Strona wykorzystuje pliki cookies, jeśli wyrażasz zgodę na używanie cookies, zostaną one zapisane w pamięci twojej przeglądarki. W przypadku nie wyrażenia zgody nie jesteśmy w stanie zagwarantować pełnej funkcjonalności strony!

Geometryczny obraz pola

Pole elektryczne jest to pole wywołane przez ładunki elektryczne i charakteryzujące się tym, że na nieruchome ładunki umieszczone w tym polu działa siła.
Podstawowym prawem jest prawo równowagi ładunków elektrycznych. Doświadczalnie stwierdzono, że atomy są elektrycznie obojętne - tzn. że ujemne ładunki elektronów i dodatnie protonów równoważą się. Z równowagi ładunków wynika kolejne prawo, zwane prawem zachowania ładunku. Mówi ono o tym, że suma ładunków ciał naelektryzowanych w układzie odosobnionym (nie poddanym wpływom zewnętrznym) pozostaje niezmienna.

Geometrycznym obrazem pola elektrycznego jest zespół linii tego pola i linii ekwipotencjalnych. Ładunek próbny q umieszczony w polu elektrycznym porusza się pod wpływem działającej na niego siły F i zakreśla linię zwaną linią pola elektrycznego E. Umieszczając ładunek w różnych punktach pola otrzymamy kolejne linie pola.

Linie pola są liniami wektora natężenia pola.
Linie ekwipotencjalne są to linie stałego potencjału.


a) wokół ładunku dodatniego, b) wokół dwóch ładunków jednoimiennych, c) wokół dwóch ładnunków różnoimiennych, d) w kondensatore płaskim

Łączenie źródeł napięcia

Połączenie szeregowe źródeł napięcia

Przy połączeniu szeregowym źródeł napięcia łączymy zacisk plus pierwszego z zaciskiem minus drugiego, plus drugiego z minusem trzeciego itd. Dzięki łączeniu szeregowemu źródeł napięcia o jednakowej biegunowości napięcie na zaciskach układu wzrasta. Zasada przy łączeniu szeregowym jest taka, żeby wszystkie źródła miały tą samą pojemność i możliwie zbliżone oporności wewnętrzne. Wypadkowa oporność wewnętrzna jest sumą wszystkich oporności wew. Pojemność wypadkowa jest taka jaką ma pojedyncze ogniwo (lub ogniwo o najmniejszej pojemności).



Połączenie równoległe źródeł napięcia

Przy połączeniu równoległym źródeł napięcia zaciski plus łączymy z plusem a zaciski minus z minusem. Wykonuje się je aby zwiększyć wydajność prądową. Zasada jest taka, że wszystkie ogniwa muszą mieć takie same napięcia i zalecana jest taka sama pojemność. Wypadkowa pojemność jest sumą pojemności połączonych ze sobą ogniw.



Połączenie szeregowo-równoległe źródeł napięcia

Chcąc uzyskać duże napięcia i prądy, stosuje się połączenia mieszane: szeregowo-równoległe.

Prawa Kirchhoffa

I prawo Kirchhoffa: Algebraiczna suma prądów w węźle równa się zero. Suma prądów wpływających do węzła równa się sumie prądów wypływających z węzła.
Prądy wpływające do węzła są ze znakiem plus (+) a wypływające ze znakiem minus (-).

Przykład

 



 

II prawo Kirchhoffa: Algebraiczna suma napięć w obwodzie zamkniętym równa się zero. Suma napięć źródłowych równna się sumie napięć odbiornikowych.





Znaczymy kierunek przepływu prądu zgodnie z kierunkiem działania sem. Następnie strzałkujemy napięcia na odbiornikach przeciwnie do tego prądu. Zakładamy kierunek rozpatrywania obwodu - niech on będzie zgodny z kierunkiem ruchu wskazówek zegara (może być przeciwny) - strzałka w środku schematu. Sprawdzamy czy napięcia źródłowe i odbiornikowe są zgodne z tą strzałką czy przeciwne, jeżeli zgodne to napięcie zapisujemy z plusem, jeżeli przeciwne to z minusem.

Dla powyższego przykładu, równanie ma postać:

E1 - U1 - U2 + E2 - U3 + E3 = 0, lub
E1 + E2 + E3 = U1 + U2 + U3

Połączenie szeregowe i równoległe

Połączeniem szeregowym nazywamy połączenie w którym przez wszystkie elementy płynie ten sam prąd. Połączenie szeregowe powstaje w ten sposób, że koniec pierwszego elementu łączymy z początkiem drugiego, koniec drugiego z początkiem trzeciego, itd. Dwa skrajne zaciski zostają niepołączone.



Zadajmy sobie pytanie, czy układ n-szeregowo połączonych rezystancji można zastąpić jednym równoważnym rezystorem? Zakładając, że rezystancje mają różną wartość możemy napisać:



U = U1 + U2 + ... + Un
U = I·R1 + I·R2 + ... + I·Rn



Dzielimy obustronnie przez I i otrzymujemy resytsancję zastępczą


RZ = R1 + R2 + ... + Rn



Rezystancja zastępcza układu szeregowego jest sumą rezystancji. Jeżeli wszystkie rezystory mają tą samą wartość, możemy zapisać w skrócie, że ich rezystancja zastępcza wynosi: RZ = nR, gdzie n jest to ilość rezystorów połączonych szeregowo.



Połączeniem równoległym nazywamy połączenie w którym na wszystkich gałęziach równoległych odkłada się to samo napięcie. połączenie równoległe powstaje w ten sposób, że początki elementów łączymy do jednego węzła a końce do drugiego.



Czy układ m-równolegle połączonych rezystancji można zastąpić jednym równoważnym rezystorem? Zakładając, że rezystancje mają różną wartość możemy napisać (korzystając z I prawa Kirchhoffa):



I = I1 + I2 + ... + In
I = U/R1 + U/R2 + ... + U/Rn



Dzielimy obustronnie przez U i otrzymujemy resytsancję zastępczą



1/RZ = 1/R1 + 1/R2 + ... + 1/Rn



Jeżeli wszystkie rezystory mają tą samą wartość, możemy zapisać w skrócie, że ich rezystancja zastępcza wynosi:

 

RZ = R/m

 

gdzie m jest to ilość rezystorów połączonych równolegle.



Dla dwóch rezystorów (i TYLKO DWÓCH) połączonych równolegle prawdziwy jest wzór:



RZ = R1·R2/(R1 + R2)

Prawo Ohma

Prawo Ohma:

Napięcie U mierzone na końcach przewodnika o rezystancji R jest równe iloczynowi prądu I płynącego przez tą rezystancję i tej rezystancji.



U = I·R



lub druga wersja:

Prąd płynący przez przewodnik jest wprost proporcjonalny do napięcia na jego końcach, a odwrotnie proporcjonalny do rezystancji tego przewodnika.



I = U/R

 

Aby łatwiej zapamiętać wzór, można skorzystać z poniższego trójkąta:

 

U = I·R

I = U/R

R = U/I