Elektrický proud: Co to vlastně je a jak ho využíváme?

Elektrický proud je základní pojem, se kterým se setkáváme denně. Ale co to vlastně je elektrický proud? Jednoduše řečeno, jde o uspořádaný pohyb volných částic s elektrickým nábojem. Představte si to jako řeku, kde místo vody proudí elektrony.

Jak elektrický proud vzniká?

Abyste si to lépe představili, vezměme si jako příklad kondenzátor. Na jedné desce máme nadbytek elektronů (záporný náboj) a na druhé jejich nedostatek (kladný náboj). Když tyto desky spojíme vodičem, elektrony se začnou přesouvat z místa s nadbytkem do místa s nedostatkem, aby se náboj vyrovnal. A to je elektrický proud! Tento proud teče, dokud se náboje nevyrovnají a elektrické pole ve vodiči nezanikne.

Důležité je slovo "uspořádaný". I když není vodič připojený ke zdroji, elektrony se v něm pohybují. Nicméně, pohybují se chaoticky všemi směry. Elektrický proud vzniká až tehdy, když se pohyb elektronů uspořádá a začne převládat jeden směr.

Směr elektrického proudu - konvence

Z historických důvodů se za směr elektrického proudu považuje směr uspořádaného pohybu kladně nabitých částic. I když víme, že ve většině kovových vodičů se pohybují elektrony (záporně nabité), které se pohybují od záporného pólu ke kladnému, konvenčně směr proudu určujeme od kladného pólu k zápornému.

Jednotka elektrického proudu: Ampér

Elektrický proud značíme písmenem I a měříme ho v ampérech (A). Jeden ampér je definován jako množství náboje (měřeného v coulombech), které projde průřezem vodiče za jednu sekundu (I = Q/t). Ampér je základní jednotkou soustavy SI.

Praktickým příkladem využití jednotky ampér jsou baterie a akumulátory, které se charakterizují svou kapacitou udávanou v ampérhodinách (Ah) nebo miliampérhodinách (mAh). Tato hodnota nám říká, jak dlouho dokáže baterie dodávat určitý proud.

Druhy elektrického proudu

Existují dva základní druhy elektrického proudu:

Stejnosměrný proud (DC)

Stejnosměrný proud teče stále stejným směrem. Typickým příkladem jsou baterie a akumulátory. Používá se například v elektronických zařízeních, automobilech a solárních panelech.

Střídavý proud (AC)

Střídavý proud periodicky mění svůj směr. Používá se v elektrických rozvodech, domácnostech a průmyslu. Je efektivnější pro přenos na velké vzdálenosti.

Tepelné účinky elektrického proudu: Joulův-Lenzův zákon

Při průchodu elektrického proudu vodičem dochází k jeho zahřívání. Tento jev je popsán Joulův-Lenzovým zákonem. Zjednodušeně řečeno, elektrická energie se mění ve vnitřní energii vodiče, což způsobuje jeho zahřívání. Vzorec pro výpočet tepla (Q) je Q = U I t, kde U je napětí, I je proud a t je čas.

Tento princip má mnoho využití. Například v tavných pojistkách, které chrání obvody před přetížením. Pokud proud překročí určitou hodnotu, tavný drátek v pojistce se přetaví a obvod přeruší. Dalším příkladem jsou elektrické plotýnky, topné spirály a varné konvice.

Dnes se varné desky vyrábějí z litinových plotýnek nebo ze sklokeramiky. Sklokeramické desky jsou energeticky úspornější a odolnější vůči teplotním změnám. Ohřívat je mohou topné spirály, halogenové trubice nebo indukční spirály.

Závěrem

Elektrický proud je fascinující jev, který je nedílnou součástí našeho moderního života. Od napájení našich telefonů po rozsvícení světel - elektrický proud hraje klíčovou roli v mnoha oblastech. Pochopení jeho základních principů nám pomáhá lépe porozumět světu kolem nás.