Kovy - nejlepší vodiče |
Elektrický proud může procházet jenom takovými látkami, které obsahují volné náboje. Z tohoto hlediska jsou pro vedení elektrického proudu nejvhodnější kovy, protože v jejich krystalové mřížce vždy existuje nepředstavitelně velké množství volných elektronů. Stačí připojit ke koncům například měděného vodiče i jenom nepatrné napětí a záporně nabité volné elektrony začnou proudit ke kladnému pólu zdroje. Obvodem začne procházet elektrický proud.
Každý vodič klade procházejícímu proudu větší nebo menší elektrický odpor. Velikost odporu závisí na materiálu a rozměrech vodiče. Nejlépe vede elektrický proud stříbro (dělají se z něho kontakty) a měď, která je v praxi nejpoužívanějším vodičem. Odpor vodičů závisí také na teplotě. Například rozžhavené vlákno žárovky má mnohem větší odpor než vlákno studené. Jedním z nejdůležitějších zákonů elektřiny je vztah mezi elektrickým proudem, napětím zdroje a odporem vodiče - Ohmův zákon. Tento zákon objevil a roku 1826 zveřejnil německý fyzik G. S. Ohm.
Energii elektrického proudu využíváme v nejrůznějších elektrických spotřebičích. Nejjednodušší elektrický obvod se skládá ze zdroje napětí, spotřebiče, spojovacích vodičů a případně spínače. Každým místem jednoduchého obvodu prochází tentýž proud, prvky jsou zapojeny sériově neboli za sebou. Elektrické obvody nezobrazujeme kresbou nebo fotografií, ale kreslíme pro větší přehlednost pomocí dohodnutých schématických značek. Na následujících obrázcích je vlevo skutečný vzhled zapojeného jednoduchého obvodu (spotřebičem je žárovka), vpravo jeho schématické znázornění neboli schéma
Většina elektrických obvodů je mnohem složitější. Rozvětvený elektrický obvod je obvod, v němž jsou spotřebiče, příp. zdroje zapojeny sériově, paralelně nebo v různých kombinacích. Místo, kde se spojují aspoň tři vodiče, se nazývá uzel. Vodivé spojení mezi dvěma sousedními uzly se nazývá větev. Složité rozvětvené obvody obsahující více uzlů, větví, zdrojů a spotřebičů tvoří elektrickou síť.
I ten nejsložitější obvod však můžeme rozložit na obvody "základní" a porozumět tak jeho funkci.
REGULACE PROUDU A NAPĚTÍ
Nejjednodušší způsob regulace proudu spočívá v tom, že se do obvodu sériově zařazuje větší nebo menší odpor. Zařazením většího odporu se proud zmenší (jak plyne z Ohmova zákona), zmenšením odporu se proud zvětší. Součástka umožňující plynulou změnu odporu se nazývá reostat. Na obrázku je archaický reostat, který se používal jako učební pomůcka začátkem 20. století. Jeho princip však zůstal stejný dodnes: odporový drát je navinutý na izolační válec a jeho konce jsou připojeny ke zdířkám v čelech reostatu. Po horní tyči se může pohybovat jezdec dotýkající se závitů drátu. Podle polohy jezdce je do obvodu zapojeno více nebo méně závitů a tím i větší nebo menší odpor.
Regulaci napětí provádíme potenciometrem. Potenciometr se zapojuje jako tzv. napěťový dělič. Ke koncům odporového drátu se připojuje vstupní napětí U0, regulované napětí U odebíráme z kontaktu jezdce. Potenciometry se používají otočné nebo posuvné, odporový drát bývá nahrazen grafitovou vrstvou. Na obrázku vlevo je schématicky znázorněno zapojení potenciometru a vpravo jeho skutečný vzhled. Potenciometr se používá např. jako regulátor hlasitosti v každém radiopřijímači, magnetofonu nebo televizoru.