Meno a priezvisko:
Škola:
Predmet:
Školský rok/blok:
Skupina:
Trieda:
Dátum:
Škola pre mimoriadne nadané deti a Gymnázium
Fyzika
Teória
Elektrický prúd
(pokračovanie 1)
Elektrický odpor; Práca v obvode ustáleného prúdu; Režim práce elektrického zdroja; Ohmov
zákon pre uzavretý obvod
___________________________________________________________________________
1.6 Práca a výkon v obvode s konštantným prúdom
Ak v elektrostatickom poli prenesú elektrické sily časticu s nábojom
Q medzi dvomi miestami
s napätím U , vykonajú prácu W  QU .
U
A
R
I
B
Analogický vzťah platí aj pre prácu v stacionárnom elektrickom poli, ktoré vznikne vo vodiči
s ustáleným prúdom I . Ak vodič medzi svorkami A a B má odpor R , napätie na vodiči je U
a vodičom prechádza ustálený prúd I , tak za dobu t prenesú elektrické sily každým
prierezom vodiča častice s nábojom Q  I .t a vykonajú prácu vo vonkejšej časti obvodu
W  UQ  U .I .t  R.I 2 t 
U2
 t
R
Táto práca spôsobí zvýšenie vnútornej energie vodiča, čo sa môže prejaviť zvýšením teploty
vodiča, jeho pohybom alebo inou zmenou. Nazýva sa Joulovo teplo (Joulova strata). Vzťah
pre Joulovo teplo:
Q  W  U .I .t  R.I 2 t 
U2
 t
R
 
Tento vzťah sa nazýva Joulov-Lencov zákon. Pozor! – Nepleťte si náboj Q C
 
s Joulovym
teplom Q J . Uvádzam to tak, ako je to uvedené v literatúre.
Zvýšenie teploty vodiča pri prechode elektrického prúdu má praktické využitie vo varičoch,
žehličkách, žiarovkách, poistkách atp. Pre výkon elektrického prúdu platí vzťah:
P
W
U2
 U .I  RI 2 
t
R
Práca neelektrostatických síl
Táto práca je mierou energie, ktorú dodá zdroj do uzavretého obvodu
W z  U e Q  U e It 
U e2 t
R  Ri
Výkon zdroja
Pz 
U e2
Wz
 UeI 
 R  Ri I 2
t
R  Ri
Výkon konštantného prúdu I (príkon spotrebiča)
P
W
U2
 UI 
 RI 2
t
R
Účinnosť zdroja:
z 
W
P
UIt
R



W z Pz U e It R  Ri
___________________________________________________________
Príklad č.1:
V uzavretom obvode je zdroj s elektromotorickým napätím 12V , vnútorným odporom 0,50
a rezistor s odporom 29,5 . Určte prúd prechádzajúci obvodom, svorkové napätie zdroja
a skratový prúd.
Riešenie:
U e  12V ; Ri  0,50 ; R  29,5 ; I  ? A ; U  ?V ; I k  ? A
Ue
12V

 0,40 A .
R  Ri 30
Pre svorkové napätie platí: U  U e  Ri I  12V  0,50.0,40 A  11,8V
U
12V
Skratový prúd je I k  e 
 24 A
Ri 0,50
Obvodom bude prechádzať prúd 0,40 A , svorkové napätie zdroja bude 11,8V a skratový prúd
bude 24 A .
Prúd obvodom vypočítame zo vzťahu
I
___________________________________________________________
Príklad č.2:
V uzavretom obvode je zdroj s elektromotorickým napätím 6,0V , vnútorným odporom 1,0
a rezistor s odporom 23 . Aký výkon dodáva zdroj do rezistora ? Aká je účinnosť zdroja ?
Riešenie:
U e  6,0V ; Ri  1 ; R  23 ; P  ?W ;   0,96
Pre prúd obvodom platí vzťah
I
U
6V

 0,25 A .
R  Ri 24
Výkon na rezistore je P  R  Ri .I  24.0,25 A  1,5W .
2
2
R
 0,96
R  Ri
Zdroj dodáva do rezistora výkon 1,5W a jeho účinnosť je 0,96 .
Účinnosť zdroja je

___________________________________________________________
1.7 Spájanie rezistorov
I
R1
R2
R3
U1
U2
U3
U
Sériové spojenie:
- pri sériovom spojení sa celkový odpor R rovná súčtu odporov jednotlivých rezistorov
o R  R1  R2    Rn
-
rezistormi prechádza rovnaký prúd I, napätie sa rozdelí na rezistoroch v pomere:
o U 1 : U 2 : U 3 : U n  R1 : R2 : R3 :  Rn
pre celkové napätie platí:
o U  U1  U 2    U n
2
Paralelné spojenie:
I3
I
I2
I1
R3
R2
R1
U
-
pri paralelnom spojení rezistorov sa prevrátená hodnota celkového odporu rovná súčtu
prevrátených hodnôt jednotlivých odporov rezistorov
o
-
na rezistoroch je rovnaké napätie, no prúd sa rozdelí do jednotlivých vetiev v pomere:
o
-
1
1
1
1
1




R R1 R2 R3
Rn
I1 : I 2 : I 3 :  I n 
1 1 1
1
:
:
:
R1 R2 R3
Rn
pre celkový prúd platí:
o I  I1  I 2  I 3   I n
3
Download

Teória - Elektrický prúd