Prąd elektryczny to uporządkowany ruch ładunków elektrycznych wzdłuż linii pola elektrycznego powstałego przez przyłożenie napięcia do przewodnika. Nośnikami energii elektrycznej w przewodnikach są elektrony. W cieczach mogą to być jony dodatnie lub ujemne.
Warunkiem płynięcia prądu jest różnica potencjałów w przewodnikach. Przyjęto, że prąd w przewodnikach płynie od wyższego do niższego potencjału. W metalach przepływ prądu jest to uporządkowany ruch elektronów (ładunek ujemny). Za kierunek płynięcia prądu przyjmujemy kierunek odwrotny czyli od + do -.

Prąd stały to prąd elektryczny, którego natężenie się nie zmienia wraz z upływem czasu.

Prąd przemienny - charakterystyczny przypadek prądu elektrycznego okresowo zmiennego, w którym wartości chwilowe podlegają zmianom w powtarzalny, okresowy sposób, z określoną częstotliwością. Wartości chwilowe natężenia prądu przemiennego przyjmują naprzemiennie wartości dodatnie i ujemne (stąd nazwa przemienny). Najczęściej pożądanym jest, aby wartość średnia cało okresowa (tzn. składowa stała) wynosiła zero.

Natężenie prądu informuje nas o tym jak wielki ładunek elektryczny przepływa przez przewodnik w danym czasie. Natężenie prądu jest wielkością podstawową, definiowaną jako stosunek ładunku przepływającego przez przekrój poprzeczny przewodnika do czasu w jakim on przepłynął.

I  - natężenie prądu (w układzie SI w amperach - A)
q  - przenoszony ładunek (w układzie SI w kulombach - C)
t  - czas (w układzie SI w sekundach - s)

Jednostką natężenia jest amper [A]. Jest to jednostka podstawowa układu SI.

Jeden amper odpowiada prądowi przenoszącemu w ciągu jednej sekundy ładunek jednego kulomba.

Jeden amper, to 1 kulomb na sekundę:

 

Natężenie prądu mierzy się amperomierzem. Amperomierz musi mieć znikomy opór (żeby nie zakłócić pracy układu - mocno zmniejszyć jego napięcia i natężenia). Amperomierz należy przyłączyć do układu szeregowo (tak, że prąd przez niego przepływa).

Napięcie jest różnicą potencjałów między dwoma punktami obwodu (układu).

Napięcie jest cechą źródła (napięcia) i równe jest pracy, którą musi wykonać źródło napięcia aby przesunąć przez obwód jednostkowy ładunek.

U - napięcie
W - praca [J]
q - ładunek [C]

 

Napięcie (podobnie jak sam potencjał) w układzie SI mierzymy w woltach (V).

 

Napięcie różne od zera może występować tylko między dwoma istotnie różnymi (przedzielonymi jakimś źródłem, lub odbiornikiem prądu) punktami obwodu.

Napięcie w obwodzie mierzy się woltomierzem przyłączonym do obwodu równolegle, w przeciwieństwie do amperomierza. Opór woltomierza jest bardzo duży, aby prąd przez niego płynący był pomijalnie mały (tzn. aby prąd płynący przez odbiornik się nie zmienił po podłączeniu woltomierza).

Przykładowo, jeżeli potencjał jednego punktu wynosi V₁ = 5 V, a potencjał drugiego V₂ = 12 V, to między tymi punktami panuje napięcie między tymi punktami ma wartość

 U = 12 V - 5 V = 7 V

Przepływ prądu elektrycznego zawsze powoduje powstawanie pola magnetycznego wokół przewodnika. Ponadto, efekty przepływu prądu mogą być różne, w zależności od użytych odbiorników. Odbiornik to urządzenie, które wykonuje jakąś pracę dzięki dostarczeniu do niego prądu.

Bardzo prosty obwód elektryczny złożony jest z: źródła napięcia elektrycznego, przewodników elektrycznych, odbiornika energii elektrycznej

Warunki przepływu prądu: występowanie napięcia, obwód powinien być zamknięty

Amperomierz włączamy do odwodu szeregowo (jeden po drugim)

Woltomierz wykorzystywany jest do pomiaru napięcia, włączamy równolegle

Najprostszy obwód z prądem

Weźmy pod uwagę najprostszy możliwy obwód zawierający źródło prądu i jeden odbiornik (opornik) w którym wydziela się energia elektryczna czerpana ze źródła. Założymy tu dodatkowo, że nasze źródło prądu jest źródłem doskonałym stałonapięciowym - tzn. dostarcza nam prąd o stałym napięciu bez względu na wartość oporu do niego podłączonego.

Na rysunku przewody doprowadzające mają postać kresek, opornik (odbiornik prądu) oznaczony jest przez mały prostokąt, źródło zaś symbolizowane jest przez dwie kreski prostopadłe do przewodów (krótsza dłuższa kreska oznacza biegun dodatni, a krótsza cieńsza - ujemny).

W przypadku, gdy źródło prądu nie jest określone jak typowe ogniwo (może to być np. zasilacz, czy jakiś inny układ elektroniczny) stosuje się też jego oznaczenie w postaci samych zacisków.

 

W takiej sytuacji schemat nie sugeruje (co zwykle w domyśle przyjmuje się w przypadku ogniw), że źródło prądu charakteryzuje się oporem wewnętrzny

Warunek przepływu prądu:
Przyłożenie napięcia do końca przewodnika o długości l powoduje powstanie w nim pola elektrycznego o natężeniu E=U/l .Pole to działa na elektrony swobodne siłą: F= - Ee nadając przyśpieszenie powodując ich ruch wzdłuż przewodnika w stronę potencjału wyższego. Elektrony swobodne podczas zderzeń z jonami sieci krystalicznej przekazują część uzyskanej energii kinetycznej. Skutkiem czego energia jonów rośnie (rośnie amplituda ich drgań) czyli wzrasta temperatura przewodnika, przez który przepływa prąd, a więc wzrasta jego energia wewnętrzna. W wyniku kolejnych zderzeń elektrony swobodne uzyskują stałą średnią prędkość Vu, którą nazywamy prędkością unoszenia.
Kierunek przepływu prądu elektrycznego:
• rzeczywisty- od potencjału niższego do potencjału wyższego, czyli przeciwnie do zwrotu linii pola elektrycznego w przewodniku
• umowny - od potencjału wyższego do potencjału niższego, czyli zgodnie ze zwrotem linii pola elektrycznego w przewodniku
Uwaga!!! Na schematach obwodów elektrycznych zaznaczamy kierunek umowny.

Amperomierz - przyrząd pomiarowy służący do pomiaru natężenia prądu elektrycznego.

Woltomierz jest to przyrząd pomiarowy za pomocą którego mierzy się napięcie elektryczne (jednostka napięcia wolt)

Amperomierz wpina się szeregowo i z obciążeniem (opornikiem) inaczej się spali gdyż jego rezystancja(opór) wewnętrzny jest zbyt mały i może amperomierz się spalić.

Woltomierz równolegle, dlatego że ma większą rezystancję wewnętrzną i mierzy spadki napięć jeżeli podepnie się go szeregowo to ulegnie zniszczeniu.

Aby podłączyć amperomierz trzeba rozłączyć obwód. Woltomierz można podłączyć przy zamkniętym obwodzie powodując jakieś nieznaczne zakłócenie przy podłączaniu.

---