Obowiązującym układem jednostek jest:
Międzynarodowy Układ Jednostek Miar SI
Jednostki podstawowe:
wielkość  nazwa jednostki [oznaczenie]
długość  metr [m]
masa  kilogram [kg]
czas  sekunda [s]
prÄ…d elektryczny  amper [A]
temperatura  kelwin [K]
liczność materii  mol [mol]
światłość  kandela [cd]
Jednostki uzupełniające:
kąt płaski  radian [rad]
kąt bryłowy  steradian [sr]
Stosowane są następujące wielokrotności i podwielokrotności
dziesiętne jednostek podstawowych:
przedrostek oznaczenie mnożnik przykład (dla ampera)
eksa E 1018 EA
peta P 1015 PA
tera T 1012 TA
giga G 109 GA
mega M 106 MA
kilo k 103 kA
hekto h 102
deka da 101
decy d 10-1
centy c 10-2
mili m 10-3 mA
mikro µ 10-6 µA
nano n 10-9 nA
piko p 10-12 pA
femto f 10-15 fA
atto a 10-18 aA
A
adunek elektryczny
Pojęciem pierwotnym w elektrotechnice jest ładunek elektryczny.
Nośnikami ładunku elektrycznego są cząstki elementarne
elektrony (-) i protony (+)
lub jony  cząstki naładowane dodatnio np.: Na+, Ca++
i cząstki naładowane ujemnie np.: SO4--, Cl-
JednostkÄ…Å‚adunku elektrycznego jest kulomb - oznaczenie C
1 C = 1 As
NajmniejszÄ…  porcjÄ… Å‚adunku elektrycznego jest Å‚adunek elektronu
(protonu) równy: e = 1.602189·10-19 C.
Między dwoma ładunkami elektrycznymi działa siła F,
której pomiaru dokonał Coulomb i dlatego jest nazywana
siłą Coulomba:
F F
r12
Q2
Q1
A
adunki jednakowego znaku odpychajÄ… siÄ™
A
adunki różnych znaków przyciągają się
Q Q
1 2
Wielkość siły jest równa:
F =
2
4Ä„µ r12
0
10-9 F
gdzie: µ0 = H" 8.85Å"10-12
36Ä„ m
przenikalność elektryczna próżni
Siła oddziaływania między ładunkami nieruchomymi jest nazywana siłą
elektrostatycznÄ….
Jeżeli w odległości 1m od siebie umieścimy ładunki punktowe równe 1 C
tzn. 1 As, to siła jaka wystąpi między obu ładunkami wyniesie:
1 Å" 1
9 8 5
F = = 9 Å" 10 N H" 9.2 Å" 10 kG H" 9.2 Å" 10 T
- 9
10
4Ä„ Å" Å" 12
36 Ä„
W rzeczywistości ładunki różnych znaków są w przestrzeni przemieszane
w pewnej równowadze tzn. koncentracja n+ ładunków dodatnich (liczba
ładunków w jednostce objętości) jest w przybliżeniu równa koncentracji
n- ładunków ujemnych.
Nośnikami ładunków w przewodnikach są swobodne elektrony.
Jeżeli na swobodne ładunki działa siła, to pod jej wpływem
powstaje uporządkowany ruch tych ładunków  zjawisko to
nazywamy prÄ…dem elektrycznym.
Natężeniem prądu nazywamy ilość ładunków dq przepływających
w jednostce czasu dt przez poprzeczny przekrój przewodnika.
Natężenie prądu oznaczamy symbolem i oraz wyrażamy w go
amperach [A].
Często - szczególnie, jeżeli mówimy o ruchu ładunków w dobrych
przewodnikach - zależność:
dq
i =
dt
służy jako definicja natężenia prądu.
Definicja ampera
Amper jest to prąd elektryczny nie zmieniający się, który
płynąc w dwóch równoległych prostoliniowych, nieskończenie
długich przewodach o przekroju kołowym znikomo małym,
umieszczonych w próżni w odległości 1 m od siebie, wywoła
miÄ™dzy tymi przewodami siÅ‚Ä™ 2·10-7 N na każdy metr dÅ‚ugoÅ›ci.
Siła wzajemnego oddziaływania przewodów, przez które
przepływa prąd elektryczny (tzn. siła wynikająca z wzajemnego
ruchu ładunków) jest siła elektrodynamiczną.
F12
F21
µ I
d
0 1
B =
1
2 Ä„ a
I1 I2
B2
µ I
0 2
I1 I2 B =
2
2 Ä„ a
B1
a
H
µ I1I d µ I1I d
0 2 0 2
µ0 = 4Ä„ Å"10-7
gdzie:
F12 = B I1d = F12 = B1I d =
2 2
m
2Ä„a 2Ä„a
jest przenikalnością magnetyczną próżni
Dla a = d = 1 m, I1 = I2 = 1 A mamy: F12 = F21 = 2·10-7 N
Oszacowanie sił elektrodynamicznych:
Zakładamy, że w rozdzielni wystąpiło zwarcie i w dwóch
równoległych szynach prądowych (przewodach), umieszczonych
w odległości 0.1 m od siebie, płynie prąd o natężeniu 20 kA. Siła
wzajemnego oddziaływania przewodów na każdy metr długości
wyniesie:
-7 3
4Ä„ Å"10 Å" (20 Å"10 )2 N kG
F = = 800 H" 80
2Ä„ Å" 0.1 m m
Charakterystycznym parametrem materii jest przewodność
elektryczna wÅ‚aÅ›ciwa (konduktywność) oznaczana jako à [S/m].
Można tę wielkość interpretować jako zdolność do przewodzenia
prądu elektrycznego. Jej odwrotność nazywamy opornością
wÅ‚aÅ›ciwÄ… (rezystywnoÅ›ciÄ…) Á [&!m].
Zachodzi zwiÄ…zek:
1
à =
Á
Typowe wartości przewodności elektrycznej przewodników
wynoszÄ…:
srebro  62.5 MS/m
miedz
 57 MS/m
aluminium  35.3 MS/m
mokry grunt  1 ÷ 10 S/m
Przewodność elektryczna izolatorów jest rzędu 10-6 S/m
Jeżeli w każdym punkcie przestrzeni występuje pewna siła, która
działa na umieszczony w tym punkcie ładunek, to mówimy, że
występuje pole elektryczne.
Napięcie elektryczne między dwoma punktami A i B można
zdefiniować jako pracę wykonaną przez tę siłę przy
przemieszczeniu ładunku jednostkowego między tymi punktami.
Napięcie oznaczamy symbolem u oraz wyrażamy go w woltach
[V].
Jeżeli pod wpływem napięcia u w czasie dt zostanie przemieszczony
Å‚adunek dq, to wykonana zostanie praca dW:
dW = u Å" dq = u Å"i Å" dt
Jednostką energii (pracy) jest dżul [J] lub watosekunda [Ws].
Praktycznie w elektrotechnice częściej używane są: watogodzina
[Wh] lub kilowatogodzina [kWh].
dW
Wielkość:
p = = u Å"i
dt
nazywamy mocą chwilową i wyrażamy w watach [W].
OBWODY ELEKTRYCZNE
Obwód elektryczny jest to zbiór elementów połączonych ze sobą
w taki sposób, że istnieje co najmniej jedna droga umożliwiająca
przepływ prądu. Obwód przedstawimy graficznie w postaci
schematu, w którym przedstawiamy sposób połączenia
elementów.
Element obwodu jest pojęciem pierwotnym i charakteryzuje
procesy energetyczne zachodzące w pewnym środowisku.
Najogólniej mamy trzy typy procesów:
1) wytwarzanie energii elektrycznej,
2) akumulacja energii elektrycznej,
3) rozpraszanie energii elektrycznej.
Element idealny  gdy występuje tylko jeden rodzaj procesu.
Element obwodu elektrycznego nazywamy pasywnym jeżeli:
1) niezależnie od charakteru przyłożonego do elementu
napięcia u(t) i płynącego pod wpływem tego napięcia
prądu i(t) doprowadzona do elementu energia W(t) spełnia
nierówność:
W (t) e" 0
2) do chwili przyłożenia do elementu prądu nie występuje na
nim napięcie lub do chwili przyłożenia do elementu
napięcia nie płynie przezeń prąd.
Element nie spełniający powyższych warunków nazywamy
elementem aktywnym
Elementy pasywne, w których następuje zamiana energii
elektrycznej w inny rodzaj energii nazywamy elementami
dyssypatywnymi lub rozpraszajÄ…cymi.
Przykładem takiego elementu jest rezystor:
u
liniowy
Symbol:
R
i(t)
nieliniowy
u(t)
i
dla liniowego: dla nieliniowego:
u = f (i)
u = RÅ"i
R nazywamy rezystancjÄ… a jej jednostkÄ… jest om [&!]
1
Wielkość: nazywamy przewodnością lub konduktancją
G =
R
Jednostką przewodności jest simens [S]
Dla liniowej konduktancji zachodzi zależność: i = G Å" u
dW
p = = u Å"i = R Å"i2(t)
Moc chwilowa:
dt
2
p = R Å" i
Elementy pasywne akumulujÄ…ce energiÄ™ elektrycznÄ…
nazywamy zachowawczymi lub konserwatywnymi.
Takimi elementami sÄ… idealny kondensator i idealna cewka.