CCI20111111006

które nie są ani dobrymi przewodnikami elektryczności, ani też dobrymi izolatorami; są to półprzewodniki, np. german, selen, krzem, tellur. Do półprzewodników zalicza się także chemicznie czysty węgiel w postaci grafitu, sadzy, antracytu oraz tlenki niektórych metali.

1.3. Prąd elektryczny. Obwód prądu stałego

W metalach i elektrolitach prądem elektrycznym jest uporządkowany ruch ładunków elektrycznych. Dla ujęcia ilościowego wprowadzono pojęcie natężenia prądu elektrycznego — oznaczenie I. Jednostką natężenia prądu jest 1 amper (1 [I] = 1 A), jedna z 6 podstawowych jednostek układu SI. Definicja ampera jest podana w § 3.5.

Pomiędzy natężeniem prądu elektrycznego I a ładunkiem elektrycznym Q istnieje prosta zależność

czyli prąd elektryczny jest stosunkiem ładunku elektrycznego, jaki przepływa przez przekrój poprzeczny przewodnika w ciągu t sekund, do tegoż czasu t. Z zależności tej wynika, że ładunek elektryczny Q — 11. Jednostką ładunku elektrycznego w układzie SI jest 1 kulomb (1 [Q] = 1 C), przy czym 1 C = 1 A-l s. Kulomb więc nieraz bywa nazywany amperosekundą — As.

Naturalną jednostką miary ładunku elektrycznego mógłby być ładunek elektronu, jednakże ze względu na jego znikomo małą wartość posługiwanie się taką jednostką w praktyce nie byłoby wygodne. Jednostkę ładunku 1 C stanowi 6,28 • 10¹⁸ elektronów, a więc 6.28 miliarda miliardów elektronów swobodnych.

W elektrotechnice rozróżnia się dwa zasadnicze rodzaje prądu: prąd o niezmiennym kierunku przepływu — zwany prądem stałym oraz prąd, którego zarówno zwrot przepływu, jak i natężenia zmieniają się okresowo — zwany prądem przemiennym.

Prąd przemienny, zmiany którego przebiegają zgodnie z funkcją sinusoidalnie zmienną, nazywamy prądem sinusoidalnie zmiennym.

Przypomnijmy poznane w fizyce podstawowe warunki i prawa dotyczące przepływu prądu stałego.

W celu uzyskanie przepływu prądu, czyli uporządkowanego ruchu elektronów swobodnych, należy utworzyć z przewodników metalowych zamkniętą drogę dla obiegu elektronów, czyli obwód elektryczny, który musi zawierać urządzenie wytwarzające w tym obwodzie różnicę potencjałów, czyli napięcie (oznaczenie U). Urządzenie to nazywamy źródłem napięcia albo źródłem energii elektrycznej. W źródle zachodzi przemiana dostarczonej z zewnątrz energii mechanicznej, chemicznej, cieplnej lub świetlnej w energię elektryczną przez wytworzenie siły elektromotorycznej (skrót s.em.) (oznaczenie E), nazywanej również napięciem źródłowym, dzięki której elektrony swobodne gromadzą się na biegunie ujemnym źródła, uzyskują energię, a następnie przepływając poprzez obwód mogą wykonywać pewną pracę, np. rozżarzyć włączoną w obwód żarówkę lub poruszać silnik elektryczny, w obwodzie więc zachodzi przemiana dostarczonej do niego energii elektrycznej w inny rodzaj energii: w ciepło, w ruch, czyli w energię mechaniczną.

Należy zwrócić uwagę, że pojęcie siły elektromotorycznej nie ma nic wspólnego z pojęciem siły stosowanym w mechanice. Powstająca w źródle s.em. nie wytwarza elektronów, lecz dostarcza energii wywołującej ruch istniejących elektronów swobodnych.

Każde źródło energii elektrycznej ma dwa bieguny, zwane także zaciskami, przy czym w źródłach napięcia stałego jeden biegun przyjęto nazywać biegunem lub zaciskiem dodatnim i oznaczać znakiem +, drugi — ujemny i oznaczać znakiem —.

Najbardziej rozpowszechnionymi źródłami energii są prądnice (zwane też generatorami) przetwarzające energię mechaniczną w elektryczną oraz akumulatory i ogniwa galwaniczne przetwarzające energię chemiczną w elektryczną.

Obwody elektryczne przedstawiamy na rysunkach za pośrednictwem schematów elektrycznych, na których poszczególne części obwodu odtwarza się za pomocą obowiązujących symboli graficznych. Na rys. 1-2- przedstawiono symbole graficzne źródła napięcia, a na rys. 1-3 — schemat obwodu elektrycznego zawierającego: źródło napięcia w postaci baterii ogniw, odbiornik, przewody łączące i wyłącznik.

Zwrot płynącego w obwodzie elektrycznym prądu przyjęto ».ważać od zacisku dodatniego źródła do zacisku ujemnego (rys.

O