Natężenie prądu

Natężenie prądu to ładunek podzielony przez czas.

Wynika z tego, że chodzi w tym przypadku o ładunek który przepłynął przez przewodnik, a ściślej przez jego wybrany poprzeczny przekrój. Jeśli przez czas t płynie prąd o natężeniu I, to w tym czasie przepływa ładunek:

Natężenie prądu mierzymy w amperach.

Amper to najważniejsza jednostka elektryczna układu SI.

W obwodach elektrycznych prąd płynie zawsze od plusa do minusa.

Tak przedstawia się najprostszy obwód elektryczny który składa się ze źródła zasilania, wyłącznika i odbiornika. Po zamknięciu wyłącznika prąd w obwodzie popłynie w umownym kierunku od plusa do minusa źródła zasilania.

Pierwsze prawo Kirchhoffa
Suma natężeń prądów wpływających do węzła obwodu jest równa sumie prądów wypływających z tego węzła.

Suma natężeń prądów wpływających do węzła jest równa sumie natężeń prądów wypływających z tego węzła.
Dla przypadku przedstawionego na rysunku I prawo Kirchhoffa można więc zapisać w postaci:

przyjmując konwencję, że prądy wpływające do węzła są dodatnie, zaś wypływające są ujemne i traktując je jak wielkości algebraiczne lub w postaci:

biorąc pod uwagę tylko wartości prądów i zapisując prądy wpływające po jednej, a prądy wypływające po drugiej stronie równania.

Połączenia baterii równoległe i szeregowe.
Górny schemat przedstawia połączenie równoległe baterii gdzie nie zwiększamy napięcia ale zwiększamy dostępne natężenie prądu.

Dolny schemat przedstawia szeregowe połączenie baterii gdzie napięcie poszczególnych ogniw sumują się dając nam napięcie 6 woltów.

POŁĄCZENIE SZEREGOWE
POŁĄCZENIE RÓWNOLEGŁE

Ogólnie prąd dzielimy na:

Prąd stały ma stałe napięcie i natężenie.

Prąd zmienny ma zmienne napięcie i natężenie.

Prąd przemienny na przemian zmienia swoją biegunowość i jest on rodzajem prądu zmiennego.

Prawo Ohma

Natężenie prądu elektrycznego jest wprost proporcjonalne do przyłożonego napięcia, a odwrotnie proporcjonalne do oporu.

W praktyce warto nauczyć się przekształcać powyższy wzór:

Jednostką oporu elektrycznego jest 1Ω

Każdy element elektryczny ma jakiś opór.

Elementy metalowe (np: druty w przewodach elektrycznych) mają z reguły mały opór. Duży opór mają elementy wykonane z izolatorów - a także próżnia.

Opornik (rezystor) ma za zadanie wprowadzić do obwodu elektrycznego jakiś określony opór.

Jeśli opór w obwodzie jest odpowiednio dobrany, to przez poszczególne gałęzie obwodu popłynie prąd o takim natężeniu, jak chcemy. W gałęzi gdzie znajduje się duży opór popłynie mały prąd i odwrotnie, tam gdzie znajduje się mały opór prąd będzie duży.

Oporniki możemy łączyć szeregowo:

i wtedy stosujemy wzór na obliczenie ich oporu zastępczego:

W tym przypadku opór zastępczy jest równy sumie wartości poszczególnych oporów w obwodzie.
Oraz równolegle:

i wtedy stosujemy wzór na obliczenie ich oporu zastępczego:

a dla dwóch oporów:

W połączeniu równoległym opór zastępczy jest mniejszy niż wartość oporu najmniejszego opornika w obwodzie.

Urządzenia elektryczne, przez które płynie prąd, działają na różne sposoby ale przeważnie służą do przetwarzania energii. Każde z nich posiada jakąś moc.
Moc prądu to iloczyn napięcia i natężenia.

Korzystając z prawa Ohma, można napisać dwa równoważne wzory.

Prąd płynący przez opornik wytwarza ciepło.

Ciepło wydzielone na oporniku można łatwo obliczyć. Można skorzystać , że jednostki pracy, ciepła i energii są takie same. Ponieważ praca to moc razy czas (W=Pt), to jeśli pomnożysz powyżej podane wzory na moc urządzenia elektrycznego przez t, to otrzymasz ogólną ilość wytworzonego ciepła w tym czasie.

Trzy powyższe wzory są równoważne. Możesz korzystać z takiego który w danym momencie najlepiej odpowiada. Jeśli do tych wzorów dane zostaną podstawione w układzie SI to otrzymasz wynik w dżulach. W zadaniach często spotykamy jednostkę kilowatogodzina wtedy stosujemy przelicznik.