Základy elektrotechniky | Průvodce logistikou

Elektrický proud je tok elektrického náboje v obvodu – tok volných elektronů mezi dvěma body ve vodiči. Tyto volné elektrony v pohybu tvoří elektrickou energii. Výroba elektřiny spočívá v nucení elektronů k společnému pohybu ve vodivém materiálu, čímž vzniká deficit elektronů na jedné straně vodiče a přebytek na druhé straně.

Zařízení, které vytváří tuto nerovnováhu, se nazývá generátor. Terminál na straně nadbytku je označen „+“ a terminál na straně deficitu je označen „-“.

Když je k generátorovým svorkám připojena zátěž, generátor vytlačuje elektrony: absorbuje kladně nabité částice a vysílá zpět záporně nabité částice. V obvodu elektrony cirkulují od pólu „–“ k pólu „+“.

Aby bylo možné správně a bezpečně používat elektrická zařízení, je důležité pochopit, jak elektřina funguje. Je zásadní pochopit tři základní složky potřebné k řízení a využití elektřiny – napětí, proud a odpor – a jak tyto tři prvky vzájemně souvisejí.

Elektrický náboj

Elektřina je pohyb elektronů. Elektrony vytvářejí náboj, který se používá k výrobě energie. Každé elektrické zařízení – žárovka, telefon, lednička – využívá k provozu pohyb elektronů. Tři základní principy v této příručce lze vysvětlit pomocí elektronů, respektive náboje, který vytvářejí:

• Stres — rozdíl v poplatcích mezi dvěma body.
• Proud (v ampérech) — rychlost, s jakou proudí jakýkoli daný náboj.
• Odpor — tendence materiálu odolávat toku náboje (proudu).

Tyto hodnoty popisují pohyb náboje a podle toho i chování elektronů.

Řetěz — je uzavřený obvod, který umožňuje pohyb náboje z jednoho místa na druhé. Součástky v obvodu umožňují, aby byl tento náboj řízen a použit k vykonávání práce.

Elektrická měření

• Moc — energie spotřebovaná zátěží.
• Energie — množství elektřiny spotřebované nebo vyrobené za dané časové období.

Elektrický potenciálový rozdíl (napětí)

Napětí (U) je definováno jako množství potenciální energie mezi dvěma body v obvodu. Tento rozdíl v náboji mezi kladným a záporným pólem generátoru se měří ve voltech a označuje se písmenem „V“. Napětí se někdy nazývá „elektrický tlak“: jedná se o vhodnou analogii, protože sílu vytvářenou rozdílem elektrického potenciálu pro elektrony procházející vodivým materiálem lze přirovnat k tlaku vody, která se pohybuje potrubím. Čím vyšší je hodnota ve voltech, tím větší je „tlak vody“.

Dostupná energie volných elektronů v pohybu představuje elektrickou energii. Produkce elektrické energie spočívá v indukci společného pohybu elektronů vodivým materiálem, čímž vzniká elektronový deficit na jedné straně vodiče a přebytek na druhé straně. Terminál na straně přebytku je označen „+“ a terminál na straně deficitu je označen „-“.

Napětí je určeno distribuční sítí. Například 220 V mezi svorkami většiny elektrických zásuvek nebo 1,5 V mezi svorkami baterie.

Elektrický proud

Elektrický proud (I) je tok volných elektronů mezi dvěma body ve vodiči. Když se elektrony pohybují, pohybuje se s nimi i množství náboje; toto se nazývá proud. Počet elektronů, které se mohou pohybovat danou látkou, závisí na fyzikálních vlastnostech látky, která vede elektřinu, přičemž některé materiály vedou proud lépe než jiné. Elektrický proud (I) se vyjadřuje a měří v ampérech (A) jako základní jednotka elektrického proudu. Obecně se při práci s elektrickými zařízeními nebo instalacemi proud obvykle uvádí v ampérech. Pokud lze volty (V) porovnat s tlakem vody protékající potrubím, pak lze ampéry (A) porovnat s celkovým objemem vody, který může potrubím v daném okamžiku protékat.

Pohyb volných elektronů je obvykle náhodný, což nevede k celkovému pohybu náboje. Pokud na elektrony působí síla, která je pohne určitým směrem, pak se všechny budou pohybovat stejným směrem.

Diagram: Volné elektrony ve vodivém materiálu s aplikovaným proudem a bez něj.

Volné elektrony