Elektřina

Práce, kt vykoná náboj při přechodu z místa s 0 potenciálem do místa s potenciálem

W= Fe x s (h), Fe = E x q -> W = E x q x h

Využití kondenzátoru

Defibrilátor, fotografický blesk

Relativní permitivita pro vodu

81 = elektrická síla působící mezi 2 naboji ve vodě je 81x menší než ve vakuu

Konstanta pro vákum

1/ 4 pí x permitivita vakua x rekativní permitivita daného prostředí

Permitivita vakua

8,85 x (10)-12 (C)2/N(m)2

Kondenzátor

= 2 desky s urč vzd, po přip do zdr -> napětí získá stejný potenciál jaký má svorka -> tam kde je svorka + -> deska +, tam kde je - -> deska -

Elektrická intenzita (Intenzita elektrického pole)

= elektrická síla dělená nábojem, =síla F, kterou pole v urč bodě působí na bodový náboj Q, vyjadřuje velikost a směr elektrického pole, vektorová veličina, charakterizuje radiální elektrické pole, kt vytváří kladný náboj ve svém okolí, Jednotka SI: V·m−1, Další jednotky: N·C−1, je to také napětí v délce vodiče nebo mezi 2 rovnoběž vodivými deskami (homogenní pole): E=U/d

Celkový náboj tělesa

=Q, = násobek elementárního náboje

Náboj jedné částice

=e = 1,6 x (10)-19

Elektrický potenciál

=energie, kt získá částice při přechodu z nulového místa (nulový potenciál) na místo s potenciálem (=s urč h) nebo naopak, ukazujeme na něj 1 prstem (je to konkrétní místo - ukážeme a řekneme tam je konkr potenciál) = Ep/q = W/q

Teplotní součinitel elektrického odporu

=fyzikální veličina, vyjadřující závislost odporu vodiče (polovodiče) na teplotě, jednotka: (K)-1 -odpor elektrických vodičů s rostoucí teplotou stoupá, teplotní součinitel odporu má kladnou hodnotu -odpor polovodičů s rostoucí teplotou klesá, teplotní součinitel odporu má zápornou hodnotu

Dielektrikum

=izolant =skložen z molekul, kt jsou navenek elektr neutrální, ale mají urč pol

Polovideče

=lát s rezistivitou (10)-4 - (10)8 ohmů -> více vodivé než izolanty a méně než odiče, např: Si, Ge, Se, Te, C, proud je veden e a děrami

Izolanty

=lát, kt vedou špatně elektr proud (mají pevné vz elektronů a jádra)

Vodiče

=látky s volným e -> mohou vést elektr proud, v kovech jsou volné e ve formě plynu

Příměsové polovodiče typu N

=negative, do krystalové mřížky polovodiče (např Si) vložíme prvek s vyšším počtem valenč e (např p) -> e (záporný náboj) navíc, kt se může snadno pohybovat -> výrazný násrust vodivosti, hl nosiči náboje jsou e

Elementární náboj (co + hodnota)

=náboj kladného nebo záporného náboje, 1,6 x (10)-19 c

Kapacita vodiče

=náboj, kt vzn při urč napětí, jendotka: farad (pF, nF), C= Q/U, =schopnost vodiče přijmout při daném potenciálu urč náboj Q: C= Q/potenciál, 1 vodiče je velmi malá, zvyšuje se uspořádáním navzájem izolovaných vodičů =kondenzátor

Ohmův zákon pro uzavřený obvod

=podíl elektromotorického napětí zdroje Ue a součtu odporů ve vnější a vnitřní (R) části obvodu (Ri): I= Ue/R+Ri, R + Ri =celkový odpor obvodu

Příměsové polovodiče typu P

=positive, do krystalové mřížky polovodiče (např Si) vložíme prvek s nižším počtem valenč e (např B) -> díra (kladný náboj) navíc -snadno může být zaplněna e od jiného prvku -> mnohonásobné zvýšení vodivosti, osičem náboje jsou díry

Stejnosměrný proud

=směr proudu se s česm nemění =směr kladného náboje ve vodiči =shodný se směrem intenzity E

ráce stálého elektrického proudu ve vnější části obvodu

=součin napětí, proudu a doby po kt proud obvodem procházel W= UIt = R(I)2t, pro množství tepla, kt je vyvoláno průchodem elektr proudu platí stejné vztahy

Dioda

=spojení polovodičů P a N + mezi nimi tzv hradlová vrstva propouštějící proud jen jedním směrem, vývod s oblastí N = katoda, vývod s oblastí P =anoda, využití: přeměna střídavého proudu na stejnosměrný, při zapojení P k + a N k - proud prochází, v opač př ne

1. Kirchhoffův zákon

Algebraický součet proudů v uzlu je nulový (zákon zachov elektr náboje) =proud vstupující do uzlu je roven proudu vystupující z uzlu, jinak by se elektr náboj v uzlu hromadil nebo by zanikl

Vede destilovaná voda proud? A proč?

Ano z dův autoprotolýzy vody = voda se rozpadá na ionty H3O+ a OH-, ale vede jej jen minimálně

Pokud má jeden rezistor 2x větší odpor než druhý pak napětí..

Bude i na tom prvním 2x větší než na druhém

Vznik proudu v polovodičích

Dodání E =ionizace (ve formě tepla nebo ionizujícího záření)-> e vyskočí ze své vazby -> volný e (záporná částice -> pohybuje se proti směru elektr intenzity) + díra (kladná částice -> pohybuje se ve směru intenzity elektr pole)

Fotorezistor

Dodáním světla se zvyšuje E e (E fotonu: E= hxf) a snižuje R -> uvolnění e -> zvýšení vodivosti, využití: měření množství světla na operačním sále

Energie, kt elektr získají od zdroje (+ práce)

E = U x Q, mohou ji v obvodu opět ztratit -> vykonat práci: W = U x I x t = P x t (práce =výkon konaný po určitou dobu)

Radiální elektrické pole

Elektr pole vzn kolem bodového náboje

Homogenní elektrické pole

Elektr pole vzn mezi 2 dlouhými nabitými deskami, homogenní pole vzn uprostřed =pole má zhruba stenou velikost

Rozdíl mezi gravitační a elektrickou sílou

Gravitační = vždy přitažlivá, elektrická = odpudová i přitažlivá, rozdíl v konstantech (Fg = G x m1 x m2/ (r)2, Fe = k x Q1 x Q2/ (r)2, elektr sílu můžeme i zeslabit (při přesunu náboje do dielektra =izolantu), gravitační ne

1. Faradayův zákon

Hmotnost vyloučené lát je přímo úměrná náboji, kt prošel elektrolytem a elektrochemickému ekvivalentu A, m= Q x A

Seriové zapojení co je konstantní a co se rozdělí

I = konst, U =rozdělí se

Na čem závisí elektrická intenzita

Jen na vzdálenosti 2 nábojů, E = Fe/ q

Elektrické siločáry

Jsou totožné se směrem elektrické intenzity, u kladného náboje směřují od náboje, u záporného k nábojipe

Kapacita kondenzátoru

Kapacita C kondenzátoru závisí na ploše S jeho desek, vzájemné vzdálenosti l (malé L) desek mezi sebou a permitivitě ε dielektrika mezi deskami: C= ε0 x εr S/dp

Relativní permitivita prostředí

Kolikrát se zmenší elektr síla oproti vakuu, jestliže náboje přesuneme do dielektra (izolantu) -elektr síla se nemůže v nějakém prostředí oproti vakuu zvětšit (ve vakuu je vždy větší)

Permitivita vakua

Konstanta pro vakuum, popisuje jak velkou silou na sebe působí 2 náboje ve vakuu

Rozložení nábojů v nepravidelném tělese

Maximum nábojů bude ve vrcholech -elektr se odpuzují -> vytlačí se na vrcholy, využití: eliášův ohen (ledě), hromosfod

Na čem závisí elektr síla

Na velikosti náboje i na znaménku náboje, na velikosti intenzity elektrického pole (F = qE)

Práce kondenzátoru

Nabijeme-li kondenzátor o kapacitě C elektr nábojem Q a napětí U, vykoná se práce: W=1/2QU= 1/2 CU2, kt je rovna energii nabitého kondenzátoru

Elektrostatická indukce

Nabitá tyč u neutrálního tělesa vyvolá na straně od tyče opačný náboj -kdyby měla koule hrot, pak by se na jeho konci nahromadilo velké množ náboje až by byl uvolnován z povrchu

Pohyb elektronů v kovu bez zapojení do zdroje

Nahodilý, rychlý (10)5 m/s

Ohmův zákon

Napjetí je přímo-úměrné proudu a nepřímoúměrné odporu, paltí pro vodič neměnící průřez a teplotu

Roložení náboje v kondenzátoru

Nepravidelné (ale celk náb = 0), -> nabitý kondenzátor má urč E, E= 1/2C(U)2

Proud v plynech

Norm podmin: plyn =izolant, -> musí se ionizovat -> kationty + volné e-> pokud budou pod napětím pohyb k elektrodám: kationty-> ke katodě, e-> k anodě =proud

Kapacita akumulátoru (co, jednotka, typická kapaicta)

Něco jiného než kapacita kondenzátoru!, jednotka: ampérhodina, =množství e, kt mohou ze zdroje vytéci, 1Ah =proud 1A, kt z akum proudí 3600s -za tuto dobu tedy vyteče 3600C (=2,25 x (10)24 e) =jednotka náboje: I x t=Q, typicky mobil má kap 3000 mAh

Jednotka a vzorec odporu

Ohm, R= U/I

Spojování kondenzátorů

Opačně jak u kondenzátorů: 1. Seriově: 1/C = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3, 2. Paralelně: C= C1 + C2 + C3

Spojování rezistorů

Opačně jak u rezistorů: 1. Seriově -> zvyšování celkového R, R =R1 + R2 + R3, např: srdce, 2. Paralelně -> snižování R: 1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 -pokud všechny stejné -> R= R1/n, n= počet rezistorů se stejnou hodnotou, např: větvení aorty v těle

Paralerní vs sériové zapojení

Paralelní =proud se může rozdělit, napětí bude na všech součástkách steiné (U=konst), ve větvi s větším R bude proudit méně e, sériové = každý e musí projít každou souč, všemi souč prochází stejný proud (I=konst), napětí může být různé

Zákon zachování elektr náboje

Platí v izol soust, = celkový náboj musí zůstat konstantní

Vznik elektrického proudu

Po zapojení ke zdroji -> zdroj předává e potenciální E, kt mohou zase ztratit =konají práci (např rozsvítí žárovku)

Termistor

Polovodič, s vyšující se teplotou se zvyšuje E -> výrazné snížení odporu -> e snáz opouští vz -> více volných částic s nábojem -> vodivost stoupá

Tranzistory

Polovodičová součástka bud z PNP nebo NPN, skládá se ze 3 elektrod: báze, emitor, kolektor -báze je vždy prostřední písmenko (v příp PNP je to N, v příp NPN je to P), využití: zesilovače, spínače off/on

Pohyb elektronů v kovu po připojení kovu do zdr

Pomalý pohyb proti směru intenzity, ale stále nahodile -> naráží do iontu kovu -> vznik odporu

Coulombův zákon

Popisuje elektr sílu působící mezi náboji, elektr síla = k x náboj jednoho tělesa x náboj druhého tělesa/ poloměr na druhou, k = konstanta pro vakuum, r = vzd mezi náboji, podobný Newtonově gravitačnímu zákonu: Fg = G x m1 x m2 /r na druhou

Směr pohybu elektronů v elektr proudu

Proti proudu: od mínus k plus

Množství vykonané práce elektronem

Přímoúměrná náboji a napětí -> množství E dodané elektronům závisí na napětí zdroje (např: napětí 4,5V -> zdroj dodá každému e E 4,5 eV) Wz (práce zdroje) = Q Ue (=elektromotorické anpětí uvnitř zdroje), W (elkektronů) = Q U (napětí v obvodu) -W z musí být > W(část E se předá do jiné formy E (tepla) -> Ue > U

Proud je

Přímoúměrný napětí = větší napětí = větší proud, nepřímoúměrný odporu = větší odpor = menší proud =Ohmův zákon

Závislost odporu na teplotě

R= R0 (1 + αΔt) α= teplotní součinitel elektrického odporu v (K)-1

2 druhy elektrického pole

Radiílní, homogení

2. Kirchhoffův zákon

Součet úbytku napětí na rezistorech je v uzavřené smyčce stejný, jako součet elektromotorických napětí Ue zdrojů (zákon zachov E)m, jednodušeji: baterie dodává e E, kt ztrácejí při průchodu obvodem =rezistorem (pokud má baterie 9V, pak když jsou v obvodu 2 rezistory o stejném odporu, tak se tohle napětí rozdělí do nich stejně - v obou bude 4,5 V, pokud by měl jeden větší odpor, pak právě ten potřebuje i větší napětí)

Jaká síla působí mezi deskami kondenzátoru po připojení ke zdroji střídavého proudu?

Střídaví proud = polarita se mění - chvilku je na jedné desce +, na druhé - a po chvilce se to prohodí Náboje na deskách budou pořád různé -> stále přitažlivá, ale nepřítáhnou se, protože náboj je vždy stejně velký

elektromotorické napětí

Svorkové napětí zdroje + úbytek napětí na zdroji, Ue = RI + RiI, Ue =elektromotorické napětí zdroje, U .=svorkové napětí zdroje, RiI = Ui =úbytek napětí na zdroji P

Síla mezi e a p -který přitahuje ten druhý více?

Síly jsou stejně velké, ale závisí na hmotnosti - p má 1840 větší hmotnost -> přitahuje e více, podobnost s 3. NZ (my také nepřitáhneme Z k nám, ale Z přitáhne gravitační silou nás k ní - z dův větší hmotnosti Z)

Směr gravitační intenzity

Tam kam směřuje gravitační zryvchlení

Směr vektoru elektrické intenzity

Tam kam směřuje kladně nabitá částice -> elektrony se pohybují proti gravitační intenzitě

Závislosti odporu vodiče

Teplota (s rost tep roste odpor), průřez vodiče (široký -> malý R), délka vodiče (delší -> větší R), materiál (rezistivita, ró) vodiče (Ag>Cu>Pb)

Co udává U a I v ohledku k elektronům

U = energie elektronů, I = počet elektronů -> proud = počet elektronů za urč čas, výkon = energie urč počtu elektronů

Paralelní zapojení co je konstantní a co se rozdělí

U = konstantní, I =rozdělí se

Vodivost

U elektrolytů (kap vedoucí el proud), převrácená hodnota odporu, G =1/R, jednotka: Siemens (S)

Rekombinace

U ionizovaného plynu může dojít k tomu, že volný e se setká s katinotem -> neutrální č

Ionizace

U plynů = dodání E, kt rozdělí neutrální atom na kationt a volný e =uvbolnění e z valenč orbitalu, nejč ionizující záření (UV), nebo tepelná E (svíčka), ionizátor udržuje proud v plynech =nesamostatný výboj

elektrické napětí

U, =energie, kt získá částice při přechodu mezi 2 body o určitém potenciálu, =rozdíl potenciálů mezi 2 body v elektr poli, ukazujeme 2 prsty (jedním na 1 místo, druhým na 2.), je např mezi 2 svorkami v zásuvce, součin elektrické intenzity

elektrický proud + směr

Uspořádaný pohyb volných částic s nábojem pod vlivem elektrického pole, směr: od kladného polu k zápornému, I = Q/ t = N x e/t, jednotka: Ampér (zakl jednotka SI)

Dielektrikum umístěné mezi desky

V dielektriku dojde k přesunu částic s nábojem k opačným polum desky -> zvýšení náboje kondenzátoru -> zvýšení kapacity, Cr= Er x C, Cr =puvod kapacita, Er = relativní permitivita dielektrika

Elektr proud v kapalinách

V kap vedou rpoud kationty a anionty, např: NaCl, i destilovaná voda vede proud,

Gravitační intenzita

Vektorová veličina, gravitační síla dělená hmotností -> hmotnost se vykrátí a dostaneme gravitační zrychlení -> směr gravitační intenzity je stejný jako směr gravitačního zrychlení

Rezistivita

Veličina charakterizující vodivostní či odporové vlastnosti látek vedoucích elektrický proud, záleží na jejich materiálu, zančka: ró, jednotka: ohm metr, R=ró l/S

Vedení proudu v polovodičích

Vlastní vodivost x příměsná vodivost, vlastní: vytvoření e a děr -> e hledá díru do kt se může vrátit (e přitom jdou proti E a díry s E), příměsová: přidání prvku s jiným počtem valenč e -> typy P a N, s rostoucí teplotou klesá odpor (z dův větší hustoty částic s nábojem v důsledku ionizace)

Shrnutí vedení proudu ve vodičích, polovodičích, kapalinách, plynech

Vodiče: elektrony, polovodiče: e a díry, kapaliny: kationty a anionty, plyny: ionty a volné e

2. Faradayův zákon

Vyjadrřuje jak vypočítat elektrochemický ekvivalent A: A= Mn/F x z, Mm= molární hmot, F =faradayova konst, z= počet e nutný k vyloučení 1 částice =počet e, kt jsou potřeba vyloučit z kationtu, aby se stal elektroneutrální (např Fe3+ ->z=3)

Faradayova konstanta

Vyjadřuje celkový náboj 1 molu elektronů., součin Avogardovy konstanty a náboje 1e: F= Na x e (e= 1,6 x 10-19C) = 9,6 x (10)4 C/mol

Výkon e procházející obvodem

Vykonaná práce či E za čas P= W/t = UI= (U)2/R = RI2 nebo E/t (E =UxQ) -> P= UxQ/t, Q = Ixt (nebo Nxe) =>proud = náboj za čas -> P= UxI, čím více e projde vodičem (větší proud) a čím více E budou mít (větší napětí), tím bude větší výkon

Supravodivost

Vzn při chůlazení vodiče na teplotu blízkou 0K -> e se začnou spojovat dp párů -> pohyb vodičem bez odporu neomezenou dobu

Samostatný výboj

Vzn při zvyšování zápalného napětí, nezávislý na vnějším ionizátoru, volný e narazí do molek -> další e + kat -> lavinová ionizace

Změna kapacity kondenzátoru

Zvětšením plochy desek -> zvětšení kapacity (zachycení většího Q) Zvětšování vzd mezi deskami -> snížení kapacity C = Q/ U = EoS/d, Eo =permitivita vakua Umístění mezi desky dielektrikum

Voltampérová charakteristika

Závislost proudu na napětí v plynech, neplatí, že při zvyšování U stále roste I (jako u vodičů), neprve při zvyš U získávají e vyš E -> zvyš I, stále dochází k rekombinaci, se zvyšováním U ale stále méně a méně, v urč chvíli vůbec (od Un - Uz) = se zvyš U se nezvyšuje I (I je konst) =neplatí Ohm zák. Při dalším dodávání U e získají tolik E, že jsou schopny ionizovat další částice = zápalné napětí. Při ještě zvýšení zápalného napětí dochází k ionizaci nárazem =volný e narazí do molek -> rozpadne se na další e a kat -> lavinové šíření =samostatný výboj (netřeba ionizátoru)

Velikost náboje v kondenzátoru

Závisí na napětí zdroje -čím vyší, tím vyšší, pokud se ale nebude U měnit a náboj bude větší -> kondenzátor má větší kapacitu

Zápalné napětí

e má tolik E, že jsou schopny ionizovat další částice

Excitace e vs ionizace e

excitace =přechod do vyšší E hladiny, ionizace =uvolnění e z valenč orbitalu

Směr elektrické síly

od kladného k zápornému náboji

Plošná hustota elektrického náboje

ρ = Q/S [C/m2]