Podstawowe parametry prądu elektrycznego

Wykorzystanie urządzeń i materiałów powszechnie
dostępnych do demonstracji
wybranych praw fizyki w gimnazjum

PODSTAWOWE PARAMETRY PRĄDU ELEKTRYCZNEGO

Prądem elektrycznym nazywamy uporządkowany ruch swobodnych elektronów.
Spowodowany on jest istnieniem pola elektrycznego.

Przepływ prądu elektrycznego jest możliwy tylko wtedy, gdy będą spełnione dwa warunki:
- w obwodzie musi być źródło napięcia prądu elektrycznego,
- w obwodzie muszą istnieć elektrony swobodne lub jony, które są nośnikiem tego prądu.
Do najbardziej popularnych źródeł napięcia elektrycznego należą ogniwa chemiczne, to znaczy takie, w których pole elektryczne wytwarzane jest wskutek reakcji chemicznych zachodzących na elementach zwanych elektrodami.
Przykładem bardzo prostego ogniwa elektrycznego może być:
1. Ogórek oraz dwie blaszki (miedziana i cynkowa) jako elektrody.
Ogórek można zastąpić jabłkiem, ziemniakiem lub cytryną pozostawiając elektrody. Uzyskujemy napięcie do 0,9V.

2. Równie dobrym przykładem ogniwa mogą być monety przedzielone bibułą nasączoną roztworem soli.
Tu również można otrzymać napięcie ok.0,9 V.

Jako miernik może posłużyć pozytywka wykonana z pocztówki dźwiękowej. Przewody łączymy z elektrodami (Cu i Al.). Pozytywka powinna wygrać
zaprogramowaną melodię.
W życiu codziennym do wytwarzania prądu elektrycznego wykorzystujemy generatory (np. dynamo rowerowe, prądnice samochodowe, generatory wykorzystujące pracę wiatru lub przepływającej wody) oraz fotoogniwa.

Najprostszy podział substancji uwzględniający możliwość przewodzenia prądu elektrycznego to podział na: :
1. Przewodniki prądu elektrycznego – posiadają elektrony swobodne (np. złoto, glin żelazo, srebro, miedź itp. metale)
2. Izolatory prądu elektrycznego – nie posiadają elektronów swobodnych. (np. porcelana, mika, bakielit, szkło.
Uwaga:
Nośnikami prądu elektrycznego mogą być również jony znajdujące się w roztworach kwasów zasad i soli.
Ciekawym zjawiskiem jest to, że przewodność niektórych substancji zależy od warunków zewnętrznych np. szkło. Wystarczy w obwód wmontować szklany pręt i okazuje się, że w momencie topnienia staje się on przewodnikiem – żarówka zapali się. (Jako źródła napięcia można wykorzystać transformator o napięciu wyjściowym 24V. Efekt będzie lepszy jeżeli użyjemy napięcia sieciowego. Niestety istnieje wtedy możliwość porażenia prądem elektrycznym).

Do najważniejszych wielkości charakteryzujących prąd elektryczny należy:
• Napięcie elektryczne [U] – różnica potencjałów między dwoma punktami obwodu elektrycznego, pola elektrycznego (elektrodami źródła). Jednostką napięcia jest Volt [V].
• Natężenie prądu elektrycznego [I] - jest to ilość przepływającego ładunku elektrycznego w jednostce czasu. Jednostką natężenia prądu jest Amper [A].

Badając te dwie wielkości G. Ohm doszedł do następującego wniosku, że:
Natężenie prądu elektrycznego płynącego przez opornik (odbiornik)
jest wprost proporcjonalne do napięcia przyłożonego do końców tego opornika.

Powyższy wniosek nosi nazwę prawa Ohma.
I = U/R lub R=U/I
I- natężenie prądu elektrycznego
U- napięcie prądu elektrycznego
R- opór elektryczny (jednostką oporu elektrycznego jest ...