časopis z vydavatelství
FCC PUBLIC

Aktuální vydání

Číslo 3/2020 vyšlo
tiskem 13. 3. 2020. V elektronické verzi na webu ihned. 

Téma: Trendy v elektrotechnice a souvisejících oborech

Hlavní článek
Využití měniče frekvence pro experimentální zařízení

Skladba hmoty

Skladba hmoty

1.1 Elektrický náboj

Kladný iont je atom s převažujícím kladným nábojem protonů (+) v jádru atomu.

Záporný iont je atom s převažujícím záporným náboj elektronů (-) v obalu atomu.

Ionty jsou nosiče kladného nebo záporného elektrického náboje. Z počtu elektronů nebo protonů je možné vypočítat odpovídající elektrický náboj Q:

Q = n · e

kde Q je elektrický náboj (elektrické množství), n počet elementárních nábojů, e elementární náboj

Příklad:
Kolik elektronů reprezentuje náboj 1 C?

n = Q/e

n = –1 C/ –1,602 · 10?–19 C = 6,242 · 1018

1.2 Fyzikální vlastnosti náboje

Fyzikální vlastností elektrického náboje je silové působení mezi nosiči nábojů. Silové účinky jsou vyvolány manipulací (mechanickým třením) s materiály různého druhu (s různými elektrickými vlastnostmi) – vlněná tkanina, polystyren, akrylát apod. (obr. 1).

Obr. 1.

Obr. 1. a) Přitahování izolantů vyvolané třením materiálu (polystyrenu), b) Odpuzování třených p olystyrenových tyčí, c) Přitahování třené polystyrenové a akrylátové tyče

Tření vyvolává odpudivé nebo přitažlivé síly, podle polarity náboje: +Q, –Q (obr. 2).

Souhlasné náboje (náboje stejné polarity) se odpuzují.

Opačné elektrické náboje (náboje opačném polarity) se přitahují.

Pomocí elektrických nábojů jsou vysvětlovány všechny elektrické jevy.

1.3 Elektrické napětí

Okolo elektrostatického náboje (nepohybujícího se elektrického náboje) je nehmotné elektrické pole (elektrostatické pole). To silově působí na elektrické náboje. Sílu F lze vyjádřit Coulombovým vztahem:

F = Q1 Q2 (4pe · r2)

kde Q1, Q2 jsou náboje (elektrické množství), e permitivita prostředí (veličina vyjadřující vliv látky na elektrické pole), r vzdálenost mezi náboji.

Obr. 2.

Obr. 2. Silové účinky elektrických nábojů

Ke zvětšení vzdálenosti mezi náboji mezi přitahujícími se (opačnými) náboji je zapotřebí vynaložit (fyzikální) práci – potenciální energii elektrického pole. Totéž je zapotřebí ke zmenšení vzdálenosti odpuzujících se nábojů.

Při oddělení elektrických nábojů (např. elektronu z atomu) vzniká elektrické napětí< (U), tedy (fyzikální) práce, vynaložená na oddělení nábojů z rovnovážného stavu. Stejné elektrické napětí je (fyzikální) práce, která má snahu spojit náboje, jež by byly za rovnovážného stavu rozděleny.

Proto ve zdrojích elektrického napětí jsou napětím udržovány náboje v nerovnováze – na jedné svorce přebytek (–), resp. nedostatek (+) elektronů.

U = W/Q = N·m/C = V·A·s/A·s = V = m2·kg·s–3·A–1

kde U je elektrické napětí, W práce, Q náboj

Elektrické napětí je fyzikální veličina uvažovaná vždy mezi dvěma body – např. mezi dvěma body elektrického pole, mezi kladným a záporným pólem zdroje nebo mezi svorkami spotřebiče.

Každý bod elektrického pole má určitý potenciál, podobně jako každý bod na svahu má vůči patě kopce různou potenciální energii.

Napětí může vznikat pouze mezi dvěma nebo více body různého potenciálu. Elektrické napětí mezi dvěma body se rovná rozdílu potenciálů těchto bodů.

(jk; pokračování – Základní pojmy, veličiny a jednotky)