Elektřina je definována jako souhrn elektrostatických jevů (z nichž mezi prvními byly silové účinky vyvolané třením izolantů[1] a následná polarizace látek[2]) a elektrodynamických jevů včetně elektromagnetismu.
Jevy spojené s elektřinou i magnetismem se nazývají elektromagnetismus. Technický obor zabývající se elektřinou se nazývá elektrotechnika.
| Líbí se vám schémata zde uveřejněná ? |
| Ano |
   132/94% |
| Ne |
   8/6% |
| Celkem hlasovalo: 140 |
Obsah[skrýt] |
[editovat] Etymologie
Elektřina má název od jantaru (řecky élektron), na němž byly pozorovány silové účinky statické elektřiny.[1][4] Josef Jungmann zaznamenal starší českou podobu slova – električina,[4][5] lidově se elektřina označuje též slovem elektrika.[zdroj?]
[editovat] Elektrický náboj
- Podrobnější informace naleznete v článku Elektrický náboj.
Základní elektrickou vlastností těles je elektrický náboj. Těleso s elektrickým nábojem se nazývá elektricky nabité a je schopno působit elektrickou silou na jiné elektricky nabité těleso. V prostoru kolem nabitého tělesa se nachází elektrické pole, které popisujeme jeho intenzitou. Velikost elektrické síly vyjadřuje Coulombův zákon, v jiném tvaru pak Gaussův zákon elektrostatiky.
Tělesa lze zelektrovat různými způsoby - elektrostatickou indukcí, ionizací, chemickou disociací, třením, působením světla, tepla, aj. Ve všech případech jde uvnitř tělesa o oddělení některých elementárních částic s různým nábojem. Záporně nabité těleso má přebytek elektronů, kladně nabité těleso má nedostatek elektronů (má více protonů).
Elektrický náboj lze uchovat v kondenzátoru, příp. jiné součástce s elektrickou kapacitou.
[editovat] Elektrický proud
- Podrobnější informace naleznete v článku Elektrický proud.
Pohybu elektricky nabitého tělesa nebo částice se říká elektrický proud. Nejčastěji je elektrický proud tvořen usměrněným pohybem elektronů nebo jiných elektricky nabitých částic vodičem. Ty se kromě svého tepelného pohybu posouvají ve směru působení elektrické síly.
Pole vytváří na koncích vodiče elektrické napětí jako rozdíl elektrických potenciálů. Elektrický proud se rozdíl snaží vyrovnat tokem náboje. Vztah mezi odporem, napětím a proudem je vyjádřen Ohmovým zákonem.
[editovat] Elektrická vodivost
- Podrobnější informace naleznete v článcích Elektrická vodivost a Konduktivita.
Schopnost materiálu přenášet elektrický proud se nazývá konduktivita (měrná elektrická vodivost). Důležitou podmínkou vedení elektrického proudu látkou je přítomnost volných elektricky nabitých částic, typicky valenčních elektronů.
Podle charakteru látky a její schopnosti vést proud, lze látky různě dělit.
[editovat] Elektrický proud v pevných látkách
- vodiče,
- polovodiče - proud možný za určitých podmínek, nebo
- izolanty.
[editovat] Elektrický proud v kapalinách
Elektrický proud v kapalinách je možný v různých případech:
- vodivé kapaliny nebo
- možný za určitých podmínek, například elektrolyticky, po disociaci molekul při rozpuštění jiné látky.
[editovat] Elektrický proud v plynech
Elektrický proud v plynech se za běžných podmínek nevyskytuje, ale je možné jej vyvolat ionizací:
[editovat] Supravodivost
Látky se také mohou stát supravodivými, například za velmi nízkých teplot blížících se absolutní nule.
[editovat] Stejnosměrný a střídavý proud
Proud v elektrickém obvodu může být stejnosměrný nebo střídavý. Střídavý proud vzniká ze zdroje střídavého napětí a mění svůj směr a velikost. Při pravidelných změnách se maximální hodnota proudu (amplituda) střídá v každém směru s určitou frekvencí. V obvodech střídavého proudu může docházet k fázovým posuvům mezi proudem a napětím v závislosti na použitých prvcích. Výkon střídavého proudu se odvozuje z efektivní hodnoty střídavého proudu.
[editovat] Elektrická práce, výkon, energie
- Podrobnější informace naleznete v článku Elektrická energie.
Elektrická práce vykonaná za jednotku času je elektrický výkon.
Každý vodič klade průchodu elektrického proudu odpor: Elektrické síly posouvající částice konají práci. To má za následek ztrátu elektrické energie a její přeměnu na teplo: vodiče se zahřívají. Jouleovo teplo, vzniklé průchodem elektrického proudu vodičem, se v elektrotechnice uvažuje jeho elektrické ztráty.
Elektrická energie včetně ztrát dodávaná do obvodu za jednotku času se nazývá elektrický příkon.
[editovat] Souvislost elektřiny a magnetismu
- Podrobnější informace naleznete v článku Elektromagnetické záření.
Kolem vodiče, kterým prochází elektrický proud (obecně kolem jakékoli pohybující se elektricky nabité částice) se vždy vytváří magnetické pole. Opačně, jestliže se mění magnetické pole, pak se ve vodiči vždy indukuje elektrický proud (obecně vzniká elektrická síla působící na elektricky nabité částice). Každá změna v elektrickém poli indukuje změnu v poli magnetickém a naopak, každá změna v magnetickém poli pak indukuje změny v poli elektrickém. Tyto jevy ukazují na neoddělitelnou spojitost mezi elektřinou a magnetismem. Jednotná teorie elektromagnetismu resp. elektromagnetického pole je dána Maxwellovou teorií elektromagnetického pole. Podle této celistvé teorie, která je základem veškeré praktické elektrotechniky, elektrickou energii vždy přenáší pouze a výhradně elektromagnetické pole a to v celém prostoru (teoreticky nekonečně velkém) okolo elektrického vodiče.
Ve speciální teorii relativity, která na základě Maxwellovy teorie vznikla, lze ukázat, že magnetické pole kolem pohybujících se nabitých částic je důsledkem Lorentzovy transformace.[6] S použitím relativistické kvantové teorie lze takto vysvětlit i magnetismus permanentních magnetů, který je vytvářen spinem částic.[7]
[editovat] Elektrický obvod
- Podrobnější informace naleznete v článku Elektrický obvod.
Elektrický proud v praxi prochází vždy nějakým elektrickým obvodem. Jeho nejdůležitějšími částmi jsou zdroj elektromotorického napětí, elektrický spotřebič a elektrické vodiče, které jednotlivé části propojují. V elektrickém obvodu bez spotřebiče dochází ke zkratu kdy enormě narůstá hodnota elektrického proudu ve vodiči což způsobuje i prudkou změnu intenzity doprovodného magnetického pole. Proti zkratu bývají elektrické obvody chráněny specializovanými elektrickými přístroji (kupř. pojistkami, bleskojistkami, nadproudovými ochranami či motorovými jističi).
Základní jednoduchý elektrický obvod může být:
- sériový - součástky jsou spolu propojeny jeden za druhým na jediném vodiči, nebo
- paralelní - vodiče se rozvětvují v uzlech, každá součástka má vlastní větev.
Vztahy mezi napětím a proudem v jednotlivých částech obvodu popisují Kirchhoffovy zákony. Zákonitostmi průchodu elektrického proudu elektrickými obvody se zabývá obecná teorie elektrických obvodů, která je jen praktickou aplikací jednotné teorie elektromagnetického pole.
Zvláštním druhem elektrických obvodů jsou elektronické obvody.
[editovat] Elektrotechnické součástky
Nejpoužívanějšími součástkami v elektrických obvodech jsou kromě zdroje a vodičů také spínač, rezistor, termistor, reostat, potenciometr, kondenzátor, cívka, anténa, elektromagnetické relé, elektronka, polovodičová dioda , polovodičová fotodioda tranzistor, fototranzistor, integrovaný obvod a další polovodičové součástky.
[editovat] Elektrické spotřebiče
Mezi nejběžnější elektrické spotřebiče patří tepelné elektrické spotřebiče (žárovka, infrazářič, elektrická trouba), zářivka, elektromotor a různé elektronické spotřebiče (rádiový přijímač, televizní přijímač, různé druhy přehrávačů a rekordérů, telefon, počítač, atd.). V současné době se dbá na úspory energií a proto jsou využívány především úsporné spotřebiče.
[editovat] Výroba
- Podrobnější informace naleznete v článcích Energetika a Elektrárna.
Při výrobě elektřiny jde o přeměnu jiného druhu energie na elektrickou energii:
- Přímá přeměna chemické energie je základem různých galvanických článků (alkalické články, akumulátory),
- přeměna mechanické energie se uskutečňuje elektromagnetickou indukcí v elektrickém generátoru což bývá
- alternátor v případě střídavé napájecí soustavy, nebo
- stejnosměrný generátor resp. dynamo v případě stejnosměrné napájecí soustavy,
- přeměna světelné energie na elektrickou energii pak využívá fotoelektrického jevu. Působením světla na polovodičovou vrstvu součástky vznikná na ní napětí několika desetin voltů.
Podle druhu primárního zdroje vnější energie rozlišujeme několik druhů výroben elektrické energie - tedy elektráren:
Střídavá elektřina se vyrábí třífázově pro snadnou trorbu točivého pole pro točivé stroje: Elektrické napětí je v každé fázi oproti zbylým dvěma fázím vždy fázově posunuto o 120 stupňů v prostoru i čase.