Obwody prądu elektrycznego

​Wszystkie urządzenia elektryczne od prostego dzwonka elektrycznego do komputera czy samochodu elektrycznego zbudowane zostały z obwodów elektrycznych.

​Obwód elektryczny to układ połączonych elementów, które umożliwiają przepływ prądu od źródeł do odbiorników prądu.

​Obwód elektryczny składa się z elementów takich jak przewody elektryczne, źródła napięciowe (i prądowe), odbiorniki i przełączniki, które tworzą drogę zamkniętą dla prądu elektrycznego.

​Aby przedstawić obwód prądu elektrycznego i jego elementy używamy schematów ponieważ są bardziej czytelne niż zdjęcia czy ilustracje i łatwiej je sporządzić.

​Każdy element układu posiada swój symbol np. amperomierz oznaczamy kołem z literą A, opornik prostokątem a przewód to linia ciągła. Schematy możemy narysować ręcznie lub użyć do tego oprogramowania

​Z jakich elementów składają się obwody elektryczne? Są to:

• Źródła prądu (czyli elementy aktywne) np. bateria

• Odbiorniki prądu (czyli elementy pasywne) np. żarówka, opornik oraz silnik.

• Przewody elektryczne, którymi połączone są pozostałe elementy

• ​Ogniwo – pojedyncze ogniwo źródła prądu stałego

• ​Bateria – kilka ogniw źródła prądu stałego

• ​Źródło napięcia zmiennego – źródło napięcia prądu zmiennego

• ​Przewód elektryczny – łączy elementy obwodu

• ​Wyłącznik – rozłącza obwód elektryczny

• ​Opornik – stwarza opór dla prądu (powoduje spadek napięcia)

• ​Kondensator – posiada zdolność gromadzenia ładunku

• ​Cewka, zwojnica – gromadzi energię w polu magnetycznym

• ​Dioda – przepuszcza prąd w jednym kierunku (zaznaczonym strzałką)

• ​Żarówka – element rezystancyjny zamienia energię elektryczną na światło i ciepło

• ​Amperomierz – służy do pomiaru natężenia (w amperach)

• ​Woltomierz – służy do pomiaru napięcia (w woltach)

​Czy w każdym obwodzie elektrycznym popłynie prąd?

Aby w obwodzie nastąpił przepływ prądu muszą być spełnione jednocześnie dwa warunki:

1. W obwodzie musi istnieć różnica potencjału (źródło zasilania) oraz

2. Obwód powinien pozostać zamknięty

​Umowny kierunek prądu przyjmujemy od bieguna dodatniego do bieguna ujemnego. Przepływ prąd elektrycznego polega na uporządkowanym ruchu elektronów, od bieguna ujemnego do bieguna dodatniego.

​Na schematach obwodów elektrycznych możemy spotkać węzły, gałęzie i oczka:

• Węzeł obwodu elektrycznego to miejsce, w którym łączą się conajmniej dwa obwody elektryczne (czyli miejsce, w którym łączą się przynajmniej trzy przewody). Węzły obwodu elektrycznego często oznacza się symbolem punktu (po angielsku – meatball czyli klops).

• Gałąź obwodu elektrycznego to jeden lub więcej połączonych szeregowo elementów obwodu elektrycznego.

• Oczko obwodu elektrycznego to zbiór połączonych gałęzi obwodów tworzących drogę zamkniętą dla prądu. Obwody proste (nierozgałęzione) posiadają jedno oczko, obwody złożone (rozgałęzione) posiadają dwa lub więcej oczka.

​Obwody elektryczne możemy połączyć na dwa główne sposoby: szeregowo i równolegle.

​Połączenie szeregowe to rodzaj połączenia elementów obwodu elektrycznego w szereg, w którym koniec jednego elementu styka się z początkiem kolejnego np. żarówki lampek choinkowych.

​

W połączeniu szeregowym prąd przepływa kolejno przez wszystkie elementy szeregu. To oznacza, że jeżeli jeden z nich się przepali lub obwód zostanie przerwany to wszystkie elementy obwodu przestaną działać. W połączeniu szeregowym natężenie prądu dla każdego elementu ma taką samą wartość.

​Połączenie równoległe to rodzaj połączenia elementów obwodu elektrycznego, w którym wszystkie końce oraz początki tych elementów są połączone razem, tworząc gałęzie obwodu.

​

W połączeniu równoległym suma natężeń prądów wpływająca do węzła (czyli dla gałęzi) jest równa sumie prądów wypływających z węzła (zgodnie z I prawem Kirchhoffa). Napięcie na poszczególnych gałęziach jest takie samo.