Elektrický proud

Elektrický proud je uspořádaný pohyb nosičů elektrického náboje. Stejnojmenná fyzikální veličina, obvykle označovaná I, a její jednotka je ampér (A), vyjadřuje množství elektrického náboje prošlého za jednotku času daným průřezem.

V úvahách se často používá dohodnutý směr toku proudu, který je od kladného pólu zdroje přes spotřebič k zápornému pólu zdroje. Tento dohodnutý směr je opačný než skutečný směr toku elektronů ve vodiči.

Proud v elektrických rozvodech může být stejnosměrný (značí se ss, anglicky DC – direct current) nebo střídavý (značí se stř., anglicky AC – alternating current), jehož směr toku i okamžitá velikost se v čase cyklicky mění. Střídavý proud může mít harmonický nebo obecný průběh. Časový průběh proudu s harmonickým průběhem má tvar sinusoidy.

Elektrický proud je veličina vhodná pro popis zdrojů magnetického pole.

Definice elektrického proudu

Elektrický proud je průtok elektrického náboje v elektrickém poli, obvykle v elektrickém obvodu.

Pomocí analogie vodovodního potrubí můžeme vizualizovat elektrický proud jako vodní proud, který teče v potrubí.

Elektrický proud se měří v ampérové ​​(ampérové) jednotce.

Výpočet elektrického proudu

Elektrický proud se měří rychlostí toku elektrického náboje v elektrickém obvodu:

i ( t ) = dQ (t) / dt

Okamžitý proud je dán derivací elektrického náboje v čase.

i (t) je momentální proud I v čase t v ampérech (A).

Q (t) je okamžitý elektrický náboj v coulombech (C).

t je čas v sekundách (s).

Když je proud konstantní:

I = Δ Q / delta t

I je proud v ampérech (A).

ΔQ je elektrický náboj v coulombech (C), který teče v době trvání Δt.

Δt je doba trvání v sekundách (s).

Příklad

Když 5 coulombů protéká rezistorem po dobu 10 sekund,

proud se vypočte podle:

I = Δ Q / Δ t  = 5C / 10s = 0.5A

Aktuální výpočet podle Ohmova zákona

Proud I _R v ANP (A) je rovna rezistoru napětí V _R ve voltech (V) děleno odporu R v ohmech (Q).

I _R = V _R / R

Aktuální směr

Proud v sériových obvodech

Proud, který protéká rezistory v sérii, je stejný ve všech odporech - stejně jako voda protéká jedinou trubkou.

I _Celkem = I ₁ = I ₂ = I ₃ = ...

I _Celkem - ekvivalentní proud v ampérech (A).

I ₁ - proud zátěže č. 1 v ampérech (A).

I ₂ - proud zátěže # 2 v ampérech (A).

I ₃ - proud zátěže # 3 v ampérech (A).

Proud v paralelních obvodech

Proud, který protéká zátěží paralelně - stejně jako voda protéká paralelními trubkami.

Celkový proud I _Celkem je součet paralelních proudů každé zátěže:

I _Celkem = I ₁ + I ₂ + I ₃ + ...

I _Celkem - ekvivalentní proud v ampérech (A).

I ₁ - proud zátěže č. 1 v ampérech (A).

I ₂ - proud zátěže # 2 v ampérech (A).

I ₃ - proud zátěže # 3 v ampérech (A).

Aktuální dělič

Současné dělení rezistorů paralelně je

R _T = 1 / (1 / R ₂ + 1 / R ₃ )

nebo

I ₁ = I _T x R _T / ( R ₁ + R _T )

Kirchhoffův současný zákon (KCL)

Spojení několika elektrických součástí se nazývá uzel .

Algebraický součet proudů vstupujících do uzlu je nula.

∑ I _k = 0

Střídavý proud (AC)

Střídavý proud je generován sinusovým zdrojem napětí.

Ohmův zákon

I _Z = V _Z / Z

I _Z   - proudový tok zátěží měřený v ampérech (A)

V _Z - úbytek napětí na zátěži měřený ve voltech (V)

Z   - impedance zátěže měřená v ohmech (Ω)

Úhlová frekvence

ω = 2 π f

ω - úhlová rychlost měřená v radiánech za sekundu (rad / s)

f - frekvence měřená v hertzech (Hz).

Okamžitý proud

i ( t ) = I _vrcholový hřích ( ωt + θ )

i ( t ) - okamžitý proud v čase t, měřený v ampérech (A).

Ipeak - maximální proud (= amplituda sinu), měřeno v ampérech (A).

ω - úhlová frekvence měřená v radiánech za sekundu (rad / s).

t - čas, měřeno v sekundách (s).

θ        - fáze sinusové vlny v radiánech (rad).

RMS (efektivní) proud

I _rms =  I _eff =  I _pík / √ 2 ≈ 0,707 I _pík

Špičkový proud

I _p-p = 2 I _pík

Měření proudu

Měření proudu se provádí připojením ampéru v sérii k měřenému objektu, takže veškerý měřený proud protéká ampérmetrem.

Ampérmetr má velmi nízký odpor, takže téměř neovlivňuje měřený obvod.