Který materiál nejlépe vede elektrický proud? Má větší odpor tenký nebo tlustý drát? Kdy platí Ohmův zákon? Co je to supravodič? Má větší odpor sériové nebo paralelní spojení rezistorů? Jde spravedlivě rozdělit napětí? Půjde nastartovat motor z tužkové baterie?
Klíčová slova: elektrický proud, napětí, odpor vodiče, měrný elektrický odpor, Ohmův zákon, sériové a paralelní spojení rezistorů, reostat a potenciometr, dělič napětí, zatěžovací charakteristika zdroje, svorkové napětí, elektromotorické napětí, vnitřní odpor, Kirchhoffovy zákony.
Zápis k videím
Výklad a cvičení
Videa jsou umístěna na youtube i zde na serveru. Cvičení otevře webovou stránku s pracovním listem. Můžete si nechat zobrazit správné odpovědi (volba Answer Key – na PC nahoře, na mobilu dole > Others). Odpovědi se pak zobrazí dole na stránce. Odkaz quizizz je lepší pro zobrazení na mobilu. Také slouží pro učitele – s účtem na Quizizz můžete kvíz převzít a editovat.
Elektrický proud a odpor
Proveďte si Experiment – yt: Odpor studené a horké žárovky
Sériové spojení rezistorů
Postavte si nějaký obvod a měřte napětí a proud rezistory – experimentem ověřte své výpočty! Nebo si vyzkoušejte virtuální simulátor obvodů PhET.
Paralelní spojení rezistorů
Kombinované spojení rezistorů
Reostat a potenciometr
* Zatěžovací charakteristika zdroje, tvrdé a měkké zdroje
** Kirchhoffovy zákony
PDF zápis k videu, procvičte si užití Kirchhoffových zákonů na reseneulohy.
Opravy chyb
Zatím žádné chyby nebyly odhaleny.
Shrnutí a vztahy
- Elektrický proud: $I = \Delta Q/\Delta t$, tedy prošlý náboj průřezem vodiče děleno časem.
- Ohmův zákon: $I = U/R$, tedy proud vodičem je přímo úměrný napětí mezi jeho konci a nepřímo úměrný jeho odporu. Odtud plyne vztah např. vztah pro úbytek napětí na rezistoru: $U = RI$. Platí pro kovy, pokud se průchodem proudu příliš nezahřívají.
- Odpor vodiče: $R = \rho l/S$, kde $\rho$ je měrný elektrický odpor materiálu, $l$ délka vodiče a $S$ jeho plošný průřez. Odpor vodičů také obvykle roste se zvyšující se teplotou. Některé materiály – supravodiče – mohou mít při velmi nízkých teplotách i nulový odpor.
- Měrný elektrický odpor: $[\text{n}\Omega\cdot\text{m}]$: Stříbro: 16, Měď: 18, Zlato: 22, Hliník: 25, Železo: 86, Cín: 110, Rtuť: 940, grafit 13800
- Spojování rezistorů: sériově $R_s = R_1+R_2$, paralelně $1/R_p = 1/R_1 + 1/R_2$.
- Svorkové napětí zdroje: $U_s = U_e – IR_i$, kde $U_e$ je napětí nezatíženého zdroje, $I$ proud dodávaný zdrojem a $R_i$ jeho vnitřní odpor. Vztah říká, že čím větší proud bude odebírán, tím svorkové napětí klesá. U měkkých zdrojů klesá rychle.
K dalšímu studiu
- Hitem fyziky poslední doby je supravodivost. Nastudujte si víc na wiki: https://cs.wikipedia.org/wiki/Supravodivost Zjistěte také, co jsou to “vysokoteplotní supravodiče” a kčemu se používají.
- Zkuste si postavit virtuální elektrické obvody a měřte v nich napětí a proud:
- Simulátor obvodů PhET: https://phet.colorado.edu/…/circuit-construction-kit-dc…
- TinkerCAD circuit designer, umí simulovat od jednoduchých prvků až po Arduino!:
https://www.tinkercad.com/circuits - Moc hezky zpracovaná výuková videa na elektřinu má yt kanál Zápisky z matiky a fyziky.
- Tradičně skvělá série videí s hlubším pohledem na elektřinu Názorná elektrotechnika – Základy elektrotechniky (yt)