Start › Definicje i teoria › Fizyka › Prąd elektryczny
∑ Matematyka⚛ Fizyka⬡ Chemia📖 Język polski

Definicje: Prąd elektryczny

Natężenie i napięcie, prawo Ohma i opór, obwody i łączenie oporników, prawa Kirchhoffa, praca i moc prądu, siła elektromotoryczna.

15 definicji
Prąd elektryczny — podstawy SP · szkoła podstawowa
Definicje:
  • Natężenie prądu $I$ — ładunek przepływający przez przekrój przewodnika w jednostce czasu: $I = \dfrac{q}{t}$, jednostka: amper [A] $= \dfrac{\text{C}}{\text{s}}$
  • Napięcie elektryczne $U$ — praca wykonana przy przenoszeniu jednostkowego ładunku: $U = \dfrac{W}{q}$, jednostka: wolt [V] $= \dfrac{\text{J}}{\text{C}}$
  • Opór elektryczny $R$ — prawo Ohma: $U = I \cdot R$, jednostka: om [$\Omega$]
Prosto mówiąc: Prąd to jak woda płynąca rurą. Natężenie to ile wody przepływa na sekundę, napięcie to różnica poziomów (ciśnienie), opór to jak wąska jest rura.
Obwód szeregowy: $R_{zast} = R_1 + R_2 + \ldots$ (opory się sumują); prąd taki sam przez każdy element.
Obwód równoległy: $\dfrac{1}{R_{zast}} = \dfrac{1}{R_1} + \dfrac{1}{R_2} + \ldots$ (maleje opór); napięcie takie samo na każdym elemencie.
Przykład: $R_1 = 6\ \Omega$, $R_2 = 3\ \Omega$ połączone równolegle do baterii 9 V.
  1. $\dfrac{1}{R_{zast}} = \dfrac{1}{6} + \dfrac{1}{3} = \dfrac{1}{2}$, więc $R_{zast} = 2\ \Omega$
  2. $I = \dfrac{U}{R_{zast}} = \dfrac{9}{2} = 4{,}5$ A (prąd z baterii)
  3. $I_1 = \dfrac{9}{6} = 1{,}5$ A; $I_2 = \dfrac{9}{3} = 3$ A
⚡ Zapamiętaj: Opór zastępczy połączenia równoległego jest zawsze mniejszy od najmniejszego z oporów. Połączenie równoległe "ułatwia" przepływ prądu.
Prąd elektryczny i jego natężenie (klasa 8 SP) SP · szkoła podstawowa

Prąd

Uporządkowany ruch ładunków (w metalach — elektronów).

Natężenie

$I=\frac{q}{t}$ — ładunek przepływający w jednostce czasu.

Jednostka

Amper ($\mathrm{A}$); mierzymy amperomierzem włączonym szeregowo.

Napięcie elektryczne (klasa 8 SP) SP · szkoła podstawowa
Temat lekcji: Napięcie elektryczne

Definicja

Napięcie to praca potrzebna do przeniesienia ładunku między dwoma punktami: $U=\frac{W}{q}$.

Jednostka

Wolt ($\mathrm{V}$); mierzymy woltomierzem włączonym równolegle.

Źródło

Napięcie utrzymują baterie i ogniwa.

Opór elektryczny — prawo Ohma (klasa 8 SP) SP · szkoła podstawowa

Opór

Miara przeciwstawiania się przepływowi prądu; jednostką jest om ($\Omega$).

Prawo Ohma

$I=\frac{U}{R}$ — natężenie jest wprost proporcjonalne do napięcia.

Od czego zależy

Od materiału, długości i pola przekroju przewodnika.

Obwody elektryczne (klasa 8 SP) SP · szkoła podstawowa
Temat lekcji: Obwody elektryczne

Elementy

Źródło, przewody, odbiornik i wyłącznik.

Szeregowo

Elementy jeden za drugim; to samo natężenie, napięcia się sumują.

Równolegle

Elementy obok siebie; to samo napięcie, natężenia się sumują.

Praca i moc prądu elektrycznego (klasa 8 SP) SP · szkoła podstawowa

Praca

$W=U I t$ — energia przekazana odbiornikowi.

Moc

$P=U I$ — energia zużywana w jednostce czasu, w watach.

Rachunek

Zużycie energii liczymy w kilowatogodzinach ($\mathrm{kWh}$).

Bezpieczne korzystanie z energii elektrycznej (klasa 8 SP) SP · szkoła podstawowa

Zagrożenia

Porażenie prądem, przeciążenie instalacji, pożar.

Zabezpieczenia

Bezpieczniki, wyłączniki różnicowoprądowe, uziemienie.

Zasady

Nie dotykać urządzeń mokrymi rękami, nie przeciążać gniazd.

Obwody prądu stałego — prawa Kirchhoffa LO · szkoła średnia
Prawa Kirchhoffa:
  • I prawo (prądowe): Suma prądów wpływających do węzła = sumie prądów wypływających: $\sum I_{we} = \sum I_{wy}$ (zasada zachowania ładunku)
  • II prawo (napięciowe): Suma SEM w oczku = sumie spadków napięć: $\sum \varepsilon = \sum IR$ (zasada zachowania energii)
Prawo Ohma dla całego obwodu: $I = \dfrac{\varepsilon}{R + r}$, gdzie $r$ — opór wewnętrzny źródła, $\varepsilon$ — SEM.
Prosto mówiąc: I prawo: ile "wody" wpływa do rury — tyle musi wypłynąć (prąd nie ginie w węźle). II prawo: suma "podbić" napięcia (baterie) = suma "spadków" (opory) w zamkniętej pętli.
Moc elektryczna i energia:
  • Moc: $P = UI = I^2R = \dfrac{U^2}{R}$ [W]
  • Energia: $E = P \cdot t = UIt$ [J]; w kWh: $E[\text{kWh}] = \dfrac{P[\text{W}] \cdot t[\text{h}]}{1000}$
  • Efekt Joule'a: $Q = I^2 R t$ (ciepło wydzielone)
Przykład: Bateria $\varepsilon = 9$ V, $r = 0{,}5\ \Omega$, zewnętrzny opór $R = 8{,}5\ \Omega$.
  1. $I = \dfrac{9}{8{,}5 + 0{,}5} = \dfrac{9}{9} = 1$ A
  2. Napięcie na zaciskach: $U = \varepsilon - Ir = 9 - 0{,}5 = 8{,}5$ V
  3. Moc: $P = UI = 8{,}5 \cdot 1 = 8{,}5$ W
⚡ Zapamiętaj: Napięcie na zaciskach baterii jest mniejsze od SEM o spadek napięcia na oporze wewnętrznym ($Ir$). Im większy prąd pobieramy, tym bardziej "siada" napięcie baterii.
Natężenie i napięcie prądu (klasa 3 LO) LO · szkoła średnia

Natężenie

$I=\frac{q}{t}$ — ładunek przepływający w jednostce czasu.

Napięcie

$U=\frac{W}{q}$ — praca na jednostkowy ładunek.

Kierunek

Umowny kierunek prądu jest zgodny z ruchem ładunków dodatnich.

Prawo Ohma — opór elektryczny (klasa 3 LO) LO · szkoła średnia

Prawo Ohma

$I=\frac{U}{R}$ dla przewodnika o stałej temperaturze.

Opór

Miara przeciwstawiania się przepływowi prądu, w omach.

Charakterystyka

Dla opornika omowego $I(U)$ jest linią prostą.

Opór właściwy (klasa 3 LO) LO · szkoła średnia
Temat lekcji: Opór właściwy

Wzór

$R=\rho\frac{l}{S}$, gdzie $\rho$ to opór właściwy materiału.

Zależności

Opór rośnie z długością, maleje z polem przekroju.

Temperatura

W metalach opór właściwy rośnie ze wzrostem temperatury.

Łączenie oporników (klasa 3 LO) LO · szkoła średnia
Temat lekcji: Łączenie oporników

Szeregowe

$R=R_1+R_2+\dots$; to samo natężenie płynie przez każdy opornik.

Równoległe

$\frac{1}{R}=\frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_2}+\dots$; to samo napięcie.

Wniosek

Połączenie równoległe zmniejsza opór zastępczy.

Praca i moc — prawo Joulea-Lenza (klasa 3 LO) LO · szkoła średnia

Praca

$W=U I t$.

Moc

$P=U I=I^2 R=\frac{U^2}{R}$.

Ciepło Joulea

Prąd wydziela w oporniku ciepło $Q=I^2 R t$.

Siła elektromotoryczna (klasa 3 LO) LO · szkoła średnia

Definicja

SEM to praca źródła na przeniesienie jednostkowego ładunku w całym obwodzie.

Opór wewnętrzny

Źródło ma opór wewnętrzny $r$; napięcie na zaciskach $U=\varepsilon-I r$.

Prawo Ohma dla obwodu

$I=\frac{\varepsilon}{R+r}$.

Prawa Kirchhoffa (klasa 3 LO) LO · szkoła średnia
Temat lekcji: Prawa Kirchhoffa

Pierwsze (węzłów)

Suma prądów wpływających do węzła równa się sumie wypływających.

Drugie (oczek)

Suma SEM w oczku równa się sumie spadków napięć.

Zastosowanie

Analiza obwodów rozgałęzionych.

Zacznij dziś

Zacznij naukę już dziś — to nic nie kosztuje

Załóż bezpłatne konto i otwórz dostęp do pełnego śledzenia postępów, planów nauki i quizów. Arkusze i zadania podstawowe są dostępne bez rejestracji. Już ponad 5 000 uczniów uczy się z Matematix.