Proud a napětí: základní pojmy elektřiny
Elektrický proud a elektrické napětí jsou dva klíčové pojmy v oblasti elektřiny, bez nichž nelze pochopit fungování elektrických obvodů ani zařízení, která využíváme v každodenním životě. Elektrický proud (značí se I, jednotka ampér – A) popisuje tok elektrického náboje v čase. Přesněji jde o usměrněný pohyb volných elektronů v vodiči nebo iontů v elektrolytu, který vzniká, pokud se v obvodu vytvoří rozdíl elektrických potenciálů a vznikne uzavřený okruh. Množství elektrického proudu je definováno jako množství elektrického náboje (Coulomb) proteklého vodičem za jednu sekundu. Čím více nosičů náboje projde vodičem za určitý čas, tím větší proud v tomto vodiči teče.
Elektrické napětí (značení U, jednotka volt – V) lze zjednodušeně charakterizovat jako rozdíl elektrických potenciálů mezi dvěma body. Je to „hnací síla“, která nutí elektrony (nebo jiné nosiče náboje) pohybovat se v elektrickém obvodu, podobně jako gravitační rozdíl vysvětluje tok vody mezi dvěma hladinami. Napětí tedy představuje energii, kterou musí elektrony překonat na své cestě obvodem. Čím větší napětí mezi dvěma body je, tím větší práce je schopna vykonat elektrický proud mezi těmito body. Napětí se v obvodech typicky vytváří zdroji, jako jsou baterie nebo elektrické generátory.
Mezi proudem, napětím a vlastnostmi vodiče (například jeho odporem, značeným R, s jednotkou ohm – Ω) existuje jasný matematický vztah, známý jako Ohmův zákon: I = U / R. Tento zákon říká, že elektrický proud v vodiči je přímo úměrný napětí a nepřímo úměrný odporu. Pokud zvýšíme napětí při stejném odporu, proud vzroste; pokud zvýšíme odpor při stejném napětí, proud klesne. Znalost těchto základních pojmů a jejich vztahů je nezbytná pro správné pochopení fungování nejen jednoduchých elektrických součástek a obvodů, ale také složitých elektronických zařízení, která jsou nedílnou součástí dnešní civilizace.
PhDr. Pavel Bartoš, LL.M., DBA (Evropská akademie vzdělávání / European Academy of education)