Tato stránka se zabývá veličinami a dalšími základními informacemi, které souvisí s elektrotechnikou.

Na stránce jsou použity „poznámky pod čarou“, stačí, když podržíte myš na konkrétním čísle.

• Stykače

Ke správnému pochopení celé elektrotechniky je třeba znát prvotní základ fungování všech spotřebičů a samou podstatu toho, k čemu elektřinu jako lidé využíváme.

Představme si jednoduchý elektrický obvod složený z žárovky, baterie, vypínače a vodičů, které jednotlivé části spojují.

Jak je popsáno níže u popisu elektrického proudu, elektrony se začnou díky napětí v baterii pohybovat od záporného pólu ke kladnému, ale to jenom v případě, že je obvod uzavřen. Nepřerušen ani vypínačem, ani vadou kabelu (vodiče), ani vadou vlákna v žárovce.

Pokud je obvod uzavřen, elektrony začnou procházet vláknem žárovky, které jim však vzhledem k povaze materiálu, z něhož je vyrobeno (většinou wolfram), klade odpor. Právě díky odporu elektrony vlákno zahřejí, spotřebují přitom energii, a vlákno se zahřeje tak, že začne svítit. Jelikož uvnitř baňky žárovky není kyslík (většinou je tam dusík), neshoří.

Pokud obvod rozpojíme, elektrony přestanou proudit a žárovka zhasne. Takovému obvodu se říká „otevřený“.

Elektrický proud je fyzikální veličina, která vyjadřuje množství náboje prošlého za jednotku času

Symbol veličiny: I

Základní jednotka: ampér, značka jednotky: A

Elektrický proud se dělí na:

• Střídavý (zásuvka)
• Stejnosměrný (baterie)

Elektrony procházejí vodivým materiálem od záporného pólu (-) (např. baterie) k pólu kladnému (+). (Všeobecně dohodnutý směr však vykládá směr opačný, z hlediska fyziky však nesprávný.)

Aby se elektron rozpohyboval a vykonal svou práci, musí být nucen napětím.

V praxi a do detailu si můžeme elektrický proud představit jako houf elektronů, které běží ze záporného pólu baterie k pólu kladnému.

V cestě jim může stát např. vypínač, nebo spotřebič.

Pokud vypínačem rozpojíme elektrický obvod, dojde ke ztrátě napětí a elektrony se zastaví.

Pokud jim stojí v cestě spotřebič, projdou jím a vykonají práci, kterou jim součásti spotřebiče připraví. Pěkně je to vidět na příkladu žárovky (popis u elektrického obvodu).

V případě střídavého proudu se elektrony periodicky pohybují určitý čas od záporného pólu ke kladnému a naopak.

Frekvence má základní jednotku Hz (hertz).

U nás najdeme střídavý proud v zásuvkách našich domácností. Má frekvenci 50 Hz.

Napětí 1 V je takové napětí, které je mezi konci vodiče, do kterého konstantní proud 1 A dodává výkon 1 W. V takovém případě má vodič odpor 1 Ω

Symbol veličiny: U

Základní jednotka: volt, značka jednotky V

Napětí se dělí na stejnosměrné a střídavé (jeho frekvence se vždy rovná frekvenci střídavého proudu), dále pak vzhledem k použití a distribuční soustavě elektrické energie (viz rozvodná síť) na:

Napětí, které je mezi dvěma místy (obvykle jsou to plochy, které, když jsou malé, považujeme za body), způsobuje, že mezi nimi prochází elektrický proud. Elektrický proud je tím větší, čím větší je napětí mezi těmito místy. Říkáme, že proud je přímo úměrný napětí mezi nimi.

Symbol veličiny: R

Základní jednotka: Ohm , značka jednotky Ω

Elektrický odpor je fyzikální veličina charakterizující schopnost elektrických vodičů vést elektrický proud.

Poznámka: Opakem veličiny „elektrický odpor“ je „elektrická vodivost“.

Jednoduché vysvětlení:

Každá látka (chemická) klade toku elektronů (proudu) určitý odpor. Např. zlato má vodící vlastnosti dobré (odpor malý), kdežto třeba železo je na tom hůř (odpor velký). Některé látky jsou nevodiče (např. destilovaná voda).

Podrobněji:

Čím větší je elektrický odpor mezi místy, mezi nimiž je elektrické napětí, tím menší je proud procházející mezi těmito místy. V praxi se sleduje, aby elektrický odpor elektrického vedení byl co nejmenší - záleží totiž na tom, aby průchodem elektrického proudu tímto vedením byl způsoben co nejmenší úbytek napětí. Jeho velikost se tedy může pohybovat maximálně v hodnotách jednotek ohmů, v běžných rozvodech a instalacích se však jedná spíše o desetiny ohmu.

I = U / R

U = I . R

R = U / I

Značka: P

Jednotkou výkonu je jeden watt. Jeho značka je W.

Je to výkon, který je přenášen vedením stejnosměrného proudu 1 A při napětí 1 V.

Vztah k proudu a napětí: P = U . I

Poznámka: Střídavé napětí a střídavý proud je možno rozložit na řadu po sobě následujících, krátce trvajících stejnosměrných hodnot. Tyto hodnoty nazveme okamžité hodnoty a budeme je značit malými písmeny. Okamžitý výkon, což je výkon v kterémkoliv okamžiku průběhu křivky napětí a proudu, se pak rovná:

p = u . i

U nás v ČR funguje rozvodná síť asi takto:

• Elektrárna vyrobí VVN (Velmi Vysoké Napětí)
• Transformační stanice v konkrétní lokalitě převede VVN na VN (Vysoké Napětí)
• Další transformátory v obcích převedou VN na NN, konkrétně na 230V u nás v ČR, případně 380V rozdělených do tří fází místo jedné

Kapacitou se popisuje schopnost vodivých těles shromažďovat a nést na sobě elektrický náboj.

Značka veličiny: C

Základní jednotka: farad, značka F

Kapacita závisí na geometrických rozměrech a uspořádání těchto těles. Označuje se C a vyjadřuje poměrem náboje Q na předmětu k napětí U, které má tento předmět vůči okolí. U soustavy vodičů (vzájemně izolovaných a odstíněných před vlivy okolních těles) je kapacita podíl elektrického náboje Q na jednom z vodičů a potencionálního rozdílu (napětí) U mezi vodiči.

Jeden farad je velmi velká hodnota kapacity. Takovou kapacitu by mělo těleso, na němž by proud 1 A přitékající po dobu jedné sekundy (tj. jedna ampérsekunda, která se rovná náboji jednoho coulombu, tedy Q = 1 C) vyvolal napětí jednoho voltu. Taková kapacita se ovšem v praxi nevyskytuje. U běžných kondenzátorů se kapacita udává v mikro, nano a pikofaradech.

Symbol veličiny: L, popř. M Základní jednotka: henry, značka jednotky: H

Je charakterizována tím, že napětí v obvodu, v němž je zařazen pouze prvek s vlastní indukčností, vzniká jenom při změně toku elektrického proudu.

Všechny hodnoty platí pro střídavý proud o frekvenci 50 Hz, a to pro dlouhodobější průchod proudu kolem 5s. Při kratších dobách průchodu proudu jsou uvedené mezní hodnoty (kromě prahu vnímání) podstatně větší.

• Průchod střídavého elektrického proudu tělem začínáme pociťovat při jeho intenzitě okolo 0,5 miliampéru. Tato hodnota se považuje za práh vnímání.

• Do hodnoty 3 mA proud vyvolává v těle, zejména v místech, kde do těla vstupuje, pocity mravenčení až brnění. Tento proud, pokud neprotéká lidským tělem příliš dlouho, není nebezpečný.

• Při dalším zvyšování jeho intenzity se začnou svírat svaly, zejména kolem části pod napětím. Pokud bychom drželi přívod proudu v ruce, až při hodnotě kolem 10mA toto sevření zesílí natolik, že není možné je uvolnit.

• Hodnota 10mA se nazývá mez uvolnění.

• Proud o velikosti kolem 20mA již může mít škodlivé patofyziologické následky - vnitřní poranění, porušení tkání apod.

• Při intenzitě nad 35mA může dojít k srdeční zástavě.

• U proudu nad 80mA je srdeční zástava téměř jistá.