Prąd stały i jego właściwości
Prąd elektryczny to uporządkowany ruch ładunków. W metalach nośnikami prądu są elektrony (stąd α < 0), natomiast w półprzewodnikach sytuacja jest bardziej złożona. Natężenie prądu wyraża się wzorem J=ΔtΔq, co oznacza zmianę ładunku w jednostce czasu.
Prawo Ohma to podstawowa zależność w obwodach elektrycznych: J=RU (natężenie prądu jest proporcjonalne do napięcia i odwrotnie proporcjonalne do oporu). Opór przewodnika zależy od jego właściwości fizycznych: R=sρl, gdzie ρ to opór właściwy, l to długość, a s to przekrój. Co ciekawe, opór zmienia się z temperaturą według wzoru ρ=ρ0(1+αΔT).
Dla całego obwodu obowiązuje wzór J=Rzew+rwewE, uwzględniający zarówno opór zewnętrzny jak i wewnętrzny źródła. Moc urządzenia elektrycznego można obliczyć na kilka sposobów: P=U⋅J=RU2=J2⋅R. Całkowita moc w obwodzie to suma mocy poszczególnych urządzeń.
Warto wiedzieć! Podczas elektrolizy masa substancji wydzielonej na elektrodzie zależy od natężenia prądu i czasu jego przepływu: m=kqJt, gdzie k jest równowarznikiem elektrochemicznym substancji.
Przy łączeniu oporników mamy dwa podstawowe schematy:
- Połączenie szeregowe: R=R1+R2, J1=J2, U=U1+U2
- Połączenie równoległe: R1=R11+R21, U1=U2, J=J1+J2
W praktyce stosujemy te zasady przy projektowaniu obwodów elektrycznych oraz przy pomiarach - woltomierze łączy się równolegle, a amperomierze szeregowo z elementem badanym.