Prąd to nic innego jak przepływ ładunków elektrycznych.
Przewodniki to właśnie materiały, przez które jest możliwy przepływ prądu. Przykładem przewodników są metale.
Dielektryki, czy inaczej izolatory, to materiały, przez które nie następuje przepływ prądu elektrycznego. Przykładem izolatora jest drewno.
Jak wiadomo przez kawałek drewna nie nastąpi przepływ prądu elektrycznego. Elektrony z atomów drewna są silnie związane z jądrem, zatem nie przemieszczają się pomiędzy atomami, nie ma ruchu ładunków, nie płynie prąd.
Warto się zastanowić, od czego jednak zależy, ze niektóre ciała przewodzą prąd, podczas gdy inne nie.
Możemy mieć do czynienia z prądem stałym, bądź też z prądem zmiennym.
Źródłem prądu stałego może być akumulator, bateria, ogniwo.
Umownie przyjęto, że prąd stały płynie od plusa do minusa, czyli od ładunków dodatnich do ujemnych, podczas gdy w rzeczywistości mamy do czynienia z przeciwnym kierunkiem prądu. Ruch odbywa się od elektronów do ładunków dodatnich. Prąd stały charakteryzuje się tym, iż ma stałe natężenie.
Źródłem jest prądu zmiennego może być prądnica czy też generator. W przypadku prądu zmiennego mamy do czynienia ze zmiennym kierunkiem przepływu ładunku, ponadto ma on zmienne natężenie.
Natężenie prądu I można zdefiniować jako stosunek ilości ładunku elektrycznego, która przepływa przez przekrój poprzeczny przewodnika, do czasu w jakim ten przepływ następuje:
I = q / t ,
gdzie: I - oznacza natężenie, q - ładunek elektryczny, t - czas przepływu tego ładunku.
Jednostką natężenia prądu elektrycznego w układzie SI jest amper [1A = 1C/1s].
Prawo Ohma mówi, że natężenie prądu elektrycznego płynącego przez przewodnik jest wprost proporcjonalne do przyłożonego napięcia i odwrotnie proporcjonalne do oporu przewodnika:
I [A] = U[V]/R[Ω]
I prawo Kirchoffa głosi, że dla każdego węzła sieci suma algebraiczna prądów wpływających i wypływających jest równa zeru:
Σ Iα = 0.
Według przyjętej konwencji prądy wpływające do oczka sieci mają znak (+), wypływające zaś (-), zatem powyższe prawo można zapisać też w postaci:
I1 - I2 - I3 + I4 = 0,
gdzie: I1 i I4 oznaczają prądy wpływające do węzła, a I2 i I3 to prądy wypływające z węzła.
II prawo Kirchoffa mówi, że natężenia prądów płynących przez równolegle połączone oporniki są odwrotnie proporcjonalne do ich oporów:
I1 R1 = I2 R2 = I3 R3 ,
gdzie: Iα - oznaczają natężenia prądów płynących, Rα - równolegle połączone oporniki.
Oporniki połączone szeregowo:
Ic - natężenie prądu jest stale;
Uc = U1 + U2 +U3 - napięcie całkowite jest równe sumie spadków napięć na poszczególnych opornikach;
Rc = R1 + R2 +R3 - opór wyjściowy jest sumą poszczególnych oporów.
Przykładem zastosowania szeregowego łączenia oporów są światełka na naszych choinkach, wystarczy, że jedna z lampek zostanie uszkodzona, cały układ przestanie działać. Brak jednego opornika powoduje przerwanie układu i zatrzymanie przepływu prądu.
Oporniki połączone równolegle:
Ic = I1 + I2 + I3 - natężenie prądu można obliczyć z pierwszego prawa Kirchoffa, czyli natężenie całkowite jest w tym przypadku sumą prądów wpływających i wypływających;
Uc = U1 = U2 = U3 - spadek napięcia na każdym oporniku jest taki sam;
1/Rc = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 - suma odwrotności oporów poszczególnych oporników jest równa odwrotności oporu wyjściowego.
Przerwanie jednego oczka nie powoduje przerwania całego obwodu. Prąd płynie nadal.
Opór elektryczny powstaje w wyniku zderzania się elektronów swobodnych z atomami przewodnika podczas ich wędrówki przez ten przewodnik, jest wiec zależny od wewnętrznej struktury atomowej danej substancji.
Opór właściwy informuje nas o właściwościach przewodzących substancji, z którego wykonany został dany przewodnik. Jest to wielkość zależna od długości danego przewodnika, jego przekroju poprzecznego oraz od oporu elektrycznego przewodnika.
Opór wewnętrzny jest cechą charakterystyczną każdej substancji, która może być źródłem siły elektromotorycznej.
Co wpływa na oporność danego przewodnika?
Opór danego przewodnika jest cechą charakterystyczną substancji, z której jest on zbudowany, zależy on od jej oporu właściwego ρw, długości przewodnika L oraz od jego przekroju poprzecznego S
R = ρw L/S
