Základy elektrotechniky 1
   V elektrotechnice se setkáváme se třemi základními veličinami:

    1) Napětí - označujeme  U , veličina je Volt ( V)
    2) Proud - označujeme    I ,  veličina je Ampér (A)
    3) Odpor - označujeme  R ,  veličina je Ohm (?)

Základním stavebním prvkem je pak elektrický obvod, který se skládá  minimálně z těchto čtyř základních komponentů:

1) Zdroje - dodavatele elektrické energie
2) Vedení - vodičů propojujících jednotlivé komponenty el. obvodu a majících vhodné vlastnosti
3) Spotřebiče -  například žárovky, zvonku a pod.
4) Vypínače - součástky určené ke spínání a rozepínání el. obvodu, např. vypínač , tlačítko atd.

Elektrický obvod se může nacházet ve dnou stavech:
1) Vypnutý - připravený k používání - elektrický prou neprotéká ( žárovka nesvítí )
2) Zapnutý - obvod jímž protéká  proud od zdroje do spotřebiče (žárovka svítí )
(všimněte si, že zde rozeznáváme dva stavy, na nichž je postavena celá výpočetní technika, a nazýváme to v číslicové technice "dvojková soustava").

Jak vidíme z obrázku , šipky vyznačují směr proudu  "I"v obvodu od + k - pólu baterie ( nebo od vyššího potenciálu k nižšímu) přestože elektrony se pohybují od -pólu k + pólu.
Uzavřeným elektrickým obvodem tedy protéká elektrický proud I .
Poznámka: (Je nutno  si uvědomit, že směr proudu byl stanoven daleko dříve, než došlo k objevy pohybu elektronů. Z tohoto důvodu se fyzikové dohodli, že tato nepřesnost musí zůstat zachována, protože by přestaly platit fyzikální zákony na tom odvozené!!!)

Elektrický proud definice:
Elektrický proud je pohyb volných elektronů vodičem v uzavřeném elektrickém obvodu, mezi dvěma body s rozdílným, nebo různým potenciálem.

Rozbor:
volný elektron - elektron který není vázán ve struktuře atomu materiálu protonem jádra:

Z tohoto pohledu můžeme materiály rozdělit na tři skupiny:
1) absolutní nedostatek elektronů v atomu - materiály nazýváme izolanty
2) vyrovnaný stav počtu protonů a elektronů v atomu materiálu - materiály se tváří neutrálně základ pro polovodiče Germanium a Křemík
3) menší nebo větší přebytek elektronů nad protony, tedy volné elektrony. Čím více je volných elektronů, tím je materiál lepší vodič. Nejlepší je stříbro, následuje měď, hliník , bronz atd.

Vodič je tedy materiál schopný přesouvat ve své struktuře atomů volné elektrony, tedy umožnit průtok proudu obvodem.

Vlastní elektrický proud je snaha vyrovnat rozdíl potenciálů na svorkách zdroje na nulovou hodnotu.
Když se to podaří a na baterii se vyrovnají potenciály a žárovka zhasne, nebo mobil chcípne, jeví se nám taková baterie jako ...................?

Body s rozdílným potenciálem:
O rozdílném potenciálu hovoříme tehdy (stejně jako v matematice) když jedna svorka má znaménko +
a druhá svorka - , tak jak je to u baterie.

Ale to nemusí být vždy. Mají-li obě svorky stejné znaménko, ale různou velikost, pak hovoříme o
různých potenciálech. 
V obou případech ( rozdílných i různých potenciálů ) je výsledek rozdíl potenciálů.
Rozdíl potenciálu se v elektrotechnice označuje slovem "NAPĚTÍ", z toho plyne že,
mluvíme-li  o napětí , máme na mysli vždy rozdíl potenciálů!!!!



Vyřešte si tento obrázek, kde jsou uvedeny obě varianty:

1) Nakreslete do obvodu 5 šipek označené U ( pro R1 až R5) tak aby platilo že směřuje od :
vyššího potenciálu k nižšímu , nebo od + k - pólu zdroje (šipky si nakreslete k jednotlivým rezistorům tak aby sahaly od jednoho místa připojení až po druhé místo připojení)

2) Sestavte vzorce pro rozdíl potenciálů na jednotlivých rezistorech   např.: U Rx= Ua-Ub
a následně do nich dosaďte a vypočtěte napětí na příslušných rezistorech. (dejte si pozor na používání znamének. Např.: Uz =  Uo-Ux  , ale  U x  je záporná hodnota  , Uz = 13- (-25) = 38V!!!!)       
Pro ty jimž to dělá problémy doporučuji použít číselnou osu: kolik je mezi +13 a -25 na číselné ose?? (38)

Šipka nad příkladem ukazuje, jak se budou jednotlivá U řadit za sebou, proto jsme si ty šipky nejdříve kreslili, abychom měli usnadněno sestavení vzorců.

Dodržujte zásadu, že napětí budou označována jako U R1   až  U R5 , tedy že budou mít příslušné indexy, což vám pomůže se v obvodech orientovat.
Platí:  proud I R1 rezistorem R 1 je závislý na U R1  !!!!

Ale jak???
Proud je přímo úměrný napětí a nepřímo úměrný odporu, z toho plyne vzorec :  I = U/R 
(čím je větší odpor při konstantním napětí, tím menší proud obvodem protéká)

Odpor je nepřímo úměrný  napětí a proudu, z toho plyne vzorec: R = U/I
(čím je větší proud v obvodu při konstantním napětí, tím menší odpor obvod má )

Napětí je přímo úměrné  odporu a proudu, z toho plyne vzorec :  U = R x I
(napětí je tím větší , čím větší  je jedna nebo obě proměnné v obvodu, odpor a proud)

Nyní když známe závislosti, můžeme pokračovat v práci s obrázkem.

Pokud již máte vypočteny hodnoty UR1 až UR5 , sestavte  vzorce pro výpočet proudu, dosaďte a vypočítejte proudy IR1 až IR5 .

A pokud doděláte i tuto úlohu, vypočtěte na jaký výkon jednotlivé rezistory musíme dimenzovat,
platí-li : P = U x I , samozřejmě že  PR1 = UR1 x IR1. Výsledek je ve Wattech (W).

Směr proudu ve vodičích se na řezu vodičem označuje pomocí ŠÍPU , vidí-li pera šípu, teče proud směrem od nás,    vidíme-li špičku šípu, teče proud směrem k nám , viz obrázek