Z definicji obwód elektryczny to układ, którego zasadniczy element stanowi źródło, bądź źródła prądu. Inne możliwe składniki obwodu to oporniki, kondensatory, cewki, diody i inne. Elementy te są połączone ze źródłem prądu za pomocą przewodów, dzięki którym dopływa do nich prąd ze źródła.
Jeden ze sposobów klasyfikacji obwodów elektrycznych dzieli je na:
* obwody prądu stałego
* obwody prądu zmiennego
Uporządkowany ruch ładunków w przewodnikach to prąd elektryczny. Wielkościami charakteryzującymi prąd jest natężenie oraz napięcie.
Natężeniem I nazywa się stosunek ilości ładunku q, który przepływa przez poprzeczny przekrój przewodnika w danym odcinku czasu do tego czasu.
Jednostką natężenia prądu w układzie SI jest amper. Używa się również jednostek mniejszych: miliamper i mikroamper.
Natężenie płynącego prądu jest równe jeden amper A gdy przez poprzeczny przekrój przewodnika przepływa w czasie jednej sekundy s ładunek jednego kulomba C.
Urządzeniem służącym do pomiaru natężenia prądu jest amperomierz. Aby dobrze spełniał swoją funkcję musi być włączony do obwodu szeregowo i musi mieć niewielki opór wewnętrzny, taki aby można go było pominąć w obliczeniach. Działanie tego urządzenia polega na pomiarach efektów wywołanych przez prąd. W zależności od typu mierzonego efektu amperomierze można podzielić na:
- elektromagnetyczne,
- elektrodynamiczne
- indukcyjne
- cieplne
Amperomierz prądu stałego mierzy chwilową wartość natężenia prądu stałego lub prądu wolnozmiennego. Amperomierz prądu przemiennego dokonuje pomiaru wartości skutecznej prądu zmiennego. Dla każdego z tych amperomierzy prąd o określonej wartości natężenia powoduje maksymalne wychylenie wskazówki.
Napięciem elektrycznym nazywa się różnicę potencjałów między dwoma punktami obwodu. Jest równe stosunkowi pracy W, jaka zostanie wykonana przez ładunek q na drodze między tymi dwoma punkami do tego ładunku.
Jednostką napięcia w układzie SI jest wolt V.
Urządzeniem do pomiarów napięcia jest woltomierz. Jest on włączany równolegle do obwodu z prądem. Aby dobrze spełniał swoja funkcję musi mieć nieskończenie duży opór wewnętrzny.
Można wyróżnić następujące typy woltomierzy:
- elektromagnetyczne
- elektrodynamiczne
- elektrostatyczne
- cyfrowe
Woltomierz mierzy napięcie, czyli różnicę potencjałów między dwoma punktami obwodu. W przypadku każdego z typów woltomierzy prąd o określonym napięciu wywołuje maksymalne wychylenie wskazówki miernika.
Prawo Ohma
Prawo Ohma mówi, że napięcie U przyłożone do przewodnika jest proporcjonalne do natężenia I płynącego w nim prądu, a współczynnikiem proporcjonalności jest wielkość zwana oporem elektrycznym R.
U = I * R
Jednostką oporu elektrycznego jest ohm.
Elementy obwodu elektrycznego można łączyć na dwa sposoby.
Jednym z nich jest łączenie szeregowe. W łączeniu tym prąd elektryczny przepływa kolejno przez elementy obwodu. Czyli w każdym punkcie obwodu natężenie prądu jest takie samo. Natomiast spadek napięcia na każdym z elementów można obliczyć ze wspomnianego wcześniej prawa Ohma.
ponieważ płynący prąd musi po kolei pokonywać opór poszczególnych elementów tak więc całkowity opór obwodu jest w tym przypadku równy sumie oporów poszczególnych elementów.
R= R1+R2+.........
Drugim sposobem łączenia elementów w obwodzie jest łączenie równoległe. Elementy połączone są w ten sposób, ze tworzą oddzielne gałęzie. Płynący prąd w miejscu rozgałęzienia rozdziela się na poszczególne gałęzie. Natężenie prądu w danym rozgałęzieniu będzie zależało od oporu. Natężenie można obliczyć przekształcając prawo Ohma: I=U/R. Całkowite natężenie będzie zatem sumą natężeń w poszczególnych gałęziach.
Odwrotność całkowitego oporu w tym połączeniu jest równa sumie odwrotności poszczególnych oporów składowych.
Całkowity opór obwodu jest więc mniejszy od poszczególnych oporów.
