Pokračujeme v díle těch,
kteří byli první.

Aktuální vydání

Číslo 11/2016 vyšlo tiskem
7. 11. 2016. V elektronické verzi na webu od 1. 12. 2016. 

Téma: Rozváděče a rozváděčová technika; Točivé stroje a výkonová elektronika

Hlavní článek
Lithiové trakční akumulátory pro elektromobilitu

Aktuality

Svítící fasáda FEL ČVUT nabídne veřejnosti interaktivní program s názvem Creative Colours of FEL Dne 13. prosince v 16.30 hodin se v pražských Dejvicích veřejnosti představí interaktivní…

Fakulta elektrotechnická je na špici excelentního výzkumu na ČVUT Expertní panely Rady vlády pro výzkum, vývoj, inovace (RVVI) vybraly ve II. pilíři…

Švýcaři v referendu odmítli uzavřít jaderné elektrárny dříve V referendu hlasovalo 45 procent obyvatel, z toho 54,2 procent voličů řeklo návrhu na…

Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. 11. 2016 den otevřených dveří Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. listopadu od 8.30 hodin Den otevřených…

Calliope mini – multifunkční deska Calliope mini poskytuje kreativní možnosti pro každého. A nezáleží na tom, zda jde o…

Ocenění v soutěži České hlavičky získal za elektromagnetický urychlovač student FEL ČVUT Student programu Elektronika a komunikace Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze Vojtěch…

Více aktualit

Tematický plán

číslo 12/2006

Tematický plán

Po jednorázovém připomenutí základů první pomoci (Elektro č. 11) si nyní stanovíme „tematický plán„ okruhů, kterým se budeme v dalších číslech Elektra v rubrice Repetitorium věnovat. Vzhledem k rozsahu tematického plánu předpokládáme jeho naplnění v letech 2007 až 2008.

1. Fyzika, matematika, elektrotechnika
1.1. Skladba hmoty
1.2. Základní pojmy, veličiny a jednotky
1.3. Základní zapojení obvodů a součástek

2. Schémata, značky, dokumentace
2.1. Technické kreslení a dokumentace
2.2. Schémata, značky a označování

3. Měřicí technika
3.1. Elektrická měření
3.2. Měření neelektrických veličin

4. Elektrické instalace
4.1. Instalace nízkého napětí
4.2. Inteligentní instalace

5. Elektrická zařízení
5.1. Výroba a rozvod elektrické energie
5.2. Elektrické stroje
5.3. Elektrické spotřebiče

6. Elektronika
6.1. Polovodičové materiály a prvky
6.2. Výkonová elektronika

7. Elektrotechnické vybavení budov
7.1. Základy automatizační techniky
7.2. Informační, komunikační a automatické systémy

1. Skladba hmoty

Při uvádění látky na téma Skladba hmoty nemíníme řešit žádné hlubší otázky elementární fyziky. Budeme vycházet ze zjednodušené představy všeobecně podávané v současných učebních textech.

Obr. 1.

Obr. 1. Bohrův model atomu vodíku

Struktura a stavba hmoty byly vědecky zkoumány ve snaze vysvětlit podstatu elektrických (elektrostatických) jevů. Koncem 19. století a na počátku 20. století se na základě dosavadních vědeckých poznatků dospělo k názoru, že všechny látky (hmota) se skládají z atomů (atomos – řecky „nedělitelný„). Atom je částice o tak malé velikosti, že jej nelze pozorovat ani pod mikroskopem. Jeho průměr je přibližně 1/10000 µm = 10–10 m = 0,1 nm.

Energetické vlastnosti atomů však mají zásadní význam pro vlastnosti hmoty. Bylo zjištěno a dokázáno, že atom se skládá z dalších energetických částic; odtud také interpretace, že vlastně jde o „chomáče energie„, resp. částice na pomezí hmoty a energie.

Po původním planetárním Rutherfordově modelu atomu (Skot lord Ernest Rutherford, 30. 8. 1871 až 19. 10. 1937) byl v roce 1913 vytvořen známý Bohrův model atomu (obr. 1, dánský fyzik Niels Henrik David Bohr, 7. 10. 1885 až 18. 11. 1962). Ten byl v roce 1925 doplněn o Pauliho princip na vlnově mechanický model atomu (švýcarský fyzik rakouského původu Wolfgang Pauli, 25. 4. 1900 až 15. 12. 1958)

Atom se skládá z jádra a obalu. Průměr jádra je přibližně 100 000krát menší než průměr obalu. Atom je tvořen elementárními částicemi: jádro se skládá z nukleonů, tj. protonů a neutronů, obal tvoří elektrony (obr. 2, příklad stavby atomu lithia).

Neutrony jsou elektricky neutrální částice a neovlivňují elektrické vlastnosti látek. Protony (v jádru, s kladným nábojem) a elektrony (na obalu, se záporným nábojem) mají opačné elektrické náboje (stejné velikosti) a vzájemně se přitahují.

Obr. 2.

Obr. 2. Stavba atomu lithia

Protony a elektrony se nazývají nosiče nábojů. Nesou nejmenší možný elektrický náboj, tzv. elementární náboj e = 1,602 × 10–19 C (coulombů*)).

Hmotnost elektronů je 1 836krát menší než hmotnost nukleonů. Ty mají navzájem téměř stejnou hmotnost.

Pohyb elektronů není nahodilý, ale musí odpovídat přesně danému systému vycházejícímu z energetických poměrů látky. Elektrony se proto pohybují po zcela určitých drahách, na kterých mají zcela určitou energii – jsou na konkrétní energetické hladině.

Obal atomu se dělí na vrstvy (resp. slupky), kterých je maximálně sedm a tyto vrstvy se dále dělí na hladiny.

Pro příklad uvádíme atom prvku lithium (obr. 2). Je to kov s nejjednodušší stavbou atomu – ve vnitřní vrstvě má dva elektrony, ve vnější jeden. Jeho jádro se skládá ze tří protonů a čtyř neutronů. Atom se chová neutrálně – záporný náboj tří elektronů ve vrstvách je vyvážen kladným nábojem tří protonů v jádru.

Je-li atom ve stavu, kdy se počet elektronů liší od počtu protonů, není elektricky neutrální a nazývá se iont (řecky ion – pohybující se).

Ionty vznikají z neutrálních atomů odnětím nebo přijetím elektronu do vrstvy. Odebráním elektronů převáží kladný náboj (kladný iont). Při zvýšení počtu elektronů převáží záporný náboj (záporný iont).

(jk; pokračování)


*) Charles Augustin de Coulomb, francouzský fyzik, 17. 6. 1736 až 23. 8. 1806