NATĘŻENIE PRĄDUPrąd elektryczny tworzony jest przez „przepływ” ładunku elektrycznego przez pewien obszar przestrzeni w jakimś określonym czasie.Przepływ prądu elektrycznego jest opisywany przez wielkość fizyczną zwaną natężeniem prądu.Jednostką SI natężenia prądu jest Amper [A]Jeżeli przez określoną powierzchnię A w pewnym czasie b przepłynie ładunek ΔQ to mówimy że przepłynął prąd o natężeniu I

tQI

dtdqI

Ogólniej

NATĘŻENIE PRĄDUKierunek prądu elektrycznego umownie określono jako kierunek ruchu ładunków dodatnich.

NATĘŻENIE PRĄDUZałożenia:Prąd płynie przez przewodnik o przekroju A. W jednostce objętości znajduje się n nośników ładunku. Na długości przewodnika Δx znajduje się całkowity ładunek:

tVd

x

qxnAQ

Ładunek porusza się z efektywną prędkością dryfową Vd:

txVd

tVx d

Więc natężenie prądu możemy określić:

AnqVtQI d

PRAWO OHMA

Zależność ta to tzw. Prawo Ohma:Dla wielu materiałów gęstość prądu rośnie proporcjonalnie do przyłożonego natężenia pola elektrycznego (stała proporcjonalna do przewodności σ)

Materiały które spełniają prawo Ohma nazywane są „omowymi”.Prawo Ohma jest prawem doświadczalnym dla pewnej grupy materiałów.

EJ

Definicja:Oporność elektryczna właściwa [Ωm]

1

Rodzaje prądu

Prąd stały

Elektrony poruszają się w sposób ciągły w jednym kierunku. Charakteryzuje się stałą wartością natężenia. Źródłem prądu stałego może być na przykład bateria. Elektrony płyną zawsze od ujemnego bieguna baterii do dodatniego.

- Jon dodatni

- Elektrony swobodne

- Jon dodatni

- Elektrony swobodne

Elektrony poruszają się na przemian w jednym i drugim kierunku w przewodzie i we wszystkich elementach składowych obwodu. Zwykle prąd zmienny wytwarza się w generatorach. Wartość natężenia prądu zmiennego zmienia się w czasie w dowolny sposób.

W zależności od charakteru tych zmian można wyróżnić następujące rodzaje prądu:

prąd okresowo zmienny tętniący przemienny

prąd nieokresowy

Prąd zmienny

Prąd okresowo zmiennyZmienia się w sposób okresowy tak, że jego wartości chwilowe powtarzają się w równych odstępach czasu (okresach), w tej samej kolejności i w tym samym kierunku.

Prąd przemienny - wartości chwilowe podlegają zmianom w powtarzalny, okresowy sposób, z określoną częstotliwością.

Prąd tętniący - wartość średnia całookresowa w ciągu jednego okresu jest różna od zera. Oznacza to, że taki prąd posiada składową stałą.

Prąd zmienny

Amperomierz Amperomierz – przyrząd pomiarowy

służący do pomiaru natężenia prądu elektrycznego

Pomiaru natężenia prądu dokonuje się poprzez oddziaływanie przewodnika z prądem i pola magnetycznego

Amperomierze mierząc prąd zmienny w zależności od typu amperomierza mierzą wartość średnią prądu (magnetoelektryczny) lub wartość skuteczną (elektrodynamiczne, elektromagnetyczne, indukcyjne, cieplne i termoelektryczne)

Amperomierz jest włączany szeregowo w obwód elektryczny

Idealny amperomierz posiada nieskończenie małą rezystancję wewnętrzną

Zasada działania amperomierza: - przewody doprowadzające prąd poddany pomiarowi - sprężyna napinająca wskazówkę

Pomiar prądu elektrycznego

Pomiary bezpośrednieDo pomiarów bezpośrednich prądu stałego stosuje się amperomierze (miliamperomierze, mikroamperomierze) magnetoelektryczne.

W układzie jak na rysunku powyżej wyznacza się bezpośrednio wartość prądu I pobieranego przez żarówkę Ż, zasilaną ze źródła napięcia stałego o sile elektromotorycznej E.

Pomiar prądu elektrycznego

Pomiary pośredniePomiary pośrednie prądu stałego polegają na pomiarze spadku napięcia wywołanego przepływem mierzonego prądu, na rezystorze o znanej wartości rezystancji

Związek pomiędzy prądem i napięciem w obwodzie, wyrażony prawem Ohma, umożliwia pośredni pomiar prądu, który oblicza się z zależności:

w

w

RU

I

Połączenia oporników: szeregowe

przez wszystkie rezystory przepływa taki sam prąd

kierunek obchodu oczka zgodnie z ruchem wskazówek zegara

spadki napięć na opornikach przechodzonych zgodnie z kierunkiem prądu są ujemne

321

321

00

RRRRIR

IRIRIR

Z

Z

Rz – rezystancja zastępcza

Połączenia oporników: równoległe

321

321

321

32

22

11

1111RRRR

RU

RU

RU

RURUI

IIIIRUI

RUI

RUI

Z

Z

Z

Rz – rezystancja zastępcza

na zaciskach oporników występuje to samo napięcie U, ponieważ wszystkie elementy są włączone między tą samą parę węzłów

Źródła prądowe idealne są dwójnikami aktywnymi wymuszającymi stałe natężenie prądu, niezależnie od napięcia na zaciskach źródła

Źródło prądowe rzeczywiste charakteryzuje się występowaniem zmniejszania prądu przy wzroście napięcia na zaciskach źródła.

Źródła prądowe

I Gw Go

I I o

IweSchemat zastępczy źródła prądowego rzeczywistego składa się z równoległego połączenia źródła prądowego idealnego i kondunktancji wewnętrznej.

Łączenie źródeł prąduSzeregowe Równoległe