Elektrický obvod

Vzhled přesunout do postranního panelu skrýt

Schéma nejjednoduššího uzavřeného elektrického obvodu

Elektrický obvod je vodivé spojení elektrických prvků, a to jak vodivých, např. odporů, kondenzátorů či cívek, tak polovodivých, např. diod či tranzistorů, přerušitelné pomocí spínačů. Tyto prvky vytváří (polo)vodivou cestu pro přenos elektrické energie a splňují funkce, které jsou od obvodu požadovány (např. zesilování signálu, vytváření oscilací apod.). Může být nepatrný jako mikročip, nebo může zahrnovat celou elektrickou síť. Obvod se může skládat z jednotlivých (tzv. diskrétních) prvků nebo celých integrovaných obvodů.

Pokud je vodivá dráha tvořená elektrickým obvodem uzavřená, pak se hovoří o uzavřeném elektrickém obvodu. Je-li vodivá dráha obvodu přerušena, např. otevřeným spínačem, pak se mluví o otevřeném elektrickém obvodu.

Základní části elektrického obvodu

Elektrický obvod

Běžný elektrický obvod obsahuje tyto základní prvky:

elektrický zdroj - mění vstupní energii (např. chemickou v případě galvanického či palivového článku nebo pohybovou v případě generátoru) na energii elektrickou
elektrické vedení - slouží k přenosu elektrické energie od zdroje k spotřebiči, tvořeno dvěma či více vodiči navzájem oddělenými izolantem
elektrický přístroj - slouží k ovládání obvodu (např. vypínač) nebo jeho ochraně před poruchovými stavy (např. pojistka)
elektrický spotřebič - mění elektrickou energii na energii výstupní (např. světelnou v případě žárovky či LED diody nebo pohybovou v případě motoru)

Typickým příkladem jednoduchého elektrického obvodu může být baterie, dva vodiče, vypínač a žárovka. Ve většině případů je situace mnohem komplikovanější, protože běžný spotřebič se může skládat z desítek, stovek nebo tisíců součástek, z nichž mnohé mohou uvnitř realizovat komplikovaná zapojení skládající se ze stovek, tisíců nebo i milionů prvků. Elektrický obvod rovněž často obsahuje více zdrojů (např. bateriové spotřebiče připojitelné na síť) a více vypínačů pro odpojování a přepojování různých funkčních celků.

Základní zákony

Paralelní a sériové zapojení obvodu

Ohmův zákon: R = U I {\displaystyle R={\frac {U}{I}}} $R={\frac {U}{I}}$ , alternativní tvary: U = R ⋅ I ; I = U R {\displaystyle U=R\cdot I;I={\frac {U}{R}}} $U=R\cdot I;I={\frac {U}{R}}$ .

Odpor prvku obvodu je roven podílu napětí na daném prvku a proudu, který skrze něj protéká.
- Vodič, nebo např. sepnutý vypínač, má (hypoteticky) nulový odpor, nevzniká na něm tedy žádný úbytek napětí.
- Izolant, nebo např. rozepnutý vypínač má (hypoteticky) nekonečný odpor, neprotéká jím tedy žádný proud.
- Rezistor (např. elektrické topení) vytváří v důsledku procházejícího proudu úbytek napětí a mění elektrickou energii na tepelnou.

Elektrický výkon: P = U ⋅ I {\displaystyle P=U\cdot I} $P=U\cdot I$ , alternativní tvary: P = R ⋅ I 2 = U 2 R {\displaystyle P=R\cdot I^{2}={\frac {U^{2}}{R}}} $P=R\cdot I^{2}={\frac {U^{2}}{R}}$

Kirchhoffovy zákony:

1. Orientovaný součet proudů kolem uzlu je nulový: ∑ k = 1 n I k = 0 {\displaystyle \sum _{k=1}^{n}I_{k}=0} $\sum _{k=1}^{n}I_{k}=0$ , tj. součet proudů vstupujících do uzlu je roven součtu proudů vystupujících z uzlu (tj. proud se nikde nehromadí).
2. Orientovaný součet napětí kolem obvodu je nulový: ∑ k = 1 n U k = 0 {\displaystyle \sum _{k=1}^{n}U_{k}=0} $\sum _{k=1}^{n}U_{k}=0$ .
Z Kirchhoffových zákonů vyplývají zákonitosti pro řazení prvků v obvodu:
- V případě sériového zapojení protéká všemi prvky stejný proud a součet úbytků napětí na spotřebičích se rovná napětí zdroje.
- V případě paralelního zapojení je na všech prvcích stejné napětí a součet proudů tekoucích do spotřebičů se rovná proudu odebíranému ze zdroje.

Theveninova věta: Jakékoli propojení zdrojů a rezistorů s dvěma vývody je elektricky ekvivalentní ideálnímu napěťovému zdroji zapojenému sériově s jediným rezistorem. Nortonova věta: Jakékoli propojení zdrojů a rezistorů s dvěma vývody je elektricky ekvivalentní ideálnímu proudovému zdroji zapojenému paralelně s jediným rezistorem.

Prvky elektrických obvodů

Základní schematické značky

Pro zakreslení elektrického obvodu slouží schéma zapojení, ve kterých má každý elektrický prvek svou značku, např.:

Odkazy

Reference

↑ VRÁNA, Václav; KOLÁŘ, Václav. Elektrické přístroje . Ostrava: Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava, 2006 . Dostupné online.
↑ VLČEK, Jiří. Jednoduchá elektrotechnika. : , 2005. ISBN 999-00-001-7423-2.

Související články

Externí odkazy

Obrázky, zvuky či videa k tématu elektrický obvod na Wikimedia Commons