Prąd elektryczny jest uporządkowanym ruchem ładunków. Ładunki są przenoszone za pośrednictwem nośników ładunków
Natężeniem prądu I nazywamy stosunek ładunku Q przepływającego przez dany przekrój poprzeczny S przewodnika do czasu przepływu t tego ładunku I=Q/t
Prawo Ohma(dla odcinka obwodu elektrycznego)- natężenie prądu elektrycznego w przewodniku jest wprost proporcjonalne do przyłożonego napięcia i odwrotnie proporcjonalne do oporu elektrycznego przewodnika.
(Stosunek napięcia między dwoma punktami przewodnika do natężenia przepływającego przezeń prądu jest wielkością stałą i nie zależy od napięcia, ani od natężenia prądu)
Prawo Ohma jest ściśle słuszne tylko wtedy, jeśli dany przewodnik znajduje się w stałej temperaturze.
Prawo Ohma stosuje się do wszystkich ciał jednorodnych i izotropowych przy niewielkich napięciach i natężeniach prądu.
Iloraz R=U/I nazywamy oporem elektrycznym.
Jednostką oporu jest „om” [Ω], przy czym 1Ω=1V/A.
Natężenie prądu jest wprost proporcjonalne do przyłożonego napięcia I=U/R.
Zależność oporu od rodzaju i wymiarów przewodnika oraz od temperatury
Współczynnik proporcjonalności ρ zwany oporem właściwym (lub rezystywnością) charakteryzuje rodzaj materiału, z którego jest wykonany przewodnik. Jednostką oporu właściwego jest 1 Ω*m. Ze względu na opór właściwy ciała dzieli się umownie na następujące grupy: metale, będące bardzo dobrymi przewodnikami (ρ rzędu 10–8 ⋅m), półprzewodniki (ρ rzędu 10–6 ⋅m) oraz izolatory (ρ rzędu 1010÷1016 ⋅m).
Opór elektryczny jest stały dla każdego odcinka przewodnika, zależy od jego rodzaju, długości i pola przekroju.
- ponieważ przepływający prąd wydziela w przewodniku ciepło, temperatura jego wzrasta i opór zmienia się. Zależność oporu od temperatury wyraża się w przybliżeniu wzorem
R = R0[1+α (T − T0 )] gdzie: R0 - opór w temperaturze odniesienia T0 (zwykle 273 K), a α - tzw. temperaturowy współczynnik oporu.
- badania wykazały, że w niskich temperaturach opór przewodnika staje się bardzo mały
- opór właściwy materiału w temperaturze pokojowej i wyższej rośnie liniowo wraz z jego temperaturą
- opór danego przewodnika zależy również od jego rodzaju oraz wymiarów; jest on wprost proporcjonalny do długości l i odwrotnie proporcjonalny do przekroju poprzecznego S przewodnika, co zapisujemy równaniem R=p/S
- jeżeli natężenie pola elektrycznego będzie zbyt duże może spowodować przebicie w izolatorze lub półprzewodniku, wskutek czego opór elektryczny gwałtownie maleje.
Nadprzewodnictwo- cecha przewodnika elektrycznego polegająca na tym, że w pewnych warunkach ma on zerową rezystancję. Większość materiałów wykazuje nadprzewodnictwo dopiero w temperaturze bliskiej zera absolutnego (zwanej temperatura przejścia Tp), czyli 0 K (-273,15°C).
W temperaturach nieco wyższych od zera bezwzględnego opór właściwy niektórych przewodników gwałtownie spada do wartości bliskiej zeru, umożliwia w zamkniętych obwodach utworzonych z nadprzewodników uzyskanie prądów, które płyną przez bardzo długi czas bez zasilania obwodu.
I prawo Kirchhoffa- w dowolnym węźle obwodu suma algebraiczna natężeń prądów wpływających i wypływających od węzła równa jest zeru.
Węzłem obwodu nazywamy punkt, w którym łączy się pewna liczba gałęzi obwodu
II prawo Kirchhoffa- w dowolnym oczku obwodu suma algebraiczna wszystkich sił elektromotorycznych i spadków napięć jest równa zeru
Oczkiem obwodu nazywamy dowolną zamkniętą część obwodu lub cały obwód.
Amperomierz jest przyrządem przeznaczonym do pomiarów prądu elektrycznego. Amperomierz magnetoelektryczny ma zaciski oznaczone symbolami „+” i „-„. Umożliwia to bezbłędne włączenie przyrządu do obwodu. Na tarczy podziałowej przyrządu znajduje się symbol wielkości mierzonej- litera A. Na obwodzie umieszczone są jeszcze dodatkowe zaciski opisane cyframi oznaczającymi zakres wielkości mierzonej. Amperomierz włącza się do obwodu zawsze szeregowo.
Woltomierz jest przyrządem przeznaczonym do pomiarów napięcie elektrycznego. Każdy taki przyrząd ma dwa zaciski, które za pomocą przewodów łączy się z odpowiednimi punktami obwodu elektrycznego. Na tarczy podziałowej znajduje się symbol wielkości mierzonej-litera V. przyrząd jest wyposażony w przełącznik zakresów. Każdej pozycji przełącznika odpowiada cyfra oznaczająca zakres napięcia mierzonego. Woltomierz włącza się do obwodu zawsze równolegle.
Zmiany zakresów skali
Wartości W wielkości mierzonej określa się ze wzoru W=Wn*α/αmax
gdzie: Wn- górna wartość zakresu pomiarowego miernika, α- wskazanie w działkach, αmax- liczba działek na końcu zakresu pomiarowego
Metody mierzenia rezystancji
1.Pomiary omomierzami:
a) analogowym
b) cyfrowym
2.Pomiary dużych rezystancji megaomomierzem induktorowym.
3.Pomiary mostkami technicznymi:
a) mostek Wheatstone'a
b) mostek Thomsona
4.Wyznaczanie rezystywności drutu oporowego.
5.Pomiar rezystancji wewnętrznej akumulatora.
Jednostki elektryczne:
1C- kulomb- jednostka ładunku elektrycznego
1C=1A*1s
1A- amper- natężenie prądu elektrycznego
1A=1C/1s
1V- volt- napięcie elektryczne
1V=1J/1C=1W/1A=(1kg*m2)/(1A*s3)
1W-wat- moc czynna
1W=1J/1s=(1kg*m2)/(1s3)
1farad- pojemność elektryczna
1farad=1Q/1V
1Ω-om- opór
1Ω=1V/A
1S-siemens- jednostka przewodności elektrycznej
1S=1/Ω=(s3*A2)/(kg*m2)
1Wh- watogodzina- pozaukładowa jednostka energii i pracy, używana do mierzenia prądu elektrycznego
1H- henr- jednostka indukcyjności
1H=(m2*kg)/(s2*A)=Wb/A=(V*s)/A=(m2*kg)/C2