Jak spolu souvisejí elektrický proud a elektrické napětí

 

Elektrický proud a elektrické napětí jsou fyzikální veličiny. Pro určení elektrické povahy látek jsou důležité tři částice – neutrony, protony a elektrony. Neutrony jsou bez náboje. Protony mají kladný náboj a jsou obsaženy v jádře atomu, ve kterém jsou vázány silami, kvůli kterým nemohou jádro opustit. Elektrony jsou záporně nabité částice, které se nacházejí v obalu atomu. Protože většinou nejsou pevně vázány, mohou se volně pohybovat. Jsou to volné elektrony.

Zdroj: sliderserve.com

Když pohyb volných elektronů usměrníme, lze hovořit o elektrickém proudu. Usměrnit tyto elektrony lze tak, že je připojíme ke zdroji elektrického napětí (např. k baterii). V tělese se tímto vytvoří elektrické pole, které silou působí na nabité částice. Elektrony se ve vodiči pohybují chaoticky velkou rychlostí. Když vodič připojíme ke zdroji napětí, bude na ně působit také elektrická síla, která jejich pohyb usměrní do směru k místu vyššího napětí. Vzniká elektrický proud.

Velikost elektrického proudu záleží na velikosti elektrického napětí. Když je elektrické napětí, nevytvoří se elektrický proud vůbec. Pokud je elektrické napětí velké, může dojí ke spálení vodičů, které slouží k přenosu elektrického proudu.

Látky, které obsahují volné částice, jež mohou být nositeli elektrického proudu, se nazývají elektrické vodiče. Když je připneme ke zdroji elektrického napětí, vzniká elektrické pole. To usměrní pohyb volných elektronů v dané látce a vodičem bude procházet proud. Mezi takové vodiče patří zejména kovy – stříbro, měď, hliník, zlato. Nejčastěji se jako vodič využívá měď, která má oproti hliníku větší vodivost a je pevnější a méně se láme.

Elektrický proud také dobře vedou elektrolyty, což jsou roztoky obsahující ionty. Pak ho vedou dobře některé plyny a polovodiče.

Látky, které neobsahují volné částice nebo jen velmi málo, elektrický proud nevedou. Jsou to elektrické nevodiče neboli elektrické izolanty. Patří sem papír, dřevo, plast, sklo, porcelán a za určitých podmínek také vzduch.

Elektrický proud je fyzikální veličina. Značíme ji písmenem I. Hlavní jednotkou je ampér (A). Zapisujeme například: I = 2 A.

Jednotkou 1000krát větší než je 1 A, je 1 kiloampér (1 kA). V praxi se spíše setkáme s jednotkou 1000krát menší než 1 A, což je 1 miliampér (1 mA). Nebo 1 mikroampér (μA), který je 1 000 000krát menší než 1 A.

Jednotka elektrického proudu dostala jméno po fyzikovi André Marii Ampérovi, který jako první vysvětlil rozdíl mezi elektrickým proudem a elektrickým napětím. Žil ve Francii v 18. století.

Rozlišujeme dva druhy elektrického proudu – stejnosměrný a střídavý. Stejnosměrný elektrický proud protéká obvodem stále stejným směrem. Střídavý elektrický proud svůj směr mění v závislosti na čase. Stejnosměrný proud objevil Thomas Alva Edison. Střídavý proud využíval vynálezce Nikola Tesla.

Nikola Tesla. Foto: Pixabay

Thomas Alva Edison. Foto: Pixabay

U nás byl velkým zastánce stejnosměrného proudu vynálezce František Křižík. Vynalezl například obloukové lampy a zkonstruoval světelnou fontánu a dokonalil elektrickou tramvaj. Zastáncem střídavého proudu u nás byl inženýr Emil Kolben.

Elektrické napětí je fyzikální veličina. Značíme ji písmenem U. Hlavní jednotkou je volt (V). Zapisujeme například U = 3 V. V praxi se využívá jednotka kilovolt (kV), který je 1000krát větší než 1 V. A milivolt 1 mV, který je 1000krát menší než 1 V. Jednotka Volt dostala pojmenování podle italského fyzika Alessandra Volta, který vynalezl Voltův článek, což je baterie se zdrojem stejnosměrného napětí. 

Zdroj: Hravá fyzika, vydavatelství Taktik, ISBN: 978-80-7563-144-2. Náhledové foto: Pixabay