Elektrický obvod

Elektřina je proud elektronů. Co nám to řeklo? No asi nic moc. Velmi oblíbená reprezentace elektřiny je její představa jako vodovodní potrubí. Voda v potrubí teče stejně jako elektřina ve vodiči. Tahle reprezentace má sice několik nepřesností, ale na pochopení základních věcí funguje dobře.

Co je to vodič?

Jako vodič označujeme materiál, kterým proudí elektřina. O rozdělení materiálů si budeme povídat později, ale důležité je, aby bylo jasné, že pokud se bavíme o vodiči, máme na mysli "drát", "kabel" apd.

Musí se to točit

Elektrický obvod musí být uzavřen, aby jím mohl protékat elektrický proud. Jedná se o základní pravidlo v elektrotechnice. Co to ale znamená?

Pokud budeme mít např. baterku a žárovku. Když je postavime vedle sebe, nic se nestane. Pokud ale na svorky žárovky připojíme kontakty baterie, žárovka se nám rozsvítí. Ale stačí jenom jeden z vodičů rozpojit a svítit přestane. Ale proč?

Jak jsme si již řekli, obvod musí být uzavřen, aby elektřina proudila. Pokud použijeme analogii s vodovodním potrubím, tak si to můžeme představit tak, že pokud je potrubí přerušeno, tak nám voda vyteče. Elektřina nám sice nikam nevyteče, ale taky se nám nedostane dál bez potrubí.

Co tam teda teče?

Elektrony. Jednoduchá odpověď na složitou otázku. Ve skutečnosti je elektřina složitější, ale nám bude stačit si představit, že se opravdu jedná pouze o proud nějakých částic. Tyto částice uvádí do pohybu zdroj (baterie, elektrárna, ...) a spotřebič jejich energii využívá pro svůj provoz.

Dohodnutý směr toku proudu

Když se lidé začali učit pracovat s elektřinou, ještě přesně nevěděli, jak a kterým směrem se pohybuje. Tak se prostě dohodli: „Proud teče od plusu k mínusu.“ Jenže později vědci zjistili, že je to přesně naopak – elektrony se ve skutečnosti vydávají z mínusu směrem k plusu. To už ale bylo pozdě. Většina součástek, přístrojů i nákresů používala původní značení, a tak se rozhodlo, že ho necháme tak, jak je. Od té doby tedy víme, že elektrony proudí jedním směrem, ale v učebnicích a schématech kreslíme směr proudu obráceně.

Jak si to představit

Zde nám zase může pomoci analogie s vodou. Tentokrát si představme mlýnské kolo. Proud vody padá na lopatky kola a tím ho otáčí. Stejným způsobem si lze představit, že elektřína rozsvítí žárovku.

Důležitější pro nás bude vedět, jak vlastně tento tok popsat. Veličinám, kterými se dá tok popsat se říká Obvodové veličiny. A jsou to Napětí a Proud.

Napětí

• Značíme: U
• Měříme ve: Voltech [V]

Je to rozdíl elektrického potenciálu mezi dvěma body. Můžeme si jej představit jako šířku potrubí. Čím větší je šířka potrubí, tím vody (v našem případě elektronů) lze přenést.

Proud

• Značíme: I
• Měříme v: Ampérech [A]

Je to množství elektronů, které proteče vodičem za určitý čas. Můžeme si jej představit jako proud vody v potrubí. Čím větší je proud, tím více energie.

Odpor

• Značíme: R
• Měříme v: Óhmech [Ω]

Odpor sice nepatří mezi obvodobé veličiny, ale i tak je s nimi velmi silně svázán. Můžeme říct, že odpor je vlastnost, která klade překážku proudu, tedy "klade odpor". Lze si ho představit jako zúžené potrubí.

Odporu se nevyhneš

Odpor je vlastnost, kterou má každá součástka. Pomáhá nám snížovat proud v obvodu a někdy nám dělá problémy, když toho proudu chceme víc. Speciální součástky, které jsou navrženy pouze a jenom k tomu, aby kladly odpor, jsou rezistory. Více si o nich povíme v kapitole Ohmův zákon.