Dzień 2 - Prąd elektryczny

Prąd elektryczny – uporządkowany ruch ładunków elektrycznych.

Pod wpływem pola elektrycznego (przyłożonego napięcia) w materiałach, w których istnieją ruchliwe nośniki ładunku dochodzi do zjawiska przewodzenia prądu elektrycznego.

Przewodniki i izolatory

Materiały, które dobrze przewodzą prąd elektryczny to przewodniki. Oporność właściwa dobrych przewodników jest rzędu od 10⁻⁸ do 10⁻⁶ Ω·m.

Dielektryk (izolator elektryczny) to materiał, w którym bardzo słabo przewodzony jest prąd elektryczny. Może to być rezultatem niskiej koncentracji ładunków swobodnych, niskiej ich ruchliwości lub obu tych czynników równocześnie. Oporność właściwa dielektryków jest większa od 10⁶ Ω·m.

Półprzewodniki mają oporność właściwą pośrednią między metalami a izolatorami. Ich przewodnictwo zwykle mocno rośnie ze wzrostem temperatury.

Specyficzną formą przewodnictwa jest nadprzewodnictwo – występujący w niektórych materiałach efekt sprawiający, że w odpowiednio niskiej temperaturze ma on zerową rezystancję. W nadprzewodnikach zachodzą również inne zjawiska, na przykład efekt Meissnera. Większość materiałów wykazuje nadprzewodnictwo dopiero w bardzo niskiej temperaturze.

Izolator to substancja, która nie przewodzi prądu elektrycznego i charakteryzuje się niską koncentracją nośników ładunku. Do izolatorów zalicza się m.in.: gumę, styropian, suche drewno, wodę destylowaną i suche powietrze.

Jak powstaje prąd?

Rodzaje prądu

1 herc równa się 1 cyklowi na sekundę. Herc (Hz) = jeden herc równa się jednemu cyklowi na sekundę.

Ładowarka ładuje urządzenie, które ma baterię.

Zasilacz to urządzenie, które zasila nam urządzenie podczas pracy.

Prąd zmienny w kontaktach, prąd stały w małych układach elektronicznych.

Jak opisać prąd

Napięcie elektryczne w obwodach elektrycznych (U) stanowi różnicę potencjałów między dwoma punktami obwodu. Napięcie elektryczne może być stałe lub zmienne, w zależności od tego, czy jego wartość pozostaje niezmieniona w czasie (stałe) czy też ulega cyklicznym zmianom (zmienne).

Natężenie prądu elektrycznego definiujemy jako ilość ładunku jaka przepływa przez przekrój poprzeczny przewodnika w jednostce czasu. W układzie SI jednostką Jednostką natężenie prądu jest amper (A); 1A = 1C/s. Wielkością związaną z natężeniem prądu jest gęstość prądu.

Moc elektryczna – praca jaką wykonuje energia elektryczna w jednostce czasu. Jednostką mocy w jest wat.

W=V*A

Czajnik z mocą 2000watt /230V = 8,7A

Kilowatogodzina (kWh) – jednostka pracy, energii oraz ciepła; ilość energii zużywana przez godzinę urządzeniem o mocy kilowata (1000 watów). To jednostka wielokrotna jednostki energii – watosekundy (czyli dżula) w układzie SI:

1kWh=1⋅1000W⋅60⋅60s=3600000Ws=3600000J=3,6MJ.

Kilowatogodzina jest jednostką energii najczęściej stosowaną w życiu codziennym. W tej jednostce rozliczane jest zużycie energii elektrycznej. Gospodarstwo domowe zużywa miesięcznie kilkaset do kilku tysięcy (przy ogrzewaniu prądem dużego domu) kWh energii elektrycznej.

Rezystancja, opór (elektryczny, czynny), oporność (czynna) (z łac. resistere — sprzeciwiać się, stawiać opór) – wielkość charakteryzująca relację między napięciem a natężeniem prądu elektrycznego w obwodach prądu stałego. W obwodach prądu przemiennego rezystancją nazywa się część rzeczywistą impedancji zespolonej.

Zwyczajowo rezystancję oznacza się symbolem R.

•  Jednostką rezystancji w ukadzie SI jest ohm, którego symbolem jest Ω.

Rezystancja zdefiniowana jest wzorem:

R=UI,

gdzie:

R  – opór przewodnika elektrycznego,
U - napięcie między końcami przewodnika,
I – natężenie prądu elektrycznego.

Wartość B na oznaczeniu bezpiecznika oznacza iloma amperami można obciążyć bezpiecznik.

B16 = 16A

W=V*A

B10 oświetlenie
W = 230 V *16A

Prąd rozruchowy - bezpiecznik o niższej klasie niż B (literka oznacza po jakim czasie włącza się bezpiecznik)

instructables.com

tinkercad.com

baterie w mah

ZADANIE DOMOWE

policzyć ile kosztuje naładowanie smartphona.

Krok 1: Pojemność baterii

Telefon ma baterię o pojemności 4000 mAh (co jest równe 4 Ah) i napięciu 3,7 V.

Krok 2: Obliczenie

W = V × A

gdzie:

• V = 3,7 V (napięcie baterii),
• A = 4 Ah (pojemność baterii w amperogodzinach).

Obliczamy:

W = 3,7 V x 4 Ah = 14,8 Wh

Krok 3: Przeliczenie na kilowaty (kWh)

Ponieważ 1 kilowatogodzina (kWh) = 1000 watogodzin (Wh), przeliczamy wartość pracy:

14,8 Wh = 0,0148 kWh

Krok 4: Obliczenie kosztu

Jeśli 1 kWh kosztuje 1,1 zł, koszt naładowania baterii wynosi:

0,0148 kWh x 1,1 zł/kWh = 0,01628 zł

Ostateczny wynik:

Koszt naładowania telefonu Samsung Galaxy S20s wynosi około 0,016 zł (1,6 grosza).