky nabitých částic. Je-li vodičem pevná látka, atomy jsou pevně usazené v mřížce a jsou to pouze elektrony, které se mohu pohybovat.
Veličinu proud (značka I) měříme v jednotkách nazývaných ampér po francouzském matematikovi a fyzikovi Ampèrovi (zkratka A). Další jednotky jsou:
| miliampér | mA | $10^3;C$ |
| 1 mA=0.001 A | ||
| mikroampér | μA | $10^{-6};C$ |
| 1 μA=0.000001 A | ||
| kiloampér | kA | $10^{3};C$ |
| 1 kA = 1000 A | ||
Pokud tedy víme, že se náboj pohybuje vodičem určitým směrem po dobu t, můžeme použít následující vzorec pro výpočet proudu:
I je proud, Q je náboj a t je čas. Jednotkou náboje je coulomb (C), jednotkou doby je sekunda (s) a jednotkou proudu je ampér (A).
Např. pokud máme náboj 15 coulombů, který se pohybuje vodičem po dobu 5 sekund, můžeme vypočítat proud takto:
Tudíž proud, kterým se pohybuje náboj vodičem, je 3 A.
Proud měříme zařízením zvaným ampérmetr.
Elektrický obvod a napětí
Elektrický obvod je konstrukce, ve kterém vodiče spojují různé elektrické prvky. Již víme, že příblížení elektrického pole k vodiči způsobí, že elektrony se dají do pohybu po směru siločar pole (v praxi to znamená, že v přítomnosti elektrického pole se elektrony nahrnou a setrvávají na jednom konci vodiče). V elektrickém obvodu však elektrony proudí neustále jedním směrem (proto musí být elektrický obvod uzavřen, tj. začínat a končit ve stejném bodě, aby byl umožněn soustavný tok). Aby se takto daly elektrony ve vodiči do usměrněného pohybu, potřebujeme tzv. elektrické napětí. To je fyzikální veličina se značkou U (jednotka je volt/značka V). Napětí tlačí elektrony (proud) skrz vodiče a umožňuje jim vykonávat práci, například rozsvícení světla (vlákno žárovky se rozzáří, neboť ho přechod elektronů zahřeje). Takovým zdrojem napětí je např. baterie, která má vždy kladný a záporný pól. Elektrony se začnou pohybovat od záporného pólu ke kladnému a baterie se díky chemické reakci uvnitř postará o to, že od jejího kladného pólu, který je přitahuje, se dostanou opět na pól záporný a pokračují v pohybu.
Jednoduchý elektrický obvod s baterií může obsahovat baterii, dráty a elektrický prvek, jako například žárovku. Ta je tzv. elektrický spotřebič, který přeměňuje elektrickou energii na jinou formu energie, například světlo nebo teplo.
Elektrický obvod s baterií musí být také uzavřený okruh, aby jím mohl proudit proud. Pokud bude okruh přerušen (např. se přepálí vlákno v žárovce), elektrický proud se zastaví a elektrický prvek nebude fungovat.
Elektrický obvod zakreslujeme pomocí schématických značek, každá součástka má tu svoji.
Běžné baterie mají napětí 1.5 V (tužková baterie) a vyšší. Vždy mají dva označené póly. Napětí v zásuvce je mnohem vyšší, a to 230 V.
Baterie, která se dá znovu nabít (např. autobaterie nebo dobíjecí tužková baterie), se jmenuje akumulátor.
Příklad:
Akumulátor byl nabíjen proudem 80 A po dobu 1 hodiny. Jak dlouho může napájet venkovní osvětlení proudem 50 A?
Vypočteme náboj, který akumulátor získal nabíjením:
Teď vypočteme, jak dlouho může akumulátor dodávat požadovný proud:
Akumulátor vydrží dodávat proud 1.6 hodiny (hodina a 36 minut).
K ukládaní náboje (kromě jiného) slouží také zařízení zvané kondenzátor.
