1

·              Natężenie pola elektrycznego w dowolnym punkcie, w którym istnieje pole elektryczne jest wielkością wektorową, której wartość mierzymy stosunkiem siły działającej na umieszczony w tym miejscu ładunek „próbny”, do wartości tego ładunku. Jednostką natężenia jest 1 wolt na metr (1 V/m).

Ruch ładunków elektrycznych w obwodzie zamkniętym jest możliwy dzięki istnieniu źródła energii elektrycznej, wytwarzającej napięcie elektryczne, definiowane jako stosunek energii źródła do przeniesionego ładunku.

Jeśli ładunki elektryczne pobierają energię ze źródła napięcia, to występuje napięcie źródłowe, zwane siła elektromotoryczną.

gdzie: E – siła elektromotoryczna (skrót SEM) w woltach, (V), Wpob – energia pobrana ze źródła w woltosekundach (Ws). Q – ładunek elektryczny w kulombach (C)

Jeśli ładunki elektryczne oddają energię, to występuje napięcie odbiornikowe, zwane spadkiem napięcia.

gdzie: U – napięcie elektryczne w woltach (V).

- Napięciem elektrycznym nazywamy stosunek pracy ΔW, którą wykonałyby siły pola elektrycznego przy przemieszczeniu ładunku „próbnego” dodatniego q z punktu A do punktu B, do wartości tego ładunku.

U=ΔW/q=E∆l

- Potencjałem elektrycznym w punkcie A pola elektrycznego nazywamy stosunek pracy wykonanej przez przemieszczenie ładunku „próbnego” q z punktu A do punktu położonego w nieskończoności, do ładunku „próbnego” q.

- Liniami pola elektrycznego nazywamy linie, do których styczne poprowadzone w dowolnym punkcie pokrywają się z kierunkiem siły działającej na znajdującą się w tym punkcie naładowaną cząstkę. Im większe jest zagęszczenie linii, tym większa siła działa na naładowaną cząstkę. Zwrot linii jest zgodny ze zwrotem siły działającej na cząstkę naładowaną dodatnio.

- Miejsce geometryczne punktów o równym potencjale nazywamy powierzchnią równego potencjału lub powierzchnią ekwipotencjalną.

- Praca w polu elektrycznym.

[J=Ws]

Przewodnikami nazywamy ciała, w których znajdują się elektrony swobodne.

Prąd elektryczny jest to uporządkowany ruch ładunków elektrycznych wzdłuż drogi zamkniętej, zwanej obwodem elektrycznym. Najprostszy obwód elektryczny składa się ze źródła energii, odbiornika, przewodów łączących i wyłącznika.

- Natężenie prądu elektrycznego określa się jako stosunek ładunku przepływającego przez poprzeczny przekrój przewodu do czasu przepływu tego ładunku

Dla prądu nie zmieniającego się w czasie, zwanego prądem stałym wzór ma postać

gdzie Q- ładunek elektryczny przepływający przez poprzeczny przekrój przewodnika wyrażony w kulombach (C), t – czas przepływu w sekundach (s), I – natężenie prądu elektrycznego w amperach (A).

·              Prawo Ohma Natężenie prądu płynącego przez przewodnik jest wprost proporcjonalne do napięcia między końcami tego przewodnika.

Stosunek napięcia do natężenia jest wielkością stałą. Wielkość tę nazywamy oporem elektrycznym przewodnika. R=U/I Jednostka 1 om [V/A]

·              Gęstością prądu elektrycznego nazywamy stosunek prądu I do przekroju poprzecznego S przewodnika. Gęstość prądu oznaczamy przez J. J=I/S [A/m2]

·              Konduktancja (przewodność elektryczna) (G) charakteryzuje materiał, z którego wykonano przewód pod względem przewodzenia prądu i zależy od wymiarów geometrycznych i materiału przewodu oraz od jego temperatury.

Jednostką konduktywności elektrycznej jest siemens na metr (S/m), a konduktancji siemens (S). I = GU

·              Rezystancja (oporność elektryczna) jest odwrotnością konduktancji.

  [Ω]

·              Zależność rezystancji od temperatury Współczynnik temperaturowy rezystancji α jest to względny przyrost rezystancji przy wzroście temperatury o 1 K. Wymiarem tego współczynnika jest 1/K.

gdzie: α293 – temperaturowy współczynnik rezystancji w K-1 przy 293K, ΔT – przyrost temperatury w kelwinach (K), R293 – rezystancja w temperaturze 293 K w omach (Ω).

·              Rezystancja lub konduktancja odcinka przewodu. Opór elektryczny przewodnika wykonanego z danego materiału jest proporcjonalny do jego długości (l), a odwrotnie proporcjonalny do pola przekroju poprzecznego (S). 

·              Prawo Coulomba. Siła F z jaką na każdy z dwóch ładunków punktowych Q1 i Q2 działa ich wspólne pole elektryczne, jest proporcjonalna do iloczynu tych ładunków i odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości r między nimi.

·              Indukcja elektryczna wyraża się stosunkiem ładunku Q, indukowanego przez pole elektryczne na powierzchni ciała, do pola przekroju tej powierzchni S, umieszczonej prostopadle do kierunku oddziaływania pola elektrycznego.

gdzie D – indukcja elektryczna w kulombach na metr kwadratowy (C/m2).

Indukcja elektryczna jest równa iloczynowi natężenia pola elektrycznego i przenikalności elektrycznej bezwzględnej środowiska.

·              Strumień elektryczny. Jeśli w każdym punkcie pewnej powierzchni indukcja elektryczna ma tę samą wartość , to w wyniku pomnożenia indukcji D i powierzchni S otrzymujemy wielkość zwaną  strumieniem indukcji elektrycznej lub krótko strumieniem elektrycznym, oznaczaną przez  

[] = C

·              Twierdzenie Gaussa. Strumień wektora indukcji elektrycznej przenikający powierzchnię zamknięta jest równy sumie ładunków znajdujących się w obszarze ograniczonym tą powierzchnią.

·              Przewodniki w polu elektrostatycznym. Zjawisko przemieszczania się elektronów swobodnych w przewodniku umieszczonym w polu elektrycznym nazywamy zjawiskiem indukcji elektrostatycznej. W przewodniku znajdującym się w polu elektrycznym pole nie istnieje, a powierzchnia przewodnika się powierzchnią ekwipotencjalną.

·              Polaryzacja dielektryka. Zmiana natężenia pola elektrycznego w dielektryku w stosunku do natężenia pola elektrycznego, jakie występuje w próżni, wywołana jest zjawiskiem zwanym polaryzacją dielektryka.

·              Kondensatory. Kondensatorem nazywamy urządzenie składające się z dwóch przewodników, zwanych okładzinami lub elektrodami, rozdzielonych dielektrykiem. Ładunek zgromadzony na jednej z okładzin nazywamy ładunkiem kondensatora. Ładunek jest wprost proporcjonalny do napięcia. Q=CU Pojemnością kondensatora nazywamy stosunek ładunku kondensatora do napięcia występującego pomiędzy jego okładzinami. . Jednostką pojemności jest 1 farrad (1F)

Łączenie kondensatorów. Dwa rodzaje połączeń: szeregowe i równoległe. Przy połączeniu równoległym kondensatorów napięcie na zaciskach każdego kondensatora jest takie samo. Przy połączeniu równoległym kondensatorów pojemność zastępcza jest równa sumie pojemności poszczególnych kondensatorów.

Przy połączeniu szeregowym kondensatorów wszystkie kondensatory mają taki sam ładunek, przy czym ładunek dodatni jednej okładziny jest równy ładunkowi ujemnemu następnej okładziny.

Napięcie źródła jest równe sumie napięć występujących na każdym z kondensatorów

·              Pojemność elektryczna lub elastancja kondensatora płaskiego. Pojemnością kondensatora nazywamy stosunek ładunku kondensatora do napięcia występującego pomiędzy jego okładzinami. . Jednostką pojemności jest 1 farrad (1F)

Pojemność jest własnością kondensatora określającą jego zdolność do gromadzenia ładunku elektrycznego.

Kondensator nazywamy płaskim, jeżeli jego okładzinami (elektrodami) są płyty metalowe płaskie równoległe.

·              Energia pola elektrostatycznego

Jednostką energii pola elektrostatycznego jest 1 dżul (1J)

·              Rzeczywiste źródło napięcia – obwód składający się z napięcia źródłowego i dodatkowo charakteryzuje się pewną rezystancją wewnętrzną. Schematycznie: połączone szeregowo idealne źródło napięcia i rezystancja wewnętrzna.(Rys 3.14)

·              Elementy aktywne i pasywne w obwodzie elektrycznym – elementy źródłowe – elementy aktywne (akumulator, źródło napięcia); elementy odbiorcze – elementy pasywne (rezystory, cewki, kondensatory, różnego rodzaju przetworniki energii elektrycznej w energię mechaniczną (silniki elektryczne), chemiczną (np. proces elektrolizy), świetlną).

·              Idealne źródło napięcia – rzeczywiste źródło napięcia staje się idealnym źródłem napięcia gdy Rw=0

·              Stan jałowy źródła – jest to stan pracy źródła przy rezystancji R równej nieskończoności, której odpowiada przerwa w obwodzie. W stanie jałowym nie płynie prąd w obwodzie, napięcie na zaciskach źródła U0 jest równe napięciu źródłowemu E. (Rys 3.13)

·              Stan zwarcia źródła – jest to stan pracy źródła przy rezystancji R równej zeru, której odpowiada zwarcie odbiornika. W stanie zwarcia w obwodzie płynie prąd:

·              Pierwsze prawo Kirchoffa wynika z zasady niezniszczalności elementarnych ładunków elektryczności, oraz z nieściśliwości tzw. „gazu elektronowego” tzn. suma ładunków elektrycznych dopływających podczas przepływu stałego prądu elektrycznego w dowolnym czasie do któregokolwiek przekroju przewodu, równa jest sumie ładunków od tego przekroju odpływających. W obwodach tym rozpatrywanym przekrojem jest węzeł obwodu. Pierwsze prawo Kirchoffa w brzmieniu najogólniejszym: „Suma wartości chwilowych prądów wpływających do węzła oraz wypływających z węzła równa się zeru.” Przy czym zakładamy, że prądy dopływające mają przeciwne znaki niż odpływające.

·              Drugie prawo Kirchoffa dotyczy bilansu napięć w oczku obwodu elektrycznego. Brzmi ono: „W dowolnym oczku obwodu elektrycznego suma napięć źródłowych równa się sumie spadków napięć.” Z prawa tego wynika, że wartość napięcia pomiędzy dwoma dowolnymi punktami obwodu nie zależy od obranej drogi, ani kierunku przyjętego do obliczania. Przy rozwiązywaniu obwodów elektrycznych często posługujemy się metodą prądów oczkowych opierając się o podane wyżej prawa Kirchoffa. Przy rozwiązywaniu obwodów elektrycznych wg. tej metody przyjmuje się , że w każdym oczku płynie w dowolne obranym kierunku umyślny prąd, który nazywamy prądem oczkowym.

·              Stan dopasowania Stan pracy źródła, w którym z rzeczywistego źródła napięcia jest pobierana przez odbiornik największa moc, nazywamy stanem dopasowania odbiornika do źródła.

Moc pobierana przez odbiornik w stanie dopasowania

·              Z punktu widzenia formalnego każde rzeczywiste źródło napięcia można zastąpić równoważnym rzeczywistym źródłem prądu. (rys 3.18)

·              Połączenie równoległe rzeczywistych źródeł napięciowych Cechą wyróżniającą połączenia równoległe jest to, że wszystkie elementy są włączone pomiędzy tę samą parę węzłów, a zatem na zaciskach elementów występuje to samo napięcie U.

·              Dzielnik napięcia W dzielniku napięciowym (przy szeregowym łączeniu rezystancji) napięcia na poszczególnych rezystancjach mają się do siebie jak odpowiednie rezystancje

·              Dzielnik prądu. W dzielniku prądowym (przy równoległym łączeniu rezystancji) prąd gałęzi ma się tak do prądu całkowitego, jak konduktancja gałęzi, przez którą prąd płynie, do sumy konduktancji poszczególnych gałęzi.

·              Zasada Superpozycji. Przy rozwiązywaniu obwodów elektrycznych stosuje się często zasadę superpozycji, polegającej na wyznaczaniu prądów w obwodzie wywołanych przez poszczególne źródła energii, działające pojedynczo w obwodzie. Prąd w dowolnej gałęzi obwodu przy działaniu wszystkich źródeł energii jest sumą algebraiczną wszystkich prądów, spowodowanych działaniem każdego źródła energii z osobna. Przy stosowaniu metody superpozycji pozostawiamy w obwodzie tylko pierwsze źródło energii, a zwieramy siły elektromotoryczne wszystkich pozostałych źródeł, zostawiając jednak ich rezystywności wewnętrzne. Wówczas obliczamy prądy I spowodowane działaniem pierwszego źródła energii. Następnie obliczamy prądy I spowodowane działaniem drugiego źródła energii, zwierając przy tym siły elektromotoryczne pozostałych źródeł. Gdy obwód zawiera n źródeł energii, wówczas postępujemy w ten sposób n razy, obliczając kolejno prądy I(1), I(2), I(3)...I(n) spowodowane działaniem każdego źródła z osobna. Prąd I w dowolnej gałęzi przy działaniu wszystkich źródeł energii jest sumą algebraiczną prądów I(1), I(2), I(3)...I(n). Przy dodawaniu tych prądów należy uwzględniać ich zwroty w rozpatrywanej gałęzi obwodu.

·              Przenoszenie źródeł napięcia. Dowolne napięcie źródłowe dołączone do pewnego węzła możemy przenieść z gałęzi w której się znajdują do wszystkich innych gałęzi zbiegających się w rozważanym węźle, zmieniając zwrot napięcia względem węzła.

·              Przenoszenie źródeł prądu. Źródło prądowe umieszczone w pewnej gałęzi obwodu możemy przenieść między wszystkie węzły rozważanej pętli obwodu zmieniając kierunek tego źródła w stosunku do usuwanego źródła prądowego.

·              Twierdzenie Thevenina dotyczy sposobu zastąpienia złożonego obwodu elektrycznego jedną gałęzią liniową aktywną, o jednym źródle energii(napięcia) z elementami pasywny...