Prąd elektryczny – wzory, prawa i zasady fizyki

W tym artykule znajdziesz najważniejsze informacje oraz wzory opisujące zjawisko prądu elektrycznego.

Najważniejsze wzory prądu elektrycznego:

Najważniejsze pojęcia prądu elektrycznego: prąd elektryczny, kierunek prądu, natężenie prądu, napięcie prądu, opór prądu, praca prądu, moc prądu

Leszek Bober

Na czym polega zjawisko prądu elektrycznego? Jak wyjaśnić czym jest natężenie i napięcie? Odpowiedzi opisane prostym językiem znajdziesz poniżej. Zapraszam do lektury!

Bardzo wiele używanych przez nas urządzeń jest zasilane prądem np. żarówka, płyta indukcyjna w kuchni, telefon, pralka czy samochód elektryczny. Energia elektryczna jest wygodna w użyciu i łatwo można ją zamienić na inne formy energii np. przy przepływie prądu przez rezystor praca prądu zamieniana jest na ciepło a przy przepływie przez silnik elektryczny na pracę mechaniczną. 


Prąd elektryczny

Prąd elektryczny w metalu polega na uporządkowanym ruchu elektronów, od bieguna ujemnego do bieguna dodatniego pod wpływem pola elektrycznego.

Kierunek prądu

Umowny kierunek prądu przyjmujemy od bieguna dodatniego do bieguna ujemnego.

Natężenie prądu

Natężenie prądu określa ładunek przepływający przez poprzeczny przekrój przewodnika w ciągu jednostki czasu.

\large I = \frac{q}{t}

I – natężenie prądu
q – ładunek elektryczny
t – czas

Jednostką natężenia prądu jest  1 amper (1 A).

Związek między jednostką ładunki i natężenia prądu:

1C = 1A \cdot 1s

Używamy również jednostki ładunku 1 amperogodziny (1 Ah ):   1 Ah = 3 600 C

Do pomiaru natężenia prądu służy amperomierz.

Napięcie prądu

Napięcie to różnica potencjałów powodująca przepływ prądu. Przykładem źródła napięcia jest bateria, która zamienia energię z reakcji chemicznej na energię elektryczną.  

Prawo Ohma

Natężenie prądu płynącego przez przewodnik jest wprost proporcjonalne do napięcia przyłożonego do jego końców.

Natężenie jest efektem przyłożonego napięcia i zachowuje się proporcjonalnie do swojej przyczyny. Przykładowo: gdy przyłożone napięcie wzrośnie dwa razy to spowoduje również dwukrotny wzrost przepływ prądu (natężenia prądu).

Komplet informacji o prawie Ohma znajdziesz na podstronie w całości poświęconej temu zagadnieniu

Prawo Ohma

Opór prądu

Stosunek napięcia do natężenia prądu dla danego przewodnika jest stały i nosi nazwę oporu elektrycznego.

R = \frac{U}{I}

R – opór elektryczny
U – napięcie
I – natężenie prądu

Jednostką oporu elektrycznego jest 1 om (1 Ω):

1 \Omega = \frac{1V}{1A}

Opornik ma opór 1 oma jeżeli przyłożone napięcie 1 wolta wywołuje przepływ prądu o natężeniu 1 ampera.

Zależność oporu elektrycznego od rozmiarów przewodnika:

R = \rho \cdot \frac{l}{S}

R – opór elektryczny
\rho – opór właściwy
I – długość przewodnika
S – pole przekroju poprzecznego

Opór właściwy

Opór właściwy jest wielkością charakterystyczną dla danego materiału.

Opór właściwy jest to opór drutu o długości 1 metr i polu przekroju 1 m² lub 1 mm².

Połączenie szeregowe odbiorników:

Opór zastępczy, połączenie szeregowe
  • Natężenia prądów płynących przez poszczególne oporniki są takie same.
  • Napięcie całkowite jest równe sumie napięć na poszczególnych opornikach.
  • Opór zastępczy R jest równy sumie oporów poszczególnych oporników.

R = r_1 + r_2 + r_3

Połączenie równoległe odbiorników

opór zastępczy, połączenie równoległe
  •  Napięcie na poszczególnych opornikach jest takie, jak napięcie zasilające.
  • Natężenie prądu całkowitego jest sumą natężeń płynących przez poszczególne oporniki.
  • Odwrotność oporu zastępczego R jest równa sumie odwrotności poszczególnych oporników.

  \frac{1}{R} = \frac{1}{r_1} + \frac{1}{r_2} + \frac{1}{r_3}

Praca prądu elektrycznego

Praca prądu elektrycznego wyraża się wzorem:

W = U \cdot I \cdot t

W – praca prądu elektrycznego
U – napięcie prądu
I – natężenie prądu
t – czas

Moc prądu elektrycznego

Wzór na moc prądu elektrycznego

P = U \cdot I

P – moc prądu elektrycznego
U – napięcie prądu
I – natężenie prądu

Jednostką mocy prądu jest jeden wat: 1 W = 1 V × 1 A

UDOSTĘPNIJ LINK:
Facebooktwittermail