1. Elektryczna budowa atomu.

2. Podstawowe wielkości elektryczne i ich jednostki.

3. Struktura prostego obwodu elektrycznego.

4. Prawo Ohma, oporność elektryczna (rezystancja, rezystywność

5. Moc i praca prądu elektrycznego.

6. Szeregowe połączenie rezystorów.

7. Stan , obciążenia i zwarcia źródła napięcia stałego.

8. Obwód elektryczny rozgałęziony. Prawa Kirchhoffa.

9. Kondensatory. Sposoby łączenia.

10. Sposoby łączenia rezystorów.

11. Sposoby łączenia źródeł napięcia stałego.

1. Elektryczna budowa atomu.

Proton - ciężka cząstka elementarna, o dodatnim ładunku elektrycznym i masie 1,6726*10^-27kg; składnik jądra atomowego.
Elektron - trwała cząstka elementarna o ujemnym ładunku elektrycznym 1,602*10^-19C i masie spoczynkowej 9,109*10^-31kg, jeden z podstawowych składników atomu, które krążą wokół jądra wytwarzając wokół chmurę elektronową.
Neutron - ciężka, elektrycznie obojętna cząstka elementarna o masie 1,6748*10^-27kg; składnik jądra atomowego; swobodny - nietrwały, rozpada się na proton z emisją negatonu i antyneutrina.
Jądro atomowe - centralna część atomu skupiająca całą jego masę, o rozmiarach ok. 20 tys. razy mniejszych od rozmiarów atomu; złożone z nukleonów (protonów i neutronów) powiązanych siłami, stanowi układ nietrwały (ok. 300 jąder) lub nietrwały (ok. 1500 jąder), ulegający rozpadowi promieniotwórczemu;

2. Podstawowe wielkości elektryczne i ich jednostki.

Nr	Wielkość fizyczna		Jednostka miary
		Nazwa	ozna- czenie	Nazwa	ozna- czenie
1	Gęstość prądu elektrycznego	J	amper na metr kwadratowy	A/m^2
2	Ładunek elektryczny	Q	kulomb	C
3	Napięcie elektryczne Siła elektromotoryczna Potencjał elektryczny	U E V	wolt wolt wolt	V V V
4	Natężenie pola elektrycznego	E	wolt na metr	V/m
5	Indukcja elektryczna	D	kulomb na metr kwadratowy	C/m^2
6	Strumień elektryczny	ψ	kulomb	C
7	Pojemność elektryczna	C	farad	F
8	Przenikalność elektryczna (bezwzględna)	ε	farad na metr	F/m
9	Opór elektryczny Rezystancja (opór czynny) Reaktancja (opór bierny) Impedancja (opór pozorny)	R X Z	om om om om	Ω Ω Ω Ω
10	Opór właściwy (rezystywność)	ρ	omometr	Ω·m
11	Przewodność elektryczna Konduktancja (przewodność czynna) Susceptancja (przewodność bierna) Admitancja (przewodność pozorna)	G B Y	simens simens simens simens	S S S S
12	Przewodność właściwa (konduktywność)	γ, σ	simens na metr	S/m
13	Strumień magnetyczny	Φ	weber	Wb
14	Strumień magnetyczny skojarzony	Ψ	Weber	Wb
15	Indukcja magnetyczna	B	tesla	T
16	Natężenie pola magnetycznego	H	amper na metr	A/m
17	Indukcyjność własna	L	henr	H
18	Indukcyjność wzajemna	M	henr	H
19	Przenikalność magnetyczna (bezwzględna)	μ	henr na metr	H/m
20	Przepływ	Θ	amper	A
21	Siła magnetomotoryczna	Fm	amper	A
22	Napięcie magnetyczne	Um	amper	A
23	Reluktancja (opór magnetyczny)	Rm	henr do potęgi minus pierwszej	H^-1
24	Permaencja (przewodność magnetyczna)	Λ	henr	H
25	Energia pola - elektrycznego - magnetycznego	Wc Wm	dżul dżul	J J
26	Częstotliwość	F	Herc	Hz
27	Okres	T	sekunda	s
28	Pulsacja	ω	radian na sekundę	rad/s
29	Moc - czynna - bierna - pozorna	P Q S	wat war woltoamper	W var V·A

3. Struktura prostego obwodu elektrycznego.

Najprostszy układ elektryczny składa się z :

- źródła prądu,

- przewodu,

- odbiornika.

4. Prawo Ohma, oporność elektryczna (rezystancja, rezystywność)

Prawo Ohma (wyznaczone doświadczalnie) - napięcie (U) na końcach przewodnika przez który płynie prąd o natężeniu (I) jest iloczynem natężenia prądu i rezystancji (R) tego przewodnika.

U = R * I

Rezystancją odcinka przewodu (R) nazywamy stosunek napięcia przyłożonego do tego odcinka do natężenia prądu płynącego przy tym napięciu. Jednostką jest 1
Rezystancja przewodnika zależy od jego konstrukcji:
a) długości przewodnika l ( długość rośnie - rezystancja rośnie)
b) pola przekroju poprzecznego S (pole przekroju rośnie - rezystancja maleje)
c) rodzaju przewodnika (konduktywność rośnie - rezystancja maleje)

Konduktywność materiału (przewodność właściwa) - jest to stała materiałowa opisująca własności przewodzące materiału. Im konduktywność większa tym lepszy przewodnik.

Konduktancja G to odwrotność rezystancji:

Jednostką jest jeden simens - 1s.

Rezystywność to opór właściwy materiału, opisuje jego własności rezystywne (oporowe), każdy materiał ma inny opór właściwy podawany w tablicach. Im większa rezystywnosć tym gorszy przewodnik a lepszy materiał na rezystor. Jednostką jest 1 * m.

5. Praca i moc prądu

Praca i moc prądu

Przepływ prądu w obwodzie elektrycznym związany jest z wykonywaniem pracy przez pole elektryczne.
Praca prądu zamieniana jest w obwodzie elektrycznym na odpowiedni rodzaj energii (ciepło, promieniowanie itp.). Jednostką pracy prądu jest dżul [J]. Korzystając z podanego wzoru, możemy wyrazić jednostkę pracy za pomocą jednostek wielkości elektrycznych:
[J = VּAּs].
Pracę obliczamy za pomocą następujących wzorów:
W = Uּ I ּ t, W = I2ּ R ּ t,

Moc urządzeń elektrycznych jest równa stosunkowi pracy wykonanej przez dane urządzenie do czasu, w którym ta praca została wykonana. Jednostką mocy urządzeń elektrycznych jest wat [W= VּA].
P = W/t
Moc prądu możemy obliczać z następujących wzorów:
P = U ּ I, P = I2ּ R, P=U²/R

6. Szeregowe połączenie rezystorów

Połączenie szeregowe rezystorów charakteryzuje się tym, że rezystancja wypadkowa jest sumą rezystancji wszystkich rezystorów połączonych szeregowo.

7. 
   

Przez wszystkie rezystory połączone szeregowo przepływa ten sam prąd I=U/R (U jest to napięcie zasilania połączonych szeregowo rezystorów; R jest to rezystancja zastępcza rezystorów). Spadki napięć na rezystorach obliczamy mnożąc wartości rezystancji rezystorów i prąd przepływający przez te rezystory (U1=R1*I, U2=R2*I, ... , Un=Rn*I).

7. Stan jałowy, obciążenia i zwarcia źródła napięcia stałego.

Na zaciskach rzeczywistego źródła napięcia o parametrach E, R_w napięcie

Rys. 5-1. Rzeczywiste źródło napięcia b) pomiar napięcia stanu jałowego c) pomiar prądu zwarcia

Stan jałowy źródła napięcia jest to stan, w którym prąd płynący przez źródło jest równy zeru. Napięcie na zaciskach źródła napięcia w stanie jałowym nazywane napięciem stanu jałowego jest równe jego napięciu źródłowemu

Stan zwarcia źródła napięcia jest to stan, w którym napięcie na zaciskach źródła jest równe zeru. Wówczas prąd pobierany ze źródła, zwany prądem zwarcia wynosi

Rezystancja wewnętrzna źródła napięcia jest równa ilorazowi napięcia stanu jałowego i prądu zwarcia

Prąd I w obwodzie można wyrazić za pomocą napięcia stanu jałowego i prądu zwarcia, zgodnie z poniższym wzorem

8. Obwód elektryczny rozgałęziony. Prawa Kirchhoffa.

I Prawo Kirchhoffa (prądowe) - suma prądów wpływających do węzła jest równa sumie prądów odpływających od węzła.

Σ I = 0

Suma algebraiczna prądów dopływających i odpływających z dowolnie wydzielonego fragmentu obwodu elektrycznego jest równa zeru.

II Prawo Kirchhoffa (napięciowe) - Suma napięć źródłowych w dowolnym oczku obwodu elektrycznego prądu stałego jest równa sumie iloczynów rezystancji i prądów w gałęziach należących do danego oczka.

U_ab = V_a - V_b = E₁ - R₁I₁

U_bc = V_b - V_c = E2 - R₂I₂

U_cd = V_c - V_d = -E₃ +R₃I₃

U_da = V_d - V_a = R₄I₄

E₁ - R₁I₁ +E₂ - R₂I₂ - E₃ + R₃I₃ +R₄I₄ = 0

lub

R₁I₁ +R₂I₂ - R₃I₃ - R₄I₄ = E₁+E₂ - E₃

Σ (RI) = Σ E

Σ (E,U) = 0

W dowolnym oczku obwodu elektrycznego prądu stałego suma algebraiczna napięć źródłowych i napięć odbiornikowych jest równa zeru (jeżeli obwód nie jest poddany działaniu zmiennych pól elektromagnetycznych).

Zastosowanie praw Kirchhoffa do rozwiązywania obwodów elektrycznych rozgałęzionych

Rozwiązywanie obwodu elektrycznego polega na wyznaczaniu prądów przy danych parametrach obwodu i działających w nim wymuszeniach.

Liczba niewiadomych równań jest równa liczbie gałęzi g. Dla ich wyznaczania służą równania prądowe wg I prawa Kirchhoffa dla węzłów

Σ I_k = 0

oraz równania napięciowe wg II prawa Kirchhoffa dla oczek

Σ ( R_k I_k ) = Σ E_k

Liczba równań prądowych w obwodzie o w węzłach wynosi (w-1)

Brakujące równania w liczbie n = g - ( w - 1 ) = g - w +1 należy wypisać na podstawie II prawa Kirchhoffa, gdzie n oznacza liczbę niezależnych oczek w danym obwodzie.

Po wypisaniu równania dla dowolnego oczka skreśla się w nim jedną gałąź w tym celu, aby ją ominąć przy doborze następnych oczek. Postępowanie jest zakończone, gdy nie można utworzyć oczka z samych nie skreślonych oczek.

9. Sposoby łączenia rezystorów.

Szeregowe łączenie kondensatorów

Przy połączeniu szeregowym kondensatorów, odwrotność pojemności wypadkowej jest równa sumie odwrotności wszystkich pojemności składowych:

gdzie:
Cz - pojemność zastępcza (wypadkowa)
C1, C2, C3 - pojemności składowe

W praktyce bardzo często korzysta się ze wzorów uwzględniających tylko dwie lub trzy pojemności składowe:

Równoległe łączenie kondensatorów

Przy połączeniu równoległym kondensatorów, pojemność wypadkowa jest równa sumie pojemności składowych: Cz = C1 + C2 + C3 ...

gdzie:
Cz - pojemność zastępcza (wypadkowa)
C1, C2, C3 - pojemności składowe

10. Sposoby łączenia rezystorów.

- szeregowe

- równoległe

- połączenie w trójkąt

Przekształcenie w połączenie w gwiazdę.

R_Δ iloczyn boków przyległych

R suma przyległych boków trójkąta

11. Sposoby łączenia źródeł napięcia stałego.

Łączenie szeregowe.

Układ szeregowy n gałęzi aktywnych i pasywnych (E_j= 0) można zastąpić jedną gałęzią aktywną o napięciu źródłowym E równym sumie napięć źródłowych i o rezystancji R_w równej sumie rezystancji poszczególnych gałęzi aktywnych i pasywnych.

Łączenie równoległe.

Układ równoległy n gałęzi aktywnych o dowolnych napięciach źródłowych E_j i konduktancjach G_j , można zastąpić jedną gałęzią o napięciu źródłowym równym sumie iloczynów konduktancji i napięć źródłowych poszczególnych gałęzi podzielonej przez sumę ich konduktancji, która jest zarazem konduktancją gałęzi zastępczej.

Rezystancja gałęzi zastępczej:

---