Elektrický prúd

Definícia a výpočty elektrického prúdu.

• Definícia elektrického prúdu
• Výpočet elektrického prúdu
• Aktuálny výpočet podľa Ohmovho zákona
• Prúd v sériových obvodoch
• Prúd v paralelných obvodoch
• Aktuálny delič
• Kirchhoffov súčasný zákon
• Striedavý prúd (AC)
• Aktuálne meranie

Definícia elektrického prúdu

Elektrický prúd je prietok elektrického náboja v elektrickom poli, obvykle v elektrickom obvode.

Použitím analógie vodovodného potrubia môžeme vizualizovať elektrický prúd ako vodný prúd, ktorý tečie v potrubí.

Elektrický prúd sa meria v ampérovej (amp) jednotke.

Výpočet elektrického prúdu

Elektrický prúd sa meria rýchlosťou toku elektrického náboja v elektrickom obvode:

i ( t ) = dQ (t) / dt

Okamžitý prúd je daný derivátom elektrického náboja v čase.

i (t) je okamžitý prúd I v čase t v ampéroch (A).

Q (t) je okamžitý elektrický náboj v coulomboch (C).

t je čas v sekundách (s).

Ak je prúd konštantný:

Aj = Δ Q / delta t

I je prúd v ampéroch (A).

ΔQ je elektrický náboj v coulomboch (C), ktorý tečie v čase trvania Δt.

Δt je čas v sekundách (s).

príklad

Keď 5 coulombov prúdi cez odpor počas 10 sekúnd,

prúd sa vypočíta podľa:

Aj = Δ Q / Δ t  = 5C / 10s = 0.5A

Aktuálny výpočet podľa Ohmovho zákona

Prúd Aj _R v ANP (A) je rovná rezistora napätie V _R vo voltoch (V) vydelený odporu R v ohmoch (Q).

Aj _R = V _R / R

Aktuálny smer

Prúd v sériových obvodoch

Prúd, ktorý preteká cez odpory v sérii, je rovnaký vo všetkých odporoch - rovnako ako prietok vody cez jednu rúrku.

I _Spolu = I ₁ = I ₂ = I ₃ = ...

I _Spolu - ekvivalentný prúd v ampéroch (A).

I ₁ - prúd zaťaženia 1 v ampéroch (A).

I ₂ - prúd zaťaženia # 2 v ampéroch (A).

I ₃ - prúd zaťaženia # 3 v ampéroch (A).

Prúd v paralelných obvodoch

Prúd, ktorý tečie paralelne cez záťaže - rovnako ako voda preteká paralelnými rúrkami.

Celkový prúd I _celkom je súčet paralelných prúdov každého zaťaženia:

I _Spolu = I ₁ + I ₂ + I ₃ + ...

I _Spolu - ekvivalentný prúd v ampéroch (A).

I ₁ - prúd zaťaženia 1 v ampéroch (A).

I ₂ - prúd zaťaženia # 2 v ampéroch (A).

I ₃ - prúd zaťaženia # 3 v ampéroch (A).

Aktuálny delič

Súčasné delenie rezistorov paralelne je

R _T = 1 / (1 / R ₂ + 1 / R ₃ )

alebo

Aj ₁ = I _T x R _T / ( R ₁ + R _T )

Kirchhoffov súčasný zákon (KCL)

Spojenie niekoľkých elektrických komponentov sa nazýva uzol .

Algebraický súčet prúdov vstupujúcich do uzla je nula.

∑ I _k = 0

Striedavý prúd (AC)

Striedavý prúd je generovaný zdrojom sínusového napätia.

Ohmov zákon

I _Z = V _Z / Z

I _Z   - prúdový tok cez záťaž meraný v ampéroch (A)

V _Z - pokles napätia na záťaži meranej vo voltoch (V)

Z   - impedancia zaťaženia meraná v ohmoch (Ω)

Uhlová frekvencia

ω = 2 π f

ω - uhlová rýchlosť meraná v radiánoch za sekundu (rad / s)

f - frekvencia meraná v hertzoch (Hz).

Momentálny prúd

i ( t ) = I _maximálny hriech ( ωt + 9 )

i ( t ) - okamžitý prúd v čase t, meraný v ampéroch (A).

Ipeak - maximálny prúd (= amplitúda sínusu), merané v ampéroch (A).

ω - uhlová frekvencia meraná v radiánoch za sekundu (rad / s).

t - čas meraný v sekundách (s).

θ        - fáza sínusovej vlny v radiánoch (rad).

RMS (efektívny) prúd

Aj _rms =  I _ef =  I _špičkový / √ 2 ≈ 0,707 I _vrchol

Špičkový prúd

I _p-p = 2 I _pík

Aktuálne meranie

Meranie prúdu sa vykonáva spojením ampéra v sérii s meraným objektom, takže všetok nameraný prúd pretečie ampérom.

Ampeter má veľmi nízky odpor, takže takmer neovplyvňuje meraný obvod.