Elektrostatika, elektřina

Zabývá se elektrickými jevy
První ji objevil Thálet na tyči z jantaru
Elektrický náboj – vlastnost částice, veličina Q, jednotka Coulomb
Vznik přeskupením atomů, v izolované soustavě je konstantní
Kvantovaný náboj – naplněný elementárními náboji, e = 1,602 * 10^-19 C
Vznik – pevné látky (třením nebo teplem), kapaliny (elektrická disociace), plyny (ionizace)
Siločára – myšlená čára, popisuje situaci v elektrickém poli
Homogenní elektrické pole (rovnoběžné siločáry), radiální elektrické pole (paprsčité siločáry)
Elektrická síla F_e = k * |Q₁Q₂|/r², k = 1/4π * ε
Permitivita ε = ε₀ (8,854 * 10^-12) * ε_r relativní permitivita
Intenzita elektrického pole E = F_e/q (q – jednotkový náboj), E = 1/(4π * ε₀ * ε_r) * Q/r²
W = F_e * d * cos α = E * d * q * cos α
Potenciál elektrického pole φ = E_pe/q = W/q = E * d * cos α = 1/(4π * ε) * Q/r
Ekvipotenciální hladiny – plochy o stejném potenciálu
Napětí U = φ₂ – φ₁ = W_AB/q
Hustota elektrického náboje σ = Q/s, E = σ/ε (plošná hustota náboje)
Největší na malé ploše – sršení, elektronový vítr
Faradayova klec – náboj zůstane na povrchu, předměty uvnitř chráněny
Vodič v elektrickém poli – přeskupení volných elektronů, intenzity polí se vyrovnají
Elektrostatická indukce – hromadění elektronů na straně, vzniknutí náboje
Nevodič (dielektrikum) v elektrickém poli – atomová polarizace, orientační polarizace
Atomová polarizace – deformace atomů, vzniká dipól (zploštěný atom)
Orientační polarizace – natáčení orientovaných dipólů, určení ε = E_e/E
Kapacita – schopnost vodiče nahromadit elektrický náboj, c = Q/φ = 4π * ε₀ * ε_r * r
Kondenzátor – vodič, který na sobě udrží větší náboj, než normální vodič
Ohmův zákon – vztah mezi elektrickým proudem (I), napětím (U) a odporem (R)
Elektrický odpor závisí na materiálu a poloměru drátu, délce
Elektrický odpor R = ρ * l/S (ρ – měrný elektrický odpor), R = R₀ * (1 + α * Δt)
Pokud je vodič dostatečně ochlazován a jeho teplota se během pokusu téměř nemění, zjistíme, že proud procházející kovovým vodičem je přímo úměrný napětí mezi konci vodiče I = U/R
Ohmův zákon pro celý obvod I = U_e/(R+R_i)
Galvanometr – lze měřit proud i napětí
Ampérmetr – měření elektrického proudu, magnetoelektrické (rozlišení polarity), elektrodynamické (střídavý proud), feromagnetické (levné), digitální (omezené frekvencí)
Voltmetr – elektrostatické (stetoskop), elektromagnetické, digitální
Reostat, potenciometr – opatřeny jezdcem, regulace odporu
Práce elektrického proudu W = U * I * t
Výkon elektrického proudu P = U * I
Užitečný výkon – výkon ve vnějším obvodu
Účinnost η = U/U_e

Elektrické zdroje

Elektrický zdroj – přeměňuje energii na elektrickou energii
Elektromotorické napětí – napětí zdroje, který není zapojen v elektrickém obvodu (nezatížený)
Svorkové napětí – po zapojení do obvodu, menší než elektromotorické
Elektrický proud – prochází po zapojení zdroje, závisí na parametrech obvodu
Druhy zdrojů – chemické (jednorázové a dobíjitelné), mechanické, tepelné, fotoelektrické, palivové články, fyziologické
Galvanický článek – kovové elektrody ponořené do elektrolytu, primární, sekundární, palivový
Voltův článek, suchý článek, akumulátor
Akumulátory – můžeme nabíjet, fotočlánek, elektromagnetické zdroje, termočlánky
Dynamo – přeměna mechanické energie na elektrickou, stator a rotor
Termočlánek – čidlo teploty, malá účinnost a výkon
Elektroplaxy – živočichové jsou schopni vydávat elektrické výboje (paúhoř)

Spojování rezistorů

Do série – R = R₁ + R₂
Paralelně – 1/R = 1/R₁ + 1/R₂
Větev – část obvodu
Uzel – místo, kde se střetávají nejméně tři vodiče (větve)
Síť – rozvětvený obvod s více zdroji

Kirchhoffovy zákony

Složitější elektrické sítě
Sítě se skládají ze smyček
Smyčky se skládají z větví
Uzly – místa setkání tří a více vodičů
Algebraický součet proudů se rovná 0
Proudy, které do uzlu vstupují (kladné, + ), proudy, které z uzlu vystupují (záporné, – )
Součet elektromotorických napětí na jednotlivých smyčkách se rovná úbytku napětí na jednotlivých rezistorech

Polovodiče

Větší vodivost než nevodiče, ale menší vodivost než polovodiče
Křemík, germanium, uhlík, olovo, cín
Vlastní vodivost – zahřáním pohyb částic (generace párů elektron-díra)
Rekombinace párů elektron-díra – přeskakování elektronů mezi dírami
Nevlastní vodivost – příměsi
Polovodič typu N – přidáním pětimocného prvku ke čtyřmocným, elektronová vodivost
Donor – příměs, dodává volné elektrony
Polovodič typu P – přidáním trojmocného prvku mezi čtyřmocné, děrová vodivost
Akceptor – příměs, dodává díry
Polovodičová dioda – ze dvou příměsových polovodičů, katoda a anoda, fotodioda, LED rekombinace, tunelová dioda
Zapojení diody v propustném směru (proud teče) nebo v závěrném směru (proud neteče)
Hradlová vrstva – brání dalšímu pohybu částic
Prahové napětí – napětí potřebné k potlačení hradlové vrstvy
Průrazné napětí – napětí potřebné k vedení proudu, po jeho překročení dioda poškozena
Tranzistor – spojení dvou polovodičových diod v jedné součástce, slaboproudý tranzistor, silnoproudé tranzistory, bipolární tranzistory, unipolární tranzistory

Elektrický proud v kapalinách

Elektrolýza – fyzikálně-chemický jev, způsoben průchodem elektrického proudu kapalinou
Dochází k chemickým změnám na elektrodách
Elektricky vodivá kapalina, obsahuje směs kladných a záporných iontů
Disociace – rozklad elektrolytu na ionty
Pohyb kladných iontů k záporné elektrodě a záporných iontů ke kladné elektrodě (kationový a aniontový proud), na katodě vodík nebo kovy, na anodě složitější chemické procesy
Náboj potřebný k vyloučení jedné molekuly – Q₀ = ν * e (ν – elektronové číslo)
Počet vyloučených molekul – N = Q/Q₀
První Faradayův zákon – m = A * I * t (A – elektrochemický ekvivalent látky), m = A * Q
Druhý Faradayův zákon – A = M_m/(F * ν) (Faradayova konstanta F = 96 485,339 C/mol)
Elektrolýza vody – roztok kyseliny sírové, kladné ionty vodíku, záporné ionty kyseliny sírové
Elektrolytické čištění kovů – vodný roztok síranu měďnatého, při určitém napětí
Galvanické pokovování – pokrytí vrstvou ušlechtilejšího kovu, zvýšení odolnosti
Galvanoplastika – výroba gramofonových desek
Polarografie – určení přítomnosti a koncentrace neznámých látek v roztoku
Akumulátory – nabíjení chemického zdroje průchodem elektrického proudu

Elektrický proud v plynech

Plyny za normálních podmínek izolanty
Výboj – název pro vedení elektřiny v plynu
Ionizace – tepelná nebo zářením, umožňuje vést elektrický proud
Rekombinace – opačný děj k ionizaci
Samostatný výboj – nepotřebuje dále ionizovat
Nesamostatný výboj
Plazma – vysoce ionizovaný plyn
Výboje – jiskrový (blesk), obloukový (sváření), doutnavý (zářivky)
Vznik blesku – vyrovnávání napětí, doprovázeno hromem
Za sníženého tlaku vzduchu – katodové světlo, anodový sloupec, Crookesův tmavý prostor, Faradayův tmavý prostor
Neonky (reklamní poutače), výbojky (nádraží, letiště), zářivky
Kanálové záření, katodové záření – světelné, magnetické, elektrické účinky

Navštivte také

Slovník
Anglicko-český slovník a česko-anglický slovník
Německo-český slovník a česko-německý slovník
Španělsko-český slovník a česko-španělský slovník
Slovensko-český slovník a česko-slovenský slovník